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高速电弧热喷涂技术在造纸烘缸中的应用

时间:2013-03-25 09:27:43  来源:生产实践  作者:杨建桥 段素霞 杨保兴 高文军

  摘 要:介绍了高速电弧热喷涂技术在造纸烘缸中的应用工艺,通过对烘缸表面热喷涂工作层厚度、硬度及表面粗糙度的测试,以及喷涂后烘缸的使用状况分析,得出高速电弧热喷涂技术可以较好地应用于造纸烘缸的表面修复。
  关键词:电弧热喷涂;烘缸;修复
  
  烘缸是造纸机常用部件,其表面状况直接影响纸张质量。造成烘缸表面状况劣化的主要原因是腐蚀和磨损。由于烘缸材料一般采用HT200,含碳量高,理论形成的腐蚀原电池数量多,常态下比普通碳钢更易腐蚀。同时,纸浆及其杂质的磨损、刮刀的不均匀刮擦均对烘缸表面造成划痕。调查表明,大部分烘缸使用1年后就需要进行磨缸,腐蚀和磨损严重的烘缸半年就需磨缸。
  对于烘缸表面的腐蚀和磨痕,多数纸厂采用磨缸处理,反复磨缸对烘缸强度影响较大,同时也不能从根本上解决问题;也有采用镀硬铬处理,镀铬层薄且成本高,经济效益不明显。高速电弧热喷涂技术是较好修复烘缸表面腐蚀和磨损的方法。它具有生产效率高、成本低、工件受热小等优点,对烘缸现场修复有着重要的作用。目前,高速电弧热喷涂技术在国内外得到了普遍的重视和广泛的应用,已经占据了热喷涂技术 15%以上的市场。电弧热喷涂设备的价格是等离子弧喷涂设备的 1/5,操作成本仅为等离子弧喷涂的 1/9[1-3],广泛应用于防腐、耐磨等。西安银泉纸业有限公司生产铝箔衬纸的纸机烘缸,由于磨损和腐蚀较严重,使得烘缸表面不平整,影响到铝箔衬纸的生产质量,利用高速电弧喷涂技术,对烘缸进行表面喷涂处理后,表面效果较为明显。
  1 高速电弧热喷涂技术基本原理
  高速电弧热喷涂技术是一种在电弧热喷涂基础上发展起来的新型电弧热喷涂技术。它是根据气体动力学原理,将高压气体,通过特殊设计的喷管——拉伐尔喷嘴加速后,作为电弧热喷涂的高速雾化气流,雾化和加速熔融金属,喷向被修理工件表面,形成致密涂层的一种热喷涂新技术。图1为高速电弧热喷涂原理示意图。
  2 高速电弧热喷涂技术系统构成
  电弧热喷涂设备由电源箱、送丝机构、喷枪、送丝软管及送丝软盘组成。主电源将 380 V 交流电整流为 34~44 V 的直流电供电弧热喷涂使用。送丝机构将 2 根金属丝同时均匀地推送到喷枪,可送直经1.6~3.0 mm 的各种金属丝材。喷枪是高速电弧热喷涂的关键设备,均匀送进的丝材在喷枪内频繁地进行雾化、熔化以形成速度快、雾化好、粒度均匀的喷涂粒子,喷枪上装有连接送丝软管气管的接头,丝材经导嘴送进,相交于拉伐尔喷嘴内,送丝软管传送丝材具有良好的柔性,使手持的喷枪便于灵活操作。
  另外,配置的压缩空气系统要保证提供压力 0.45~0.60 MPa、流量 3~5m3/min 以上的洁净空气,保证喷涂质量。图 2为高速电弧热喷涂设备系统简图。
  3 高速电弧热喷涂技术在造纸烘缸中的应用
  3.1 烘缸喷涂前期准备工作
  3.1.1 烘缸基本情况及基本指标
  烘缸直径 3000 mm,长度 2400mm,生产铝箔衬纸。烘缸表面粗糙度 Ra0.2,布氏硬度 HB200,厚度要求加工后单边厚度在 0.8~1.0mm 左右。
  3.1.2 喷涂烘缸时间及现场选择
  为喷涂施工方便,烘缸喷涂时间一般选择在纸机大修期间进行。考虑烘缸较大,无法从车间移出,所有喷涂工作均在纸机上进行。
  3.1.3 烘缸喷涂表面预处理
  为使热喷涂层与基体较好地结合,需对烘缸表面进行表面处理。考虑多种因素的影响,高速电弧热喷涂烘缸表面处理时,首先选用车床预加工并将烘缸拉毛,然后采用压缩空气、钢丝刷将拉毛后表面的铁屑、粉末彻底清除。
  3.2 烘缸表面喷涂
  3.2.1 喷涂材料及喷涂设备的选择根据烘缸表面所处的环境、腐蚀情况及烘缸所要求的硬度,工作层选用耐磨、耐蚀、耐高温的Cr25Ni20 不锈钢。高速电弧热喷涂设备选用 ZD-250 高速电弧热喷涂机。
  3.2.2 工艺要求及相关参数的选择喷涂距离:喷涂烘缸距离一般控制在 200~260 mm 范围内效果较好。此外,还要注意喷涂角度,即喷涂射流轴线与烘缸基材表面切线距离之间的夹角,通常为 70o~90o。
  烘缸的旋转速度与喷枪的移动速度:烘缸的旋转速度和喷枪横向移动速度搭配要合适。选用烘缸旋转速度为 80 m/min,喷枪的横向移动速度为 50~54 mm/min。
  电弧电压和电弧电流:电弧热喷涂时,电弧电压和电弧电流决定了电弧功率,电弧电压和电流的选择取决于喷涂材料的性质。对于Cr25Ni20 不锈钢直径为 2 mm 丝材,喷涂烘缸电弧电流为 180~220 A,电弧电压选用 34~36 V。
  3.3 磨削
  采用 60~80 目的棕刚玉砂轮进行粗磨,然后再用 100~120 目的棕刚玉砂轮进行细磨,使表面达到平整,根据需要对表面进行抛光,使表面粗糙度达到 Ra0.2。
  4 涂层表面指标测试结果
  工作层表面性能、测量值及烘缸指标要求见表 1。
  5 结 语
  经过高速电弧热喷涂的烘缸表面,能够完全达到烘缸要求的厚度、硬度、表面粗糙度及防腐蚀、耐磨性能的要求,根据生产现场应用情况,高速电弧热喷涂后的烘缸表面连续使用 2 年,烘缸仍然处于良好状态。高速电弧热喷涂技术在西安银泉纸业有限公司等造纸企业已得到应用。
  参 考 文 献略

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