Leistungsstarke Reparatur und Verstärkung von Metalloberflächen in der Hüttenindustrie
Die Technologie des Laserauftragschweißens revolutioniert die Effizienz und Lebensdauer von Anlagen!
In der metallurgischen Industrie sind wichtige Anlagen wie Walzwerke, Stranggussanlagen und Hochöfen seit langem zahlreichen Herausforderungen ausgesetzt, wie z. B. extremem Verschleiß, Hochtemperaturoxidation und chemischer Korrosion, was zu häufigen Stillständen und hohen Betriebs- und Wartungskosten führt. Mit Laser Cladding als Kernstück, kombiniert mit additiver Fertigung (AM) und Verfahren zur Verbesserung der Oberflächenfunktionalität, bietet unser Unternehmen globalen Kunden aus der Metallurgie eine vollständige Dienstleistungskette von der Reparatur alter Teile bis hin zur Vorverfestigung neuer Produkte und trägt so dazu bei, die Lebensdauer der Anlagen um das 3-8-fache zu erhöhen, die umfassenden Betriebs- und Wartungskosten um mehr als 50% zu senken und die Anforderungen einer umweltfreundlichen Fertigung und eines kohlenstoffarmen Wandels zu erfüllen.
Ⅰ. Analyse der Schmerzpunkte der Branche und der Anforderungen an die Kernkomponenten
- Walz- und Stranggussanlage
Walze/Stranggusswalze:
Anforderung: Während des Walzprozesses ist der Stahlknüppel einer hohen Temperatur (1200℃+) und einem hohen Druck (≥2000 Tonnen) ausgesetzt, und es wird eine superverschleißfeste Beschichtung mit einer Oberflächenhärte ≥HRC 60 benötigt, die gleichzeitig gegen Eisenoxidkorrosion 26 beständig ist.
Typische Schäden: Risse durch thermische Ermüdung, Abblättern der Oberfläche, Maßtoleranz (Verschleiß der Rollenoberfläche ≥2 mm).
Getriebewelle/Lagersitz des Walzwerks:
Anforderung: Schutz vor Mikroverschleiß und Ermüdungsbruch bei hoher Drehmomentbelastung, und die ursprüngliche Montagegenauigkeit muss nach der Reparatur beibehalten werden (Toleranz ±0,05 mm).
- Anlagen zum Schmelzen und Sintern
Hochofenblasdüse/Heißluftventil:
Erfordernis: Hohe Temperatur (1400℃) und Schlacke Erosionsbeständigkeit, thermische Schock resistent Beschichtung (Wärmeausdehnungskoeffizient passend Substrat) erforderlich ist.
Rost des Sinterwagens:
Anforderung: Beständigkeit gegen Hochtemperaturoxidation (800℃) und Sulfidkorrosion (SO₂/H₂S-Umgebung), wodurch sich der Austauschzyklus des Rostes auf das Dreifache des ursprünglichen Zyklus verlängert.
- Hilfs- und Fördersystem
Auskleidung von Förderrollen und -rutschen:
Anforderung: Beständigkeit gegen den Aufprallverschleiß von Erzpartikeln (Mohs-Härte ≥7), Verringerung der Häufigkeit des Auswechselns der Auskleidung (von 3 Monaten auf 1 Jahr verlängert).
Laufrad der Entschwefelungspumpe/Abgasventil:
Anforderung: Beständigkeit gegen Korrosion in sauren Medien (pH 2-4, Cl- Konzentration ≥5%), Vermeidung von Lochfraß und Spannungsrisskorrosion.
Ⅱ. Vorteile der Laserstrahl-Auftragschweißtechnik und Materialsystem
- Wesentliche technische Vorteile
Metallurgisch hochwertige Haftfestigkeit: Die Haftfestigkeit zwischen der Verkleidungsschicht und dem Substrat beträgt ≥400MPa (ASTM C633) und übertrifft damit herkömmliche Verkleidungen (200-300MPa) bei weitem, wodurch das Risiko von Abplatzungen ausgeschlossen wird.
Präzisionsreparatur im Mikrometerbereich: Der Sechs-Achsen-Roboter arbeitet mit dem koaxialen Pulverzuführungssystem zusammen, um komplexe gekrümmte Oberflächen (wie z. B. die Wiederherstellung der Walzenoberfläche) auf 0,1 mm genau zu reparieren, und die wärmebeeinflusste Zone beträgt ≤ 0,3 mm, um eine Verformung des Substrats zu vermeiden.
Komposit-Funktionsbeschichtung: unterstützt z.B. das Design “Gradientenmaterial + bionische Struktur”:
Verschleißfeste und korrosionsbeständige Verbundschicht: Oberfläche WC-Co (Härte HRC 65) + mittlere Schicht Inconel 625 (Hochtemperaturbeständigkeit) + untere Schicht FeCrNiMoB (Stoßdämpfer).
- Materialauswahl und Leistungsanpassung
| Anforderungen an die Arbeitsbedingungen | Empfohlene Materialien | Leistungsindikatoren | Internationale Normen |
| Ultrahart und verschleißfest | WC - 12Co (Wolframkarbid - Kobalt) | Härte HRC 62 - 67, Verschleißfestigkeit um das 8-fache erhöht | ISO 11124 - 2 (Vorbehandlung durch Kugelstrahlen) |
| Hochtemperatur-Oxidationsschutz | Inconel 625 (Nickel-Basis-Legierung) | Temperaturbeständigkeit bis zu 1000°C, Sulfid-Oxidationsrate reduziert um 70% | AMS 5383 (Spezifikation für Nickel-Basis-Legierungen) |
| Säureresistente Korrosion | Hastelloy C276 (Hastelloy) | Beständigkeit gegen 10%-Schwefelsäurekorrosion (ASTM G48A) | NACE MR0175 (Beständigkeit gegen Schwefelwasserstoffkorrosion) |
| Widerstand gegen Schlagermüdung | FeCrNiMoB (Eisen-Basis-Legierung) | Schlagzähigkeit ≥80J/cm² (ISO 148) | ASTM E23 (Kerbschlagbiegeversuch) |
Ⅲ. Full-Process-Service-System und Qualitätskontrolle
- Verfahren zur Reparatur von Altteilen
Bewertung der Schäden:
Verwenden Sie 3D-Scans (Genauigkeit ±0,05 mm) und metallografische Analysen, um die Risstiefe und den Verschleiß der Walze zu bestimmen.
Prozessgestaltung:
Basierend auf der Datenbank der Arbeitsbedingungen (einschließlich mehr als 2000 metallurgischen Fällen), passen Sie die Materialien und Laserparameter an (Leistung 3-8 kW, Pulverzufuhrrate 15-50 g/min).
Implementierung vor Ort:
Der mobile Arbeitsplatz für das Laserstrahl-Auftragschweißen unterstützt die Arbeit vor Ort in den Stahlwerken und ist mit einem Pulverrückgewinnungssystem ausgestattet (Nutzungsgrad ≥95%).
Nachbearbeitung und Zertifizierung:
Kugelstrahlen zur Verbesserung der Ermüdungsfestigkeit (ISO 1143) + Eindringprüfung (ASTM E1417) + Salzsprühtest (3000 Stunden)67.
- Vorverstärkungsprozess für neue Produkte
Vorverfestigung der Walzwerkauskleidung: Substrat 42CrMo + Beschichtung WC-12Co, Erhöhung der Härte von HRC 25 auf HRC 65, Verlängerung der Lebensdauer von 6 Monaten auf 3 Jahre.
Integrierte Herstellung von Hochofenblasdüsen: Substrat aus Titanlegierung + laserbeschichtete korrosionsbeständige Ta (Tantal)-Schicht, erhöhte Lebensdauer der Schlackenerosionsbeständigkeit auf 5 Jahre.
IV. Fälle internationaler Zusammenarbeit und Vorteile
- Projekt zur Reparatur von Walzen in einem europäischen Stahlwerk
Problem: Die Warmwalzrollen müssen alle 3 Monate ausgetauscht werden, was einmalige Kosten von 120.000 Euro verursacht.
Lösung: Laserplattieren einer WC-12Co-Beschichtung (Dicke 2,5 mm), Erhöhung der Verschleißfestigkeit auf 18 Monate.
Ergebnis: Jährliche Kosteneinsparungen von 480.000 Euro, zertifiziert durch den TÜV Rheinland.
- Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit von Abgasventilen in südamerikanischen Kupferhütten
Erfordernis: Saures Rauchgas verursachte innerhalb von 6 Monaten Korrosion und Perforation der Ventile.
Lösung: Laserauftragsschweißen von Hastelloy C276 (Dicke 1,8 mm), Korrosionsbeständigkeit über 3 Jahre.
Vorteile: Senkung der Wartungskosten um 65%, Erhöhung der Geräteverfügbarkeit auf 95%.
V. Technologieerweiterung und künftige Ausrichtung
Intelligentes Upgrade der Ausrüstung: Entwicklung von KI-gesteuerten Laserauftragsschweißrobotern, Überwachung der Morphologie des Schmelzbades in Echtzeit, dynamische Anpassung der Leistung und der Pulverzufuhrrate und Verbesserung der Verarbeitungseffizienz um 30%.
Umweltfreundliche Herstellung: Verringerung des Ressourcenverbrauchs von Metall um 70% durch Wiederaufbereitung, in Übereinstimmung mit den Anforderungen des EU-Kohlenstofftarifs (CBAM).
Forschung und Entwicklung von Spezialmaterialien: Entwicklung von korrosionsbeständigen Beschichtungen aus Zinkflüssigkeit (Walzen für metallurgische Verzinkungsanlagen) und Beschichtungen gegen die Anhaftung von Aluminiumschlacke (Teile von Aluminiumschmelzöfen).
Mit innovativer Technologie und einem globalen Servicenetz helfen wir unseren Kunden, ungeplante Ausfallzeiten unter rauen Arbeitsbedingungen zu vermeiden und die metallurgische Industrie in eine effiziente und nachhaltige Zukunft zu führen.
