Các trục làm mát lớp mỏng, với tư cách là thiết bị chủ chốt trong hệ thống cán nóng lớp mỏng, được bố trí giữa lối ra của máy cán hoàn thiện và máy cuộn, đóng vai trò quan trọng trong việc vận chuyển thép tấm ở nhiệt độ cao. Các trục này hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt, chạy liên tục ở nhiệt độ từ 400°C đến 600°C, phải chịu các tác động nhiệt đột ngột từ nước làm mát, tải trọng thay đổi và lực nén. Trong những điều kiện khắc nghiệt như vậy, bề mặt trục lăn truyền thống thường bị mài mòn, ăn mòn và bong tróc, ảnh hưởng đáng kể đến hiệu quả sản xuất và chất lượng sản phẩm.

Những rào cản công nghệ trong các quy trình truyền thống

Theo truyền thống, quá trình sản xuất các trục làm mát lớp mỏng thường bao gồm việc phun lửa hợp kim Ni60, sau đó là quá trình nấu chảy lại bằng cảm ứng. Tuy nhiên, phương pháp này có những hạn chế rõ ràng:

• Độ bám dính không đủ: Độ bám dính giữa lớp phun và bề mặt nền thường dưới 200 MPa, dẫn đến nguy cơ lớp phủ bị bong tróc trong quá trình sử dụng.
• Biến dạng nghiêm trọng và lớp phủ không đồng đều: Lượng nhiệt đầu vào cao trong các quy trình truyền thống gây ra biến dạng nghiêm trọng cho phôi, dẫn đến cấu trúc vi mô của lớp phủ không đồng đều, từ đó làm giảm tuổi thọ sản phẩm, không đáp ứng được yêu cầu của quy trình sản xuất liên tục hiện đại.

Những ưu điểm đột phá của công nghệ phủ lớp bằng laser

So với các kỹ thuật xử lý bề mặt truyền thống, công nghệ phủ lớp bằng laser mang lại những lợi thế kỹ thuật đáng kể:

Bước đột phá về chất lượng luyện kim

Lớp phủ tạo thành liên kết kim loại hoàn toàn với vật liệu nền, với độ bền liên kết đạt hơn 85% độ bền của vật liệu nền. Quá trình đông đặc nhanh trong quá trình sản xuất (tốc độ làm nguội từ 10⁴ đến 10⁶ K/s) tạo ra cấu trúc vi mô dạng nhánh mảnh, giúp tăng cường đáng kể độ đặc của lớp phủ.

Kiểm soát nhiệt độ chính xác

Phương pháp phủ lớp bằng laser sử dụng quy trình có lượng nhiệt đầu vào thấp, giúp kiểm soát chính xác tỷ lệ pha loãng trong khoảng 3–81%. Vùng chịu ảnh hưởng nhiệt (HAZ) của vật liệu nền vẫn nhỏ hơn 1 mm, giúp ngăn ngừa hiệu quả hiện tượng biến dạng của phôi và đảm bảo độ ổn định kích thước.

Thiết kế vật liệu sáng tạo

Greenstone-Tech đã phát triển một hệ thống bột hợp kim chuyên dụng, được thiết kế riêng cho các điều kiện làm việc đặc thù của trục làm mát lớp. Hệ thống này tối ưu hóa tỷ lệ các nguyên tố tạo cacbua như crom, molypden và vonfram nhằm nâng cao khả năng chống mài mòn ở nhiệt độ cao đồng thời duy trì độ bền của lớp phủ.

Thực hành kỹ thuật và xác minh hiệu suất

Thông qua nghiên cứu sâu rộng về các cơ chế hỏng hóc của trục làm mát lớp mỏng, Greenstone-Tech đã phát triển một giải pháp quy trình độc quyền:

Thiết bị và quy trình tiên tiến

Thiết bị phủ lớp tốc độ cao dòng ULC, kết hợp với hệ thống cấp bột đồng trục, đảm bảo kiểm soát chính xác quá trình phủ lớp. Nhờ tối ưu hóa các thông số chính như công suất laser (3–4 kW), tốc độ quét (10–15 mm/s) và tốc độ cấp bột (20–30 g/phút), chất lượng lớp phủ luôn được duy trì ổn định.

Các chỉ số hiệu quả đã đạt được

Các ứng dụng thực tế cho thấy độ dày lớp phủ vẫn ổn định ở mức 1,3 mm, với độ cứng bề mặt đạt 55–60 HRC. Ngay cả ở nhiệt độ 600°C, lớp phủ vẫn duy trì khả năng chống mài mòn tuyệt vời, không xuất hiện các khuyết tật như lỗ rỗng hay vết nứt. Tuổi thọ của các trục lăn này cao hơn gấp ba lần so với các quy trình truyền thống.

Hệ thống kiểm soát chất lượng

Một quy trình kiểm soát chất lượng toàn diện đã được thiết lập, bao gồm kiểm tra bằng sóng siêu âm, phân tích độ cứng theo độ dốc và kiểm tra kim loại học. Điều này đảm bảo rằng mọi trục lăn sau khi sửa chữa đều đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật quy định. Các kết quả kiểm chứng trong thực tế cho thấy quy trình này giúp kéo dài chu kỳ bảo dưỡng của các trục lăn làm mát lớp lên gấp 2,5 lần so với các phương pháp truyền thống, từ đó giảm đáng kể thời gian ngừng hoạt động.

Phương pháp phủ lớp bằng laser so với phương pháp hàn phun ngọn lửa

Quy trình phủ lớp bằng laser:
Chi tiết gia công → Tẩy dầu mỡ → Phủ lớp bằng laser → Hoàn thiện → Kiểm tra

Quy trình hàn phun lửa:
Chi tiết gia công → Tẩy dầu mỡ → Phun cát → Sưởi ấm → Hàn phun → Nấu chảy lại → Cách nhiệt → Hoàn thiện → Kiểm tra

So sánh hiệu suất tổng thể giữa phương pháp phủ lớp bằng laser và hàn phun ngọn lửa

Triển vọng công nghệ

Với sự quan tâm ngày càng tăng đối với sản xuất xanh, công nghệ phủ lớp bằng laser đang trở thành giải pháp được ưa chuộng để gia cố bề mặt các trục làm mát dạng lớp nhờ hiệu suất vượt trội và những lợi ích về môi trường. Greenstone-Tech sẽ tiếp tục tối ưu hóa các thông số quy trình, phát triển các vật liệu hợp kim mới và thúc đẩy việc ứng dụng công nghệ này trên quy mô lớn trong quá trình cán liên tục nóng, đồng thời cung cấp hỗ trợ kỹ thuật cho việc nâng cấp thiết bị trong ngành thép.