Kristallisatorn är kärnan i stränggjutningsmaskinen. Det är en anordning som sprutar in smält stål i det, och efter kylning bildar det yttre lagret av det smälta stålet ett kontinuerligt hårt skal för att bilda en gjuten platta, och den gjutna plattan dras gradvis ut. Kopparplattorna i kristallisatorn är utsatta för termiska sprickor, slitage och korrosion på grund av de arbetsförhållanden de används. Förbättring av högtemperaturhårdhet, slitstyrka och termisk utmattningsbeständighet och förlängning av livslängden för kristallisatorns kopparplatta är ett extremt viktigt forskningsämne inom den nuvarande metallurgiska industrin.

Kopparplatta kristalliserare bakgrund

Kristallisatorn är kärnan i stränggjutningsmaskinen. Det är en anordning som sprutar in smält stål i det, och efter kylning bildar det yttre lagret av det smälta stålet ett kontinuerligt hårt skal för att bilda en gjuten platta, och den gjutna plattan dras gradvis ut. Kopparplattorna i kristallisatorn är utsatta för termiska sprickor, slitage och korrosion på grund av de arbetsförhållanden de används. Förbättring av högtemperaturhårdhet, slitstyrka och termisk utmattningsbeständighet och förlängning av livslängden för kristallisatorns kopparplatta är ett extremt viktigt forskningsämne inom den nuvarande metallurgiska industrin.

För närvarande förbereder stora inhemska stålverk och forskningsinstitutioner slitstarka beläggningar på ytan av formkopparplattor genom ytbehandlingsmetoder som elektroplätering och termisk sprutning för att förbättra deras slitstyrka. Även om dessa processmetoder är relativt låga, är beläggningen och substratet mekaniskt bundna, bindningskraften är svag, beläggningens tjocklek är begränsad och defekter som skalning och sprickor är benägna att uppstå under användning, och ytförstärkning effekten är inte idealisk. Laserbeklädnadsteknik kan användas för att förbereda en slitstark beläggning som är metallurgiskt bunden med kopparplattan. Beläggningen har en stark bindningskraft, kontrollerbar beläggningstjocklek, längre livslängd och ingen förorening av miljön. Därför används laserbeklädnadsteknik för att kristallisera beläggningen. Ytförstärkning av kopparplåtar har goda fördelar.

Laserbeklädnadsprocess

1. Tekniska svårigheter

• Koppar har utmärkt värmeledningsförmåga, och det är svårt att bilda en smältbassäng oavsett om det är vanlig svetsning eller laserbeklädnad.
• Kopparmaterial, särskilt röda kopparmaterial, är mycket reflekterande för lasrar, med en reflektionsförmåga på mer än 80 % för lasrar med allmänna våglängder.
• Beläggningsmaterial är svåra att fullt ut uppfylla de tekniska kraven för kopparplåtsarbete.
• Beläggningssprickkontroll är svårt.

Beklädnadspulvret är HR-Ni-S14 (Ni60), och ingredienserna visas i tabell 1.

Kopparplatta: kromzirkoniumkopparplatta.

Utrustning: fiberlaserutrustning, trepunktsmunstycke, punkt 3-5 mm, pulverutnyttjandegrad 65-75%.

Processparametrarna visas i tabell 3.

2. Testresultat

1) Ytformning:
Beklädnad utförs på kopparplattan och den beklädnadsbildande effekten visas i figur 3.27. Beklädnadens yta är välformad och platt, med små fluktuationer, ingen tydlig pulverfärgning och god vätbarhet, och det finns inga defekter som sprickor på den färgade feldetekteringsytan.

2) Metallografisk undersökning:
Efter beklädnad, skär ett 25 mm långt prov på ett plan vinkelrätt mot beklädnadsriktningen för metallografisk undersökning, som visas i figur 3.28. Från en makroskopisk observation är ytvågorna små, beklädnadsskiktet har en viss tjocklek, beklädnadsgränssnittet är relativt klart och vågigt och inträngningsdjupet är närvarande, vilket är ett bevis på den metallurgiska kombinationen av beklädnadsskiktet och kopparplattan . Från mikroskopisk observation är beklädnadsskiktet väl kombinerat med basmaterialet, och gränsytan är suddig. De två materialen är inbäddade och smälts in i varandra till viss del, vilket är en bra metallurgisk kombination. Beklädnadslagret är tätt och defektfritt, med en tjocklek på 0.5-0.7mm.

3) Mikrohårdhetstestning:
Använd en Vickers hårdhetstestare med en belastning på 0.2 kg för att detektera hårdheten hos basmaterialet och beklädnadslagret, som visas i figur 3.10. Totalt 8 punkter testas från grundmaterialet till värmepåverkad zon och beklädnadslagret. Testresultaten visas i tabell 4.

4) Termisk chocktest

Det termiska chocktestet utfördes enligt den nationella standarden GB/T 5270-2005/ISO2819:1980, och två kylningsmetoder användes i testet. Den första metoden är att värma upp den till 250°C och hålla den i 10 minuter, sänk sedan ner sidan av provet utan beläggningsskiktet i vatten, men inte till beklädnadsskiktet, vänta tills det har svalnat helt till vattentemperaturen, sedan ta ut den och värm upp igen, upprepa 10 gånger totalt. Efter färdigställandet utförs en annan kylningsmetod. Skillnaden från de föregående 10 gångerna är att efter att provet har värmts nedsänks hela provet inklusive kapslingsskiktet i vatten och släcks. Efter slutförandet används färgfelsdetekteringsmetoden för att upptäcka om det finns några sprickor på ytan.

Resultaten för detektering av fel är bra, utan sprickor, avflagning och andra defekter.

3. Tillämpning

Användningen av laserbeklädnadsteknik för att producera slitstarka beläggningar för kristalliserande kopparplattor är en framväxande förstärkningsteknik. Jämfört med andra förstärkningsmetoder har den stora fördelar vad gäller beläggningsprestanda, livslängd, miljöskydd, processförhållanden, materialval etc. Det kan förbättra formens ytegenskaper i stor utsträckning, och uppnå syftet att förbättra kvaliteten på stränggjutning av ämnen, förlänger livslängden på formen och minskar produktionskostnaderna.