Krystalizátor je jádrem stroje pro plynulé lití. Jedná se o zařízení, které do něj vstřikuje roztavenou ocel a po ochlazení vnější vrstva roztavené oceli vytvoří souvislou tvrdou skořepinu na odlévanou desku a odlitá deska se postupně vytahuje. Měděné desky v krystalizátoru jsou náchylné k tepelným trhlinám, opotřebení a korozi v důsledku pracovních podmínek, ve kterých se používají. Zlepšení vysokoteplotní tvrdosti, odolnosti proti opotřebení a tepelné únavě a prodloužení životnosti povrchu měděné desky krystalizátoru je v současném metalurgickém průmyslu mimořádně důležitým tématem výzkumu.

Pozadí krystalizátoru mědi

Krystalizátor je jádrem stroje pro plynulé lití. Jedná se o zařízení, které do něj vstřikuje roztavenou ocel a po ochlazení vnější vrstva roztavené oceli vytvoří souvislou tvrdou skořepinu na odlévanou desku a odlitá deska se postupně vytahuje. Měděné desky v krystalizátoru jsou náchylné k tepelným trhlinám, opotřebení a korozi v důsledku pracovních podmínek, ve kterých se používají. Zlepšení vysokoteplotní tvrdosti, odolnosti proti opotřebení a tepelné únavě a prodloužení životnosti povrchu měděné desky krystalizátoru je v současném metalurgickém průmyslu mimořádně důležitým tématem výzkumu.

V současné době velké domácí ocelárny a výzkumné instituce připravují povlaky odolné proti opotřebení na povrchu měděných plechů forem pomocí metod povrchové úpravy, jako je galvanické pokovování a tepelné stříkání, aby se zlepšila jejich odolnost proti opotřebení. I když jsou tyto procesní metody relativně levné, povlak a substrát jsou mechanicky spojeny, spojovací síla je slabá, tloušťka povlaku je omezená a během používání se mohou objevit vady, jako je odlupování a praskliny, a zpevnění povrchu efekt není ideální. Technologie laserového plátování může být použita k přípravě povlaku odolného proti opotřebení, který je metalurgicky spojen s měděnou deskou. Povlak má silnou lepicí sílu, regulovatelnou tloušťku povlaku, delší životnost a žádné znečištění životního prostředí. Proto se ke krystalizaci povlaku používá technologie laserového plátování. Zpevnění povrchu měděných plechů má dobré výhody.

Proces nanášení laserem

1. Technické potíže

• Měď má vynikající tepelnou vodivost a je obtížné vytvořit roztavenou lázeň, ať už se jedná o běžné svařování nebo laserové plátování.
• Měděné materiály, zejména materiály červené mědi, jsou vysoce odrazivé pro lasery, s odrazivostí více než 80 % pro lasery obecných vlnových délek.
• Nátěrové materiály jen obtížně plně splňují technické požadavky na práci s měděným plechem.
• Kontrola trhlin v povlaku je obtížná.

Krycí prášek je HR-Ni-S14 (Ni60) a složky jsou uvedeny v tabulce 1.

Měděný plech: chrom zirkonový měděný plech.

Vybavení: vláknové laserové zařízení, tříbodová tryska, bod 3-5mm, míra využití prášku 65-75%.

Parametry procesu jsou uvedeny v tabulce 3.

2. Výsledky zkoušek

1) Tvarování povrchu:
Opláštění se provádí na měděném plechu a efekt opláštění je znázorněn na obrázku 3.27. Povrch povlaku je dobře tvarovaný a plochý, s malými výkyvy, bez zjevného zabarvení prášku a dobrou smáčivostí a na barevném povrchu pro detekci vad nejsou žádné vady, jako jsou praskliny.

2) Metalografické vyšetření:
Po opláštění odřízněte vzorek o délce 25 mm v rovině kolmé ke směru opláštění pro metalografické vyšetření, jak je znázorněno na obrázku 3.28. Z makroskopického pozorování jsou povrchové zvlnění malé, plátovací vrstva má určitou tloušťku, rozhraní plátování je poměrně čisté a zvlněné a je přítomna hloubka vniku, což je důkazem metalurgické kombinace plátovací vrstvy a měděného plechu. . Z mikroskopického pozorování je krycí vrstva dobře kombinována se základním materiálem a rozhraní je rozmazané. Oba materiály jsou do určité míry zapuštěny a roztaveny do sebe, což je dobrá metalurgická kombinace. Obkladová vrstva je hustá a bez defektů, s tloušťkou 0.5-0.7 mm.

3) Testování mikrotvrdosti:
Pro zjištění tvrdosti základního materiálu a obkladové vrstvy použijte tvrdoměr Vickers se zátěží 0.2 kg, jak je znázorněno na obrázku 3.10. Celkem se testuje 8 bodů od základního materiálu až po tepelně ovlivněnou zónu a obkladovou vrstvu. Výsledky testu jsou uvedeny v tabulce 4.

4) Zkouška tepelným šokem

Zkouška tepelným šokem byla provedena podle národní normy GB/T 5270-2005/ISO2819:1980 a při testu byly použity dvě metody chlazení. První metodou je zahřátí na 250 °C a ponechání 10 minut, poté ponořit stranu vzorku bez krycí vrstvy do vody, ale ne k krycí vrstvě, počkat, až se zcela ochladí na teplotu vody, poté vyjměte a znovu zahřejte, opakujte celkem 10krát. Po dokončení se provede další způsob chlazení. Rozdíl oproti předchozím 10 časům je v tom, že po zahřátí vzorku je celý vzorek včetně krycí vrstvy ponořen do vody a zchlazen. Po dokončení se používá metoda detekce vad zbarvení, aby se zjistilo, zda na povrchu nejsou nějaké praskliny.

Výsledky detekce vad jsou dobré, bez prasklin, odlupování a jiných vad.

3. Aplikace

Použití technologie laserového plátování k výrobě povlaků odolných proti opotřebení pro měděné desky krystalizátoru je nově vznikající technologií zpevňování. Ve srovnání s jinými metodami zpevňování má velké výhody ve výkonu povlaku, životnosti, ochraně životního prostředí, procesních podmínkách, výběru materiálu atd. Může do značné míry zlepšit povrchové vlastnosti formy a dosáhnout účelu zlepšení kvality kontinuální lití sochorů, prodloužení životnosti formy a snížení výrobních nákladů.