[发明专利]一种高铬型抗高温氧化电弧喷涂粉芯丝材

说明书

技术领域

一种金属材料表面用抗高温氧化电弧喷涂粉芯丝材，属于材料加工工程中的热喷涂领域，该发明主要应用于炼钢厂转炉烟罩水冷壁的防护与修复。

背景技术

炼钢厂余热锅炉烟罩的主要作用是使高温烟气降温，便于回收；同时利用高温烟气与锅炉冷却水热交换产生蒸汽，供钢厂及生活区使用。转炉烟罩由于直接位于转炉口上方，工作条件恶劣，烟气温度高达1100～1400℃，并含有CO，CO₂，S等有害气体及大量以金属氧化物为主的粉尘，极易使烟罩管壁产生高温氧化腐蚀和冲蚀磨损，管壁厚度明显减薄，承载能力显著下降。且由于炉口除渣工艺，对炉口凝积的冷钢采用氧枪喷吹将其熔化，而熔化后喷射的钢渣、钢液又溅到烟罩上，温度高，对烟罩冲击大，并在烟罩上产生挂渣现象，烟罩易产生麻点和穿孔，热疲劳裂纹也增多，使烟罩经常漏水，烟罩管水冷壁漏水后需停炉焊补，不仅影响生产秩序，而且大量的漏水倾入炉中，极易引起爆炸。

研究表明当合金中铬含量高于40％时，产生很好的抗硫化物，抗V₂O₅以及抗其他由燃料生成的腐蚀介质的性能。其原理是这些合金迅速地生成Cr₂O₃保护涂层，Cr₂O₃的生成既能降低盐中的活度，抑制氧化镍碱性熔融，又不致于发生酸性熔融。高铬含量涂层具有良好的抗高温氧化、抗高温腐蚀-磨蚀性能，能够极大的提高转炉烟罩的使用寿命。

发明内容

本发明所要解决的问题是：用本发明制备的电弧喷涂涂层抗高温氧化、抗高温腐蚀-磨蚀性能良好，解决转炉烟罩管壁产生高温氧化腐蚀和冲蚀磨损问题，确保炼钢厂转炉的安全运行。

本发明所提供的抗高温氧化电弧喷涂粉芯丝材，其特征在于，所述的粉芯丝材外皮为430不锈钢带，所述的粉芯丝材药粉成分质量百分含量范围如下：

金属铬：75～90％；硼铁：4～9％；金属铝：0～5％；余量：金属镍

其中各组分作用如下：

硼铁：在涂层合金中起脱氧，强化基体作用，提高涂层硬度、耐磨性。

金属铬：增加涂层的耐蚀性，生成Cr₂O₃保护涂层，Cr₂O₃的生成既能降低盐中的活度，抑制氧化镍碱性熔融，又不致于发生酸性熔融。

金属镍：增加涂层的耐蚀性，与金属铬共同作用可以提高涂层的耐腐蚀性能。

金属铝：生成Al₂O₃保护涂层，提高涂层耐蚀性。

本发明的制备方法采用现有技术，包括以下步骤：

1、将430不锈钢带轧成U形，再向U形槽中加入占本发明喷涂丝总重的39～45％的本发明粉芯粉末；

2、将U形槽合口，使粉芯包裹其中，通过拉丝模，逐道拉拔、减径，最后使其直径达到3.0mm得到最终产品。

使用本发明在经过喷砂粗化后的金属基体上按照现有技术中的电弧喷涂时的工艺参数进行喷涂，制备得到的电弧喷涂涂层具有良好的抗高温氧化、抗高温腐蚀-磨蚀性能。

采用电弧喷涂技术在转炉烟罩水冷壁管道腐蚀磨损严重的地方喷涂本发明制备的涂层，运行一年停炉小修，烟罩水冷壁管道无损伤，解决了转炉烟罩高温氧化腐蚀的问题。

附图说明

图1：药芯焊丝成形工艺示意图。

图2：喷涂层抗高温氧化性能

具体实施方式

所有实施例喷涂丝材采用粉芯丝材成型机制备：

1.选用10×0.3mm(宽度为10mm，厚度为0.3mm)的430不锈钢钢带。先将其轧成U形。取金属铬粉末900克、硼铁粉末40克、金属镍粉末50克。将所取各种粉末放入混粉机内混合10分钟，然后将混合粉末加入U形的430不锈钢钢带槽中，填充率为39％。将U形槽合口，使药粉包裹其中，再经过拉丝模逐渐减径使其直径达到3.0mm。在经过喷砂粗化后的金属基体上制备电弧喷涂涂层，喷涂电流150～180A、喷涂电压30～32V、喷涂气压0.55MP、喷涂距离150mm。喷涂层抗高温氧化性见图2、显微硬度相对耐磨性见表1。