Anvendelse af laserbeklædningsteknologi til styrkelse af overfladen af ​​laminære kølevalser

Juli 26, 2023

Laminare kølevalser, som er nøgleudstyr i det varmvalsende laminare system, er placeret mellem færdigvalsningens udgang og coileren og spiller en afgørende rolle i transport af højtemperaturbåndstål. Disse valser opererer under barske forhold og kører kontinuerligt ved temperaturer mellem 400 °C og 600 °C, hvor de udsættes for termiske stød fra kølevand, skiftende belastninger og trykkræfter. Under sådanne ekstreme forhold oplever traditionelle valseoverflader ofte slid, korrosion og afskalning, hvilket påvirker produktionseffektiviteten og produktkvaliteten betydeligt.

Laminar kølevalse
Laminar kølevalse
Teknologiske flaskehalse i traditionelle processer

Traditionelt involverer fremstillingen af ​​laminære kølevalser flammesprøjtning af Ni60-legering efterfulgt af induktionsomsmeltning. Denne fremgangsmåde har dog åbenlyse begrænsninger:

  • Utilstrækkelig bindingsstyrkeBindingsstyrken mellem det sprøjtede lag og underlaget er typisk under 200 MPa, hvilket fører til risiko for afskalning af belægningen under brug.
  • Betydelig deformation og ujævne belægningerDen høje varmetilførsel i traditionelle processer forårsager alvorlig deformation af emnet med ujævn belægningsmikrostruktur, hvilket resulterer i en begrænset levetid, der ikke opfylder kravene i moderne kontinuerlig produktion.
Traditionel fremstilling af laminar flowvalser bruger flammesprøjtning Ni60 + induktionsomsmeltning
Traditionel fremstilling af laminar flowvalser bruger flammesprøjtning Ni60 + induktionsomsmeltning
Banebrydende fordele ved laserbeklædningsteknologi

Sammenlignet med traditionelle overflademodifikationsteknikker tilbyder laserbeklædning betydelige tekniske fordele:

Gennembrud inden for metallurgisk kvalitet

Beklædningslaget danner en komplet metallurgisk binding med substratet, med en bindingsstyrke, der når over 85 % af substratets styrke. Hurtig størkning under processen (afkølingshastigheder på 10^4-10^6 K/s) resulterer i fine dendritiske mikrostrukturer, hvilket forbedrer belægningens densitet betydeligt.

Præcisions termisk kontrol

Laserbeklædning anvender en lav varmetilførselsproces, der præcist kontrollerer fortyndingshastigheden inden for et område på 3-8%. Den varmepåvirkede zone (HAZ) på substratet forbliver mindre end 1 mm, hvilket effektivt forhindrer deformation af emnet og sikrer dimensionsstabilitet.

Innovativt materialedesign

Greenstone-Tech har udviklet et specialiseret legeringspulversystem, der er skræddersyet til de unikke arbejdsforhold for laminære kølevalser. Dette system optimerer forholdet mellem hårdmetaldannende elementer som krom, molybdæn og wolfram for at forbedre slidstyrken ved høje temperaturer, samtidig med at belægningens sejhed opretholdes.

Ingeniørpraksis og ydeevneverifikation

Gennem dybdegående forskning i fejlmekanismerne i laminære kølevalser har Greenstone-Tech udviklet en proprietær procesløsning:

Innovativt udstyr og processer

ULC-seriens højhastighedsbeklædningsudstyr kombineret med et koaksialt pulverfremføringssystem sikrer præcis kontrol over beklædningsprocessen. Ved at optimere nøgleparametre som lasereffekt (3-4 kW), scanningshastighed (10-15 mm/s) og pulverfremføringshastighed (20-30 g/min) opretholdes beklædningslagets kvalitet ensartet.

Opnåede præstationsindikatorer

Praktiske anvendelser viser, at beklædningslagets tykkelse forbliver stabil på 1.3 mm, med en overfladehårdhed på 55-60 HRC. Selv ved 600 °C opretholder belægningen fremragende slidstyrke uden defekter som porer eller revner. Levetiden for disse ruller overstiger traditionelle processer med mere end tre gange.

Kvalitetskontrolsystem

Der er etableret en omfattende kvalitetskontrolproces, herunder ultralydstestning, hårdhedsgradientanalyse og metallografisk undersøgelse. Dette sikrer, at hver repareret rulle opfylder de specificerede tekniske standarder. Industriel verifikation bekræfter, at denne proces forlænger vedligeholdelsescyklussen for laminære køleruller til 2.5 gange længere end traditionelle metoder, hvilket reducerer nedetiden betydeligt.

En forstørret visning af de lokale detaljer i det laminære rullelaserbeklædningslag
En forstørret visning af de lokale detaljer i det laminære rullelaserbeklædningslag
Laserbeklædning vs. flammesprøjtesvejsning

Laserbeklædningsproces:
Emne → Affedtning → Laserbeklædning → Færdigbehandling → Inspektion

Flammesprøjtesvejseproces:
Emne → Affedtning → Sandblæsning → Forvarmning → Sprøjtesvejsning → Omsmeltning → Isolering → Færdigbehandling → Inspektion

Sammenligning af omfattende ydeevne mellem laserbeklædning og flammesprøjtesvejsning

YdeevneLaser beklædningFlammesprøjtesvejsning
ProcesflowEnkel, nem at betjeneKompleks, smal fast-væske faselinje, vanskelig spejlkontrol
BondingMetallurgisk bindingDelvis metallurgisk binding, tilbøjelig til at løsne sig
Hårdhed (HRC)≥55≥56
Belægningsydelse
ModstandsdygtighedSlidhastighed k (mm³/(N·m), 10⁻⁵)Slidhastighed k (mm³/(N·m), 10⁻⁵)
KorrosionsbestandighedNeutral saltspray 1000 timer, grad 10 eller deroverNeutral saltspray 1000 timer, grad 10 eller derover
Pulver og udnyttelseJernbaseret pulver, 12 kg/m²Nikkelbaseret pulver, 13-14 kg/m²
Belægningens levetid≥2 år, stålgennemstrømning ≥8 millioner tons1.5–2 år
ProcesstabilitetStabil proces, god repeterbarhedFølsom over for pulver, tilbøjelig til defekter såsom nålehuller
Teknologiske udsigter

Med det stigende fokus på grøn produktion er laserbeklædningsteknologi ved at blive den foretrukne løsning til overfladeforstærkning af laminære kølevalser på grund af dens exceptionelle ydeevne og miljømæssige fordele. Greenstone-Tech vil fortsætte med at optimere procesparametre, udvikle nye legeringsmaterialer og fremme storstilet anvendelse af denne teknologi inden for varm kontinuerlig valsning og yde teknisk support til udstyrsopgraderinger i stålindustrien.

Wendy Wang

Wendy Wang – Teknisk konsulent, ekspert i laserbeklædning og additive fremstillingsløsninger. Wendy Wang er en højt specialiseret teknisk konsulent hos Greenstone, der kombinerer avanceret ekspertise inden for laserbeklædning, additiv fremstilling af DED-metaller, industriel overfladeteknik og højværdifremstillingsløsninger med stærke strategiske kapaciteter inden for global markedsintegration og koordinering af tekniske ressourcer. Med dybdegående branchekendskab på tværs af lasermaterialebehandling, additive fremstillingssystemer, optimering af industrielt udstyr og avanceret kommercialisering af fremstillingsindustrien spiller Wendy en afgørende rolle i at bygge bro mellem banebrydende ingeniørteknologier og praktiske industrielle anvendelser. Hendes ekspertise gør det muligt for Greenstones globale kunder at navigere i komplekse tekniske udfordringer, samtidig med at produktionseffektiviteten og udstyrs...

Læs flere artikler af Wendy Wang