CS254220B1

CS254220B1 - Protective layer especially of crystallizers' plates for steel continuous casting

Info

Publication number: CS254220B1
Application number: CS861411A
Authority: CS
Inventors: Milan Comaj; Maria Comajova; Slavomir Stracar; Jan Krupa
Original assignee: Milan Comaj; Maria Comajova; Slavomir Stracar; Jan Krupa
Priority date: 1986-03-03
Filing date: 1986-03-03
Publication date: 1988-01-15
Also published as: CS141186A1

Abstract

Podstata riešenia spočívá v tom, že o- chranná vrstva, najmá dosák kryštalizátorov plynulého odlievania ocele vyrobených na báze médi, pozostávajúca z kovověj me- dzivrstvy a z pracovnej vrstvy nastriekanej plazmovým horákom na hrubku 0,2 až 3,0 milimetrov s použitím práškového kremiči- tanu zirkoničitého, alebo práškového oxidu zirkoničitého dopovaného oxidom vápenatým v množstve 5 % hmotnostných alebo oxidu hlinitého dopovaného oxidom titaniči- tým v množstve 3 % hmotnostných, má ko- vovú medzivrstvu, nanesená elektrickým oblúkom na 'hrubku 0,1 až 0,3 mm nikel- alumidov, z drotu o zložení 4 až 20 % hmotnostných hliníka a 80 až 96 % hmotnostných niklu.The essence of the solution is that the protective layer, in particular a continuous casting crystallizer plate of a steel based on a metal layer and a working layer sprayed with a plasma torch into a thickness of 0.2 to 3.0 millimeters using silicon powder. zirconium oxide or zirconium oxide powder doped with calcium oxide in an amount of 5% by weight or titanium dioxide doped aluminum oxide in an amount of 3% by weight, has a metal interlayer applied by an electric arc of 0.1 to 0.3 mm nickel alumides, from 4 to 20% by weight of aluminum and 80 to 96% by weight of nickel.

Description

Vynález sa týká ochrannej vrstvy, najma dosák kryštalizátorov plynulého odlievania ocele vyrobených na báze médi alebo jej zliatín a rieši problém zvyšovania ich oteruvzdornosti a zníženia výskytu vonkajších trhlin na odliatej brame.The invention relates to a protective layer, in particular a slab of continuous casting crystallizers made of a medium or its alloys, and solves the problem of increasing their abrasion resistance and reducing the occurrence of external cracks on the cast slab.

Kryštalizátory pre plynulé odlievanie ocele sú tvořené na báze médi, připadne jej zliatín so striebrom, chrómom, niklom alebo zirkónom, s tvrdosťou povrchu 70—130 HV. Účelom kryštalizátora je zabezpečit prudký odvod tepla z povrchu liatej ocele od povrchu k středu a tým jeho kryštalizáciu za súčasného kontinuálneho vyťahovania tuhnúcej bramy. Tulinňci povrch vysúvanej bramy za přítomnosti zbytkov oxidov, liaceho prášku a posobením vysokej teploty spůsobuje intenzívny otěr dosák hlavně v spodnej tretine kryštalizátora.Crystallizers for continuous casting of steel are formed on the basis of a medium or its alloys with silver, chromium, nickel or zirconium, with a surface hardness of 70-130 HV. The purpose of the crystallizer is to ensure rapid heat dissipation from the surface of the cast steel from surface to center and thereby its crystallization while continuously extending the solidifying slab. The tufted surface of the slide being lifted in the presence of oxides, casting powder and high temperature impaction causes intense abrasion of the plates mainly in the lower third of the crystallizer.

Pretože toto opotrebenie nie je rovnoměrné, nie je možný ďalší vysuv bramy, takže pri dosiahnutí nerovností 1,5 až 3 mm sa Íiatie přeruší a kryštalizátor sa musí opracovat na povodnú rovinu, čo je možné len po minimálnu bezpečnostnú nosnú hrůbku došky. Tým dochádza k nadmernej spotrebe materiálu kryštalizátora. Okrem toho, pri inak nekrytej vnútornej ploché kryštalizátora, pri tomto procese časť médi difunduje do povrchu horúcej bramy, resp. pri nižšej teplote tavenia stekucuje a tečie po hraniciach zrn v brame, čím vytvára efekt tzv. pavúkovitých trhlin v oceli s následkom na kvalitu vývalkov.Since this wear is not uniform, further expansion of the slab is not possible, so that when irregularities of 1.5 to 3 mm are reached, the pouring is interrupted and the crystallizer must be machined to the flood plane, which is possible only to the minimum safety depth of thatch. This results in excessive consumption of the crystallizer material. In addition, in an otherwise uncovered inner flat crystallizer, in this process a portion of the medium diffuses into the surface of the hot slab, respectively. at a lower melting temperature it flows and flows along the grain boundaries in the slab, creating the effect of so-called. cracks in steel with consequent quality of rolled steel.

Pre zábranu předčasného opotrebenia kryštalizátorov a ich vplyvu na kvalitu bram sú známe viaceré sposoby. Pri galvanickom pokovaní povrchu pracovných stien krvštalizátora niklom s tvrdosťou do 200 HV a hrúbke povlaku 1 až 4 mm, sa dosahuje len poměrně nízká oteruvzdornosť, pričom ide o vysoké náklady na úpravu, spojené s ekologickými problémami pri likvidách opotřebeného galvanického kúpefa.Several methods are known to prevent premature wear of crystallizers and their impact on slab quality. With nickel plating up to 200 HV and a coating thickness of 1 to 4 mm, the plating surface of the crystallizer wall is only relatively low in abrasion resistance, with high treatment costs associated with environmental problems in the disposal of worn-out galvanic baths.

Pri tomto difúznom alitovaní pracovných plůch v práškovej zmesi železa, oxidu hlinitého a chloridu amónneho spekaním pri teplote 860 až 900 °C. vzniká poměrně tenká vrstva tvrdosti do- 330 HVm. ale tiež nízká oteruvzdornosť a deformácie dosák pri spekaní.In this diffusion alitating of the working surfaces in a powder mixture of iron, alumina and ammonium chloride by sintering at a temperature of 860 to 900 ° C. a relatively thin layer of hardness of up to 330 HVm is produced. but also low abrasion resistance and deformation of slabs when sintering.

Sú známe ochranné vrstvy na súčasti zo železných alebo neželezných kovov· na báze keramických materiálov, například z oxidu hlinitého, oxidu zirkoničitého a kremičitanu zirkoničitého podfa čs. AO č. 171 063 alebo čs. AO č. 204 321. Samotný nástrek z oxldickvcb materiálov nanesený na meď má nedostatočnú prilnavosť a nízku odolnost voči tepelným šokom. Pokusy s použitím medzívrstw ood tieto materiály boli neúspěšné, najmá z důvodu nesprávnej voTbv materiálu a ieho aplikácie na základný materiál.Protective layers are known on ferrous or non-ferrous metal components based on ceramic materials, for example alumina, zirconia and zirconium silicate according to U.S. Pat. AO č. 171 063 or MS. AO č. 204 321. Copper oxide coating alone has poor adhesion and low thermal shock resistance. Attempts using interlayers of these materials have been unsuccessful, mainly due to incorrect material selection and its application to the base material.

Uvedené nedostatky odstraňuje a vytýčený nroblém rieši ochranná vrstva na doskv kryštalizátorov z médi alebo jej zliatín pře uvedený účel podfa vynálezu. Podstata spočívá v tom, že pod pracovnou vrstvou o hrúbke 0,2 až 3,0 mm nastriekanou plazmovým horákom materiálnu na báze práškového kremičitanu zirkoničitého, alebo oxidu zirkoničitého dopovaného oxidom vápenatým v množstve 5 %, alebo oxidu hlinitého dopovaného oxidom titaničitým v množstve 3 %, je vytvořená kovová medzivrstva podfa vynálezu o hrúbke 0,1 až 0,3 mm, nanesená elektrickým oblúkom nikelalumídov z drůtu o zložení 4 až 20 % hmot. hliníka a 80 až 96 % hmot. niklu.The above-mentioned drawbacks are overcome by the protective layer for the crystallizer plate from the medium or its alloys for the above purpose of the invention. The essence is that, under a working layer of 0.2 to 3.0 mm thickness, sprayed with a plasma torch of a material based on zirconium silicate, zirconia doped with 5% calcium oxide or 3% titanium dioxide doped aluminum oxide. A metal intermediate layer according to the invention having a thickness of 0.1 to 0.3 mm is applied by means of an electric arc of nickel-aluminum wire of 4 to 20% by weight. % aluminum and 80 to 96 wt. nickel.

Výhody ochrannej vrstvy vytvorenej podlá vynálezu sú v tom, že touto kombináciou tvorby povlaku sa zabezpečuje najmenej 2 až 2,4 násobná životnost' dosák kryštalizátorov pri rovnocennej tepelnej vodivosti po celej ploché kryštalizátora a pri ipodstaťnom znižení difúzie materiálu dosák do odlievanej bramy, znižení pnutia v, jej rohoch a v neposlecinej miere s možnosťou povrchovú ochranu opakovat pri nízkých nákladoch.The advantages of the protective layer of the present invention are that this combination of coating provides at least 2 to 2.4 times the lifetime of the crystallizer plates at equivalent thermal conductivity throughout the flat crystallizer, while substantially reducing the diffusion of the plates into the cast slab, reducing stress in the slab. , its corners and non-stringent, with the possibility of repeating surface protection at low cost.

Nastriekaná kovová medzivrstva na zdrsněný povrch došky má dobrú adhéziu na základný měděný materiál za vzniku pevných chemických vazieb na vrcholkoch nerovnosti zdrsnenej došky, umožňuje vazbu na nanášanie keramickej vrstvy, najma na báze oxidu hliníka, titanu alebo zirkonu, v malej tepelnej vodivej vrstvě, pričom medzivrstva znižuje hladinu vnútorných napatí, ktoré by inak vznikli v důsledku výrazného rozdielu koeficientu roztažnosti médi a keramických látok. Prilnavosť takéhoto povlaku dosahuje 4,2 až 6,0 MPa a aj po 15 cykloch odlievania je jeho prilnavosť 3,7 MPa, mikrotvrdosť častíc sa teplotou nemení a je v rozmedzí 780 až 1 200 HVm.The sprayed metal interlayer on the roughened surface of the thatch has good adhesion to the base copper material to form solid chemical bonds at the tops of the roughness of the roughened thatch, allows binding to the ceramic coating, in particular aluminum, titanium or zirconium based. reduces the level of internal stresses that would otherwise arise due to a significant difference in the coefficient of expansion of the media and ceramic materials. The adhesion of such a coating reaches 4.2 to 6.0 MPa and even after 15 casting cycles its adhesion is 3.7 MPa, the microhardness of the particles does not change by temperature and is in the range of 780 to 1200 HVm.

Příklady uskutočnenia spůsobu podfa vynálezu:DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION:

Příklad 1Example 1

Hlavná doska kryštalizátora upevněná na chladiacej iprírube o rozmeroch 1510 X X 1 700 mm, hmotnosti 960 kg, ohoblovaná na predpísaný geometrický tvar, sa odmastí trichlórethylénem. Potom sa zdrsní tryskáním pomocou pneumatického tryskáča, například korundu so zrnitosťou 0,9 mm. Otryskaný povrch má minimálnu drsnost Ra = 6 μΐη. Na takto predupravenú plochu sa žiarovo elektrickým oblúkom nastrieka medzivrstva nikelaluminidov drůtom priemeru 1,6 mm, s ohsahom 4,5 % hmot. hliníka, zbytok nikel, o hrúbke 0,15 až 0,20 mm. Parametre striekania: prúd 200 A, napatie 28 V, vzdialenosť striekania 150 mm, tlak vzduchu 0,3 MPa. Na tuto podvrstvu sa plazmovým horákom nastrieka 1,2 mm hrubá pracovná vrstva oxidu zirkoničitého dopovaného 5 % hmot. oxidu vápenatého. Parametre plazmového striekania: prúd 420 A,The main crystallizer plate, mounted on a 1510 X X 1700 mm cooling flange, weighing 960 kg, planed to the prescribed geometric shape, is degreased with trichlorethylene. It is then roughened by blasting with a pneumatic jet, for example corundum with a 0.9 mm grain size. The blasted surface has a minimum roughness Ra = 6 μΐη. The nikelaluminide intermediate layer is sprayed onto the pretreated surface with a 1.6 mm diameter wire with a 4.5 wt. aluminum, the rest of the nickel, with a thickness of 0.15 to 0.20 mm. Spraying parameters: current 200 A, voltage 28 V, spray distance 150 mm, air pressure 0.3 MPa. A 1.2 mm thick working layer of zirconia doped with 5% by weight is sprayed onto this sublayer with a plasma torch. calcium oxide. Plasma spraying parameters: current 420 A,

5 4 2 napatie 340 V, vzdialenosť striekania 270 milimetrov, podávanie prášku 18 kg. h^-1, přívod prášku priemer 5 mm, vzdialenosť od ústia horáku 20 mm, uhol sklonu 75°. Po nastriekaní povrch sa obrúsi diamantovým kotúčom na drsnost R2 = 1,6 urn, pri hrúbk_epovlaku 0,9 mm.5 4 2 Voltage 340 V, spray distance 270 mm, powder feed 18 kg. h ^-1 , powder feed diameter 5 mm, distance from burner mouth 20 mm, angle of inclination 75 °. After spraying, the surface is abraded by diamond wheel to the roughness R2 = 1.6 urn, the thickness _e of the film of 0.9 mm.

Příklad 2Example 2

Bočná doska kryštalizátora upevněná na chladiacej přírubě o rozmeroch 1 000 X X 200 mm sa ohobluje na predpísaný geometrický tvar, odmastí trichlórethylénom. Potom sa zdrsní tryskáním pomocou pneumatického tryskáča, například korundu so zrnitosťou 0,9 mm. Otryskaný povrch má minimálně drsnost Ra — 6 ,^m. Na takto predupravenú plochu sa žiarovo elektrickým oblúkom nastrieka medzivrstva nikelalumídov drotom priemeru 1,6 mm, s obsahom 4,5 % hmot. hliníka, zbytok nikel, o hrúbke 0,2 až 0,3 mm. Parametre striekania: prúd 200 A, napatie 28 V, vzdialenosť 150 milimetrov. Na túto podvrstvu sa plazmovým horákom nastrieka 1,2 mm hrubá pracovná vrstva oxidu hlinitého dopovaného % hmot. oxidu titaničitého. Parametre striekania plazmou a opracovanie sú ako v příklade 1.The side plate of the crystallizer mounted on a 1000 x X 200 mm cooling flange is planed to the prescribed geometric shape, degreasing with trichlorethylene. It is then roughened by blasting with a pneumatic jet, for example corundum with a 0.9 mm grain size. The blasted surface has a minimum roughness of Ra - 6 .mu.m. The nikelalumide interlayer is sprayed onto the pretreated surface with a 1.6 mm diameter wire containing 4.5% by weight of a nicolalumide interlayer. aluminum, the rest of the nickel, with a thickness of 0.2 to 0.3 mm. Spraying parameters: current 200 A, voltage 28 V, distance 150 mm. A 1.2 mm thick, alumina doped working layer was sprayed onto the sublayer with a plasma torch. titanium dioxide. The plasma spraying and processing parameters are as in Example 1.

Příklad 3Example 3

Bočná doska kryštalizátora upevněná na chladiacej přírubě o rozmeroch 1 000 X X 200 mm, ohobTovaná na predpísaný geometrický tvar, sa odmastí trichlórethylénom. Zdrsnenie, striekanie kovověj medzivrstvy je rovnaké ako v příklade 1. Na túto medzivrstvu sa plazmovým horákom nastrieka 1,2 mm hrubá pracovná vrstva kremičitanu zirkoničitého. Parametre striekania: prúd 460 A, napatie 130 V, vzdialenosť 160 mm, podávanie prášku 7 kg. h^-1, ochranný plyn 75 % Ar; 25 % H2. Po nastriekaní povrch sa obrúsi diamantovým kotúčom na drsnost Ra = 1,6 ^m, pri hrúbke keramického povlaku 0,7 mm.The side plate of the crystallizer mounted on a 1000 x 200 mm cooling flange, bent to the prescribed geometric shape, is degreased with trichlorethylene. The roughening, spraying of the metallic interlayer is the same as in Example 1. A 1.2 mm thick zirconium silicate working layer is sprayed onto this interlayer with a plasma torch. Spraying parameters: current 460 A, voltage 130 V, distance 160 mm, powder feed 7 kg. h ^-1 , shielding gas 75% Ar; 25% H2. After spraying, the surface is sanded with a diamond wheel to a roughness Ra = 1.6 µm, at a ceramic coating thickness of 0.7 mm.

Vynález možno využiť 11a pracoviskách v priemysle okrem úpravy kryštalizátorov aj pri úpravě iných tepelne namáhavých súčastí, ako například podložiek pre zváranie rúr a podobné.The invention can be used in industrial workstations in addition to treating crystallizers also in the treatment of other thermally stressed components, such as pipe welding pads and the like.

Claims

A protective layer, in particular a slab of continuous casting crystallizers made of a medium or its alloys, consisting of a metallic intermediate layer and a working layer sprayed with a plasma torch to a thickness of 0.2 to 3.0 mm zirconium silicate powder or zirconium dioxide doped with zirconium oxide in an amount of 5 wt. or titanium dioxide doped with alumina in an amount of 3% by weight, characterized in that the interlayer is applied by an electric arc to a thickness of 0.1 to 0.3 mm of nicoteenumide from a 4 to 20% by weight wire. % aluminum and 80 to 96 wt. nickel.