一种方坯、矩形坯铜管结晶器的制造工艺方法 【技术领域】
本发明涉及用于冷却钢水的结晶器铜管的制造工艺方法。
背景技术
铜及其合金因具有良好的导热性能而被用作结晶器铜管的基材，将钢水从铜管内表面通过，铜管外表面由流动的冷却水将热量带走，钢水逐渐凝固成钢坯。
最初的结晶器铜管直接用于连铸与钢水接触，在此过程中，除了接触产生的摩损之外，还有因钢水中含硫、锌等对结晶器产生腐蚀，因而寿命很短。为了进一步提高结晶器铜管的使用寿命，人们开始在其表面镀覆一耐磨性镀层如硬铬，其以硬度高，耐磨性好而最为普遍。但镀层均匀性差，易产生裂纹，因而寿命也很有限。
由于镀铬分散能力低，镀层的均匀性也很差，方坯或矩形坯铜管R角处的镀层厚度会相当薄，极不耐磨，如想让R角处获得一定厚度的镀层，只有大大增厚镀层的平均厚度，而这样却又会改变结晶器的锥度、内腔尺寸，致使无法连铸，同时又由于镀铬层的脆性，厚度超过150微米高温条件下易脱落，因而镀铬层的平均厚度一直控制在60-120微米之间，R角处厚度只有5-10微米。
综上所述，要获得均匀镀层的方坯或矩形坯结晶器，采用先成型后电镀的传统方法是很困难地。
【发明内容】
为了解决现有工艺不能保证铜管结晶器内表面各处镀层的均匀性问题，本发明提供一种能有效保证铜管结晶器内表面各处镀层均匀的新制造工艺方法。
本发明的目的是这样实现的：
1、一种方坯、矩形坯铜管结晶器的制造工艺方法，包括成型工艺方法和表面处理工艺方法，成型工艺的第一步是将铜锭冲压或挤压成圆形铜管，其特征在于：
A、在所述冲压或挤压成圆形的铜管内表面镀覆一层均匀的耐磨性金属镀层；
B、将经过上述表面处理的铜管进行方坯或矩形坯成型加工。
2、将上述经过镀覆处理的铜管坯在300-980℃进行热处理，然后再进行成型加工。所述热处理为回火处理。
3、所述金属镀层或为镍合金镀层，或为铬镀层，或为镍合金镀层加上铬镀层。镍合金镀层可以是镍-铁、镍-钴、镍-铁-钴、镍-锰、镍-钨、镍-钴-钨、铁-镍-钨、镍-二硫化钼、镍-磷、镍-硼、镍-硼-磷等。
4、所述方坯或矩形坯成型工艺方法或为芯杆与外模挤压成型方法，或为爆炸成型方法。
5、所述镍合金镀层厚度为100微米-6毫米。
6、所述铬镀层的厚度为60-1000微米。
我们发现此复合层铜管(也即镀覆有镀层的铜管圆坯)在成型加工时，镀覆层不受影响，其成型加工和加工普通铜管一样，而且成型加工后的铜管内的镀覆层依然很均匀，过渡圆角R处也有相当厚的镀层。成型加工前如能将此复合层铜管在300-980℃进行热处理，以在铜管基体与镀覆层之间形成扩散层，那样就会更好了。
按照本专利的方法：镀覆层为镍合金镀层，镀层的厚度最低为100微米。镍合金镀层与硬度较高的铬镀层相比，更易冷加工，铬镀层的厚度为60微米以上500微米以下。镍及其合金的硬度不如铬镀层高，但可以通过向镀层中加入硬质颗粒或粉末如碳化硅等增强其硬度及耐磨性。镀层的厚度与镀层的耐磨性直接相关，可依据需要的耐磨损性能在100微米至6毫米范围中选择合适的厚度。
圆形复合层铜管加工成方形或矩形的方法最好是通过外用环形方口或矩形口模，内用心杆进行冲压或挤压成方形或矩形。此方法加工的铜管，其壁厚、镀层厚度在各处按比例均匀变薄。然后再用精确弧度、锥度、外形尺寸的心杆和外模重新挤压、拉拔以调整尺寸。
在成型加工过程前，对此复合镀层铜管进行热处理，以在镀层与铜管基体之间形成扩散层。此热处理过程可在圆形铜管成方或成矩形之前进行，也可在其后的精确成型之前进行，也可在两个过程中都进行此种处理。本发明方坯、矩形坯连铸结晶器制造工艺，解决了镀层均匀性差的问题。采用该工艺方法生产的结晶器铜管内表面可获得60微米至1000微米铬镀层或100微米以上6毫米以下耐磨性镍合金镀层，或它们之间的组合镀层，即镍合金镀层+铬镀层。本发明能有效保证铜管内表面各处镀层的均匀性。同时也解决了先成型后电镀易发生铜管的锥度、内径尺寸有变化等问题。
【具体实施方式】
下面通过非限定的实施例对本发明作进一步地说明。
实施例1：
取一根挤压成圆形的铜管，管长850mm，壁厚11mm，外径190mm，内表面镀覆一层镍-铁(90/10)合金厚0.9mm，再镀铬100微米。电镀时阳极一定要位于铜管的轴心位置，以保证铜管内壁各处镀层的均匀性。可以用常规的浸式槽电镀，也可用流镀的方式进行电镀。以400℃热处理2小时，加工后的尺寸为133.9×131.9，壁厚7.8mm，总长812mm，弧度为52500mm。镀层厚度为0.79mm。
将经过上述表面处理的铜管坯在500℃进行回火处理。
将经过上述表面处理的铜管坯采用芯杆与外模挤压成型方法进行方坯成型加工。
实施例2：
在上例铜管内壁也可以镀覆镍-钴镀层或镍-钴-钨镀层等。其它操作方法同上。