我国硬面技术10年发展情况综述

发布时间：2013/6/14 0:10:40

　  硬面技术是提高机械零(部)件使用寿命的重要技术之一。近10年来，硬面技术在冶金、机械、电力、石油、化工、航天、航空等领域得到了广泛的推广和应用。与此同时，冶金装备大型化、高速化、精密化的发展趋势，对备品备件提出了更高的要求：除了要具备耐磨性外，还要具备耐冲击、耐疲劳(交变应力)、耐热应力、耐冲蚀及耐气蚀、耐腐蚀性等能力，甚至一个零件要同时具备多种性能，以适应部件工况的需要。这对硬面技术应用发展也提出了挑战。在产业调整升级的新形势下，进一步推广硬面技术在冶金行业的应用愈发重要，而且符合建设循环节约型社会的要求。

　　提高设备和备件性能

　　冶金设备很多是在高温、高压、重负荷、高磨损条件下工作，延长设备使用寿命，提高其可靠性意义重大。冶金设备和备品备件多种多样，单一的修复工艺无法完全满足工况要求，很多须采用多种工艺方法联合修复。硬面技术的应用对提高零件表面性能、延长使用寿命、降低设备维修费用是一种直接、经济、有效的方法，同时还有益于机组作业率、机组产量与产品质量的提高。

　　宝钢通过研制新的堆焊焊带、焊剂以及配套堆焊工艺，改善堆焊层的组织与性能，大大增强了连铸辊的抗冷热疲劳、耐高温氧化腐蚀和耐磨损性能，使弧形段连铸辊使用寿命延长到约5000炉，水平段连铸辊使用寿命延长到约1万炉。

　　首钢初轧厂开坯轧辊消耗原来每年耗资1亿元，每两天更换4根。采用激光表面强化工艺后，原始硬度为HRC23~HRC28，处理后提高到HRC57，寿命延长1倍以上。过钢量由原来的7000吨提高到1.9万吨。

　　攀钢硬面技术的应用范围涉及几十家厂矿企业，从高炉设备到矿上耐磨备件，从简单修复到新品预保护、进口备件国产化，解决了不少攀钢生产中的急难事项。多年来，攀钢预保护和修复的各类备件有100多项，仅连铸辊一项就达4000多支，累计产值近1.5亿元，利润超过2000万元。

　　莱钢的硬面技术应用主要在轧辊堆焊修复、轧辊激光处理、连铸辊堆焊修复、转炉烟道喷涂等领域，为延长备件使用寿命、降低生产成本作出了一定的贡献。其中，他们采用堆焊的方法对H型钢生产中的重要备件———BD轧辊进行再生，并通过合金成分的调整对轧辊进行表面强化，达到了再生和强化的双重目的，每支修复辊可降低一半的采购成本。

　　多种工艺技术百花齐放

　　近10年来，硬面技术在我国得到了快速发展，呈现出多种工艺技术百花齐放的特征，并在许多行业以及国家重点工程中得到了推广应用。

　　埋弧、明弧自动堆焊技术市场前景更为广阔。随着我国钢产量的急速攀升，冶金行业的主要消耗磨损件———轧辊大量报废，埋弧、明弧自动堆焊技术因此得到迅速发展。堆焊是轧辊再制造工艺的主要方法，轧辊修复的主要品种包括连铸辊、除鳞夹送辊、拉矫辊、开坯辊、夹送辊、助卷辊、冷矫辊、热矫辊、多节辊、延伸辊等。此外，在冶金行业的高炉衬板、布料溜槽等，矿山行业的阿姆斯特朗电铲等，以及煤炭行业的掘进机、*输送机溜槽等诸多领域，都经常可见埋弧、明弧自动堆焊技术的“身影”。

　　超音速喷涂技术发展较快。该技术是近10年发展较快的加工工艺，由于动力大、效率高，解决了等离子、氧乙炔喷涂结合强度不够的难题，一些过去不能解决的问题现在迎刃而解。超音速在球阀、阀板、网纹辊、风机叶片、沉没辊方面的应用已经形成了规模化、自动化、规范化工艺，是一个技术成熟、经济效益显著的工艺加工方法。

　　等离子喷涂喷焊工艺实现了机械化、自动化，扩展了应用领域。近10年来，随着阀门、内燃机气门工业的复苏，阀门、气门密封面的强化需求越来越大，等离子喷涂喷焊工艺取代了氧乙炔手工喷涂焊，实现了机械化、自动化。等离子设备也升级换代，电脑控制、触摸屏界面等使产品质量能够有效控制，操作人员的劳动强度降低，生产效率提高。等离子堆焊在油田管子接头、煤炭综采机中部槽、阀门、气门等方面的应用已经是完全成熟，而近年来在轧辊复合堆焊、耐磨板复合堆焊和螺杆堆焊等领域的技术创新，更扩展了等离子堆焊的应用领域。

　　真空熔结工艺逐步推广应用。真空熔结工艺是一门新工艺，其显著特点是环保、节能、投资少、见效快，已成功地在钢管厂对轮、穿孔头，建材行业刀片、阀门阀板，钢厂箍条上形成批量化、规模化应用，部分企业还将其用于一些零部件的局部修补。但是，零部件的品种繁多，技术要求不同，真空熔结工艺多变，其成本较高，制约了这一技术的大量应用。目前一些企业针对真空熔结工艺的特点，对一些面广量大的产品开展了有效研发和技术创新，力争在抗磨领域中探索出一条新路。真空熔结技术用于产品预防护，实现其批量化、规模化应用是可行的。

　　感应重熔技术提高材料利用率。它是将合金粉末采用喷涂或黏结的方法，经感应线圈加热熔化形成所需的焊层，目前以G辊(输送辊)、抽油杆、各种柱塞为加工主体。与火焰喷焊方法相比，该工艺具有很好的控制性，采用粉末黏结法，材料的利用率可达到*。它还克服了喷涂沉积效率低的缺陷，降低了生产成本，改善了工作环境，避免了粉尘对人体的伤害，减轻了操作人员的劳动强度。

　　激光熔覆工艺在局部修复领域优势明显。许多结构复杂、技术要求高、自身价值高的工件采用激光熔覆工艺进行局部修理，是一个高技术含量的加工手段，焊层结合强度可靠，变形量小。对于冶金用轧辊采用激光熔覆修复是否具有可行性，修复厚度、面积、成本均是优先考虑的因素。如果轧辊修复形成复合型轧辊时，激光熔覆表面合金层是一个很好的工艺选择。激光熔覆材料是一个新领域，不同的工况条件要求不同的材料选择。到目前为止，激光熔覆专用粉末尚未形成，亟待统一、规范、标准化。

　　目前，硬面技术的应用还仅限于实力较强的特大型、大型钢铁企业中，还没有形成规模化、产业化。在“十二五”期间推动硬面技术的发展，应把先进设备、先进技术、先进工艺的引进消化吸收与自主创新相结合，形成自身的核心技术；优化各方面资源，走科研、生产一体化，厂矿、院所合作的道路，使科研项目有针对性和可应用性，及时解决生产中的难题，同时也使科研成果能够在*短的时间内转化为生产力，发挥其技术资源效能。