王志新,趙 剛
(天津渤化永利化工股份有限公司,天津 300452)
鹽刮刀激光熔覆表面強化工藝開發(fā)及應用
王志新,趙 剛
(天津渤化永利化工股份有限公司,天津 300452)
針對雙級推料式離心機鹽刮刀磨損快、進口刮刀備件費用高的難題,通過對比優(yōu)選與試驗研發(fā)出鹽刮刀激光熔覆表面強化工藝——采用316L奧氏體不銹鋼加工制作刮刀,并在表面同軸送粉激光熔覆球狀WC。實踐證明經(jīng)熔覆處理的鹽刮刀使用壽命超過原廠進口備件。
雙級推料離心機;刮刀;激光熔覆;表面強化;抗腐蝕;耐磨涂層
雙級推料式離心機是制堿行業(yè)中洗鹽工序的關(guān)鍵設備,其主要功能是連續(xù)脫離懸浮液的水分,達到工藝的要求,其介質(zhì)為顆粒狀的精制鹽,工作溫度為30~45 ℃。鹽刮刀主要安裝在離心機出料的集料槽內(nèi)(如圖1所示),主要作用是刮除集料槽內(nèi)的顆粒料,避免堵料及影響設備振動。由于使用過程中相對旋轉(zhuǎn)運動(轉(zhuǎn)速n=1 500 rpm)摩擦,顆粒磨損現(xiàn)象十分嚴重,鹽刮刀使用壽命短成為薄弱環(huán)節(jié),不得不停機頻繁更換磨損的備件,造成增加了檢修費用及備件費用。為此,我們就提高鹽刮刀使用壽命的課題進行了工藝開發(fā)與試驗。
圖1 安裝示意圖
介質(zhì)為氯化鈉,要求工件材質(zhì)具有較高的抗腐蝕能力和優(yōu)良的機械性能,因此選用奧氏體不銹鋼316L(00Cr17Ni13Mo2N)以滿足使用要求,控制備件造價。
圖2 刮刀耐磨涂層示意圖
3.1 耐磨涂層工藝選擇
各類耐磨涂層工藝特性如表1所示。根據(jù)洗鹽離心機刮刀使用過程中,防腐、抗沖擊、抗彎、耐磨等性能的要求,我們通過與噴涂等方法的對比實驗,最終選用激光熔覆工藝,更能符合現(xiàn)場抗沖擊的技術(shù)要求。
表1 耐磨涂層工藝特點
3.2 激光熔覆材料的選擇
激光熔覆常用材料為Fe基合金、Ni基合金、Co基合金、WC基合金自熔性粉末。各類粉末性能特點如表2所示。
表2 激光熔覆材料特性
3.3 激光熔覆工藝試驗
3.3.1 WC含量
我們采用不同比例的WC+Ni基合金對洗鹽離心機刮刀工作表面進行激光熔覆,并進行在線使用壽命對比試驗,試驗結(jié)果如表3所示。
表3 使用壽命對比表
試驗結(jié)果表明,隨著WC比例的提高,鹽刮刀使用壽命逐步提高,但當WC比例>40%以后,表面裂紋數(shù)量不斷增多,并呈龜裂狀態(tài),裂紋處成為薄弱環(huán)節(jié),對表面整體性能影響較大,鹽刮刀使用壽命逐步降低。因此選用35%~40%WC成分,效果最佳。
WC合金粉制造分為兩種:破碎WC,顆粒形狀為不規(guī)則狀;另一種為粉末冶金WC,顆粒形態(tài)為球狀。為防止使用過程中WC凸角因沖擊脫落降低耐磨性,我們選用球形WC顆粒,以Ni625合金為粘接劑,以獲得鹽刮刀工作表面的防腐耐磨性能。
3.3.2 同軸送粉工藝
根據(jù)WC合金特性,我們采用氬氣保護同軸送粉器工藝,熔覆過程熔池處于氬氣保護氛圍,隔絕空氣,避免了WC的氧化和燒損。從以下金相分析照片資料可以明顯看到,同軸送粉激光熔覆的WC試塊,WC分布均勻,球形WC完整,無破損和燒損。
3.3.3 工藝參數(shù)
鹽刮刀工作表面激光熔覆試驗分別采用5 000 W二氧化碳激光器和4 000 W光纖激光器,前者波長為10.6 μm,后者波長為1.06 μm。后者由于吸光率高,熔覆過程時間短,因此熔覆層產(chǎn)生的應力小,WC燒損氧化損失極小,因此表面缺陷極少,熔覆和使用過程不易產(chǎn)生裂紋,使用效果優(yōu)異。
圖3 金相試驗
綜上所述,我們采用316L奧氏體不銹鋼加工制作洗鹽離心機刮刀,并在其工作表面同軸送粉激光熔覆球狀WC(35%WC+65%Ni625),涂層表面平整,無裂紋,工件無變形。經(jīng)現(xiàn)場安裝使用,使用壽命為6個月以上,超過進口原廠備件使用壽命的1倍,減少洗鹽離心機刮刀備品備件的消耗,同時有效延長了雙級推料式離心機工作周期,保證了設備安全穩(wěn)定運行。
一對進口刮刀備件費11 000元;改造耐磨涂層備件費用3 500元/套,每年單臺設備節(jié)約備件費用2.3萬元,在洗鹽工序離心機刮刀備件年節(jié)約費用12萬元?,F(xiàn)已推廣使用在工業(yè)氯化銨、農(nóng)用氯化銨、重灰碳氧工序的脫水離心機設備上,效果非常顯著。
TQ114.15
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1005-8370(2017)03-20-02
2017-04-12
王志新(1972—),本科學歷,天津渤化集團永利化工股份有限公司堿業(yè)公司副總經(jīng)理,從事設備管理工作。