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熱噴涂技術(shù)在現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)中的應(yīng)用
熱噴涂技術(shù)在現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)中的應(yīng)用?????鋼鐵生產(chǎn)從原料到成品要經(jīng)過(guò)原料處理、煉鐵、煉鋼、壓力加工以及表面處理等多種工序,所用設(shè)備眾多且多為大型、重型設(shè)備。由于鋼鐵生產(chǎn)中的工況十分惡劣,生產(chǎn)中存在著大量設(shè)備因高溫、磨損及腐蝕等因素造成的失效及損壞問(wèn)題,嚴(yán)重影響著生產(chǎn)效率的提高和產(chǎn)品的優(yōu)化。隨著時(shí)代的進(jìn)步,鋼鐵工業(yè)需要大量采用自動(dòng)化、高速度化及高質(zhì)量化所需的新技術(shù),對(duì)設(shè)備性能提出更高要求。因此,提高設(shè)備的使用性能、延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命便成為鋼鐵工業(yè)為提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益及增強(qiáng)企業(yè)在商品市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)能力而急待解決的問(wèn)題。????熱噴涂技術(shù)具有噴涂材料豐富,能賦予工件表面以耐磨、耐蝕、抗高溫等多種功能以及其工藝及操作簡(jiǎn)便、靈活等特點(diǎn),特別適合現(xiàn)場(chǎng)施工和工件局部修復(fù)。因此,熱噴涂技術(shù)不但是新設(shè)備表面強(qiáng)化和予保護(hù)的有效方法,而且也是現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備維修的有效而經(jīng)濟(jì)的手段,在鋼鐵工業(yè)領(lǐng)域已被廣泛應(yīng)用于各種通用機(jī)械部件,如各種軸類、閥門、風(fēng)機(jī)等的強(qiáng)化和修復(fù),并取得了十分顯著的防護(hù)效果和經(jīng)濟(jì)效益。隨著近年來(lái)熱噴涂技術(shù)的進(jìn)步,如高能、高速等離子設(shè)備、高速火焰噴涂技術(shù)等的相繼問(wèn)世,以及各種新型高質(zhì)量噴涂材料的不斷開發(fā),使得過(guò)去熱噴涂涂層的結(jié)合強(qiáng)度低、抗沖擊性能差等弱點(diǎn)得以克服。新的熱噴涂手段的應(yīng)用給涂層質(zhì)量帶來(lái)質(zhì)的飛躍,涂層孔隙度可降至0.5－1.0%,涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度可高達(dá)70－140MPa。因而熱噴涂涂層在鋼鐵工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用不但范圍有了擴(kuò)大,而且更向高負(fù)荷領(lǐng)域擴(kuò)展。據(jù)資料報(bào)導(dǎo)，本新日鐵名古屋鋼廠,熱噴涂作為加工輥的表面改質(zhì)方法的應(yīng)用不斷增長(zhǎng),該廠加工輥的涂層面積1990年僅為90M2,而1995年則達(dá)到456M2?增長(zhǎng)達(dá)5倍多。涂層在具有高附加值的表面處理鋼板制造工程中的輥類(如退火爐爐輥、熔融鍍鋅沉沒(méi)輥等)的應(yīng)用也獲得了很好的效果。熱噴涂技術(shù)在現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)中的典型應(yīng)用有：1.連鑄結(jié)晶器銅板???連鑄結(jié)晶器銅板表面由于金屬凝固層的摩擦而磨損,一直采用鍍鉻處理來(lái)提高模子表面的耐磨性。但鍍鉻層在高溫下硬度下降很快(圖1),其防護(hù)效果不十分理想。采用在高溫下硬度不顯著下降的自熔合金涂層并輔以增強(qiáng)涂層與基體結(jié)合的的技術(shù)措施后,涂層連鑄結(jié)晶器銅板的耐用性超過(guò)1000ch￠s(1ch=250噸),為鍍鉻層的3倍以上。????????????????????????????圖1?噴涂涂層與鍍鉻層的高溫硬度?2.連續(xù)鑄造輥????連續(xù)鑄造生產(chǎn)線中的支承輥、導(dǎo)輥、夾緊輥等部件常因各種應(yīng)力及冷熱疲勞等因素的影響,在輥面園周方向上產(chǎn)生大的裂紋而導(dǎo)致輥?zhàn)悠茐氖?。采用自熔合金?qiáng)化輥面后,該涂層在使用過(guò)程中僅在其晶粒晶界上產(chǎn)生裂紋傳播速度非常小的的微細(xì)裂紋,大大延長(zhǎng)了連鑄輥的壽命，也防止了鑄材表面缺陷的發(fā)生,提高了鑄材的質(zhì)量。3.冷延加工輥????冷延生產(chǎn)線中的加工輥(如張緊輥、導(dǎo)輥和矯直輥等)要求其表面耐磨,在使用過(guò)程中表面粗糙度的變化要小,具有恒定的夾持力。該輥原一般采用表面鍍鉻,但其耐磨性不夠,影響使用壽命。而采用熱噴涂涂層再經(jīng)特殊處理后,其表面粗糙度的變化十分緩慢,表面夾持力不易下降(圖2.)。試驗(yàn)表明,經(jīng)過(guò)特殊處理的涂層輥的耐磨性為鍍鉻輥的5－10倍。?????圖2?各種涂層表面粗糙度的變化4.連續(xù)退火爐爐輥????連續(xù)退火爐一般由加熱帶、均熱帶和冷卻帶組成,鋼板在配置于爐內(nèi)的爐輥上呈180°繞卷接觸進(jìn)行熱處理。由于鋼板表面的氧化物在爐內(nèi)氣氛下還原成鐵而粘附在輥面上而形成積瘤,當(dāng)鋼板通過(guò)輥面?zhèn)魉蜁r(shí)會(huì)在鋼板上留下一個(gè)凹坑影響鋼板表面質(zhì)量。??????汽車工業(yè)高速發(fā)展,對(duì)冷軋和鍍鋅鋼板的表面質(zhì)量提出更高要求,為提高鋼板質(zhì)量,CAPL和CGL爐輥涂層技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。該涂層技術(shù)80年代始于日本，80年代中期就已被大規(guī)模地推廣應(yīng)用于幾乎所有的CAPL和CGL爐輥，?80年代末在歐洲和美國(guó)才受到重視和應(yīng)用。????爐輥涂層技術(shù)即是采用熱噴涂方法在爐輥表面噴涂一層與鐵的親和力低,并且其熱膨脹系數(shù)與爐輥基體材料相匹配,還耐高溫磨損能長(zhǎng)期維持表面粗糙度的涂層。該涂層可使?fàn)t輥輥面減少積瘤的發(fā)生,因而能獲得表面質(zhì)量良好的高質(zhì)量汽車用鋼板。????對(duì)應(yīng)不同的處理溫度,開發(fā)出了一系列的涂層材料,以適應(yīng)不同應(yīng)用的需求。目前新型爐輥涂層材料的研究仍很活躍，據(jù)報(bào)導(dǎo)，日、美等國(guó)相繼開發(fā)出含硼化物及含氮化物的涂層材料,均具的優(yōu)良的抗積瘤物性能，爐輥壽命最長(zhǎng)的可達(dá)6年。5.熔融鍍鋅生產(chǎn)線部熔融鍍鋅生產(chǎn)線中的沉沒(méi)輥、穩(wěn)定輥、輥軸承和軸承支撐等部件,沉浸于450-480℃的Zn液中,經(jīng)受著非常嚴(yán)重的Zn液腐蝕和磨損,工作壽命一般都較短。防止Zn的侵蝕主要是防止Zn向涂層材料內(nèi)的擴(kuò)散,圖3.為各種材料及涂層耐Zn液侵蝕的性能。由圖可知,SUS304等不銹鋼材在短期內(nèi)就受到激烈的侵蝕；Co基自熔合金比前述不銹鋼的耐熔融Zn侵蝕效果為好,但偏差較大；WC-Co顯示了最優(yōu)良的耐熔融Zn的侵蝕性能。據(jù)資料報(bào)導(dǎo),帶有Co基自熔合金涂層的沉沒(méi)輥,其壽命可達(dá)150-180天。?圖3?噴涂涂層及不銹鋼的耐熔融鋅侵蝕性能6.導(dǎo)電電鍍生產(chǎn)線鍍錫和鍍鋅用的導(dǎo)電輥,由具有導(dǎo)電性的Fe系和Cu系材料及Hastelloy耐蝕合金制造,并在其表面鍍Ni或Cr。由于在電鍍過(guò)程中受到腐蝕、磨損及附著的異物等的影響,其壽命很短。一般來(lái)說(shuō),希望電鍍導(dǎo)電輥涂層材料應(yīng)具有以下性能：(1)?導(dǎo)電率能滿足電鍍工藝的要求；(2)?腐蝕和磨損難于引起表面性狀的變化；(3)?表面應(yīng)難于附著或電積異物,即使附著時(shí)也容易清除。關(guān)于電鍍導(dǎo)電輥涂層材料有多種方案的報(bào)導(dǎo),其中的一種非晶態(tài)噴涂涂層在實(shí)用中工作70天后表面仍無(wú)變化,而鍍Cr輥的壽命僅為30天。?7．結(jié)束語(yǔ)??隨著鋼鐵工業(yè)對(duì)設(shè)備部件表面強(qiáng)化的要求的不斷增長(zhǎng),熱噴涂技術(shù)作為一種實(shí)用而有效的表面處理技術(shù)在鋼鐵工業(yè)中的應(yīng)用一定會(huì)更為廣泛。?廣州三鑫熱噴涂專業(yè)生產(chǎn)各種熱噴涂設(shè)備、等離子噴涂設(shè)備、超音速噴涂設(shè)備、電弧噴涂設(shè)備、噴鋅機(jī)、噴鋁機(jī)；火焰粉末噴涂設(shè)備、火焰線材噴涂設(shè)備，火焰噴塑設(shè)備及各種熱噴涂涂層加工，陶瓷噴涂加工，碳化鎢噴涂加工。
電弧噴涂設(shè)備
噴鋅機(jī)
噴鋁機(jī)
火焰粉末噴涂設(shè)備
產(chǎn)品描述
熱噴涂技術(shù)在現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)中的應(yīng)用
鋼鐵生產(chǎn)從原料到成品要經(jīng)過(guò)原料處理、煉鐵、煉鋼、壓力加工以及表面處理等多種工序,所用設(shè)備眾多且多為大型、重型設(shè)備。由于鋼鐵生產(chǎn)中的工況十分惡劣,生產(chǎn)中存在著大量設(shè)備因高溫、磨損及腐蝕等因素造成的失效及損壞問(wèn)題,嚴(yán)重影響著生產(chǎn)效率的提高和產(chǎn)品的優(yōu)化。隨著時(shí)代的進(jìn)步,鋼鐵工業(yè)需要大量采用自動(dòng)化、高速度化及高質(zhì)量化所需的新技術(shù),對(duì)設(shè)備性能提出更高要求。因此,提高設(shè)備的使用性能、延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命便成為鋼鐵工業(yè)為提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益及增強(qiáng)企業(yè)在商品市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)能力而急待解決的問(wèn)題。
熱噴涂技術(shù)具有噴涂材料豐富,能賦予工件表面以耐磨、耐蝕、抗高溫等多種功能以及其工藝及操作簡(jiǎn)便、靈活等特點(diǎn),特別適合現(xiàn)場(chǎng)施工和工件局部修復(fù)。因此,熱噴涂技術(shù)不但是新設(shè)備表面強(qiáng)化和予保護(hù)的有效方法,而且也是現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備維修的有效而經(jīng)濟(jì)的手段,在鋼鐵工業(yè)領(lǐng)域已被廣泛應(yīng)用于各種通用機(jī)械部件,如各種軸類、閥門、風(fēng)機(jī)等的強(qiáng)化和修復(fù),并取得了十分顯著的防護(hù)效果和經(jīng)濟(jì)效益。隨著近年來(lái)熱噴涂技術(shù)的進(jìn)步,如高能、高速等離子設(shè)備、高速火焰噴涂技術(shù)等的相繼問(wèn)世,以及各種新型高質(zhì)量噴涂材料的不斷開發(fā),使得過(guò)去熱噴涂涂層的結(jié)合強(qiáng)度低、抗沖擊性能差等弱點(diǎn)得以克服。新的熱噴涂手段的應(yīng)用給涂層質(zhì)量帶來(lái)質(zhì)的飛躍,涂層孔隙度可降至0.5－1.0 %,涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度可高達(dá)70－140 MPa。因而熱噴涂涂層在鋼鐵工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用不但范圍有了擴(kuò)大,而且更向高負(fù)荷領(lǐng)域擴(kuò)展。據(jù)資料報(bào)導(dǎo)，本新日鐵名古屋鋼廠,熱噴涂作為加工輥的表面改質(zhì)方法的應(yīng)用不斷增長(zhǎng),該廠加工輥的涂層面積1990年僅為90 M2,而1995年則達(dá)到456 M2 增長(zhǎng)達(dá)5倍多。涂層在具有高附加值的表面處理鋼板制造工程中的輥類(如退火爐爐輥、熔融鍍鋅沉沒(méi)輥等)的應(yīng)用也獲得了很好的效果。
熱噴涂技術(shù)在現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)中的典型應(yīng)用有：
1.連鑄結(jié)晶器銅板
連鑄結(jié)晶器銅板表面由于金屬凝固層的摩擦而磨損,一直采用鍍鉻處理來(lái)提高模子表面的耐磨性。但鍍鉻層在高溫下硬度下降很快(圖1),其防護(hù)效果不十分理想。采用在高溫下硬度不顯著下降的自熔合金涂層并輔以增強(qiáng)涂層與基體結(jié)合的的技術(shù)措施后,涂層連鑄結(jié)晶器銅板的耐用性超過(guò)1000ch￠s (1ch =250噸),為鍍鉻層的3倍以上。
圖1 噴涂涂層與鍍鉻層的高溫硬度
2.連續(xù)鑄造輥
連續(xù)鑄造生產(chǎn)線中的支承輥、導(dǎo)輥、夾緊輥等部件常因各種應(yīng)力及冷熱疲勞等因素的影響,在輥面園周方向上產(chǎn)生大的裂紋而導(dǎo)致輥?zhàn)悠茐氖А２捎米匀酆辖饛?qiáng)化輥面后,該涂層在使用過(guò)程中僅在其晶粒晶界上產(chǎn)生裂紋傳播速度非常小的的微細(xì)裂紋,大大延長(zhǎng)了連鑄輥的壽命，也防止了鑄材表面缺陷的發(fā)生,提高了鑄材的質(zhì)量。
3.冷延加工輥
冷延生產(chǎn)線中的加工輥(如張緊輥、導(dǎo)輥和矯直輥等)要求其表面耐磨,在使用過(guò)程中表面粗糙度的變化要小,具有恒定的夾持力。該輥原一般采用表面鍍鉻,但其耐磨性不夠,影響使用壽命。而采用熱噴涂涂層再經(jīng)特殊處理后,其表面粗糙度的變化十分緩慢,表面夾持力不易下降(圖2.)。試驗(yàn)表明,經(jīng)過(guò)特殊處理的涂層輥的耐磨性為鍍鉻輥的5－10倍。
圖2 各種涂層表面粗糙度的變化
4.連續(xù)退火爐爐輥
連續(xù)退火爐一般由加熱帶、均熱帶和冷卻帶組成,鋼板在配置于爐內(nèi)的爐輥上呈180 °繞卷接觸進(jìn)行熱處理。由于鋼板表面的氧化物在爐內(nèi)氣氛下還原成鐵而粘附在輥面上而形成積瘤,當(dāng)鋼板通過(guò)輥面?zhèn)魉蜁r(shí)會(huì)在鋼板上留下一個(gè)凹坑影響鋼板表面質(zhì)量。
汽車工業(yè)高速發(fā)展,對(duì)冷軋和鍍鋅鋼板的表面質(zhì)量提出更高要求,為提高鋼板質(zhì)量, CAPL和CGL爐輥涂層技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。該涂層技術(shù)80年代始于日本，80年代中期就已被大規(guī)模地推廣應(yīng)用于幾乎所有的CAPL和CGL爐輥， 80年代末在歐洲和美國(guó)才受到重視和應(yīng)用。
爐輥涂層技術(shù)即是采用熱噴涂方法在爐輥表面噴涂一層與鐵的親和力低,并且其熱膨脹系數(shù)與爐輥基體材料相匹配,還耐高溫磨損能長(zhǎng)期維持表面粗糙度的涂層。該涂層可使?fàn)t輥輥面減少積瘤的發(fā)生,因而能獲得表面質(zhì)量良好的高質(zhì)量汽車用鋼板。
對(duì)應(yīng)不同的處理溫度,開發(fā)出了一系列的涂層材料,以適應(yīng)不同應(yīng)用的需求。目前新型爐輥涂層材料的研究仍很活躍，據(jù)報(bào)導(dǎo)，日、美等國(guó)相繼開發(fā)出含硼化物及含氮化物的涂層材料,均具的優(yōu)良的抗積瘤物性能，爐輥壽命最長(zhǎng)的可達(dá)6年。
5.熔融鍍鋅生產(chǎn)線部
熔融鍍鋅生產(chǎn)線中的沉沒(méi)輥、穩(wěn)定輥、輥軸承和軸承支撐等部件,沉浸于450 - 480℃的Zn液中,經(jīng)受著非常嚴(yán)重的Zn液腐蝕和磨損,工作壽命一般都較短。防止Zn的侵蝕主要是防止Zn向涂層材料內(nèi)的擴(kuò)散,圖3.為各種材料及涂層耐Zn液侵蝕的性能。由圖可知, SUS 304等不銹鋼材在短期內(nèi)就受到激烈的侵蝕；Co基自熔合金比前述不銹鋼的耐熔融Zn侵蝕效果為好,但偏差較大；WC - Co顯示了最優(yōu)良的耐熔融Zn的侵蝕性能。據(jù)資料報(bào)導(dǎo),帶有Co基自熔合金涂層的沉沒(méi)輥,其壽命可達(dá)150 -180天。
圖3 噴涂涂層及不銹鋼的耐熔融鋅侵蝕性能
6.導(dǎo)電
電鍍生產(chǎn)線鍍錫和鍍鋅用的導(dǎo)電輥,由具有導(dǎo)電性的Fe系和Cu系材料及Hastelloy耐蝕合金制造,并在其表面鍍Ni或Cr。由于在電鍍過(guò)程中受到腐蝕、磨損及附著的異物等的影響,其壽命很短。一般來(lái)說(shuō),希望電鍍導(dǎo)電輥涂層材料應(yīng)具有以下性能：
(1) 導(dǎo)電率能滿足電鍍工藝的要求；
(2) 腐蝕和磨損難于引起表面性狀的變化；
(3) 表面應(yīng)難于附著或電積異物,即使附著時(shí)也容易清除。
關(guān)于電鍍導(dǎo)電輥涂層材料有多種方案的報(bào)導(dǎo),其中的一種非晶態(tài)噴涂涂層在實(shí)用中工作70天后表面仍無(wú)變化,而鍍Cr輥的壽命僅為30天。
7．結(jié)束語(yǔ)
隨著鋼鐵工業(yè)對(duì)設(shè)備部件表面強(qiáng)化的要求的不斷增長(zhǎng),熱噴涂技術(shù)作為一種實(shí)用而有效的表面處理技術(shù)在鋼鐵工業(yè)中的應(yīng)用一定會(huì)更為廣泛。
廣州三鑫熱噴涂專業(yè)生產(chǎn)各種熱噴涂設(shè)備、等離子噴涂設(shè)備、超音速噴涂設(shè)備、電弧噴涂設(shè)備、噴鋅機(jī)、噴鋁機(jī)；火焰粉末噴涂設(shè)備、火焰線材噴涂設(shè)備，火焰噴塑設(shè)備及各種熱噴涂涂層加工，陶瓷噴涂加工，碳化鎢噴涂加工。
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