热喷涂技术在现代钢铁工业中的应用.docx

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0.5－1.0 %, 涂层与基体的结合强度可高达 70－140 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, 而 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： 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(图 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 吨), 为镀铬层的 3 倍以上。 90080 900 80 喷涂 700 )g0 05 vH (度 600 500 镀铬 硬 400 300 镀镍 200 100 10 20 30 40 50 60 70 温 度(oC) 1 图 1 喷涂涂层与镀铬层的高温硬度 表 1 结晶器铜板性能比较 铜板类型 Ag-Cu Ni-Fe 镀层 Ni 镀层 NiCrW 涂层 化学成份% 0.09-0.10Ag 4-6Ni，94-96Fe 纯 Ni Ni66.79Cr15.08 0.004-0.006P W10.81C1.74Si1.49 熔点℃ 1083 1450 1450 热膨胀系数 17.7×10-6 17×10-6 14×10-6 13.3×10-6 导电率 Sm/mm2%IACS，20℃ 55/57-95/98 导热率 cal/cm? sec? ℃，20℃ 0.90 0.15-0.21 0.20 9.2W/m? ℃（25℃） 热扩散率 cm2? S-1 0.018（25℃） 再结晶温度/软化温度℃ 350/370 350 350 弹性模量 Mpa 125×103 屈服强度 Mpa 抗拉强度 Mpa  硬度 HV90 硬度 HV 90 350-450 200-250 652 延伸率% 18-20 6-8 20 结合强度 Mpa 内应力 Mpa ≮300 ≯120 涂层形式 涂层厚度 mm 无涂层 0 下部 300mm 高 0.8-1.0 全部表面 加工前 3.0 20℃ 265/275 200 235/240 3250℃0 （27159/258）0 200 240  （200）  ≮480 372 520 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 2 铸材表面缺陷的发生, 提高了铸材的质量。 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(图 2.)。试验