鹽刮刀激光熔覆表面強(qiáng)化工藝開發(fā)及應(yīng)用

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(qiáng)化工藝開發(fā)及應(yīng)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(jī)鹽刮刀磨損快、進(jìn)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(qiáng)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(jìn)口備件。

雙級推料離心機(jī)；刮刀；激光熔覆；表面強(qiáng)化；抗腐蝕；耐磨涂層

1 概 述

雙級推料式離心機(jī)是制堿行業(yè)中洗鹽工序的關(guān)鍵設(shè)備，其主要功能是連續(xù)脫離懸浮液的水分，達(dá)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(jī)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(shè)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(yán)重，鹽刮刀使用壽命短成為薄弱環(huán)節(jié)，不得不停機(jī)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(jìn)行了工藝開發(fā)與試驗。

圖1 安裝示意圖

2 鹽刮刀的基本材料與結(jié)構(gòu)

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(jī)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 鹽刮刀激光熔覆表面強(qiáng)化工藝

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(jī)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(jī)刮刀工作表面進(jìn)行激光熔覆，并進(jìn)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(dāng)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(hù)同軸送粉器工藝，熔覆過程熔池處于氬氣保護(hù)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(yīng)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(jī)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(jìn)口原廠備件使用壽命的1倍，減少洗鹽離心機(jī)刮刀備品備件的消耗，同時有效延長了雙級推料式離心機(jī)工作周期，保證了設(shè)備安全穩(wěn)定運行。

4 經(jīng)濟(jì)效益的核算

一對進(jìn)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(shè)備節(jié)約備件費用2.3萬元，在洗鹽工序離心機(jī)刮刀備件年節(jié)約費用12萬元。現(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(jī)設(shè)備上，效果非常顯著。

TQ114.15

B

1005-8370(2017)03-20-02

2017-04-12

王志新(1972—)，本科學(xué)歷，天津渤化集團(tuán)永利化工股份有限公司堿業(yè)公司副總經(jīng)理，從事設(shè)備管理工作。