雙軋輥型帶鋼連鑄機的鑄軋輥及其表面處理方法

2023-04-24 21:55:41

專利名稱：雙軋輥型帶鋼連鑄機的鑄軋輥及其表面處理方法
技術領域：
本發明涉及一種雙軋輥帶鋼連鑄機(twin-roll strip caster)的鑄軋輥 (casting roll)以及一種對該鑄軋輥進行表面處理的方法，更具體地，涉及一種雙軋輥帶 鋼連鑄機的鑄軋輥以及一種對該鑄軋輥進行表面處理的方法，其中在該鑄軋輥的端面上形 成一具有高硬度和適合厚度的鎳-硼(Ni-B)合金鍍層(plating layer)，該鑄軋輥的端面 與耐火材料接觸，由此提高了耐用性。
背景技術：
如圖1所示，通常，在使用雙軋輥帶鋼連鑄機形成一帶鋼(strip)的方法中，存儲 在鋼水包(ladle) 1中的鋼水被引入到中間包(timdish)2中，接著被輸送至設置在鑄軋輥 6兩端的側封(edgedams)5之間的一空間中，也即，通過一注入噴嘴3被輸送至鑄軋輥6之 間的空間以開始凝固。在這種情況下，凹面護罩(meniscus shield) 4被安裝在鑄軋輥6的 上方以保護鋼水池以及防止鋼水的氧化。隨後，鋼水在通過鑄軋輥6之間的軋輥縫7時被 成形為一帶鋼8，接著該帶鋼8被拉出、冷卻，且然後被卷繞機(winder)9卷繞。同樣地，在使用雙軋輥帶鋼連鑄機使鋼水形成為一個厚度為10mm或更小的帶鋼 的方法中，鋼水經由注入噴嘴3在彼此相反的方向上旋轉的水冷式鑄軋輥6之間快速地穿 過是很重要的，且因此可以高產量地生產具有期望厚度的無裂紋帶鋼。同時，使用一種電解電鍍(electrolytic plating)方法來處理一連鑄鑄模 (mold)的表面。如圖2所示，鑄軋輥6——電鍍(plating)的主體(subject)——被連接至 陰極，被用來電鍍該主體的金屬10被連接至陽極。之後，該主體被完全地浸入一種包含該 電鍍金屬的電鍍溶液中，且接著電流被應用至這一系統，由此獲得一個具有期望厚度的鍍 層。在這種情況下，鑄軋輥6——電鍍的主體——被旋轉以提高電鍍質量，並且如果該 鑄軋輥6是平坦的，電鍍溶液被旋轉以形成一個均勻的鍍層。在這種情況下，首先，鎳鍍層 在銅板(copper plate)上形成；其次，為高硬度鍍層的鎳-鎢(Ni_W)鍍層、鎳-鈷(Ni_Co) 鍍層或類似鍍層在其上形成以提高耐用性。在電鍍鑄模的這一常規方法中，主要使用了鎳(Ni)，關於電鍍條件諸如電流密度、 電鍍溶液溫度等，公開了以下的技術。日本未審查的專利申請公開說明書No. 1998-066049公開了一種通過噴射塗 覆鑄軋輥的端面來提高鑄軋輥的耐用性的技術。日本未審查的專利申請公開說明書 No. 1989-254357公開了一種用於通過以下方式提高鑄模耐用性和質量的技術首先，在鑄 模的表面上形成鎳(Ni)鍍層；其次，接著在鎳(Ni)鍍層上形成一個鉻(Cr)鍍層。日本未審 查的專利申請公開說明書No. 1990-047890公開了一種用於通過以下方式提高鑄模質量的 技術在鑄模的表面上形成一個鎳(Ni)鍍層且接著通過一種石墨(graphite)塗覆方法來 降低傳熱係數且因此降低溫度變化率。日本未審查的專利申請公開說明書No. 2001-205399 公開了一種用於通過以下方式來提高鑄軋輥耐用性的技術首先，在鑄軋輥上形成一個鎳(Ni)鍍層；其次，接著在鎳(Ni)鍍層上形成一個為高硬度鍍層的鎳-鎢(Ni-W)鍍層、 鎳-鈷(Ni-Co)鍍層或類似鍍層。然而，在這些常規技術中，基本地，一個鎳(Ni)鍍層首先被形成，其次接著被硬質 電鍍(hard-plated)或噴射塗覆(spray-coated)用於防護。具體而言，這些是有問題的， 即由於硬質鍍層具有高硬度，但另一方面其具有高的內應力，因此很容易斷裂，結果是其被 限制為厚度必須很薄，導致其不能容易被應用在將要被電鍍的主體的極度磨損部分。因此，由於硬質鍍層厚度的限制，存在以下問題硬質層不能夠容易地被應用至鑄 軋輥的端面，結果其端面由於與側封接觸而被磨損；以及鑄軋輥的耐用性降低。在此未被描述的參考標號中，在圖2中「20」是一個電鍍槽(plating bath)，「40」 是一個整流器(rectifier)。

發明內容
技術問題因此，謹記發生在現有技術中的上述問題，作出了本發明，且本發明的一個目標是 提供一種雙軋輥帶鋼連鑄機的鑄軋輥以及一種對該鑄軋輥進行表面處理的方法，其中通過 在一個鎳鍍層上噴射硼溶液而在鑄軋輥的端面上形成一個鎳_硼合金鍍層，使得可以形成 一個具有足夠厚度和高硬度的鍍層，由此提高了該鑄軋輥的耐用性且穩定了該鑄軋輥的表 面的質量。技術方案為了完成上述目標，本發明的一方面提供一種雙軋輥帶鋼連鑄機的鑄軋輥，包括 一個鎳鍍層，其在該鑄軋輥的外圓周表面和端面上形成；一個鎳_硼合金鍍層，其在位於該 鑄軋輥的端面上的鎳鍍層上形成；以及一個硬質鍍層，其在位於該鑄軋輥的外圓周表面上 的鎳鍍層以及位於該鑄軋輥的端面上的鎳_硼合金鍍層的外圓周表面上形成。本發明的另一方面提供一種雙軋輥帶鋼連鑄機的鑄軋輥，包括一個鎳_硼合金 鍍層，其在該鑄軋輥的端面上形成；一個鎳鍍層，其在該鑄軋輥的外圓周表面和位於該鑄軋 輥的端面上的鎳-硼合金鍍層的外圓周表面上形成；以及一個硬質鍍層，其在鎳鍍層上形 成。在該鑄軋輥中，該鎳-硼合金層的厚度可以為0. 1 2. 0mm。此外，該鎳-硼合金層的硬度可以為300 lOOOHv。此外，該硬質鍍層可以由Ni-W或Ni-Co製成。此外，該鎳鍍層和該硬質鍍層之間的界面是經過軋輥凸面加工(roll-crowned) 或糙化加工(roughened)的。為了完成上述目標，本發明的又一方面提供了 一種對雙軋輥帶鋼連鑄機的鑄軋輥 進行表面處理的方法，包括通過一種電解電鍍方法在該鑄軋輥的外圓周表面和端面上形 成一個鎳鍍層；通過在進行鎳電鍍處理時在該鎳鍍層上噴射硼溶液以使硼浸入該鎳鍍層 中，在位於該鑄軋輥的端面上的鎳鍍層上形成一個鎳_硼合金鍍層；以及在位於該鑄軋輥 的外圓周表面上的鎳鍍層和位於該鑄軋輥的端面上的鎳-硼合金鍍層的外圓周表面上形 成一個硬質鍍層。本發明的再一方面提供了一種對雙軋輥帶鋼連鑄機的鑄軋輥進行表面處理的方
4法，包括通過在鑄軋輥的端面上進行電鍍鎳鍍層處理時在其上噴射硼溶液以使硼浸入鎳 中，在該鑄軋輥的端面上形成一個鎳-硼合金鍍層；通過在該鑄軋輥的外圓周表面和位於 該鑄軋輥的端面上的鎳-硼合金鍍層的外圓周表面上噴射鎳溶液，在其上形成一個鎳鍍 層；以及在該鎳鍍層上形成一個硬質鍍層。所述對雙軋輥帶鋼連鑄機的鑄軋輥進行表面處理的方法還可以包括在形成鎳鍍 層後，在該鑄軋輥的外圓周表面上進行軋輥的凸面加工和糙化加工。有益效果根據本發明，關於對雙軋輥帶鋼連鑄機的鑄軋輥進行表面處理，通過在一個鎳鍍 層上噴射硼溶液在鑄軋輥的端面上形成一個鎳-硼合金鍍層，使得可以形成一個具有足夠 厚度和高硬度的鍍層，由此提高了該鑄軋輥的耐用性以及該鑄軋輥的邊緣的質量。


圖1是顯示一種普通的帶鋼連鑄方法的示意圖；圖2是顯示一個用於電鍍鑄軋輥的常規裝置的示意圖；圖3是顯示根據本發明的一個實施方案的一個用於電鍍鑄軋輥的裝置的示意圖；圖4是顯示根據本發明的一個實施方案的鍍層的截面圖；以及圖5是顯示根據本發明的一個實施方案的鍍層的硬度分布的圖表。
具體實施例方式在下文中，將參考附圖詳細描述本發明的優選實施方案。圖3是顯示根據本發明的一個實施方案的一種用於電鍍鑄軋輥的裝置的示意圖， 圖4是顯示根據本發明的一個實施方案的鍍層的截面圖，以及圖5是顯示根據本發明的一 個實施方案的鍍層的硬度分布的圖表。如圖3所示，根據本發明的一種用於電鍍鑄軋輥的裝置與圖2中的用於電鍍鑄軋 輥的常規裝置基本相同，除了充滿電鍍溶液300的電鍍槽200在其一側額外地設置了一個 用來注入硼(boron)溶液以電鍍鑄軋輥100端面的噴嘴500。此外，如同用於電鍍鑄軋輥的常規裝置中一樣，鑄軋輥100連接至已通過整流器 600的陰極，且將被電鍍的金屬400連接至已通過整流器600的陽極。一種使用這一電鍍裝置來電鍍鑄軋輥的方法包括(a)在鑄軋輥100的兩側上形 成一個鎳鍍層；(b)在形成鎳鍍層的步驟期間通過在鎳鍍層上噴射硼溶液而使該鎳鍍層形 成為一個鎳(Ni)_硼(B)合金鍍層；以及(c)在鑄軋輥的圓柱形部分上形成一個硬質鍍層。在這種情況下，該鎳-硼合金鍍層是這樣形成的通過在形成鎳鍍層的同時在該 鎳鍍層上噴射硼溶液持續一預定時間，由此將硼和鎳組合以成為鎳_硼合金。該鍍層的硬 度隨噴射硼的總量和速度變化。此外，在該硬質鍍層形成之前，在該鑄軋輥100的圓柱形部分的表面上進行了軋 輥的凸面加工(crowning)和糙化加工(表面微凹)(dimpling)，從而提高質量。同樣地，在本發明中，由於如果有必要的話鍍層的硬度可以被控制，其可以不被限 制在一個具體範圍內。本發明的主要技術思路的特徵在於硼溶液在鎳電鍍過程期間被噴 射在鎳鍍層上，然後硼被浸入到該鎳鍍層中使得硼和鎳形成合金，由此在增加了該鍍層厚度的同時提高了該鍍層的硬度。根據本發明的鍍層的形成可以以圖4(a)和圖4(b)的形式進行。例如，參考圖4(a)，首先，鎳鍍層110和112分別在鑄軋輥100的外圓周表面和 端面上形成，然後在該鑄軋輥100的端面上形成的鎳鍍層112上形成一個鎳-硼合金鍍層 120，並且最終在鑄軋輥100的外圓周表面上形成的鎳鍍層110和所述鎳-硼合金鍍層120 上形成一個硬質鍍層130。在這種情況下，優選地，在硬質鍍層130形成之前，在鑄軋輥100的外圓周表面上 進行軋輥的凸面加工和糙化加工(表面微凹)。如在「背景技術」中所描述的，硬質鍍層130主要地由鎳-鎢(Ni-W)或鎳-鈷 (Ni-Co)製成。然而，即使圖4(a)中所示的鍍層結構是一個鑄軋輥100的端面被穩固支撐的穩定 結構，但當過度施力至位於鑄軋輥100的一個邊緣處的鎳-硼合金鍍層120時，該鎳-硼合 金鍍層120可以被剝離和損壞。因此，優選地，根據以下所描述的本發明的另一實施方案相 組合的方法特徵，選擇性地使用圖4(a)所示的鍍層結構。也即，作為本發明的另一實施方案，參考圖(b)，首先，一個鎳-硼合金鍍層120在 鑄軋輥100的端面上形成，然後一個鎳鍍層110在鑄軋輥100的外圓周表面和鎳-硼合金 鍍層120的一部分上形成，最後一個硬質鍍層130在鎳鍍層110上形成。即使在這種情況下，優選地，在硬質鍍層130形成之前，在鑄軋輥100的外圓周表 面上進行軋輥的凸面加工和糙化加工(表面微凹)。在圖4(b)所示的這一鍍層結構中，儘管該鎳鍍層110用於阻擋施加至在鑄軋輥 100的邊緣上形成的鎳-硼合金鍍層120的力，但是有可能降低鑄軋輥100的邊緣的耐磨性。在下文中，將更詳細地描述本發明的實施例。圖5(a)是顯示一個鍍層結構的圖表，在該鍍層結構中鎳鍍層的厚度被降至最小 程度且形成了一個兩級(two-stage)鎳-硼合金鍍層，由此使得最外面鍍層的硬度被最大 化；圖5(b)是顯示一個鍍層結構的圖表，在該鍍層結構中鎳鍍層很厚地形成，然後一個一 級鎳-硼合金鍍層形成，使得可以形成一個穩定的鍍層儘管其硬度相對較低。在鎳-硼合金鍍層的硬度是300 lOOOHv的情況下時，該鎳-硼合金鍍層表現出 良好的穩定性。當該鎳-硼合金的硬度在300Hv以下時，其很容易被磨損，且當該鎳-硼合 金的硬度大於lOOOHv時，其變得容易出現裂紋和剝離。因此，可以看出優選的是，該鎳-硼 合金鍍層的硬度在上述範圍內。此外，該鎳鍍層的厚度可以在「背景技術」中提到的範圍內。然爾，優選的是該 鎳_硼合金鍍層的厚度為0. 1 2. 0mm。當該鎳-硼合金鍍層的厚度小於0. 1mm時，很難形 成一個具有期望性能的鎳_硼合金鍍層，而且當該鎳_硼合金鍍層的厚度大於2. 0mm時，其 容易出現裂紋和剝離。因此，該鎳-硼合金鍍層的厚度必須在上述範圍內。此外，在形成硬質鍍層的方法中，由於該硬質鍍層的粗糙度即使在進行糙化加工 之後也必須被保持，如果可能的話，需要一種具有低厚度和高硬度的硬質鍍層。因此，優選 的是，該硬質鍍層是如上所述的Ni-W或Ni-Co鍍層。根據本發明，可以看出，可以提高鑄軋輥的耐用性和質量，以及還可以提高鑄軋輥的邊緣和表面的質量。
權利要求
一種雙軋輥帶鋼連鑄機的鑄軋輥，包括一個鎳鍍層，其在該鑄軋輥的外圓周表面和端面上形成；一個鎳-硼合金鍍層，其在位於該鑄軋輥的端面上的鎳鍍層上形成；以及一個硬質鍍層，其在位於該鑄軋輥的外圓周表面上的鎳鍍層以及位於該鑄軋輥的端面上的鎳-硼合金鍍層的外圓周表面上形成。
2.一種雙軋輥帶鋼連鑄機的鑄軋輥，包括 一個鎳_硼合金鍍層，其在該鑄軋輥的端面上形成；一個鎳鍍層，其在該鑄軋輥的外圓周表面以及位於該鑄軋輥的端面上的鎳-硼合金鍍 層的外圓周表面上形成；以及一個硬質鍍層，其在該鎳鍍層上形成。
3.如權利要求1或2所述的雙軋輥帶鋼連鑄機的鑄軋輥，其中該鎳_硼合金層的厚度 為 0. 1 2. 0mm。
4.如權利要求1或2所述的雙軋輥帶鋼連鑄機的鑄軋輥，其中該鎳_硼合金層的硬度 為 300 lOOOHvo
5.如權利要求1或2所述的雙軋輥帶鋼連鑄機的鑄軋輥，其中該硬質鍍層由M-W或 Ni-Co製成。
6.如權利要求1或2所述的雙軋輥帶鋼連鑄機的鑄軋輥，其中該鎳鍍層和該硬質鍍層 之間的界面是進行軋輥凸面加工或糙化加工的。
7.一種對雙軋輥帶鋼連鑄機的鑄軋輥的進行表面處理的方法，包括通過一種電解電鍍方法在該鑄軋輥的外圓周表面和端面上形成一個鎳鍍層； 通過在進行鎳電鍍處理時在該鎳鍍層上噴射硼溶液以使硼浸入鎳鍍層中，在位於該鑄 軋輥的端面上的鎳鍍層上形成一個鎳_硼合金鍍層；以及在位於該鑄軋輥的外圓周表面上的鎳鍍層以及位於該鑄軋輥的端面上的鎳-硼合金 鍍層的外圓周表面上形成一個硬質鍍層。
8.一種對雙軋輥帶鋼連鑄機的鑄軋輥的進行表面處理的方法，包括通過在鑄軋輥的端面上進行電解鎳鍍層處理時在其上噴射硼溶液以使硼浸入鎳中，在 該鑄軋輥的端面上形成一個鎳-硼合金鍍層；通過在該鑄軋輥的外圓周表面和位於該鑄軋輥的端面上的鎳-硼合金鍍層的外圓周 表面上噴射鎳溶液，在其上形成一個鎳鍍層；以及 在該鎳鍍層上形成一個硬質鍍層。
9.如權利要求7或8所述的對雙軋輥帶鋼連鑄機的鑄軋輥的進行表面處理的方法，還 包括在形成鎳鍍層後，在該鑄軋輥的外圓周表面上進行軋輥的凸面加工和糙化加工。
全文摘要
本發明提供一種雙軋輥帶鋼連鑄機的鑄軋輥，包括一個鎳鍍層，其在該鑄軋輥的外圓周表面和端面上形成；一個鎳-硼合金鍍層，其在位於該鑄軋輥的端面上的鎳鍍層上形成；以及一個硬質鍍層，其在位於該鑄軋輥的外圓周表面上的鎳鍍層以及位於該鑄軋輥的端面上的鎳-硼合金鍍層的外圓周表面上形成。本發明提高了鑄軋輥的耐用性。
文檔編號C23C28/00GK101883878SQ200880118768
公開日2010年11月10日 申請日期2008年7月14日 優先權日2007年12月21日
發明者樸晟珍, 李大成, 鄭成仁 申請人:Posco公司