Hoogwaardige reparatie en versterking van metaaloppervlakken van apparatuur voor de metallurgische industrie
Lasercladdingtechnologie zorgt voor een revolutie in efficiëntie en levensduur van apparatuur!
In de metallurgische industrie zijn belangrijke machines zoals walserijen, continugietinstallaties en hoogovensystemen al lange tijd onderhevig aan diverse uitdagingen zoals extreme slijtage, oxidatie bij hoge temperaturen en chemische corrosie, wat resulteert in frequente stilleggingen en hoge bedrijfs- en onderhoudskosten. Met Laser Cladding als kern, gecombineerd met additive manufacturing (AM) en functionele verbeteringsprocessen aan het oppervlak, biedt ons bedrijf wereldwijde metallurgische klanten een volledige keten van diensten, van reparatie van oude onderdelen tot pre-versteviging van nieuwe producten. Dit helpt de levensduur van apparatuur met 3-8 keer te verlengen, de totale bedrijfs- en onderhoudskosten met meer dan 50% te verlagen en aan de behoeften van groene productie en koolstofarme transformatie te voldoen.
Ⅰ. Analyse van pijnpunten in de sector en vereisten voor kerncomponenten
- Walsen en continugietsysteem
Wals/continu-gietwals:
Vereisten: Tijdens het walsproces wordt de stalen staaf blootgesteld aan wrijving bij hoge temperatuur (1200℃+) en hoge druk (≥2000 ton) en is een super slijtvaste coating met een oppervlaktehardheid ≥HRC 60 vereist, die bestand is tegen ijzeroxidecorrosie 26.
Typische schade: thermische vermoeidheidsscheuren, afbladderen van het oppervlak, maattolerantie (slijtage van het roloppervlak ≥2 mm).
Tandwielas/lagerzitting van walserij:
Vereiste: Anti-microslijtage en vermoeidheidsbreuk onder hoge torsiebelasting, en de originele montagenauwkeurigheid moet behouden blijven na reparatie (tolerantie ±0,05 mm).
- Smelt- en sinterapparatuur
Hoogoven tuyere/hete lucht klep:
Vereiste: Weerstand tegen hoge temperaturen (1400℃) en slakerosie, thermische schokbestendige coating (thermische uitzettingscoëfficiënt passend bij substraat) is vereist.
Sinterwagenrooster:
Vereiste: weerstand tegen oxidatie bij hoge temperaturen (800℃) en sulfidecorrosie (SO₂/H₂S-omgeving), waardoor de vervangingscyclus van het rooster tot 3 keer het origineel kan worden verlengd.
- Hulp- en transportsysteem
Transportrol/glijbaanbekleding:
Vereiste: weerstand tegen de impactslijtage van ertsdeeltjes (Mohs-hardheid ≥7), verminder de vervangingsfrequentie van de voering (verlengd van 3 maanden tot 1 jaar).
Ontzwavelingspompwaaier/afvoerklep:
Vereiste: weerstand tegen corrosie door zure media (pH 2-4, Cl- concentratie ≥5%), voorkomen van pitting en spanningscorrosie.
Ⅱ. Voordelen van lasercladdingtechnologie en materiaalsysteem
- Technische kernvoordelen
Metallurgische hechtsterkte: De hechtsterkte tussen de bekledingslaag en het substraat is ≥400MPa (ASTM C633), veel hoger dan traditionele bekleding (200-300MPa), waardoor het risico op afbrokkelen wordt geëlimineerd.
Micron-niveau precisie reparatie: De zesassige robot werkt samen met het coaxiale poedertoevoersysteem om reparaties op 0,1 mm-niveau uit te voeren van complexe gebogen oppervlakken (zoals het herstellen van de contour van een walsoppervlak), en de warmte-beïnvloede zone is ≤0,3 mm om vervorming van het substraat te voorkomen.
Samengestelde functionele coating: ondersteunt bijvoorbeeld “gradiëntmateriaal + bionische structuur”-ontwerp:
Slijtvaste en corrosiebestendige composietlaag: oppervlak WC-Co (hardheid HRC 65) + middelste laag Inconel 625 (hoge temperatuurbestendigheid) + onderste laag FeCrNiMoB (stootbuffer).
- Materiaalkeuze en prestatieaanpassing
| Vereisten voor arbeidsomstandigheden | Aanbevolen materialen | Prestatie-indicatoren | Internationale normen |
| Ultrahard en slijtvast | WC - 12Co (wolfraamcarbide - kobalt) | Hardheid HRC 62 - 67, slijtvastheid verhoogd met 8 keer | ISO 11124 - 2 (voorbehandeling door stralen) |
| Anti-oxidatie bij hoge temperaturen | Inconel 625 (legering op basis van nikkel) | Temperatuurbestendigheid tot 1000°C, sulfideoxidatiesnelheid verlaagd door 70% | AMS 5383 (specificatie voor legering op basis van nikkel) |
| Zuurbestendige corrosie | Hastelloy C276 (Hastelloy) | Weerstand tegen 10% zwavelzuurcorrosie (ASTM G48A) | NACE MR0175 (weerstand tegen waterstofsulfidecorrosie) |
| Weerstand tegen botsmoeheid | FeCrNiMoB (ijzer - gebaseerde legering) | Slagvastheid ≥80J/cm² (ISO 148) | ASTM E23 (kerfslagtest) |
Ⅲ. Volledig processervice systeem en kwaliteitscontrole
- Reparatieproces oude onderdelen
Schadebeoordeling:
Gebruik 3D-scannen (nauwkeurigheid ±0,05 mm) en metallografische analyse om de scheurdiepte en slijtage van de wals te kwantificeren.
Procesontwerp:
Gebaseerd op de database met werkomstandigheden (inclusief meer dan 2000 metallurgische gevallen), worden materialen en laserparameters (vermogen 3-8kW, poedertoevoersnelheid 15-50g/min) op elkaar afgestemd.
Implementatie op locatie:
Het mobiele werkstation voor lasercladding ondersteunt werkzaamheden op locatie in staalfabrieken en is uitgerust met een poederterugwinningssysteem (bezettingsgraad ≥95%).
Nabewerking en certificering:
Shot peening om de vermoeiingssterkte te verbeteren (ISO 1143) + penetrant foutdetectie (ASTM E1417) + zoutsproeitest (3000 uur)67.
- Nieuw product voorversterkingsproces
Voorversteviging van walsvoering: substraat 42CrMo + bekleding WC-12Co coating, hardheid verhoogd van HRC 25 naar HRC 65, levensduur verlengd van 6 maanden naar 3 jaar.
Geïntegreerde productie van hoogoven tuyere: titanium legering substraat + laser bekleding Ta (tantaal) corrosiebestendige laag, slak erosiebestendigheid levensduur verhoogd tot 5 jaar.
IV. Internationale samenwerking en voordelen
- Project voor reparatie van rollen in Europese staalfabriek
Probleem: Warmwalswalsen moeten elke 3 maanden worden vervangen, met een eenmalige kostprijs van 120.000 euro.
Oplossing: Lasercoating WC-12Co coating (dikte 2,5 mm), slijtvastheid verlengd tot 18 maanden.
Resultaat: Jaarlijkse kostenbesparing van 480.000 euro, gecertificeerd door TÜV Rheinland.
- Verbetering van de corrosiebestendigheid van rookgaskleppen van Zuid-Amerikaanse kopersmelterijen
Vereiste: Zure rookgassen veroorzaakten klepcorrosie en perforatie binnen 6 maanden.
Oplossing: Lasercoating van Hastelloy C276 (dikte 1,8 mm), corrosieweerstand langer dan 3 jaar.
Voordelen: Onderhoudskosten verlaagd met 65%, beschikbaarheid van apparatuur verhoogd tot 95%.
V. Technologie-uitbreiding en toekomstige richting
Intelligente apparatuur upgraden: Ontwikkel AI-gestuurde lasercladdingrobots, bewaak de morfologie van het smeltbad in realtime, pas het vermogen en de poedertoevoersnelheid dynamisch aan en verbeter de verwerkingsefficiëntie met 30%.
Groene productie: Het verbruik van metalen grondstoffen verminderen met 70% door herfabricage, in overeenstemming met de vereisten van het koolstofheffingstarief van de EU (CBAM).
Onderzoek en ontwikkeling van speciale materialen: Ontwikkelen van zink vloeibare corrosiebestendige coatings (metallurgische verzinklijn rollen) en anti-aluminium slak hechting coatings (aluminium smeltoven onderdelen).
Hervorm de vitaliteit van metallurgische apparatuur met lasercladding - met innovatieve technologie en een wereldwijd servicenetwerk helpen we klanten om “nul ongeplande stilstandtijd” te bereiken onder zware werkomstandigheden en bevorderen we de metallurgische industrie naar een efficiënte en duurzame toekomst.
