一种应用于连铸结晶器的增材制造结构及增材制造装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种应用于连铸结晶器的增材制造结构及增材制造装置；在连铸结晶器铜质母材表面设置一层铜合金或铜基复合材料增材层厚度在10μm‑30mm的增材制造结构，连铸结晶器和铜或者铜合金板或者柱体均放置在容器中，在连铸结晶器需要进行增材制造的表面的相对面处放置与连铸结晶器形状相匹配但不相接触的铜或者铜合金板或者柱体；用导线或导电板将连铸结晶器与电源负极输出端相连接，实现其间的电导通；再用另一根导线或导电板将与连铸结晶器相面对的铜或者铜合金板或者柱体与电源正极输出端相连接实现其间的电导通；通过液流管道将循环泵和放置连铸结晶器的容器相连接。

An additive manufacturing structure and device for continuous casting mould

The utility model relates to an additive manufacturing structure and an additive manufacturing device applied to a continuous casting mould; a layer of additive manufacturing structure with a thickness of 10 \u03bc m \u2011 30mm is arranged on the copper base metal surface of the continuous casting mould, and the continuous casting mould and the copper or copper alloy plate or column are placed in the container, and the additive manufacturing is required in the continuous casting mould Place copper or copper alloy plate or column on the opposite side of the surface which matches the shape of the continuous casting mold but does not contact with each other; connect the continuous casting mold with the negative output end of the power supply with a wire or conductive plate to realize the conductivity connection between them; use another wire or conductive plate to connect the copper or copper alloy plate or column which faces the continuous casting mold with the positive output end of the power supply The circulation pump is connected with the container in which the continuous casting mould is placed through the liquid flow pipe.

【技术实现步骤摘要】
一种应用于连铸结晶器的增材制造结构及增材制造装置
本技术属于冶金领域，特别涉及一种应用于连铸结晶器的增材制造结构及增材制造装置。
技术介绍
连铸结晶器在冶金行业有着广泛应用。目前，冶金行业使用的结晶器主要有板坯结晶器、管坯结晶器、生产非晶的辊式结晶器和其它形状的异形结晶器，等。熔融态的金属液体在结晶器内结晶并与结晶器相互接触、摩擦，导致结晶器因磨损造成尺寸偏离设计值而失效。具有高导热性能和高耐磨性能的结晶器的使用寿命更长。为此，结晶器的母材均采用具有良好导热性能的铜合金制造。目前，通过在铜质板坯结晶器和铜质管坯结晶器表面电镀一层金属Cr镀层、Ni镀层、Ni-Fe合金镀层、Ni-Co合金镀层等耐磨金属镀层，提高铜质结晶器表面的耐磨性能以延长结晶器的使用寿命。对磨损失效后的结晶器，目前均采用机械加工的方法将磨损面上残留的电镀耐磨金属镀层去除，再次电镀耐磨金属镀层，之后继续使用。在机加工去除磨损后残留的耐磨金属镀层的过程中，也不可避免地去掉了一层与耐磨金属镀层相接的结晶器母材表面的铜合金层。经过几次这样处理后的铜质结晶器，因其母材表面的铜合金层厚度大幅减小而报废。生产非晶的辊式结晶器全部采用铜合金制造。在使用一定时间后，辊式结晶器表面也因磨损掉一定厚度的铜合金层后报废。报废后的结晶器只能作为废铜处理，造成资源的极大浪费，也显著提高了材料的冶炼成本。针对上述问题，本技术提出了一种应用于连铸结晶器的增材制造结构及增材制造技术。该技术通过在废旧铜质结晶器母材表面以增材制造的方式制造一层铜合金或者铜基复合材料，不仅将废旧铜质结晶器的尺寸恢复至最初的设计尺寸，而且赋予结晶器更高的硬度及耐磨性能，显著提高结晶器的使用寿命。本技术提出的应用于连铸结晶器的铜合金及铜基复合材料增材制造结构及增材制造技术，适用于废旧的板坯结晶器、管坯结晶器、辊式结晶器和其它形状的异形结晶器，以提高结晶器的使用寿命。将本技术用于对尺寸严重低于设计值的失效连铸结晶器母材进行再制造，几乎可以无限期延长连铸结晶器铜质母材的使用寿命。不仅如此，在制造板坯结晶器或者管坯结晶器或者辊式结晶器或者其它形状的异形结晶器新品时，事先在制造的结晶器铜质母材表面预留出适当厚度，用于采用本技术提出的增材制造技术制造一层本技术提出的铜合金及铜基复合材料增材制造结构层，以此显著提高结晶器新品的使用寿命。
技术实现思路
为了解决目前铜质结晶器母材因尺寸偏离设计值而报废的问题，也为了提高结晶器新品的使用寿命，本技术提出了一种应用于连铸结晶器的铜合金及铜基复合材料增材制造结构及增材制造装置。具体技术方案如下：一种应用于连铸结晶器铜质母材的铜合金及铜基复合材料增材制造结构；其特征是在连铸结晶器铜质母材表面设置一层铜合金或铜基复合材料增材层；所设置的铜合金层或者铜基复合材料增材层的厚度在10μm-30mm。根据结晶器的不同，本技术的装置说明如下：本技术的用于板坯连铸结晶器铜质母材的铜合金及铜基复合材料增材制造结构的制造装置；包括电源、导线或者导电板、铜板或者铜合金板、容器、液流管道、泵和板坯连铸结晶器；板坯连铸结晶器放置在容器中，在板坯连铸结晶器需要进行增材制造的表面的相对面处放置与板坯连铸结晶器形状相匹配但不相接触的铜板或者铜合金板；用导线或导电板将板坯连铸结晶器与电源负极输出端相连接，实现其间的电导通；再用另一根导线或导电板将与板坯连铸结晶器相面对的铜板或者铜合金板与电源正极输出端相连接实现其间的电导通；通过液流管道将循环泵和放置板坯连铸结晶器的容器相连接。用于管坯连铸结晶器铜质母材的铜合金及铜基复合材增材制造结构的制造装置；包括电源、导线或者导电板、铜或者铜合金柱体、容器、液流管道、泵和管坯连铸结晶器；管坯连铸结晶器放置在容器中，在管坯连铸结晶器的需要进行增材制造的内表面处放置与管坯连铸结晶器形状相匹配但不相接触的铜柱体或者铜合金柱体；用导线或导电板将管坯连铸结晶器与电源负极输出端相连接，实现其间的电导通；再用另一根导线或导电板将与管坯连铸结晶器相面对的铜柱体或者铜合金柱体与电源正极输出端相连接，实现其间的电导通；通过液流管道将循环泵和放置管坯连铸结晶器的容器相连接。应用于连铸结晶器铜质母材的铜合金及铜基复合材料增材制造结构的制造方法：对于废旧铜质连铸结晶器，采用机加工的方法去除结晶器表面的耐磨层，恢复连铸结晶器铜质母材表面的平整结构；采用增材制造的方法在连铸结晶器铜质母材的平整表面制造出铜合金或者铜基复合材料增材层，使连铸结晶器铜质母材的尺寸达到设计尺寸；对于结晶器新品，在制造结晶器新品时，在结晶器铜质母材的与熔融态金属相面对一侧的表面预留出用于增材制造的厚度，之后采用增材制造的方法在该表面制造出铜合金或者铜基复合材料增材层，使结晶器铜质母材的尺寸达到设计尺寸。具体过程说明如下：对于废旧铜质连铸结晶器进行增材制造的具体操作步骤包括：1)采用机加工的方法彻底去除连铸结晶器表面磨损失效的耐磨层，恢复连铸结晶器铜质母材表面的平整结构；2)将连铸结晶器无需进行增材制造的区域进行绝缘处理；3)去除连铸结晶器表面需进行增材制造区域的油污、氧化物及其它附着物；4)将连铸结晶器放置在容器中，在连铸结晶器的需要进行增材制造的表面的相对面处放置与连铸结晶器形状相匹配但不相接触的铜或者铜合金板或者柱体；5)在连铸结晶器需进行增材制造的表面及与其相面对的铜或者铜合金板或者柱体之间有流动的水溶液；6)用导线或导电板将结晶器与电源负极输出端相连接，实现其间的电导通；再用另一根导线或导电板将与结晶器相面对的铜或者铜合金板或者柱体与电源正极输出端相连接实现其间的电导通；7)启动电源，在连铸结晶器需进行增材制造的表面及与其相面对的铜或者铜合金板或者柱体之间的水溶液中形成电场，水溶液中的金属离子或者金属离子和硬质粉体在电场作用下不断沉积到连铸晶器需进行增材制造的表面，最终制造出需要厚度的铜合金或者铜基复合材料增材层，完成连铸结晶器表面铜合金或者铜基复合材料的增材制造过程；8)关闭电源，取出连铸结晶器，清洗掉连铸结晶器表面的残余溶液，去除覆盖在连铸结晶器表面的绝缘材料层；9)采用机械加工的方法，将增材制造后的连铸结晶器表面加工到设计尺寸及光洁度；对连铸结晶器新品铜质母材进行增材制造的具体操作步骤包括：1)在采用非增材制造方法制造的结晶器新品铜质母材的与熔融态金属相面对一侧的表面预留出用于增材制造的厚度；步骤2)—9)与上述废旧铜质连铸结晶器进行增材制造的具体操作步骤相同。所述用于连铸结晶器铜质母材增材制造的铜合金是Cu-Zn合金或者Cu-Ni合金或者Cu-Sn合金。所述用于连铸结晶器铜质母材增材制造的铜基复合材料的基质金属是Cu-Zn合金或者Cu-Ni合金或者Cu-Sn合金或者金属铜；用于连铸结晶器增材制造的铜基复合材料中的硬质粉体是如下粉体中的一种或者一种以上：Al2O3粉体、SiC粉体、石墨烯粉体、Si3N4粉体、ZrO2粉体、WC粉体、BN粉体、La2O3粉体、TiN粉体、碳纳米管；硬质本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于连铸结晶器的增材制造结构；其特征是在连铸结晶器铜质母材表面设置一层铜合金或铜基复合材料增材层；所设置的铜合金层或者铜基复合材料增材层的厚度在10μm-30mm。/n

【技术特征摘要】
1.一种应用于连铸结晶器的增材制造结构；其特征是在连铸结晶器铜质母材表面设置一层铜合金或铜基复合材料增材层；所设置的铜合金层或者铜基复合材料增材层的厚度在10μm-30mm。


2.应用于权利要求1的连铸结晶器的增材制造结构的增材制造装置；其特征是包括电源、导线或者导电板、铜板或者铜合金板、容器、液流管道、泵和板坯连铸结晶器；板坯连铸结晶器放置在容器中，在板坯连铸结晶器需要进行增材制造的表面的相对面处放置与板坯连铸结晶器形状相匹配但不相接触的铜板或者铜合金板；用导线或导电板将板坯连铸结晶器与电源负极输出端相连接，实现其间的电导通；再用另一根导线或导电板将与板坯连铸结晶器相面对的铜板或者铜合金板与电源正极输...

【专利技术属性】
技术研发人员：王旭，
申请(专利权)人：德阳深捷科技有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51