CN105525251B - 烧结主轴风机叶片超音速喷涂工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种烧结主轴风机叶片超音速喷涂工艺。该工艺按以下步骤具体进行:1)按照标准方法喷砂处理叶片表面到表面粗糙度为RA6.3‑RA10;2)叶片表面粗化后呈现的新鲜表面,应该防止污染,严禁用手触摸,将待喷涂叶片在温度180‑200℃下预热1‑1.5h;3)在由步骤2)得到的叶片表面采用用超音速电弧设备火焰依次喷涂第一喷涂层、用超音速火焰设备喷涂第二涂层及第三涂层,三层涂层总喷涂厚度为0.3mm;4)喷涂结束,得到烧结主轴风机叶片。该工艺采用三层喷涂层,涂层与涂层间结合牢固,风机叶片的防磨、抗蚀性能大大提高,有效保障叶片在腐蚀性介质和固态粉尘粒子的多重复杂工况作用下,烧结主轴风机安全运行。
Description
技术领域
本发明属于材料表面强化技术领域,尤其涉及一种烧结主轴风机叶片超音速喷涂工艺。
背景技术
大型钢铁生产企业使用的烧结系统主轴风机,其叶片的长度长,厚度大,且烧结系统的烟气中含有硫酸盐、氯化物等强腐蚀性介质,同时含有大量固态粉尘粒子:FeO、K2O、Na2O、T.Fe、MgO、CaO、Al2O3,在腐蚀性介质和固态粉尘粒子的多重复杂工况作用下,主轴风机叶片的防磨、抗蚀是烧结主轴风机安全运行最基本要求。
中国发明专利(专利号为ZL2011104500987)公开了一种风机叶片表面复合涂层超音速喷涂工艺,其步骤为:1)先将叶片叶根部分用工位器件包裹好;2)用棕刚玉磨料对叶片需要喷涂部位进行喷砂、拉毛处理;3)采用超音速喷涂设备在叶片基体上喷涂一层具有良好结合性质的NiCrAl自结合粉末,该粉末粒度为-150/+300目;4)再喷涂WC+10Co+4Cr粉末作为中间过渡层,该粉末粒度为-30/+5μm;5)最后喷涂Al2O3+Cr3C2陶瓷涂料封孔剂对涂层外表面实施封闭处理;所述NiCrAl自结合粉末涂层厚度为0.03~0.08mm;NiCrAl自结合粉末涂层厚度较佳值为0.05mm;所述中间过渡层WC+10Co+4Cr粉末涂层厚度为0.32~0.37mm;中间过渡层WC+10Co+4Cr粉末涂层厚度较佳值为0.35mm。存在的问题是,将该工艺应用到烧结主轴风机叶片上超音速火焰喷涂,在叶片表面形成三层喷涂层,但是烧结主轴风机叶片仍无法达到理想的使用寿命。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷,本发明的目的在于提供一种烧结主轴风机叶片超音速喷涂工艺,采用常规超音速喷涂设备,提高烧结主轴风机叶片的耐磨性和抗腐蚀性,有效延长烧结主轴风机叶片的使用寿命。
烧结主轴风机叶片超音速喷涂工艺,按以下步骤具体进行:
1)、预处理:按照标准方法喷砂处理叶片表面到表面粗糙度为Ra6.3-Ra10;
2)、预热:叶片表面粗化后呈现的新鲜表面,严禁用手触摸,防止污染,将待喷涂叶片在温度180-200℃下预热1-1.5h;
3)、首先采用超音速电弧喷涂设备在由步骤2)得到的叶片表面喷涂第一喷涂层,紧接着采用超音速火焰喷涂设备喷涂第二喷涂层及第三喷涂层,三层喷涂层总厚度为0.3mm,其中:
a、第一喷涂层采用HDS-88A涂层,型号HDS-88A与叶片表面基体结合,厚度为0.1mm,HDS-88A成份为:硼化物金属复合陶瓷、Ni、Cr、Mo、Al及稀土,涂层硬度高,耐磨性好,相间结合极好,结合轻度高;
b、第二喷涂层采用NiCr-Cr3C2涂层,厚度为0.1-0.15mm;
c、第三喷涂层采用NiCr-Cr3C2+HYWB耐磨涂层,厚度为余下厚度;
4)、喷涂结束,得到具有结合强度≥70MPa、硬度≥HRC69、孔隙率≤1%的喷涂层的烧结主轴风机叶片。
进一步的,在步骤2)中,首先将加热罩内的温度升温至在180-200℃,然后将所述待喷涂叶片置于加热罩内,预热1-1.5h后取出。
进一步的,在步骤3)中,所述第二喷涂层喷涂粉末成份为:NiCr:25%、Cr3C2:75%,超音速火焰喷涂工艺参数为:焰流速度:2100m/s、粒子速度:500-600m/s,喷涂基体温度≤150℃。
进一步的,在步骤3)中,所述第三喷涂层喷涂粉末成份为:NiCr:15~25%、Cr3C2:55%~65%、HYWB:20%~35%,其中HYWB的主要成分包含有:20%~35%的WB、15%~35%的MoB。
本发明的喷涂工艺采用超音速喷涂技术,利用电弧或火焰流将熔化状态下粉末和未熔化丝材或粉末以高速喷向烧结主轴风机叶片表面,形成少空隙、低氧化、高粘合力、低残余应力的高质量涂层,并且由于超音速电弧或火焰喷涂过程中基体温度小于150℃,工件的基本金属不会发生相变及工件不发生变形;同时分别采用第一喷涂层采用HDS-88A涂层、第二喷涂层采用NiCr-Cr3C2涂层、第三喷涂层采用NiCr-Cr3C2+HYWB耐磨涂层,涂层与涂层间结合牢固,涂层性能参数为:结合强度≥70MPa、硬度≥HRC69、孔隙率≤1%,风机叶片的防磨、抗蚀性能大大提高,有效保障叶片在腐蚀性介质和固态粉尘粒子的多重复杂工况作用下,烧结主轴风机安全运行。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步详细说明。
实施例1本实施例的某大型钢铁生产企业使用的高炉烧结主轴风机叶长度1.2m,叶片厚度70mm,其使用时间为半年,现对其表面采用超音速火焰喷涂工艺,按以下步骤具体进行:
1)、预处理:按照标准方法喷砂处理叶片表面到表面粗糙度为Ra6.3;
2)、预热:叶片表面粗化后呈现的新鲜表面,严禁用手触摸,防止污染,首先将加热罩内的温度升温至在180℃,然后将所述待喷涂叶片置于加热罩内,预热1h后取出;
3)、首先采用超音速电弧喷涂设备在由步骤2)得到的叶片表面喷涂第一喷涂层,紧接着采用超音速火焰喷涂设备喷涂第二喷涂层及第三喷涂层,三层喷涂层总厚度为0.3mm,其中:
a、第一喷涂层采用HDS-88A涂层,型号HDS-88A与叶片表面基体结合,厚度为0.1mm,HDS-88A成份为:硼化物金属复合陶瓷、Ni、Cr、Mo、Al及稀土,涂层硬度高,耐磨性好,相间结合极好,结合轻度高;
b、第二喷涂层采用NiCr-Cr3C2涂层,厚度为0.12mm,喷涂粉末成份为:NiCr:20%、Cr3C2:80%,超音速火焰喷涂工艺参数为:焰流速度:2100m/s、粒子速度:600m/s,喷涂基体温度150℃;
c、第三喷涂层采用NiCr-Cr3C2+HYWB耐磨涂层,厚度为0.08mm;喷涂粉末成份为:NiCr:20%、Cr3C2:60%、HYWB:20%;
4)、喷涂结束,得到具有结合强度为72MPa、硬度为HRC69、孔隙率为0.91%的喷涂层的烧结主轴风机叶片。
实施例2本实施例的某大型民营钢铁生产企业使用的高炉烧结主轴风机叶长度1.5m,叶片厚度90mm,其使用时间为一年又2个月,现对其表面采用超音速火焰喷涂工艺,按以下步骤具体进行:
1)、预处理:按照标准方法喷砂处理叶片表面到表面粗糙度为Ra10;
2)、预热:叶片表面粗化后呈现的新鲜表面,严禁用手触摸,防止污染,首先将加热罩内的温度升温至在200℃,然后将所述待喷涂叶片置于加热罩内,预热1.5h后取出;
3)、首先采用超音速火焰喷涂设备在由步骤2)得到的叶片表面依次喷涂第一喷涂层、第二喷涂层及第三喷涂层,三层喷涂层总厚度为0.3mm,其中:
a、第一喷涂层采用HDS-88A涂层,型号HDS-88A与叶片表面基体结合,厚度为0.1mm,HDS-88A成份为:硼化物金属复合陶瓷、Ni、Cr、Mo、Al及稀土,涂层硬度高,耐磨性好,相间结合极好,结合轻度高;
b、第二喷涂层采用NiCr-Cr3C2涂层,厚度为0.1mm,喷涂粉末成份为:NiCr:25%、Cr3C2:75%,超音速火焰喷涂工NiCr-Cr3C2+HYWB艺参数为:焰流速度:2100m/s、粒子速度:600m/s,喷涂基体温度150℃;
c、第三喷涂层采用耐磨涂层,厚度为0.1mm;喷涂粉末成份为:NiCr:20%、Cr3C2:60%、HYWB:20%;
4)、喷涂结束,得到具有结合强度为73.1MPa、硬度为HRC71、孔隙率为0.95%的喷涂层的烧结主轴风机叶片。
实施例3本实施例的某大型国有钢铁生产企业使用的高炉烧结主轴风机叶长度1.2m,叶片厚度70mm,其使用时间为8个月,现对其表面采用超音速火焰喷涂工艺,按以下步骤具体进行:
1)、预处理:按照标准方法喷砂处理叶片表面到表面粗糙度为Ra6.3;
2)、预热:叶片表面粗化后呈现的新鲜表面,严禁用手触摸,防止污染,首先将加热罩内的温度升温至在180℃,然后将所述待喷涂叶片置于加热罩内,预热1h后取出;
3)、首先采用超音速电弧喷涂设备在由步骤2)得到的叶片表面喷涂第一喷涂层,紧接着采用超音速火焰喷涂设备喷涂第二喷涂层及第三喷涂层,三层喷涂层总厚度为0.3mm,其中:
a、第一喷涂层采用HDS-88A涂层,型号HDS-88A与叶片表面基体结合,厚度为0.1mm,HDS-88A成份为:硼化物金属复合陶瓷、Ni、Cr、Mo、Al及稀土,涂层硬度高,耐磨性好,相间结合极好,结合轻度高;
b、第二喷涂层采用NiCr-Cr3C2涂层,厚度为0.15mm,喷涂粉末成份为:NiCr:25%、Cr3C2:75%,超音速火焰喷涂工艺参数为:焰流速度:2100m/s、粒子速度:500m/s,喷涂基体温度150℃;
c、第三喷涂层采用NiCr-Cr3C2+HYWB耐磨涂层,厚度为0.05mm;喷涂粉末成份为:NiCr:20%、Cr3C2:60%、HYWB:20%;
4)、喷涂结束,得到具有结合强度为71.5MPa、硬度为HRC70、孔隙率为0.86%的喷涂层的烧结主轴风机叶片。
以上三个实施例得到烧结主轴风机叶片的喷涂层性能参数如表1:
表1 涂层性能参数
经过本发明工艺得到的烧结主轴风机叶片,与现有工艺得到的烧结主轴风机叶片进行使用对比,使用寿命见表2:
表2 使用寿命对比
由上述表2中数据可知,烧结主轴风机叶片的使用寿命得到大大的延长,使用寿命提高60%以上,有效保障叶片在腐蚀性介质和固态粉尘粒子的多重复杂工况作用下,烧结主轴风机安全运行。
Claims (2)
1.烧结主轴风机叶片超音速喷涂工艺,其特征在于,按以下步骤具体进行:
1)、预处理:按照标准方法喷砂处理叶片表面到表面粗糙度为Ra6.3-Ra10;
2)、预热:叶片表面粗化后呈现的新鲜表面,严禁用手触摸,防止污染,将待喷涂叶片在温度180-200℃下预热1-1.5h;
3)、首先采用超音速电弧喷涂设备在由步骤2)得到的叶片表面喷涂第一喷涂层,紧接着采用超音速火焰喷涂设备喷涂第二喷涂层及第三喷涂层,三层喷涂层总厚度为0.3mm,其中:
a、第一喷涂层采用HDS-88A涂层,型号HDS-88A与叶片表面基体结合,厚度为0.1mm,HDS-88A成份为:硼化物金属复合陶瓷、Ni、Cr、Mo、Al及稀土;
b、第二喷涂层采用NiCr-Cr3C2涂层,厚度为0.1-0.15mm;
c、第三喷涂层采用NiCr-Cr3C2+HYWB耐磨涂层,厚度为余下厚度;
4)、喷涂结束,得到具有结合强度≥70MPa、硬度≥HRC69、孔隙率≤1%的喷涂层的烧结主轴风机叶片;
在步骤3)中,所述第二喷涂层喷涂粉末成份为:NiCr:25%、Cr3C2:75%,超音速火焰喷涂工艺参数为:焰流速度:2100m/s、粒子速度:500-600m/s,喷涂基体温度≤150℃;
在步骤3)中,所述第三喷涂层喷涂粉末成份为:NiCr:15~25%、Cr3C2:55%~65%、HYWB:20%~35%,其中HYWB的主要成分包含有:20%~35%的WB、15%~35%的MoB。
2.根据权利要求1所述的烧结主轴风机叶片超音速喷涂工艺,其特征在于,在步骤2)中,首先将加热罩内的温度升温至180-200℃,然后将所述待喷涂叶片置于加热罩内,预热1-1.5h后取出。
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