一种等离子熔覆非晶态金属陶瓷涂层强化螺旋叶片的方法技术

本发明专利技术涉及技术领域，且公开了，一种等离子熔覆非晶态金属陶瓷涂层强化螺旋叶片的方法，包括以下步骤，其特征在于：首先根据叶片磨损情况及涂层设计位置，铸造出预留涂层熔覆槽的转底炉出料螺旋叶片母材，母材表面预留出六角螺栓固定槽，以便安装时固定螺栓，该母材材料体系为20%

【技术实现步骤摘要】
一种等离子熔覆非晶态金属陶瓷涂层强化螺旋叶片的方法


[0001]本专利技术涉及
，具体为一种等离子熔覆非晶态金属陶瓷涂层强化螺旋叶片的方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着科技进步与经济发展，我国钢铁年产量已居世界首位，对钢铁设备的需求与消耗与日俱增，尤其在采矿、运输、烧结、炼铁等关键生产环节，由于磨损导致设备寿命短、易耗件更换频繁、检修时间长等痛点问题日渐增多。易耗件的更换检修会耗费大量的人力、物力，且由此引发的局部停机或停产问题严重影响到了生产效率，进而降低了经济效益，此问题在处于高温服役条件下的设备中尤为严重。如何延长高温耐磨设备的使用寿命自此成为冶金行业致力攻克的关键难题。
[0003]转底炉煤基直接还原是近几十年刚发展起来的炼铁新工艺，主体设备源于轧钢用的环形加热炉，虽然最初的目的只是用于处理含铁废料，但很快就有美国、德国、日本等国将其转而开发应用于铁矿石的直接还原。由于这一工艺无需燃料的制备和原料的深加工，对合理利用自然资源、保护人类环境有积极的作用，因而受到了冶金界的普遍关注。
[0004]转底炉因具有环形炉膛和可转动的炉底而得名，其原料是铁矿粉和煤粉制成的含碳球团，经配料、混料、制球和干燥后加入转底炉中，炉膛温度可达1250~1350℃左右，含碳球团在这样的高温下，随着炉底旋转一周的过程中，铁矿被碳快速还原，生成金属化球团，此球团温度高达1200℃左右，且极易被氧化，故需螺旋出料机以极快的速度连续出料至炉外，经冷却后运往熔分炉作原料，或作为电炉炼钢的原料。因此对出料关键设备之一的出料螺旋要求极高。
[0005]CN101424487B曾指出，转底炉出料螺旋叶片的主要失效形式是高温环境下的磨粒磨损，存在的主要问题是使用寿命短。就出料螺旋的使用寿命而言，目前德国制造的寿命约为6个月，美国制造的寿命约为3个月，而国内制造的寿命则不足1个月。
[0006]目前，市面上大多数的转底炉出料螺旋叶片的生产方式为多元素合金一体式铸造，依靠母体材料本身的耐磨性能无法满足高温耐磨服役环境的使用要求，使用寿命较短，导致频繁停机更换，降低生产效率，且螺栓固定槽大多为圆形，安装时螺栓难以固定，对叶片的安装造成了不便，降低了更换安装的效率。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题是提高服役于800
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1200℃左右高温环境中的转底炉出料螺旋叶片的高温耐磨性能以延长其使用寿命，更改螺栓固定槽形状以便于安装。本专利技术通过在转底炉出料螺旋叶片母材的易磨损位置上，采用等离子熔覆技术，堆焊一种耐高温磨损性能优异的TiC基非晶态金属陶瓷耐磨涂层，来增强转底炉出料螺旋叶片的高温耐磨性能，以延长其使用寿命。
[0008]本技术方案通过对各大钢厂转底炉出料螺旋叶片的磨损情况进行总结，判断出此
类出料螺旋叶片的易磨损部位，将这些易磨损部位采用等离子熔覆技术堆焊上一种自主研发的TiC基非晶态金属陶瓷耐磨涂层，本技术方案具体描述为：首先根据叶片磨损情况及涂层设计位置，铸造出预留涂层熔覆槽的转底炉出料螺旋叶片母材，如图1所示，该母材高128mm,厚度为30mm,顶端预留出宽40mm,深6mm的扇形熔覆槽，且预留出如1所示的六角螺栓固定槽，以便安装时固定螺栓；该母材材料体系为20%
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30%Cr,30%
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40%Ni,0.5%
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2%Mo,1%
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2%Mn,1%
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2%Si；采用等离子熔覆技术将非晶态金属陶瓷耐磨涂层填充满预留的熔覆槽，电流为220A，电压37V,先将扇形面填充至与接触面齐平，再将顶部堆焊至140mm高；将熔覆完的叶片进行热处理；热处理完成后将熔覆层表面打磨平整。
[0009]本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术通过在转底炉出料螺旋叶片的易磨损部位，以等离子熔覆非晶态金属涂层强化的方法，以最少的熔覆成本增强出料螺旋叶片整体的高温耐磨性能；（2）通过提高耐磨性能，延长其使用寿命，降低停机更换频率，提高生产效率，降低人工成本，提高经济效益；（3）在母材上预留出固定六角螺栓的固定槽，方便工人安装叶片，提高安装效率。
[0010]优选的，所述对磨球为直径10mm的氮化硅球，载荷为50N，温度800℃，旋转半径10mm，转速95.5rpm，时间30min。
[0011]优选的，所述试验结束后使用型号为New View 9000的白光干涉仪对样品磨损体积及磨损率进行测试。
附图说明
[0012]图1为本专利技术叶片结构主视剖视图；图2为本专利技术实验数据图；
具体实施方式
[0013]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0014]实施例1，如图1，按照设计好的模具铸造出带扇形熔覆槽以及六角螺栓固定槽的七号叶片母材。
[0015]该母材材料体系为25%Cr,35%Ni,1%Mo,1%Mn,1%Si；采用等离子熔覆技术将TRJY
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6号非晶态金属陶瓷耐磨涂层填充满预留的熔覆槽，熔覆电流为220A，电压37V,先将扇形面填充至与接触面齐平，再将顶部堆焊至140mm高，如图2所示；将熔覆完的叶片进行热处理；热处理完成后将熔覆层表面打磨平整，得到在七号叶片母材上熔覆了TRJY
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6号非晶态金属陶瓷耐磨涂层的样品1。
实施例1
[0016]如图1，按照设计好的模具铸造出带扇形熔覆槽以及六角螺栓固定槽的七号叶片母材。
[0017]该母材材料体系为25%Cr,35%Ni,1%Mo,1%Mn,1%Si；采用等离子熔覆技术将TRJY
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7号非晶态金属陶瓷耐磨涂层填充满预留的熔覆槽，熔覆电流为220A，电压37V,先将扇形面填充至与接触面齐平，再将顶部堆焊至140mm高，如图2所示；将熔覆完的叶片进行热处理；热处理完成后将熔覆层表面打磨平整，得到在七号叶片母材上熔覆了TRJY
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7号非晶态金属陶瓷耐磨涂层的样品2。
[0018]高温摩擦磨损试验：为了体现本专利技术的耐磨性能优势，本试验将市面上各钢厂正在使用的几种叶片母材与本专利技术实施例1中的七号叶片母材、TRJY
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6号非晶态金属陶瓷耐磨涂层以及实施例2中的TRJY
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7号非晶态金属陶瓷耐磨涂层，分别制成适合高温摩擦磨损试验的样品，按照图2中的编号顺序，使用Bruker公司生产的型号为UMT TriboLab的多功能摩擦磨损试验机进行试验，其中，对磨球为直径10mm的氮化硅球，载荷为50N，温度800℃，旋转半径10mm，转速95.5rpm，时间30min，试验结束后使用zygo公司生产的型号为New View 9000的白光干涉仪对样品磨损体积及磨损率进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种等离子熔覆非晶态金属陶瓷涂层强化螺旋叶片的方法，包括以下步骤，其特征在于：首先根据叶片磨损情况及涂层设计位置，铸造出预留涂层熔覆槽的转底炉出料螺旋叶片母材，母材表面预留出六角螺栓固定槽，以便安装时固定螺栓，该母材材料体系为20%
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30%Cr,30%
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40%Ni,0.5%
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2%Mo,1%
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2%Mn,1%
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2%Si；S1、采用等离子熔覆技术将非晶态金属陶瓷耐磨涂层填充满预留的熔覆槽，电流为220A，电压37V,先将扇形面填充至与接触面齐平，再将顶...

【专利技术属性】
技术研发人员：许一，于金满，于海明，全厚明，邢运波，
申请(专利权)人：威海天润金钰新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：