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热喷涂技术在现代钢铁工业中的应用

热喷涂技术在现代钢铁工业中的应用

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行业新闻
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发布时间:
2020/08/30 17:31
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【摘要】:
热喷涂技术具有喷涂材料丰富,能赋予工件表面以耐磨、耐蚀、抗高温等多种功能以及其工艺及操作简便、灵活等特点,特别适合现场施工和工件局部修复。

热喷涂技术在现代钢铁工业中的应用

 

     钢铁生产从原料到成品要经过原料处理、炼铁、炼钢、压力加工以及表面处理等多种工序,所用设备众多且多为大型、重型设备。由于钢铁生产中的工况十分恶劣,生产中存在着大量设备因高温、磨损及腐蚀等因素造成的失效及损坏问题,严重影响着生产效率的提高和产品的优化。随着时代的进步,钢铁工业需要大量采用自动化、高速度化及高质量化所需的新技术,对设备性能提出更高要求。因此,提高设备的使用性能、延长设备使用寿命便成为钢铁工业为提高企业经济效益及增强企业在商品市场中的竞争能力而急待解决的问题。

    热喷涂技术具有喷涂材料丰富,能赋予工件表面以耐磨、耐蚀、抗高温等多种功能以及其工艺及操作简便、灵活等特点,特别适合现场施工和工件局部修复。因此,热喷涂技术不但是新设备表面强化和予保护的有效方法,而且也是现场设备维修的有效而经济的手段,在钢铁工业领域已被广泛应用于各种通用机械部件,如各种轴类、阀门、风机等的强化和修复,并取得了十分显著的防护效果和经济效益。随着近年来热喷涂技术的进步,如高能、高速等离子设备、高速火焰喷涂技术等的相继问世,以及各种新型高质量喷涂材料的不断开发,使得过去热喷涂涂层的结合强度低、抗冲击性能差等弱点得以克服。新的热喷涂手段的应用给涂层质量带来质的飞跃,涂层孔隙度可降至0.51.0 %,涂层与基体的结合强度可高达70140 MPa。因而热喷涂涂层在钢铁工业领域的应用不但范围有了扩大,而且更向高负荷领域扩展。据资料报导,本新日铁名古屋钢厂,热喷涂作为加工辊的表面改质方法的应用不断增长,该厂加工辊的涂层面积1990年仅为90 M2,1995年则达到456 M2 增长达5倍多。涂层在具有高附加值的表面处理钢板制造工程中的辊类(如退火炉炉辊、熔融镀锌沉没辊等)的应用也获得了很好的效果。

热喷涂技术在现代钢铁工业中的典型应用有:

1.连铸结晶器铜板

   连铸结晶器铜板表面由于金属凝固层的摩擦而磨损,一直采用镀铬处理来提高模子表面的耐磨性。但镀铬层在高温下硬度下降很快(1),其防护效果不十分理想。采用在高温下硬度不显著下降的自熔合金涂层并辅以增强涂层与基体结合的的技术措施后,涂层连铸结晶器铜板的耐用性超过1000ch¢s (1ch =250),为镀铬层的3倍以上。

          

                                                               

         

        图1  喷涂涂层与镀铬层的高温硬度 

 

 

2.连续铸造辊

    连续铸造生产线中的支承辊、导辊、夹紧辊等部件常因各种应力及冷热疲劳等因素的影响,在辊面园周方向上产生大的裂纹而导致辊子破坏失效。采用自熔合金强化辊面后,该涂层在使用过程中仅在其晶粒晶界上产生裂纹传播速度非常小的的微细裂纹,大大延长了连铸辊的寿命,也防止了铸材表面缺陷的发生,提高了铸材的质量。

3.冷延加工辊

    冷延生产线中的加工辊(如张紧辊、导辊和矫直辊等)要求其表面耐磨,在使用过程中表面粗糙度的变化要小,具有恒定的夹持力。该辊原一般采用表面镀铬,但其耐磨性不够,影响使用寿命。而采用热喷涂涂层再经特殊处理后,其表面粗糙度的变化十分缓慢,表面夹持力不易下降(2.)。试验表明,经过特殊处理的涂层辊的耐磨性为镀铬辊的510倍。
 

 

     图2  各种涂层表面粗糙度的变化

4.连续退火炉炉辊

    连续退火炉一般由加热带、均热带和冷却带组成,钢板在配置于炉内的炉辊上呈180 °绕卷接触进行热处理。由于钢板表面的氧化物在炉内气氛下还原成铁而粘附在辊面上而形成积瘤,当钢板通过辊面传送时会在钢板上留下一个凹坑影响钢板表面质量。  

    汽车工业高速发展,对冷轧和镀锌钢板的表面质量提出更高要求,为提高钢板质量, CAPLCGL炉辊涂层技术应运而生。该涂层技术80年代始于日本,80年代中期就已被大规模地推广应用于几乎所有的CAPLCGL炉辊, 80年代末在欧洲和美国才受到重视和应用。

    炉辊涂层技术即是采用热喷涂方法在炉辊表面喷涂一层与铁的亲和力低,并且其热膨胀系数与炉辊基体材料相匹配,还耐高温磨损能长期维持表面粗糙度的涂层。该涂层可使炉辊辊面减少积瘤的发生,因而能获得表面质量良好的高质量汽车用钢板。

    对应不同的处理温度,开发出了一系列的涂层材料,以适应不同应用的需求。目前新型炉辊涂层材料的研究仍很活跃,据报导,日、美等国相继开发出含硼化物及含氮化物的涂层材料,均具的优良的抗积瘤物性能,炉辊寿命最长的可达6年。

5.熔融镀锌生产线部

熔融镀锌生产线中的沉没辊、稳定辊、辊轴承和轴承支撑等部件,沉浸于450 - 480℃的Zn液中,经受着非常严重的Zn液腐蚀和磨损,工作寿命一般都较短。防止Zn的侵蚀主要是防止Zn向涂层材料内的扩散,3.为各种材料及涂层耐Zn液侵蚀的性能。由图可知, SUS 304等不锈钢材在短期内就受到激烈的侵蚀;Co基自熔合金比前述不锈钢的耐熔融Zn侵蚀效果为好,但偏差较大;WC - Co显示了最优良的耐熔融Zn的侵蚀性能。据资料报导,带有Co基自熔合金涂层的沉没辊,其寿命可达150 -180天。

 

3  喷涂涂层及不锈钢的耐熔融锌侵蚀性能

6.导电

电镀生产线镀锡和镀锌用的导电辊,由具有导电性的Fe系和Cu系材料及Hastelloy耐蚀合金制造,并在其表面镀NiCr。由于在电镀过程中受到腐蚀、磨损及附着的异物等的影响,其寿命很短。一般来说,希望电镀导电辊涂层材料应具有以下性能:

(1)  导电率能满足电镀工艺的要求;

(2)  腐蚀和磨损难于引起表面性状的变化;

(3)  表面应难于附着或电积异物,即使附着时也容易清除。

关于电镀导电辊涂层材料有多种方案的报导,其中的一种非晶态喷涂涂层在实用中工作70天后表面仍无变化,而镀Cr辊的寿命仅为30天。

 7.结束语   

随着钢铁工业对设备部件表面强化的要求的不断增长,热喷涂技术作为一种实用而有效的表面处理技术在钢铁工业中的应用一定会更为广泛。 

广州三鑫热喷涂专业生产各种热喷涂设备、等离子喷涂设备、超音速喷涂设备、电弧喷涂设备、喷锌机、喷铝机;火焰粉末喷涂设备、火焰线材喷涂设备,火焰喷塑设备及各种热喷涂涂层加工,陶瓷喷涂加工,碳化钨喷涂加工。

 

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