连铸机结晶器铜板电镀镍一钴(Ni—Co)合金工艺.pdf

l8 鞍 钢 技 术 ANGANG TE C I GY 2 0 0 3 年第 1 期 连铸机结晶器铜板 电镀镍一 钴 N i C o 合金工艺 杨 明铎 张铁 军 鞍钢集 团设 计研 究 院 包 头钢铁 公 司 摘要介绍 了国内目前采用 的连铸机结晶器铜板 电镀工艺和美 国 A G公 司连铸机 结晶器 铜板电镀 N i C 0 合金新工艺。通过对 比， 阐述了连铸机结 晶器铜板 电镀 N i C 0 合金新工艺的经 济性、 实用性和先进性 。 关键 词连铸机结晶器铜板 电镀 Te c h n o l o g y o f El e c t r o p l a t e Ni C o Al l o y f o r S h e e t Co p p e r o f Co n t i n u o u s Ca s t e r Cr y s t a l l i z e r Y a n g Mi n g d u o Z h a n g T i e j u n An g a n g De s i g n a n d Re s e a r c h I n s t i t u t e B a o t o u I r o n a n d S t e e l C o ． Ab s t r a c t The e l e c t r o p l a t e p r o c e s s f o r c o n tin u o u s c a s t e r c r y s t a l l i z e r s h e e t c o p p e r u s e d a t h o me p r e n fl y a n d t h e n e w p r oce o f e l ect r o p l a t e N i C o a l l o y in Ame ri c a AG A c u ms Gl a d wi n Co ． a r e b rie f l y i n tro d uc e d． 7h e eco n o mi c r e s u l t ，p r a c t i c a b i l i t y a n d a dv a n t a g e o f the n e w t ech no l o g y a r e e x - p l a i n ed b y c o mp a rin g t h o t h e r p r oce s s e s ． Ke y W o r d s c o n tin uo u s cae r c r y ． ml l i z e r．s he e t c o p p e r e l ect r o p l a t e 1 连铸机结 晶器铜板 电镀工艺 的重要性 连铸机结晶器铜板电镀是结晶器维修工作 中 的关 键环节 。 结晶器 铜板 电镀层 的材 质 和性能 与 基 体 金 属 的 结 合 力 、 热状 态 下 的 耐磨 性 、 抗 蚀 性 等 直接影响结晶器的使用寿命 ， 并影响到了炼钢 厂的经济效益 。 2 国内连铸机结 晶器铜板 电镀工艺现状 目前， 国内连铸机结 晶器铜板 电镀工艺主要 有 三种 1 铜 板直接 镀铬 ， 镀层 厚约 0 ． 1 m m； 2 铜板先 镀 一层厚 约 3 mm 的镍 ， 然后 再 镀 上一 层厚 约 0 ． 1 mm 的铬 ； 3 铜 板 先 镀 一层 厚 3 ～ 4 mm 的镍 铁 合 金 ， 然后 再镀 上 一层厚 约 0 ． 1 m m 的铬 。 这三种镀层相 比， 第 1 种为早期使用的镀层 ， 由于铬与铜 的热膨胀系数相差很大 ， 工作时镀层 易出现撕裂、 剥落， 使铸坯 出现渗铜及其它缺陷， 现已很少应用 ， 仅在小方坯结晶器铜板修复 中还 有应用。 第 2 、 3种镀层属于 2 0世纪 8 0年代技术 ， 主要用于大板坯结晶器铜板电镀。 通过多年实践 ， 用户普遍认为第 3 种镀层优于第 2 种镀层 。主要 是 因 为 1 镀 液具有 较好 的整 平作用 ； 2 在 N i F e 合金镀层上再镀 C r时， 其覆盖 能 力和结 合能力 较好 ； 3 合 金 镀 层 有 较 高 的 硬 度 ， 可 达 5 5 0 ～ 6 5 0 H v， 并有较 好 的再加 工性 ； 4 工艺成本较低 ， 视镀层合金含铁量的多 少 ， 可节 省 1 5 9 ／ 6 ～5 0 9 ／ 6 的贵 金属镍 。 但 这 两 种 工 艺 镀 后 均 需 热 处 理 工 序 消 除 应 力 ， 且镀后 的结晶器铜板 使用寿命 也 只能达 到 杨明铎 ． 工程师 ， l 9 9 4年 毕业于华 中理工大学机械制造 工艺及设备专业 ， 现工作于鞍钢设计研究 院机械制造室 1 1 4 0 2 1 。 维普资讯 杨明铎 张铁军 连铸机结晶器铜板 电镀镍一 钴 N i C o 合金工艺 连续拉 铸 钢坯 5 ～6万 t 的水平 ， 并 不理 想 。 3 连铸机结 晶器铜板 电镀 N i C o合金工艺 为了改变铜板镀层 的性能并提 高其 使用寿 命 ， 经 对 目前 国 内、 外 铜板 电镀 技术 的考察 、 比较 ， 并与 日本野村镀金 和美国 A G公司 A c u t u s Gl a d - w i n 进行 了技术 交 流 ， 通 过 多次 论证 ， 认 为 A G公 司的“ 连 铸机结 晶器铜 板箱式 电镀 技术 ” 是一 种先 进 的结 晶器铜 板 电镀技 术 。该技 术具有 以下 主要 特 点 在 结 晶器 铜板 上 镀 N i 和 N i C O 合 金镀 层 时 ， 采 用 由结 晶 器 铜 板 与 一 特 制 的专 用 框 架 组 成 的 “ 箱式 ” 镀槽 ， 按镀 层工 艺要 求 ， 通 过专用 装 置对镀 槽 内的液 面高度 和镀 液 中钴 离 子 C o 抖 的浓 度进 行 自动调控 ， 结 晶器铜板上合金镀层的镀覆厚度 自上而下逐渐变厚 ， 镀层 由里到外钴元素含量逐 渐增 大 。电镀 N i C O 合 金 的镀液 是在快 速 电铸 N i 溶液 中， 按镀层合金中要求的 C O含量， 定量加入 钴盐溶 液 配制而 成 。钴盐 溶液 的加入 方式及 量 的 多少 ， 根据镀覆工艺要求由专门的控制装置完成 。 一 般情况下 ， 电镀 的操作条件如下 镀液温度 6 0 C； 电流密度 4 A ／ d r n 2 ； 阳极采用混挂式， 镍 阳极 和钴 阳极 的 电流 密度 可分 别单独 调 控 。 3 ． 1 电镀 N i C O合 金工 艺的特 点 电镀 N i C O合金镀层的性能明显优于 目前 国 内采 用 的 N i C r 镀层 和 N i F e 合 金 、 C r 的镀 层 ， 它 在高温下具有更高的硬度 、 耐磨性和抗蚀性 。 使用 该技术修复的结晶器铜板 ， 一次可连续拉坯 2 O ～ 3 O万 t ， 可使镀后的结晶器铜板使用寿命提高 3 ～ 5倍。 目前这一技术已在美国、 澳大利亚、 加拿大 等 国广 泛 应用 ， 是 目前世 界 上 连铸 机 结 晶器 铜 板 电镀领域 内最具使用价值和最先进的技术。 该 技 术 的优 点是 镀 层 质 量好 、 内应 力 很 小 、 耐磨性和抗蚀性高 、 能 自动调控镀层厚度和硬度、 原材料消耗少 、 占地面积小及操作方便。 这一工艺 技 术 的引进将 填补 我 国连铸 机结 晶器铜 板 电镀技 术的空白， 对结晶器铜板生产厂、 铜板电镀修复厂 和炼钢 厂均会 带来 较 大的经 济效 益 。 3 ． 2 N i C o合 金 电镀机 理 N i C o合金 电镀 机理 如下 阴极 Ni 2 e }Nl 2 H 2 e H 2 十 Co 。 上 2 e - - Co 阳极 C0 2 e S O, 2 一 Co 804 - -Co 2 S O, 2 一 一 2 e S O,～一 Ni S Oc- ．Ni 2 S O4 。 一 4 O H一 一4 e H 2 0o 2 十 电镀 N i C o合 金 的技 术 关 键 是 镀 液 配 方 、 配 制和工艺操作条件 。 这里采用的是以硫酸盐为主， 同时加入少量氯离子的镀液， 电镀在具有 空气搅 拌的“ 箱式” 镀槽工位进行。为便于调控 N i 一 合 金镀层的合金成分含量， 配有 C O盐槽和 N i 盐槽 ， 分别控制镀液中 盐和 C O盐含量， 并采用混挂 式 阳极 ， 即 N i 阳极和 C o阳极分开混挂， 并具有可 独立调节的阳极电流密度的供电系统 。 3 ． 3电镀 N i C o合金 工艺 流程 电镀 N i C o 合 金 的工艺 流程 如下 拆 下 待修铜 板一 清洗一 矫直一 刨 削加工一 检 查一液力磨光一镀前处理 手工脱脂等 一冲洗一 绝缘处理一组装“ 箱式” 镀槽一检查一碱性脱脂一 上挂阳极一 电解除油一卸挂一清洗一酸洗活化一 清洗一 上挂 N t - C o阳极一镀 一镀 一 C 0 合金一 回收镀液一 清洗 一卸 挂一拆 开“ 箱式 ” 镀槽一 去绝 缘一铜板清洗一检查镀层一角棱磨光一镀面精加 工 处理一 镀 面抛 光一 冲洗一 检查 一 出厂 。 4 工艺技术 比较 连铸 机 结 晶器 铜 板 电镀 工 艺有 多种 ， 正 如前 面提到的， 它们的生产工艺规范都有 区别， 其镀层 的成分、 理化性能也不相同， 因而直接影响到结晶 器的修复质量和使用寿命， 同时也影响到电镀生 产 线 的投资 。 现将 镀 N i C o合 金工 艺和镀 N i F e 合 金后 再镀 C r 的工 艺进行 比较 ， 见表 1 。 从 表 1的 比较 可 以看 出 ， 采 用 镀 一 C 0合 金 工艺具有产品质量好、 使用 寿命长、 占地 面积小、 能源 和材 料 消耗 较低 、 工 程 投 资较 少 及 “ 三 废” 处 理难度 不 大等优 点 。该 工 艺 系美 国 A G 公司 的先 进 技术 ， 工艺 可靠 ， 处于世 界领 先水 平 。引进 该技 术后 ， 可 填补 我 国连 铸 机 结 晶器 铜 板 电镀 技 术领 域 内的一项 空 白， 具有很 好 的经 济性 和发展前 景 。 但结 晶器铜板“ 箱式” 电镀方式存在不足， 它 维普资讯 2 0 鞍钢技术 } 2 0 0 3 年第 1 期 表 1 ’ 镀 N i C o合金工艺和镀 N i F e 合金后再镀 C r 的工艺 比较 镀 N i c 0 合金 生产线 项 目 镀 N i F e 合金后再镀 c r 生产线 “ 箱式” 电镀 工艺 槽式电镀工艺 镀层 特点 N i c 0 合金 ． 厚约 0 ． 5 ～1 ． 5 ram 同左 镀 Ni F e合金 3 4 m m， 再镀 C r 0 ． 1 mm 单板最 大镀面尺寸 2 1 5 O 9 0 0 同左 同左 长 宽 ， n 1 r n 镀层 内应力 小 小 较小 镀板生产能力． 块／ a 1 3 8 同左 镀 N i F e 7 8 ； 镀 C r 1 3 8 使 用寿命 每组结晶器可连续拉钢 2 O ～3 o万 t 同左 每组结 晶器可连续拉钢 5 ～6万 t 年服务的板块产 量， 万 l 5 0 0 同左 2 0 0 “ 箱式” 镀槽台位 1个 镀 Ni C o槽 2个 镀 Ni F e槽 2个 镀槽数 小件槽 1个 镀 c r 槽 1个 其它设备数 3 3 3 3 4 2 可 自行调控镀层厚度 和硬度 ， 可 自行调控镀层厚度和 可 自行调控镀层厚度 ， 镀 N i F e 合金 镀层质量好 ， 高温下 耐磨性 和 硬度 ， 镀层的质量好 ， 高 后 ， 再镀 0 ． 1 m m厚 的 c r 层 ， 电镀工 生产工艺特点 抗蚀性好， 使 用寿命 高。但 生 温下耐磨性和抗蚀性好 ， 艺复杂 ， 贵重金属耗量大 ， 镀层耐磨 产灵活性差 ， 仅适合 单一规格 使用寿命高。适合各类 性 不如 Ni c o合金工艺， 适合各类规 的铜板电镀 。 规格铜板 电镀 。 格铜板 电镀 。 占地面积 小 小 大 能源消耗 较少 较少 较大 不含剧毒物质 ， 废水处理 设施 废水处理设施复杂， 需设两个处理系 废 水处理 同左 统 ， 其 中电镀 c r 产生 C r 6 六价铬离 简单 ，易于达到排放标准 。 子 ，废水 处理技 术难度大 、 费用高。 材料消耗 药品及贵重 金属 较少 较少 较多 工艺投资 较少 较少 较大 * 以鞍钢第一炼钢厂年产 2 0 0万 t 钢连铸机结晶器铜板电镀为例。 只适 于单一 规格 的大平 面铜 板 电镀 ， 灵 活性 差 。 对 此可 以采用传统的槽式电镀方法 ， 只要对镀槽加 以改 造 ， 即可 适 应 A G公 司 技术 所 要 求 的 工 艺操 作规范和条件， 就可解决“ 箱式” 电镀方式的不足。 实 践 证 明 ， 镀 N i C o合 金 这 项新 工艺 具 有很 好 的经 济性 、 很强 的实 用性及 技术 上 的先进 性 ， 是 一 项应该大力推广 的连铸机结晶器铜板电镀修复 技术 。 编辑许平静 收稿 日期 2 0 0 2 一 O 7 0 9 ‘ 、 ‘ - ‘ ’ ～ 一 一 ～ ■ 一 ’ ■ 0 ， t 0 ’ ’ 、 一 ‘ 一 ’ ’ 一 一 一 ■ ’ 0 ， ， 、， ， - ， ， ， 一 ， ‘ ， ‘ 、0 ． 一 - ’ 一 德 国一钢铁公 司采用 电渣加热钢水新技术 据俄 刊 冶金工作者 报道 ， 德国～ 家钢铁公司在炼钢生产中采 用了一种新工艺 ， 即在钢包或 中间包 中对钢水进行 电 渣加热 。这是 连铸过程 中维持钢水 温度 的一种新方法 ， 可 以改善钢水 的冶金性能。采用这种电渣加热工艺 ， 是将钢水从炉 内出钢到钢包 中或者连续倒人 中间包中 ， 钢水上面覆盖一层导 电熔渣 ， 并且通人惰性气体进行搅拌。 将一根或多根 自耗或 非 自耗 电极埋人渣中， 使电流通过渣层 。 由于熔渣是导电的 ， 所以产生电弧 ， 可以在渣 中以纯 电阻热进行加热 。 这种加热工 艺的特点 是， 浇铸之前可 以在大型中间包中进行处理 ， 可长时间进行等温浇铸 ， 可在接近液 相线温度下进 行浇铸 ， 铸坯 从 开始浇铸到结束时 ， 铸造组织均匀 ， 铸流数与钢水量无关 。 摘 自东方 钢铁 在 线 维普资讯