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熱噴涂技術

熱噴涂在鋼鐵工業中的應用

分類:
涂層技術在各工業領域的應用
作者:
發布時間:
2011/11/23 00:00
  在鋼鐵工業中,大量的生產設備都處于高溫、高速、重負載或腐蝕環境下運行。因此,這些工件的質量和使用壽命將直接影響工廠的產品質量、生產效率、和生產成本。
 
  目前熱噴涂技術在鋼鐵工藝裝備中的應用主要集中在特殊工況和表面有特殊要求的場合。最典型的應用為:熱鍍鋅的沉沒輥、穩定輥,各種退火爐的爐輥,結晶器的短邊銅板以及冷熱軋工藝輥。
 
  汽車工業的高速發展,對冷軋和鍍鋅鋼板的表面質量的要求不斷提高。尤其是自從汽車鋼板采用合金化鍍鋅以來,冷軋熱鍍鋅機組沉沒輥的表面狀態和使用壽命就成為鍍鋅鋼板生產的關鍵技術難點。20世紀80年代初,開始生產Al-Zn合金鋼板后沉沒輥輥面磨損加劇,更換頻繁,國際上就開始研究輥面強化技術。20世紀80年代中期采用噴涂Co-Cr合金,使用壽命提高5倍。后來開發出用HVOF工藝噴涂的碳化鎢-鈷涂層,基本上解決了合金化鍍鋅鋼板生產的技術難題。通過改進涂層表面通孔密封處理工藝,沉沒輥的耐鋅浸潤性和耐磨性較80年代以前提高了近50倍。近期,還開發出沉沒輥用MoB-CoCr材料的HVOF涂層。此涂層在610℃的Al-Zn熔體中浸泡后,幾乎不出現Al和Zn向涂層擴散或滲透現象,具有良好的抗鋅鋁滲透能力、優異的穩定性和極好的耐磨性。
 
  冷軋連續退火機組爐輥長期在高溫下工作,表面磨耗快,而且表面易產生結瘤,從而損傷帶鋼表面,尤其高強鋼的開發生產,進一步加劇了爐輥的損耗。由于高強鋼中的Mn含量較高,錳原有的氧化鋁涂層在高溫下極易與發生反應,生成Mn1.5Cr1.5O4和MnAl2O4積瘤物,從而嚴重影響帶鋼質量。采用熱噴涂涂層來解決爐輥的表面質量問題是已經證明的最有效的方法之一。目前爐輥表面的常用的材料有:MCrAlY、Cr3C2-NiCr和MCrAlY+Al2O3。為進一步適應退火爐爐況的變化并提高涂層的綜合性能,近年來不斷開發出應用于爐輥表面的新涂層,如:CoNiCrAlTaY、Cr2O3-Al2O3、ZrO2-Si2O3、CoCrAlY-CrB/Y2O3,以及納米材料涂層、自清理涂層等等。用于高強鋼(HSS)生產的爐輥,工作溫度更高(1100~1200℃),其高含量的錳易在高溫下與化學穩定性差的陶瓷材料中的金屬元素反應,化合生成結瘤物。結瘤物不但損傷鋼板,而且還加快了爐輥涂層的失效和剝離?,F有涂層的使用效果均不理想,因此需要開發適用于高強鋼生產的有較長使用壽命的新型涂層。
 
  鋼鐵工業的連鑄機結晶器銅板是連鑄機的關鍵件,過去結晶器短(窄)邊銅板因高溫、氧化和磨損等原因,使用壽命極短,嚴重影響連鑄機的生產效率和鑄坯質量。美、日等國對此也做了長期研究。
 
  連鑄結晶銅板從20世紀70年代起,經歷了裸板、鍍鉻、鍍鎳、鍍鎳-鐵、鍍鎳-鈷,發展到現在長邊銅板的鈷-鎳電鍍層,短邊銅板的熱噴涂涂層。
 
  結晶器銅板的熱噴涂工藝應考慮三個重要方面:涂層特性;涂層可靠性;銅板母材物性體現。涂層材料選用特定的鎳基自熔性合金。這種自熔性合金材料能在熔融時與基材良好結合,重熔層組織致密,涂層材料又具有很好的耐磨性。眾所周知,自熔性材料的噴涂是有一定困難的,主要是自熔性合金涂層的凝固/收縮會生成很大的拉應力,涂層厚度達到一定值時極易剝離。采用超音速火焰噴涂就可滿足要求,這是因為HVOF工藝的高速度,噴出的粉末顆粒主要獲得的是動能,涂層極為致密,極少氧化,高速撞擊得到的是壓應力涂層,涂層可以噴很厚。致密涂層在重熔時傳熱好,可在銅板表面均勻地熔敷。
 
  此外,熱噴涂技術還在多種工件上取得成功應用,大大提高了工件的使用壽命。如與沉沒輥一起工作的上、下穩定輥;以熱軋層流輥為代表的輸送輥類,熱軋輥、冷軋輥、導輥、支撐輥等。
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