CN112410711A - 轧机过钢侧立柱的耐蚀防护装置及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及金属材料表面保护的技术领域，具体涉及一种轧机过钢侧立柱的耐蚀防护装置及其制备方法，轧机过钢侧立柱的耐蚀防护装置包括防护基板及依次涂覆于防护基板表面的粘接层、防腐层和封闭层，所述粘接层为Ni‑Cr层，防腐层为Ni‑Cr‑B‑Si层，封闭层为封孔剂层。本发明的轧机过钢侧立柱的耐蚀防护装置能有效避免机架在800℃左右高温辐射、除磷高压水冲刷、周期性冲击工况下的腐蚀，有效解决腐蚀、高温、冲刷等极端条件下零部件的失效问题。本发明中的粘接层可有效阻挡腐蚀性介质渗透至基材界面，并且起到基材与防腐层之间的过渡作用；防腐层能有效隔离基材与外界环境，防止基材被腐蚀。

Description

轧机过钢侧立柱的耐蚀防护装置及其制备方法
技术领域
本发明涉及金属材料表面保护的技术领域，具体涉及一种轧机过钢侧立柱的耐蚀防护装置及其制备方法。
背景技术
轧机机架是轧机系统的核心基础且不可移动部件，热轧机架重量200吨左右，轧机机架的可靠性和耐久性是设备精度以及产品制造精度的重要保证。在热轧生产工艺中，轧机机架的工作条件为800℃高温辐射、除磷高压水冲刷、周期性冲击，机架过钢侧的8个立面极易形成腐蚀凹陷，形成累积腐蚀，该位置处于机架的中部，累积腐蚀形成后对轧机的整体刚度产生破坏，给轧机长期安全稳定服役带来挑战，如果不及时给与防护将带来不可逆的损失。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种轧机过钢侧立柱的耐蚀防护装置，能有效避免机架在800℃左右高温辐射、除磷高压水冲刷、周期性冲击工况下的腐蚀。
本发明的目的之二在于提供一种轧机过钢侧立柱的耐蚀防护装置的制备方法，运用热喷涂技术制备热轧轧钢工况下的耐蚀涂层，制备工艺简便，易于调节。
本发明实现目的之一所采用的方案是：一种轧机过钢侧立柱的耐蚀防护装置，包括防护基板及依次涂覆于防护基板表面的粘接层、防腐层和封闭层，所述粘接层为Ni-Cr层，防腐层为Ni-Cr-B-Si层，封闭层为封孔剂层。
优选地，所述粘接层厚度为70～100μm；所述防腐层厚度为150～300μm。
优选地，所述粘接层中Ni的重量百分比为70％-80％；所述防腐层中Ni的重量百分比为70％-80％；所述封闭层采用的封孔剂牌号HTR#0977。
本发明实现目的之二所采用的方案是：一种所述的轧机过钢侧立柱的耐蚀防护装置的制备方法，包括以下步骤：
(1)使用低碳钢材料，并制成在轧机立柱上适用的防护基板；
(2)在防护基板表面采用热喷涂工艺依次涂覆粘接层、防腐层和封闭层；
(3)在封孔完成、固化后，以250±30℃加热2-3小时，得到所述轧机过钢侧立柱的耐蚀防护装置；
其中，所述粘接层为Ni-Cr层，防腐层为Ni-Cr-B-Si层，封闭层为封孔剂层。
优选地，所述步骤(1)中，低碳钢材料为Q235或Q345钢材料。
优选地，所述步骤(1)中，将所述低碳钢材料的表面进行喷砂处理，使其粗糙度为Ra30～40μm。
通过预处理使防护基板的加工面具有较好的涂层附着力及耐久性。
优选地，所述步骤(1)中，所述粘接层中Ni的重量百分比为70％-80％；所述防腐层中Ni的重量百分比为70％-80％、Cr的重量百分比为15-20％、B的重量百分比为2-3％、Si的重量百分比为3-7％；所述封闭层采用的封孔剂牌号HTR#0977。
控制粘接层中Ni的重量百分比为15-25％；所述防腐层中Ni的重量百分比为15-25％，使粘接层和防腐层的热应变与低碳钢基体相近。
优选地，所述步骤(2)中，将Ni粉末与Cr粉末混合后采用超音速火焰喷涂至低碳钢基体表面制备Ni-Cr粘接层，喷枪与低碳钢基体之间的直线距离为70±20mm，喷枪与低碳钢基体之间夹角的角度为60°-90°，喷枪的送粉率为0.6-0.9g/s，喷涂压力为0.7-2.5，粘接层厚度为70～100μm，孔隙率低于1％。
优选地，所述步骤(2)中，将喷涂有粘接层的低碳钢基体预热到110±20℃，将Ni-Cr-B-Si粉末混合后采用火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂或超音速火焰喷涂至粘接层表面制备Ni-Cr-B-Si防腐层，防腐层厚度为150～300μm，喷涂过程中，喷枪与碳钢基体之间夹角的角度为60°-90°。
优选地，所述步骤(2)中，将牌号为HTR#0977的封孔剂采用刷涂或者喷涂的方式涂覆于防腐层表面。
本发明具有以下优点和有益效果：本发明的轧机过钢侧立柱的耐蚀防护装置能有效避免机架在800℃左右高温辐射、除磷高压水冲刷、周期性冲击工况下的腐蚀，有效解决腐蚀、高温、冲刷等极端条件下零部件的失效问题。
本发明中的粘接层可有效阻挡腐蚀性介质渗透至基材界面，并且起到基材与防腐层之间的过渡作用；防腐层能有效隔离基材与外界环境，防止基材被腐蚀；封闭层具有耐高温封闭作用，可在-40℃～500℃环境下适用。
本发明的制备方法运用热喷涂技术制备热轧轧钢工况下的耐蚀涂层，制备工艺简便，易于调节。
附图说明
图1是本发明的装置的结构示意图；
图2是图1A-A处的截面图。
图中：1、防护基板；2、粘接层；3、防腐层；4、封闭层。
具体实施方式
为更好的理解本发明，下面的实施例是对本发明的进一步说明，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1：
本实施例涉及一种轧机过钢侧立柱的耐蚀防护装置的制备方法，包括预处理基体、制备粘接层2、制备防腐层3、制备封闭层4共五个步骤：
(1)使用10mm厚的Q235钢板，剪切为500mm×1300mm规格的材料，下料周边表面打磨平整，待加工面使用碗型钢丝轮抛光除锈，在折弯机上对折成图示形状的防护基板1。
(2)预处理：将防护基板1置于喷砂机中，使用棕刚玉砂型进行表面喷砂处理，喷砂后粗糙度Ra30～40μm。目测防护基板1的表面外观均匀一致，无可见的氧化、气孔夹渣等附着物和缺陷后，采用高压空气对防护基板1的表面进行除尘处理，完成防护基板1的预处理使加工面机具备较好的涂层附着力以及耐久性。
(3)制备粘接层2：将Ni粉末与Cr粉末混合后(Ni的重量百分比为70％)采用超音速火焰喷涂制备Ni-Cr粘接层2，喷枪与防护基板1的碳钢基体之间的直线距离为70±20mm，喷枪与碳钢基体之间夹角的角度为60°，喷枪的送粉率为0.6g/s，喷枪的移动速度与送粉率匹配，喷涂过程中采用压力大于0.7MPa的压缩空气或氮气混合物对碳钢基体进行喷涂，完成粘接层2的制备，粘接层2的厚度为70～80μm，该底层孔隙率低于1％，可有效阻挡腐蚀性介质渗透至基材界面，并且起到基材与防腐层之3间的过渡作用，完成粘接层2的制备。
(4)制备防腐层3：确认粘接层2无气孔夹渣等缺陷，将喷涂有粘接层2的防护基板1的碳钢基体预热到110±20℃，将Ni-Cr-B-Si粉末混合后(Ni的重量百分比为70％、Cr的重量百分比为20％、B的重量百分比为3％、Si的重量百分比为7％)采用超音速火焰喷涂制备表面防腐层3，防腐层3的厚度为150～180μm，喷涂过程中，喷枪与碳钢基体之间夹角的角度为60°，完成防腐层3的制备。
(5)制备封闭层4：在防腐层3表面采用刷涂的方式制备一层高温封孔剂，封孔剂牌号HTR#0977，封孔完成1小时后，以250℃加热3小时，即得所述轧机过钢侧立柱的耐蚀防护装置，如图1和2所示。
(6)安装：采用焊接的方法，将该轧机过钢侧立柱的耐蚀防护装置安装在立柱重腐蚀区表面，焊接过程中控制耐蚀板表现温。
实施例2：
本实施例涉及一种轧机过钢侧立柱的耐蚀防护装置的制备方法，包括预处理基体、制备粘接层2、制备防腐层3、制备封闭层4共五个步骤：
(1)使用10mm厚的Q345钢板，剪切为500mm×1300mm规格的材料，下料周边打磨平整，待加工面使用碗型钢丝轮抛光除锈，在折弯机上对折成图示形状的防护装置。
(2)预处理：将防护基板1置于喷砂机中，使用棕刚玉砂型进行表面喷砂处理，喷砂后粗糙度Ra30～40μm。目测防护基板1的表面外观均匀一致，无可见的氧化、气孔夹渣等附着物和缺陷后，采用高压空气对防护基板1的表面进行除尘处理，完成防护基板1的预处理使加工面机具备较好的涂层附着力以及耐久性。
(3)制备粘接层2：将Ni粉末与Cr粉末混合后(Ni的重量百分比为80％)采用超音速火焰喷涂制备Ni-Cr粘接层2，喷枪与防护基板1的碳钢基体之间的直线距离为70±20mm，喷枪与碳钢基体之间夹角的角度为90°，喷枪的送粉率为0.9g/s，喷枪的移动速度与送粉率匹配，喷涂过程中采用压力2.5MPa的压缩空气或氮气混合物对碳钢基体进行喷涂，完成粘接层2的制备，粘接层2的厚度为90～100μm，该底层孔隙率低于1％，可有效阻挡腐蚀性介质渗透至基材界面，并且起到基材与防腐层之3间的过渡作用，完成粘接层2的制备。
(4)制备防腐层3：确认粘接层2无气孔夹渣等缺陷，将喷涂有粘接层2的防护基板1的碳钢基体预热到110±20℃，将Ni-Cr-B-Si粉末混合后(Ni的重量百分比为80％、Cr的重量百分比为15％、B的重量百分比为2％、Si的重量百分比为3％)采用超音速火焰喷涂制备表面防腐层3，防腐层3的厚度为280～300μm，喷涂过程中，喷枪与碳钢基体之间夹角的角度为90°，完成防腐层3的制备。
(5)制备封闭层4：在防腐层3表面采用刷涂的方式制备一层高温封孔剂，封孔剂牌号HTR#0977，封孔完成1小时后，以250℃加热2小时，即得所述轧机过钢侧立柱的耐蚀防护装置，如图1和2所示。
(6)安装：采用焊接的方法，将该轧机过钢侧立柱的耐蚀防护装置安装在立柱重腐蚀区表面，焊接过程中控制耐蚀板表现温。
将本实施例1-2制备的轧机过钢侧立柱的耐蚀防护装置按照GB/T 8642-2002热喷涂抗拉结合强度的测定制取拉拔试样，并按标准在实验室进行实验验证表明各个涂层之间的结合强度大于70Mpa；按照GB/T10125-2002人造气氛腐蚀试验标准，盐雾1000h后封闭层4的表面无锈斑。
以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种轧机过钢侧立柱的耐蚀防护装置，其特征在于：包括防护基板及依次涂覆于防护基板表面的粘接层、防腐层和封闭层，所述粘接层为Ni-Cr层，防腐层为Ni-Cr-B-Si层，封闭层为封孔剂层。
2.根据权利要求1所述的轧机过钢侧立柱的耐蚀防护装置，其特征在于：所述粘接层厚度为70～100μm；所述防腐层厚度为150～300μm。
3.根据权利要求1所述的轧机过钢侧立柱的耐蚀防护装置，其特征在于：所述粘接层中Ni的重量百分比为70％-80％；所述防腐层中Ni的重量百分比为70％-80％；所述封闭层采用的封孔剂牌号HTR#0977。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的轧机过钢侧立柱的耐蚀防护装置的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)使用低碳钢材料，并制成在轧机立柱上适用的防护基板；
(2)在防护基板表面采用热喷涂工艺依次涂覆粘接层、防腐层和封闭层；
(3)在封孔完成、固化后，以250±30℃加热2-3小时，得到所述轧机过钢侧立柱的耐蚀防护装置；
其中，所述粘接层为Ni-Cr层，防腐层为Ni-Cr-B-Si层，封闭层为封孔剂层。
5.根据权利要求4所述的轧机过钢侧立柱的耐蚀防护装置的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，低碳钢材料为Q235或Q345钢材料。
6.根据权利要求4所述的轧机过钢侧立柱的耐蚀防护装置的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，将所述低碳钢材料的表面进行喷砂处理，使其粗糙度为Ra30～40μm。
7.根据权利要求4所述的轧机过钢侧立柱的耐蚀防护装置的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，所述粘接层中Ni的重量百分比为70％-80％；所述防腐层中Ni的重量百分比为70％-80％、Cr的重量百分比为15-20％、B的重量百分比为2-3％、Si的重量百分比为3-7％；所述封闭层采用的封孔剂牌号HTR#0977。
8.根据权利要求4所述的轧机过钢侧立柱的耐蚀防护装置的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，将Ni粉末与Cr粉末混合后采用超音速火焰喷涂至低碳钢基体表面制备Ni-Cr粘接层，喷枪与低碳钢基体之间的直线距离为70±20mm，喷枪与低碳钢基体之间夹角的角度为60°-90°，喷枪的送粉率为0.6-0.9g/s，喷涂压力为0.7-2.5，粘接层厚度为70～100μm，孔隙率低于1％。
9.根据权利要求4所述的轧机过钢侧立柱的耐蚀防护装置的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，将喷涂有粘接层的低碳钢基体预热到110±20℃，将Ni-Cr-B-Si粉末混合后采用火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂或超音速火焰喷涂至粘接层表面制备Ni-Cr-B-Si防腐层，防腐层厚度为150～300μm，喷涂过程中，喷枪与碳钢基体之间夹角的角度为60°-90°。
10.根据权利要求4所述的轧机过钢侧立柱的耐蚀防护装置的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，将牌号为HTR#0977的封孔剂采用刷涂或者喷涂的方式涂覆于防腐层表面。
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