專利名稱：具有過渡鉻鍍層和硬鉻鍍層的結(jié)晶器銅管及其生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有鉻鍍層的結(jié)晶器銅管。本發(fā)明還涉及具有鉻鍍層的結(jié)晶器銅管的生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
結(jié)晶器是冶煉廠連鑄機的重要組成部分，而結(jié)晶器銅管又是結(jié)晶器上的重要部件。由于高溫鋼水直接流經(jīng)結(jié)晶器銅管，為使連鑄作業(yè)過程穩(wěn)定，又保障設(shè)備及操作人員安全，就要求結(jié)晶器銅管具有良好的耐高溫、耐磨損和耐腐蝕性能。通過在銅管內(nèi)壁鍍鉻生產(chǎn)出具有硬鉻鍍層的結(jié)晶器銅管，因可大大提高結(jié)晶器銅管的耐高溫、耐磨損和耐腐蝕性能，且生產(chǎn)工藝簡單、效率高、成本低，而得到較普遍的應(yīng)用。但是，內(nèi)壁鍍有硬鉻的結(jié)晶器銅管，在連鑄生產(chǎn)過程中容易發(fā)生鍍層脫落，從而縮短結(jié)晶器銅管的使用壽命。其原因是銅基體與硬鉻鍍層之間物理性能差別較大，特別是它們的熱膨脹系數(shù)和硬度差別較大，難以適應(yīng)連鑄生產(chǎn)過程的溫度環(huán)境變化。為此，現(xiàn)有技術(shù)中采用在銅基體與耐磨損的硬鉻鍍層之間鍍上一層鎳鈷合金或鎳鐵合金過渡層，這種過渡層對防止硬鉻鍍層脫落是有益的，但具有這種鍍層的結(jié)晶器銅管，在生產(chǎn)過程中需要分別在兩個鍍槽內(nèi)進行兩次電鍍，其生產(chǎn)工藝復(fù)雜，生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種具有過渡鉻鍍層和硬鉻鍍層的結(jié)晶器銅管，該種結(jié)晶器銅管在同一鍍槽中，一次完成結(jié)晶器銅管內(nèi)壁不同性能鉻鍍層的電鍍，而生產(chǎn)出具有表面硬鉻鍍層和置于硬鉻鍍層與基體銅管內(nèi)壁之間的過渡鉻鍍層的結(jié)晶器銅管，從而使結(jié)晶器銅管的生產(chǎn)工藝簡單，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低，并且滿足其耐高溫、耐磨損、耐腐蝕和鍍層不易脫落的要求。為此本發(fā)明還提供了該結(jié)晶器銅管的生產(chǎn)工藝。
本發(fā)明具有過渡鉻鍍層和硬鉻鍍層的結(jié)晶器銅管，包括有基體銅管和置于銅管內(nèi)的表面硬鉻鍍層，其在銅管內(nèi)壁與表面硬鉻鍍層之間設(shè)有過渡鉻鍍層，該過渡鉻鍍層的熱膨脹系數(shù)在1.68×10-5/℃至0.84×10-5/℃之間，硬度在HV450至HV950之間。
本發(fā)明具有過渡鉻鍍層和硬鉻鍍層的結(jié)晶器銅管的生產(chǎn)工藝步驟為1、基體銅管除銹、除油處理；2、反刻處理除銹、除油后的基體銅管，反刻液的組成為鉻酐100～150g/L，硫酸0.8～1.2g/L，胺類緩蝕劑100～200ml/L；反刻處理的工藝條件為溫度35～55℃，電流密度20～50A/dm2，時間1～4min；3、按照鉻酐200～300g/L、硫酸1.6～2.5g/L、電鍍鉻鍍層專用添加劑16～24ml/L，配制鍍液，在溫度為50～60℃，電流密度為50～70A/dm2條件下，用小陰極大陽極對鍍液電解3～5h，制備成電渡液，然后進行施鍍；4、施鍍工藝條件為施鍍溫度由高向低在90℃～40℃之間變化。施鍍電流密度由高向低在50～20A/dm2之間變化，電鍍時間為2～4h；5、對施鍍后的工件進行清洗，得到具有過渡鉻鍍層和硬鉻鍍層的結(jié)晶器銅管。
本發(fā)明的有益效果是1、由于本發(fā)明結(jié)晶器銅管在基體銅管內(nèi)壁與硬鉻鍍層之間增加了熱膨脹系數(shù)及硬度介于其二者之間的過渡鉻鍍層，并在施鍍前對基體銅管進行有利于提高鍍層與銅基體結(jié)合強度的反刻處理，使結(jié)晶器銅管在滿足耐高溫、耐磨損和耐腐蝕性能要求的同時，有效增強了其抗脫落性能，從而使結(jié)晶器銅管的使用壽命顯著提高。
2、與電鍍鎳鈷合金或者鎳鐵合金過渡層的結(jié)晶器銅管相比較，生產(chǎn)成本可降低50～70％，并且由于是在同一鍍槽中一次完成鍍層電鍍，其生產(chǎn)工藝簡單，操作方便，產(chǎn)品的合格率和生產(chǎn)效率可大大提高。
具體實施例方式
實施例1
按照以下工藝步聚生產(chǎn)具有過渡鉻鍍層和硬鉻鍍層的結(jié)晶器銅管(1)除銹、除油處理取基體銅管進行機械拋光除銹，之后將其置入含有中性油劑的除油槽中，在溫度50～60℃條件下除油，除油后取出用流水沖洗，然后置入含有20％硫酸的酸洗槽中酸洗3～5min取出用流水沖洗；(2)反刻處理對除銹、除油后的基體銅管進行反刻處理，反刻液的組成為鉻酐125g/L，硫酸1.0g/L，胺類緩蝕劑150ml/L；反刻處理的工藝條件為溫度45℃，電流密度30A/dm2，時間2min；(3)制備電鍍液鍍液的組成為鉻酐200g/L，硫酸1.6g/L，NBCRA1728電鍍鉻鍍層專用添加劑18ml/L；將上述鍍液在溫度60℃，電流密度60A/dm2條件下，用小陰極大陽極電解4h，制備成電鍍液；(4)施鍍工藝條件將制備好的電鍍液加熱，溫度至70℃時，選定電流密度在25A/dm2開始施鍍，鍍液溫度保溫70℃電鍍30min后開始降溫，在30min內(nèi)將鍍液溫度降至50℃，鍍液溫度保溫50℃并繼續(xù)施鍍，電鍍時間共計3h40min。
(5)鍍后處理基體銅管鍍鉻完成后，置入清水槽中蕩洗，再用流水沖洗干凈，即得到本發(fā)明的具有過渡鉻鍍層和硬鉻鍍層的結(jié)晶器銅管。
實施例2生產(chǎn)具有過渡鉻鍍層和硬鉻鍍層的結(jié)晶器銅管的工藝步聚與實施例1相同，區(qū)別之處在于施鍍工藝條件為電流密度20A/dm2施鍍溫度65℃開始施鍍，保溫30min后，在30min內(nèi)將鍍液溫度降至45℃保溫繼續(xù)施鍍；施鍍時間共計4h。
實施1例3生產(chǎn)具有過渡鉻鍍層和硬鉻鍍層的結(jié)晶器銅管的工藝步聚與實施例1相同，區(qū)別之處在于工藝條件為施鍍溫度75℃開始施鍍，保溫30min后，在1h小時內(nèi)冷卻鍍液至55℃保溫繼續(xù)施鍍；電流密度75℃施鍍、保溫期間及鍍液由75℃冷卻至55℃期間電流密度為35A/dm2，55℃保溫施鍍期間電流密度為30A/dm2；施鍍時間共計3h。
實施例4生產(chǎn)具有過渡鉻鍍層和硬鉻鍍層的結(jié)晶器銅管的工藝步聚與實施例1相同，區(qū)別之處在于施鍍工藝條件為電流密度35A/dm2；施鍍溫度80℃開始施鍍、保溫1h后，在30min內(nèi)冷卻渡液至55℃保溫繼續(xù)施鍍。
施鍍時間共計2h 4min。
實施例5生產(chǎn)具有過渡鉻鍍層和硬鉻鍍層的結(jié)晶器銅管的工藝步聚與實施例1相同，區(qū)別之處在于施鍍工藝條件為施鍍溫度85℃開始施鍍，保溫30min后，在30min內(nèi)將鍍液溫度降至55℃保溫繼續(xù)施鍍；電流密度85℃施鍍、保溫和降溫期間為40A/dm2，55℃施鍍時為35A/dm2；施鍍時間共計2h 30min。
實施例6生產(chǎn)具有過渡鉻鍍層和硬鉻鍍層的工藝步驟與實例1相同，區(qū)別之處在于電鍍液制備；鍍液的組成為鉻酐250g/L，硫酸2.0g/L，NBCRA1728電鍍鉻鍍層專用添加劑20ml/L；將上述鍍液在溫度60℃，電流密度為60A/dm2條件下，用小陰極大陽極電解5h，制備成電鍍液。
實施例7生產(chǎn)具有過渡鉻鍍層和硬鉻鍍層的結(jié)晶器銅管的工藝步聚同實施例1，其中電鍍液制備同實施例6，施鍍工藝條件為實施例2。
實施例8生產(chǎn)具有過渡鉻鍍層和硬鉻鍍層的結(jié)晶器銅管的工藝步聚同實施例1，其中的電鍍液制備同實施例6，施鍍工藝條件為實施例3。
實施例9生產(chǎn)具有過渡鉻鍍層和硬鉻鍍層的結(jié)晶器銅管的工藝步聚同實施例1，其中的電鍍液制備同實施例6，施鍍工藝條件為實施例4。
權(quán)利要求
1.一種具有過渡鉻鍍層和硬鉻鍍層的結(jié)合晶器銅管，它包括有基體銅管和置于銅管內(nèi)表面的硬鉻鍍層，其特征在于在銅管內(nèi)壁與表面硬鉻鍍層之間設(shè)有過渡鉻鍍層，該過渡鉻鍍層的熱膨脹系數(shù)在1.68×10-5/℃至0.84×10-5/℃之間，硬度在HV450至HV950之間。
2.一種權(quán)利要求1的結(jié)晶器銅管的生產(chǎn)工藝，其特征在于它包括以下工藝步驟(1)基體銅管除銹、除油處理；(2)反刻處理除銹、除油后的基體銅管，反刻液的組成為鉻酐100～150g/L，硫酸0.8～1.2g/L，胺類緩蝕劑100～200ml/L；反刻處理的工藝條件為溫度35～55℃，電流密度20～50A/dm2，時間1～4min；(3)按照鉻酐200～300g/L、硫酸1.6～2.5g/L、電鍍鉻鍍層專用添加劑16～24ml/L配制鍍液，在溫度為50～60℃，電流密度為50～70A/dm2條件下，用小陰極大陽極對鍍液電解3～5h，制備成電渡液，然后進行施鍍；(4)施鍍工藝條件為溫度由高向低在90℃～40℃之間變化，施鍍電流密度由高向低在50～20A/dm2之間變化，電鍍時間為2～4h；(5)對施鍍后的工件進行清洗。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有過渡鉻鍍層和硬鉻鍍層的結(jié)合晶銅管及其生產(chǎn)工藝。其結(jié)晶銅管是在基體銅管內(nèi)壁與表面硬鉻鍍層之間設(shè)置熱膨脹系數(shù)和硬度介于兩者之間的過渡鉻鍍層而構(gòu)成，其結(jié)晶器銅管的生產(chǎn)工藝步驟包括基體銅管除銹、除油處理，鍍前的反刻處理，電鍍液的制備，施鍍工藝和鍍后的清洗處理。本發(fā)明的特點是在保證結(jié)晶器銅管在滿足其耐高溫、耐磨損和耐腐蝕性能要求的前提下，使結(jié)晶器銅管鍍層具有良好的耐脫落性能，并且同時具有生產(chǎn)工藝簡單，產(chǎn)品成本低，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的特點。
文檔編號B22D11/059GK1804144SQ20051004818
公開日2006年7月19日 申請日期2005年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月9日
發(fā)明者張喜成, 王秀波, 范維東, 張軍哲, 梁立萍, 朱巖 申請人:張喜成, 秦皇島首鋼長白結(jié)晶器有限責(zé)任公司