一种防结瘤耐高温炉底辊涂层制造技术

本发明专利技术提供了一种防结瘤耐高温炉底辊涂层，所述涂层包括打底层，所述打底层包括质量百分比如下的成分：Co：35-63％，Cr：20-30％，Ta：10-20％，Al：5-10％，y：2-5％。本发明专利技术通过对炉底辊辊身实施爆炸法喷涂金属陶瓷材料，改变该炉辊辊身表面的特性，对辊身“结瘤”有较好的预防作用，并提高炉辊耐高温寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及ー种防结瘤的涂层，具体涉及ー种金属陶瓷涂层。
技术介绍
双相不锈钢等材质板材是ー种高端的金属制品。冶金行业双相不锈钢等材质板材的加工成型，一般可分为热加工成型(热轧)和冷加工成型(冷抜)ニ种形式。热轧加工双相不锈钢等材质板材的生产流程是(I)双相不锈钢等材质板材坯料通过辊底炉加热至1100°C ;(2)通过热轧轧机将板坯轧制成要求规格的板材；(3)经过切边、剪切，裁出客户要求的尺寸；(4)经热处理、轿平、酸洗等エ艺将双相不锈钢等材质板材 的性能调整至客户要求后交货。热轧板材生产线，主要包括加热炉、热轧机、剪切机、热处理炉、轿直机、酸洗线等主要设备。热轧板材生产线(坯料-—板材成品)主要エ艺路线如下坯料入库-—坯料装炉、加热与出炉-—清除氧化铁皮-—初轧机轧制-—炉卷轧机轧制钢卷卷取和下料热矫直机矫直钢板冷却和表面检查钢板到切 *·检查修磨及下料-一热处理-一酸洗及抛丸。热处理固熔炉为双相不锈钢等材质板材经轧制后，进行固溶热处理等エ序等关键设备。该固溶热处理炉采用耐高温炉底辊在炉内传输板材；该热处理炉将板材性能调整到エ艺要求，进入后道加工エ序。热处理炉耐高温炉底辊，一般根据炉子温度、气氛等不同的生产エ艺要求采用相应的结构及材质。该热处理固熔炉采用明火直接加热，气氛为弱氧化性气氛，炉温最高达1180°C。目前固溶热处理炉炉辊主要由辊由、辊套、填料压盖、轴套、辊身、焊块、绝热材料、轴挡等零件组成。其中辊身均为ZG40Cr28Ni48W5 (2848)高温合金材质，采用离心浇注方式成型。在此高温、弱氧化性气氛下的炉辊辊身的表面出现小斑点即“结瘤”问题。产生“结瘤”现象的主要原因是由于钢带中含有的Mn等元素与炉底辊表面材料发生了化学反应，生成了含Mn的氧化物。这种氧化物一旦形成后，粘在炉底辊表面，对钢带极易造成凹坑、拉伤、划痕等缺陷，且积瘤一般手工难以清除，必须采用锉刀等工具。“结瘤”对钢板表面极易产生划伤，特别是双相钢等材质的板材在此温度下，强度很小，下表面划伤严重，直接影响到产品的品质，该缺陷已影响到双相钢等产品的正常生产。为了消除辊面积瘤影响钢带质量的隐患.很多厂家采用了热喷涂技木。炉辊涂层技术就是采用热喷涂的方法在炉辊表面喷涂ー层与铁的亲和カ低、其热膨胀系数与炉辊基体材料相匹配、还耐高温磨损的涂层。该涂层能防止炉辊表面产生积瘤，因而能获得表面质量良好的钢板。 这些涂层应具有下列特性A、抗结瘤性能在炉内的高温炉辊上有连续运行的钢板。由于炉况及相关エ艺參数的限制，在炉辊表面必然形成积瘤。一旦炉辊表面积瘤情况严重，势必在钢板表面形成缺陷，直接影响钢板质量。喷涂高温涂层的目的之一就是提高抗结瘤性能。B、耐高温磨损性能炉辊在高温状态下运行，其表面根据エ艺要求必须保持相当的硬度、适当的粗糙度和很强的耐磨性。C、耐高温氧化炉辊由于在炉内长时间暴露，虽然有气体保护，但涂层出现氧化的可能性还是比较大的，表面粗糙度也会随之发生变化，对制造出高品质钢板十分不利。因此高温炉辊的喷涂エ艺和材料就显得格外重要。 另外，作为热喷涂，要求涂层表面达到的最低条件是(I)涂层与炉辊基材的必须有高结合力和耐热冲击性能。(2)涂层具有很强的耐冷热疲劳性能。(3)涂层与基体有相近的热膨胀系数。传统的炉辊涂层使用的是涂层成分体系为CoCrAlY-CrB2/Y203，喷涂方法为超音速或等离子，由于这两种喷涂方法涂层空隙比较大，喷涂后表面也未经任何处理，一般使用2 3个月后辊面出现积瘤，并且由于涂层结合力较低，涂层较易产生剥落。此外，很多文献中叙述到在喷涂材料里添加CrB2, CrB2的确对抗结瘤有一定帮助，但是，CrB2的熔点比较低，一般在800°C左右会分解，并形成游离态的硼，这些硼随着带钢行走会黏附在后面低温段的炉辊表面，在低温(450-650°C)吋，硼与辊面的锰、铁、等结合，并凝固形成Mn-Fe-B的化合物，该化合物牢固的黏附在辊面即为结瘤。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题是优化成分设计，在炉底辊上涂上涂层，从而有效解决炉辊辊身的结瘤问题。本专利技术的技术方案是，ー种防结瘤耐高温炉底辊涂层，所述涂层包括打底层，所述打底层包括质量百分比如下的成分Co :35-63%, Cr =20-30%, Ta =10-20%, Al :5-10%, y 2-5%。根据本专利技术所述的防结瘤耐高温炉底辊涂层，较好的是，所述打底层上还涂有ー工作层，所述工作层的基本组成为ZrO2 :70-82%, Al2O3 :18-30%。进ー步地，所述工作层上还可涂有一封闭层，所述封闭层组成为25-35 %的CrB-CrO2，其余为酸性调和剂。优选的是，CrB-CrO2中CrB的质量比例为30% —50%，其余为 CrO20优选的是，上述酸性调和剂的基本组成为磷酸10-30%，磷酸锌5-15%，磷酸钠3-18%，磷酸ニ氢铝8-25%，水12-74%。酸性调和剂是具有固化封闭作用，同时在高温使用条件下具有抗氧化的效果。为了达到较好的实施效果,所述涂层厚度大于O. 15mm ;所述涂层硬度大于Hv800。辊面涂层表面粗糙度最终为Ra7. 0-9. O。本专利技术的防结瘤耐高温炉底辊，对原炉辊辊身采用爆炸喷涂エ艺实施辊身表面喷涂。本专利技术的技术原理是Co :具有较好的抗 高温性，还具有高温抗氧化的效果。Cr =Cr的氧化物可以提高高温抗氧化性。Ta Ta具有高温抗磨特点，可以生成TaC硬质相。Ta是喷涂涂层在热处理后形成高硬度的TaC，从Co基合金中析出，提高涂层皮膜的硬度。高硬度涂层的炉辊在钢板从炉辊表面上通过时不会在炉辊表面上产生划痕。Al A1的氧化物不仅可以提高抗氧化性，Al是为在涂层表面形成致密的Al2O3保护膜所必须的元素。在热处理后，形成致密Al2O3膜，致密的Al2O3层有重要的防止氧化铁皮等物质附着的效果。Y Y的氧化物可以提高喷涂层自身的结合强度，还具有自清洁功能。通过打底层中以上成分的综合配比，可以达到和基体良好的结合，充分保证涂层的性能，同时还可以起到保护性的作用。当炉内温度升高到1100°C以上，钢板表面有大量的MnO析出操作情况出现。我们最新研究中，在钢板表面上的MnO与CoCrAlY和复合陶瓷的氧化，在1100°C以上吋，能发生固态反应，CoCrAlY和复合陶瓷氧化劣化，使涂层寿命下降。这个固态反应是对于只用CoCrAlY打底涂层。但是，我们的专利技术之处是在对实际辊子调查和实验室研究的基础上，CoCrAlY涂层的MnO劣化机理的掌握基础上，我们开发了新复合陶瓷涂层。作为ー种优选的实施方式，可以在打底层上再涂敷ー层工作层，所述工作层的基本组成为ZrO2 :70-82%,Al2O3 :18-30%。ZrO2具有高温抗氧化功能，可以抗高温磨损性能；Al2O3可以形成ー层薄膜，起到抗其它氧化物的结合。两者组合使用，覆在打底层上，可以进一步提升抗结瘤性能。新的复合陶瓷涂层在耐MnO性能上有了大幅度地改善。B元素的添加，可以提高抗结瘤性能，但一般的涂层都采用CrB2。本专利技术添加适量CrB，而不使用传统的CrB2，主要基于如下原因(I)如涂层中含有CrB2，则CrB2硬度相对偏低；更为重要的是，CrB2的稳定性略差，非常容易氧化分解为Cr2O3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.ー种防结瘤耐高温炉底辊涂层，其特征在于所述涂层包括打底层，所述打底层包括质量百分比如下的成分Co :35-63%, Cr =20-30%, Ta =10-20%, Al :5-10%, y 2~5%02.根据权利要求I所述的防结瘤耐高温炉底辊涂层，其特征在于所述打底层上涂有一工作层，所述工作层的基本组成为ZrO2 :70-82%, Al2O3 :18-30%。3.根据权利要求2所述的防结瘤耐高温炉底辊涂层，其特征在于所述工作层上涂有一封闭层，所述封闭层组成为25-35%的CrB-CrO2，其余为酸性调和剂。4.根据权利要求3所述的防结瘤耐高温炉底...

【专利技术属性】
技术研发人员：周强，尹志平，王建康，石平，高仁中，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，上海君山表面技术工程股份有限公司，
类型：发明
国别省市：