Reparação e reforço de superfícies metálicas de alto desempenho de equipamento da indústria metalúrgica
A tecnologia de revestimento a laser conduz a uma revolução na eficiência e vida útil do equipamento!
Na indústria metalúrgica, os principais equipamentos, como laminadores, equipamentos de fundição contínua e sistemas de alto-forno, há muito que estão sujeitos a múltiplos desafios, como desgaste extremo, oxidação a alta temperatura e corrosão química, resultando em paragens frequentes e elevados custos de operação e manutenção. Com o Laser Cladding como núcleo, combinado com o fabrico aditivo (AM) e processos de melhoramento funcional da superfície, a nossa empresa fornece aos clientes metalúrgicos globais uma cadeia completa de serviços, desde a reparação de peças antigas até ao pré-reforço de novos produtos, ajudando a aumentar a vida útil do equipamento em 3-8 vezes, a reduzir os custos globais de operação e manutenção em mais de 50% e a satisfazer as necessidades de fabrico ecológico e de transformação de baixo carbono.
Ⅰ. Análise dos pontos fracos da indústria e dos requisitos dos componentes principais
- Sistema de laminagem e de vazamento contínuo
Rolo/rolo de fundição contínua:
Requisitos: Durante o processo de laminação, o tarugo de aço é submetido a alta temperatura (1200 ℃ +) e alta pressão (≥2000 toneladas) de atrito, e um revestimento super resistente ao desgaste com uma dureza superficial ≥HRC 60 é necessário, enquanto resiste à corrosão por óxido de ferro 26.
Danos típicos: fissuras por fadiga térmica, descamação da superfície, tolerância dimensional (desgaste da superfície do rolo ≥2mm).
Eixo de engrenagem/sede de rolamento do laminador:
Requisitos: Anti-desgaste micro e fratura por fadiga sob carga de binário elevado, e a precisão da montagem original deve ser mantida após a reparação (tolerância ±0,05 mm).
- Equipamento de fundição e sinterização
Válvula de ar quente/tuyere de alto-forno:
Requisitos: Alta temperatura (1400 ℃) e resistência à erosão de escória, revestimento resistente ao choque térmico (coeficiente de expansão térmica correspondente ao substrato) é necessário.
Grelha do carrinho de sinterização:
Requisito: resistência à oxidação de alta temperatura (800 ℃) e corrosão por sulfeto (ambiente SO₂ / H₂S), estendendo o ciclo de substituição da grade para 3 vezes o original.
- Sistema auxiliar e de transporte
Revestimento de rolos e calhas de transportadores:
Requisito: resistência ao desgaste por impacto de partículas de minério (dureza Mohs ≥7), reduzir a frequência de substituição do revestimento (alargada de 3 meses para 1 ano).
Impulsor da bomba de dessulfuração/válvula de combustão:
Requisito: resistência à corrosão em meio ácido (pH 2-4, concentração de Cl- ≥5%), evitar a corrosão por pite e a fissuração por corrosão sob tensão.
Ⅱ. Vantagens da tecnologia de revestimento a laser e sistema de materiais
- Principais vantagens técnicas
Resistência de ligação de grau metalúrgico: A força de ligação entre a camada de revestimento e o substrato é ≥400MPa (ASTM C633), excedendo largamente o revestimento tradicional (200-300MPa), eliminando o risco de fragmentação.
Reparação de precisão ao nível do mícron: O robô de seis eixos coopera com o sistema de alimentação de pó coaxial para conseguir uma reparação ao nível de 0,1 mm de superfícies curvas complexas (como a restauração do contorno da superfície do rolo), e a zona afetada pelo calor é ≤0,3 mm para evitar a deformação do substrato.
Revestimento funcional composto: suporta a conceção “material gradiente + estrutura biónica”, por exemplo:
Camada composta resistente ao desgaste e à corrosão: superfície WC-Co (dureza HRC 65) + camada intermédia Inconel 625 (resistência a altas temperaturas) + camada inferior FeCrNiMoB (amortecedor de impacto).
- Seleção de materiais e adaptação do desempenho
| Requisitos das condições de trabalho | Materiais recomendados | Indicadores de desempenho | Normas internacionais |
| Ultra - duro e resistente ao desgaste | WC - 12Co (Carboneto de tungsténio - Cobalto) | Dureza HRC 62 - 67, resistência ao desgaste aumentada em 8 vezes | ISO 11124 - 2 (Pré-tratamento por granalhagem) |
| Anti-oxidação a alta temperatura | Inconel 625 (liga à base de níquel) | Resistência à temperatura até 1000°C, taxa de oxidação de sulfureto reduzida em 70% | AMS 5383 (Especificação de ligas à base de níquel) |
| Corrosão resistente a ácidos | Hastelloy C276 (Hastelloy) | Resistência à corrosão por ácido sulfúrico 10% (ASTM G48A) | NACE MR0175 (Resistência à corrosão por sulfureto de hidrogénio) |
| Resistência à fadiga por impacto | FeCrNiMoB (liga à base de ferro) | Resistência ao impacto ≥80J/cm² (ISO 148) | ASTM E23 (Ensaio de impacto de entalhe) |
Ⅲ. Sistema de serviço de processo completo e controlo de qualidade
- Processo de reparação de peças antigas
Avaliação dos danos:
Utilizar a digitalização 3D (precisão ±0,05mm) e a análise metalográfica para quantificar a profundidade da fissura e o desgaste do rolo.
Conceção do processo:
Com base na base de dados das condições de trabalho (incluindo mais de 2000 casos metalúrgicos), os materiais e os parâmetros do laser (potência 3-8kW, taxa de alimentação de pó 15-50g/min) são compatíveis.
Implementação no local:
A estação de trabalho móvel de revestimento a laser suporta operações no local em siderurgias e está equipada com um sistema de recuperação de pó (taxa de utilização ≥95%).
Pós-processamento e certificação:
Granalhagem para melhorar a resistência à fadiga (ISO 1143) + deteção de defeitos por penetração (ASTM E1417) + ensaio de nevoeiro salino (3000 horas)67.
- Processo de pré-reforço de novos produtos
Pré-reforço do revestimento do laminador: substrato 42CrMo + revestimento WC-12Co, dureza aumentada de HRC 25 para HRC 65, vida útil prolongada de 6 meses para 3 anos.
Fabrico integrado de tuyere de alto-forno: substrato de liga de titânio + camada resistente à corrosão de Ta (tântalo) revestida a laser, a vida útil da resistência à erosão das escórias aumentou para 5 anos.
IV. Casos e benefícios da cooperação internacional
- Projeto europeu de reparação de rolos de aço
Problema: Os rolos de laminagem a quente têm de ser substituídos de 3 em 3 meses, com um custo único de 120 000 euros.
Solução: Revestimento WC-12Co por revestimento a laser (espessura de 2,5 mm), a vida útil da resistência ao desgaste aumentou para 18 meses.
Resultado: Poupança anual de custos de 480.000 euros, certificada pela TÜV Rheinland.
- Atualização da resistência à corrosão das válvulas de combustão das fundições de cobre da América do Sul
Necessidade: Os gases de combustão ácidos provocaram a corrosão e a perfuração da válvula em 6 meses.
Solução: Revestimento de Hastelloy C276 com revestimento a laser (espessura de 1,8 mm), a vida útil da resistência à corrosão é superior a 3 anos.
Benefícios: Redução dos custos de manutenção em 65%, aumento da disponibilidade do equipamento para 95%.
V. Extensão da tecnologia e direção futura
Atualização do equipamento inteligente: Desenvolver robôs de revestimento a laser orientados por IA, monitorizar a morfologia da poça de fusão em tempo real, ajustar dinamicamente a potência e a taxa de alimentação de pó e melhorar a eficiência do processamento em 30%.
Fabrico ecológico: Reduzir o consumo de recursos metálicos do 70% através do refabrico, em conformidade com os requisitos da tarifa de carbono da UE (CBAM).
Investigação e desenvolvimento de materiais especiais: Desenvolver revestimentos resistentes à corrosão por líquido de zinco (rolos de linha de galvanização metalúrgica) e revestimentos antiaderentes a escórias de alumínio (peças de fornos de fusão de alumínio).
Remodelar a vitalidade do equipamento metalúrgico com revestimento a laser - com tecnologia inovadora e uma rede global de serviços, ajudamos os clientes a atingir “zero tempo de inatividade não planeado” em condições de trabalho difíceis e promovemos a indústria metalúrgica para um futuro eficiente e sustentável.
