盐刮刀激光熔覆表面强化工艺开发及应用

2017-06-19王志新

纯碱工业 2017年3期

关键词：刮刀基合金离心机

王志新，赵刚

(天津渤化永利化工股份有限公司，天津 300452)

盐刮刀激光熔覆表面强化工艺开发及应用

王志新，赵刚

(天津渤化永利化工股份有限公司，天津 300452)

针对双级推料式离心机盐刮刀磨损快、进口刮刀备件费用高的难题，通过对比优选与试验研发出盐刮刀激光熔覆表面强化工艺——采用316L奥氏体不锈钢加工制作刮刀，并在表面同轴送粉激光熔覆球状WC。实践证明经熔覆处理的盐刮刀使用寿命超过原厂进口备件。

双级推料离心机；刮刀；激光熔覆；表面强化；抗腐蚀；耐磨涂层

1 概述

双级推料式离心机是制碱行业中洗盐工序的关键设备，其主要功能是连续脱离悬浮液的水分，达到工艺的要求，其介质为颗粒状的精制盐，工作温度为30～45 ℃。盐刮刀主要安装在离心机出料的集料槽内(如图1所示)，主要作用是刮除集料槽内的颗粒料，避免堵料及影响设备振动。由于使用过程中相对旋转运动(转速n=1 500 rpm)摩擦，颗粒磨损现象十分严重，盐刮刀使用寿命短成为薄弱环节，不得不停机频繁更换磨损的备件，造成增加了检修费用及备件费用。为此，我们就提高盐刮刀使用寿命的课题进行了工艺开发与试验。

图1 安装示意图

2 盐刮刀的基本材料与结构

介质为氯化钠，要求工件材质具有较高的抗腐蚀能力和优良的机械性能，因此选用奥氏体不锈钢316L(00Cr17Ni13Mo2N)以满足使用要求，控制备件造价。

图2 刮刀耐磨涂层示意图

3 盐刮刀激光熔覆表面强化工艺

3.1 耐磨涂层工艺选择

各类耐磨涂层工艺特性如表1所示。根据洗盐离心机刮刀使用过程中，防腐、抗冲击、抗弯、耐磨等性能的要求，我们通过与喷涂等方法的对比实验，最终选用激光熔覆工艺，更能符合现场抗冲击的技术要求。

表1 耐磨涂层工艺特点

3.2 激光熔覆材料的选择

激光熔覆常用材料为Fe基合金、Ni基合金、Co基合金、WC基合金自熔性粉末。各类粉末性能特点如表2所示。

表2 激光熔覆材料特性

3.3 激光熔覆工艺试验

3.3.1 WC含量

我们采用不同比例的WC+Ni基合金对洗盐离心机刮刀工作表面进行激光熔覆，并进行在线使用寿命对比试验，试验结果如表3所示。

表3 使用寿命对比表

试验结果表明，随着WC比例的提高，盐刮刀使用寿命逐步提高，但当WC比例>40%以后，表面裂纹数量不断增多，并呈龟裂状态，裂纹处成为薄弱环节，对表面整体性能影响较大，盐刮刀使用寿命逐步降低。因此选用35%～40%WC成分，效果最佳。

WC合金粉制造分为两种：破碎WC，颗粒形状为不规则状；另一种为粉末冶金WC，颗粒形态为球状。为防止使用过程中WC凸角因冲击脱落降低耐磨性，我们选用球形WC颗粒，以Ni625合金为粘接剂，以获得盐刮刀工作表面的防腐耐磨性能。

3.3.2 同轴送粉工艺

根据WC合金特性，我们采用氩气保护同轴送粉器工艺，熔覆过程熔池处于氩气保护氛围，隔绝空气，避免了WC的氧化和烧损。从以下金相分析照片资料可以明显看到，同轴送粉激光熔覆的WC试块，WC分布均匀，球形WC完整，无破损和烧损。

3.3.3 工艺参数

盐刮刀工作表面激光熔覆试验分别采用5 000 W二氧化碳激光器和4 000 W光纤激光器，前者波长为10.6 μm，后者波长为1.06 μm。后者由于吸光率高，熔覆过程时间短，因此熔覆层产生的应力小，WC烧损氧化损失极小，因此表面缺陷极少，熔覆和使用过程不易产生裂纹，使用效果优异。

图3 金相试验

综上所述，我们采用316L奥氏体不锈钢加工制作洗盐离心机刮刀，并在其工作表面同轴送粉激光熔覆球状WC(35%WC+65%Ni625)，涂层表面平整，无裂纹，工件无变形。经现场安装使用，使用寿命为6个月以上，超过进口原厂备件使用寿命的1倍，减少洗盐离心机刮刀备品备件的消耗，同时有效延长了双级推料式离心机工作周期，保证了设备安全稳定运行。