关于购置热喷焊设备修复

hong32696

关于购置热喷焊设备修复
层流辊道的论证材料

1、现状及必要性
1.1  1500mm宽带生产线上的近355支Φ260×2000层流辊道，位于精轧机与卷取机之间的输送辊道，辊道表面质量的好坏，直接影响着宽带成品的好坏。为保证宽带成品质量，宽带生产线通过设备改造，外委其它厂家，对层流辊道表面进行喷焊涂层处理，提高其耐磨性能。而由于全国掌握喷焊涂层修复工艺的厂家极少，修复厂家掌握着极高的修复利润，每支辊道修复费用15000元，按平均三年更换一次辊道计算，每年仅修复层流辊道的费用近二百万元。
1.2  由于全世界经济形式的恶化，莱钢2010年的生产经营也将举步为艰，如何在市场立住脚，降低成本是关健。通过研究金属涂层喷焊修复工艺，修复宽带层流辊道，每年可为板带厂节约大量外委费用。
2、技术方案
2.1 技术方案
　　　引进热喷焊设备一套，利用热喷焊技术在层流辊表面获得1.0-1.2mm厚的镍基合金涂层，以提高其耐磨、耐蚀性能，寿命达到了3年以上。其工艺流层如下图：










2.2 关键技术及创新点
2.2.1技术原理：
    喷焊工艺先采用火焰喷枪将镍基合金粉末喷涂在碳钢件表面（此时涂层与基体的结合强度为：15-40MPa），然后用火焰枪、火焰圈、电炉、感应等方式将涂层加热至液相,并与基体产生冶金结合的方法称为喷焊（涂层与基体的结合强度可达：300-400MPa），喷焊层由于与基体材料呈冶金结合状态，因而涂层与基体材料的结合强度大大提高，可以应用于冲击大、负荷重的工作环境下，例如宽带生产线上的层流冷却输送辊，表面采用喷焊强化，能获得良好的耐蚀、耐磨和热疲劳的强化效果，喷焊后的输送辊寿命可以提高到1-3年.针对辊道辊的延寿，国外已开发出系列专用耐冲击、耐蚀、耐磨硬面喷焊辊道，输送辊喷焊工艺以其高稳定性在日本、美国钢铁行业得到广泛应用。
2.2.2  技术性能：
　　　镍基喷焊粉末是以Ni-Cr-B-Si为基础的镍基合金，B和Si添加到镍中可降低熔点，镍和硼在1050度左右形成一种Ni-Ni3B共晶体。硅的加入进一步降低共晶熔点。镍基合金的抗磨性能主要是由于镍基固溶体中弥散着大量的硬质硼化物、碳化物共晶析出物，如Ni3B、CrB、Cr2B、Cr5B 、Cr7C3 、Cr23C6及其他复杂硼化物、碳化物硬质相，且其晶粒细小均匀，喷焊后该镍基合金的硬度可控制在HRC58-63，焊层与基体的界面结合为微米级冶金扩散结合几乎没有稀释率，所以焊层从表到内,硬度不衰减，工作温度在650℃时焊层仍然可保持在HRC50以上，这是任何铁基合金难以实现的，同为HRC58时镍基喷焊层的耐磨性至少为埋弧焊（或明弧焊）焊层的两倍以上，且镍基焊层的耐蚀性远高于铁基合金焊层，镍基合金喷焊层的以上特点为辊道运行提供了独特的质量保障。
2.2.3  与国内同类技术比较：
    目前国内大体采用铁基喷焊粉末，镍基喷焊层与铁基喷焊层的对比：
2.2.3.1  火焰喷焊铁基合金层及镍基合金层组织都具有亚共晶枝晶生长特征，初生枝晶间存在细小的共晶组织。铁基合金层初生枝晶发达，枝晶生长方向比较明显， 而镍基合金层枝晶细小均匀。两种合金层均由γ固溶体和各种化合物相所组成。
2.2.3.2  镍基合金层比铁基合金层具有较高的硬度和耐磨性。时效处理后铁基合金层的硬度和耐磨性有明显增加， 而镍基合金层的硬度和耐磨性却略有下降。两种合金层在稀盐酸中的耐磨性较在水中的耐磨性均会降低， 但镍基合金层下降幅度较小。
2.2.3.3  镍基合金层比铁基合金层具有较好的抗热疲劳性能，时效处理能改善合金喷焊层的抗热疲劳性能。
2.2.4  创造性与先进性：
2.2.4.1  采用镍基喷焊粉末，通过合理的喷焊温度、速度及热处理工艺，使喷焊层的耐磨性、耐蚀性大大提高。
2.2.4.2  该镍基喷焊粉固液相线较铁基喷焊粉整体下移150℃，辊道的重熔可在较短的时间内、较低的温度下完成，大大减少了部件的热输入量，基体变形及收缩量降到了最低。
2.2.4.3  喷焊时，采取采用加热减应法、分段对称法;焊前预热,焊后缓冷等工艺及控制手段，保证喷焊质量，减少焊接变型。
2.2.5  推广应用前景
    在冶金企业辊道修复中，大量采取埋弧堆焊工艺进行修复，但受基材、工艺等限制，其修复的备件耐高温性能、耐磨性能仍然不能满足生产工艺的要求，采用镍基合金粉末进行喷焊处理，可极大的提高修复工件的耐热性能及耐磨性能，并可大幅度降低维护成本，除输送辊外，国外钢厂已开始大量将镍基喷焊技术应用在助卷辊上，很好的解决了粘钢不耐磨的问题.大大延长了部件的使用寿命，应用前景十分广阔。
3、预测费用
序号        设备        数量        费用(元)
1        火焰喷涂枪        1        550000
2        喷涂专用机床        1       
3        持枪行走小车        1       
4        PLC控制器        1       
5        气体控制柜        1       
6        保温装置        1       
7        重熔焊接        1       
8        重熔专用机床        1       
9        持枪行走小车        1       
10        PLC控制器        1       
11        气体控制柜        1       
12        保温装置        1       
13        10口龙门汇流排        2       
14        10口龙门汇流排        2       
15        其它配件        若干        6000
16        动平衡检测装置        1套        120000
17        土建费用                50000
17        设备安装调试费用                50000
18        人员培训费                4000
        合计                780000

4、预期效果
　　4.1  以Φ260×2000的热轧层流辊为例，以涂层厚度1.5mm计算(损耗10%)，4小时完成一根辊子计算成本：
原材料        单价        数量        合计(元)
喷涂用粉末        280元/kg        21kg        5880
氧气乙炔成本        15元/kg        25kg        375
吹砂成本        5元/kg        20kg        100
全过程用电成本        0.6元/度        200度        120
人工        12元/小时        4小时         48
金加工费(焊前焊后加工)        200元/台班        1.5台班        300
轴承座拆除安装费用        12元/小时        16小时        192
轴承费用        470        2        940
合计：        7955
4.2  按每年修复80支计划，修复价格为15000元/支计算，年经济效益为：
80×（15000-7955）=563600元
除立足板带厂内部维修外，还可为莱钢其它热线设备服务，可大幅度降低莱钢外委修复费用。