热喷涂技术
热喷涂在钢铁工业中的应用
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发布时间：
2011-11-23 00:00
在钢铁工业中，大量的生产设备都处于高温、高速、重负载或腐蚀环境下运行。因此，这些工件的质量和使用寿命将直接影响工厂的产品质量、生产效率、和生产成本。
目前热喷涂技术在钢铁工艺装备中的应用主要集中在特殊工况和表面有特殊要求的场合。最典型的应用为：热镀锌的沉没辊、稳定辊，各种退火炉的炉辊，结晶器的短边铜板以及冷热轧工艺辊。
汽车工业的高速发展，对冷轧和镀锌钢板的表面质量的要求不断提高。尤其是自从汽车钢板采用合金化镀锌以来，冷轧热镀锌机组沉没辊的表面状态和使用寿命就成为镀锌钢板生产的关键技术难点。20世纪80年代初，开始生产Al-Zn合金钢板后沉没辊辊面磨损加剧，更换频繁，国际上就开始研究辊面强化技术。20世纪80年代中期采用喷涂Co-Cr合金，使用寿命提高5倍。后来开发出用HVOF工艺喷涂的碳化钨－钴涂层，基本上解决了合金化镀锌钢板生产的技术难题。通过改进涂层表面通孔密封处理工艺，沉没辊的耐锌浸润性和耐磨性较80年代以前提高了近50倍。近期，还开发出沉没辊用MoB-CoCr材料的HVOF涂层。此涂层在610℃的Al-Zn熔体中浸泡后，几乎不出现Al和Zn向涂层扩散或渗透现象，具有良好的抗锌铝渗透能力、优异的稳定性和极好的耐磨性。
冷轧连续退火机组炉辊长期在高温下工作，表面磨耗快，而且表面易产生结瘤，从而损伤带钢表面，尤其高强钢的开发生产，进一步加剧了炉辊的损耗。由于高强钢中的Mn含量较高，锰原有的氧化铝涂层在高温下极易与发生反应，生成Mn1.5Cr1.5O4和MnAl2O4积瘤物，从而严重影响带钢质量。采用热喷涂涂层来解决炉辊的表面质量问题是已经证明的最有效的方法之一。目前炉辊表面的常用的材料有：MCrAlY、Cr3C2-NiCr和MCrAlY+Al2O3。为进一步适应退火炉炉况的变化并提高涂层的综合性能，近年来不断开发出应用于炉辊表面的新涂层，如：CoNiCrAlTaY、Cr2O3-Al2O3、ZrO2-Si2O3、CoCrAlY-CrB/Y2O3，以及纳米材料涂层、自清理涂层等等。用于高强钢（HSS）生产的炉辊，工作温度更高（1100～1200℃），其高含量的锰易在高温下与化学稳定性差的陶瓷材料中的金属元素反应，化合生成结瘤物。结瘤物不但损伤钢板，而且还加快了炉辊涂层的失效和剥离。现有涂层的使用效果均不理想，因此需要开发适用于高强钢生产的有较长使用寿命的新型涂层。
钢铁工业的連铸机结晶器铜板是連铸机的关键件，过去结晶器短（窄）边铜板因高温、氧化和磨损等原因，使用寿命极短，严重影响連铸机的生产效率和铸坯质量。美、日等国对此也做了长期研究。
連铸结晶铜板从20世纪70年代起，经历了裸板、镀铬、镀镍、镀镍-铁、镀镍-钴，发展到现在长边铜板的钴-镍电镀层，短边铜板的热喷涂涂层。
结晶器铜板的热喷涂工艺应考虑三个重要方面：涂层特性；涂层可靠性；铜板母材物性体现。涂层材料选用特定的镍基自熔性合金。这种自熔性合金材料能在熔融时与基材良好结合，重熔层组织致密，涂层材料又具有很好的耐磨性。众所周知，自熔性材料的喷涂是有一定困难的，主要是自熔性合金涂层的凝固/收缩会生成很大的拉应力，涂层厚度达到一定值时极易剥离。采用超音速火焰喷涂就可滿足要求，这是因为HVOF工艺的高速度，喷出的粉末颗粒主要获得的是动能，涂层极为致密，极少氧化，高速撞击得到的是压应力涂层，涂层可以喷很厚。致密涂层在重熔时传热好，可在铜板表面均匀地熔敷。
此外，热喷涂技术还在多种工件上取得成功应用，大大提高了工件的使用寿命。如与沉没辊一起工作的上、下稳定辊；以热轧层流辊为代表的输送辊类，热轧辊、冷轧辊、导辊、支撑辊等。
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