專利名稱：薄帶連鑄用結晶輥的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及冶金連鑄技術，特別涉及薄帶連鑄用結晶輥。
背景技術：
薄帶連鑄就是鋼水經(jīng)過高速旋轉的結晶輥，并在軋制力的作用下凝固成1-5mm鑄帶。結晶輥一面與鋼水接觸；另一面水冷面，同時經(jīng)受軋制力的作用。這要求結晶輥材質(zhì)具有1)良好的導熱性；2)高強度和硬度；3)耐急熱急冷性能；4)耐熱交變的疲勞性能。
如果將銅合金輥套直接與鋼水接觸，一方面銅合金的軟化點在600℃左右，同時硬度相對低，在軋制力的作用下，或生產(chǎn)出現(xiàn)異常情況下，容易發(fā)生局部軟化、變形、裂紋甚至損壞，這不但影響鑄帶板型和表面質(zhì)量，而且結晶輥的壽命大大降低，增加了生產(chǎn)成本。解決上述問題的有效方法是在結晶輥表面鍍一層耐磨的Ni、Cr、Co等金屬。這一技術已經(jīng)在傳統(tǒng)連鑄結晶器中廣泛使用。在表面鍍層后，耐磨性可以提高，但同時降低了結晶輥的熱傳導能力。與常規(guī)連鑄不同的是薄帶連鑄由于金屬在結晶輥內(nèi)必須全部凝固，因此要求結晶輥的傳熱能力提高。
另外，薄帶連鑄結晶輥輥冷卻的關鍵是要保證快速和均勻的冷卻，提高鑄帶的表面質(zhì)量。因此提出了對結晶輥表面進行粗糙處理，形成一定的紋理，以控制熱傳導，從而控制凝固過程。
現(xiàn)有對結晶輥表面進行粗糙處理的技術參見圖1、圖2，如圖所示，結晶輥1表面鍍有一鍍層20，鍍層20表面經(jīng)處理形成紋理30，該表面紋理30主要為V型波谷，即波谷的形狀為尖狀，該結構存在的主要問題是當鋼水40與表面接觸時，在波谷處由于是尖狀，鋼水40不能充滿，而且不論是在空氣中澆鑄還是在充滿惰性氣體的密閉室內(nèi)澆鑄，必然會在鋼水和波谷間有氣隙形成，氣隙的厚度為δ1。由于熱量在空氣中傳導速率遠遠低于在銅中的熱傳導，影響熱傳導的主要因素是氣隙厚度，氣隙厚度越大，傳熱熱阻越大，使得鋼水的熱傳導性大大降低。
為解決此問題，中國專利公開說明書CN1263804A提出了鋼水中的錳含量不低于0.6％；硅含量不低于0.1-0.35％，其主要目的是通過在結晶輥表面形成的錳硅氧化膜，改善了結晶輥與鋼水的界面?zhèn)鳠幔朔椒▽︿撍煞挚刂齐y度較大。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于設計一種薄帶連鑄用結晶輥，以解決結晶輥表面耐磨和提高傳熱，同時保證結晶輥冷卻的均勻性，在結晶輥的表面鍍耐磨金屬，同時對表面進行粗糙化處理，形成一定的紋理，同時通過對耐磨金屬類型、鍍層厚度以及紋理形狀的合理設計，達到控制熱傳導和凝固的目的，從而提高鑄帶的質(zhì)量。
為達到上述目的，本實用新型設計的薄帶連鑄用結晶輥，其輥身表面有鍍層，該鍍層經(jīng)處理形成數(shù)條紋理；所述的結晶輥表面紋理斷面形狀為正弦曲線形或梯形，紋理的形狀可以是規(guī)則也可以不規(guī)則。
根據(jù)生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品質(zhì)量的要求不同，所述的結晶輥表面紋理在結晶輥輥身的分布密度不同。
所述的結晶輥表面紋理的尺寸為深度h為20～200um，寬度w為150～400um，底寬p為20～80um。
所述的鍍層厚度為0.3mm～2mm，較佳為0.3mm～0.8mm。
本實用新型的優(yōu)點在于，與已有技術相比，通過改變結晶輥表面紋理形狀，來減小氣隙的厚度，提高結晶輥的導熱速率。鋼水與銅合金之間由于界面張力的作用，部分潤濕，在相同結晶輥材質(zhì)和相同的鋼水成分條件下，鋼水與銅合金結晶輥之間的界面張力相同，即潤濕角θ相同。在相同的潤濕角條件下，對于相同的紋理間距L和紋理深度h，弧形、梯形條件下氣隙厚度δ2、δ3都小于已有技術氣隙厚度δ1。因此，可以提高結晶輥的導熱性。


圖1為現(xiàn)有結晶輥結構示意圖。
圖2為圖1中的A部放大示意圖。
圖3為本實用新型結晶輥表面紋理的一結構形態(tài)示意圖。
圖4為本實用新型結晶輥表面紋理的另一結構形態(tài)示意圖。
圖5為本實用新型結晶輥表面紋理二種不同紋理的對比示意圖。
具體實施方式
如圖所示，本實用新型設計的薄帶連鑄用結晶輥，其輥身1表面鍍有鍍層2，該鍍層2經(jīng)處理形成數(shù)條紋理3；當鋼水4與結晶輥表面接觸時，在紋理3波谷處鋼水4可充滿或接近充滿。
圖3所示，所述的結晶輥表面紋理3斷面形狀為梯形。
圖4所示，所述的結晶輥表面紋理3斷面形狀為正弦曲線形，鋼水4可充滿紋理3。
參見圖5，所述的結晶輥表面紋理3的尺寸為深度h為20～200um，寬度w為150～400um，底寬p為20～80um；鍍層厚度為0.3mm～2mm，較佳為0.3mm～0.8mm。
另外，結晶輥表面紋理3在結晶輥輥身1的分布密度不同，結晶輥輥身1冷卻水進口處的表面紋理3分布密，冷卻水出水口處的表面紋理3分布稀。
制作鍍有不同厚度鍍層和刻有不同紋理形狀的銅合金試樣，在薄帶連鑄界面換熱的熱模擬裝置中測量其界面換熱的熱流密度。熱流密度越大，說明界面換熱效果越好。
鋼水與銅合金之間由于界面張力的作用，部分潤濕，在相同結晶輥材質(zhì)和相同的鋼水成分條件下，鋼水與銅合金結晶輥之間的界面張力相同，即潤濕角θ相同。在相同的潤濕角條件下，對于相同的紋理間距L和紋理深度h，梯形、弧形條件下氣隙厚度δ2、δ3都小于已有技術氣隙厚度δ1。因此，可以提高結晶輥的導熱性。
試樣的原始表面溫度為相同為40℃，實驗用的金屬液為A1，溫度相同為770℃，在相同的實驗條件下，測定不同紋理形狀對界面換熱系數(shù)的影響。實驗結果見表1。表1
權利要求1.薄帶連鑄用結晶輥，其輥身表面有鍍層，該鍍層經(jīng)處理形成數(shù)條紋理；其特征至于，所述的結晶輥表面紋理斷面形狀為正弦曲線形或梯形。
2.如權利要求1所述的薄帶連鑄用結晶輥，其特征至于，所述的結晶輥表面紋理在結晶輥輥身的分布密度不同。
3.如權利要求1或2所述的薄帶連鑄用結晶輥，其特征至于，所述的結晶輥表面紋理的尺寸為深度h為20～200um，寬度w為150～400um，底寬p為20～80um。
4.如權利要求1所述的薄帶連鑄用結晶輥，其特征至于，所述的鍍層厚度為0.3mm～2mm。
5.如權利要求1所述的薄帶連鑄用結晶輥，其特征至于，所述的鍍層厚度為0.3mm～0.8mm。
專利摘要薄帶連鑄用結晶輥，其輥身表面有鍍層，該鍍層經(jīng)處理形成數(shù)條紋理；所述的結晶輥表面紋理斷面形狀為正弦曲線形或梯形，紋理的形狀可以是規(guī)則也可以不規(guī)則。根據(jù)生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品質(zhì)量的要求不同，結晶輥表面紋理在結晶輥輥身的分布密度不同。本實用新型的優(yōu)點在于，與已有技術相比，通過改變結晶輥表面紋理形狀，來減小氣隙的厚度，提高結晶輥的導熱速率。
文檔編號B22D11/06GK2582783SQ02283419
公開日2003年10月29日 申請日期2002年12月19日 優(yōu)先權日2002年12月19日
發(fā)明者于艷, 方園, 秦波 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司