硬面技术(hardfacing)是提高部件使用寿命的主要技术之一,它主要是研制耐磨耐蚀的硬面材料,采用堆焊、喷焊、激光熔覆、真空熔结、热喷涂、电刷镀等各种工艺技术,使之与基体材料有良好的互溶性,形成焊合后的一种新合金的表面硬化涂层,以适应部件工况的需要,是一项综合技术。所以硬面技术工艺和硬面材料的共同发展,推进了硬面技术的进步,是上个世纪初期发展起来的一项新技术。二十世纪中期,各国在采用硬面技术开拓对设备的维修和预保护的应用方面取得重大进展,它的独特的工艺技术和新材料的优越性能突出于一般防腐蚀表面技术,另立一支硬面技术新领域得到了蓬勃发展。广泛应用于冶金、机械、煤炭、电力、石油、化工、航天航空、交通、矿山、水泥等各种经济工业领域。
硬面技术专业委员会起源于“1981年全国热喷涂(焊)技术交流推广会”以后,在冶金部科技司、机动司领导下,北京钢铁研究总院李献璐教授主持和组织建立了“冶金部热喷涂情报网"、“轧辊堆焊组”、“热喷涂电刷镀协会"。组织了冶金系统方面的科研、生产企业单位为主体的情报网机构。为了适应新的市场经济对开展协会工作的要求,统一领导,1990年5月19日在扬州成立了硬面技术专业委员会,隶属于中国钢结构协会热喷涂粉末冶金分会领导。1992—1996年召开了系统的冶金备件表面技术应用经验交流会,编印了内部刊物“热喷涂技术"、“热喷涂与堆焊"。在硬面技术推广应用中涌现了许多积极分子,北京钢铁研究总院胡云秀、苏启同志,湖南冶金材料研究所方世京同志,上海钢铁研究所朱润生同志等,为我国的硬面技术事业作出了重大贡献。这一时期举办了各种培训班,培养专业技术队伍,大力推广硬面技术在冶金行业的应用。培训班为培养和造就硬面技术人才打下了良好的基础,80年代、90年代的学员,今天许多已经成为企业的领导者、技术骨干,在硬面技术的推广应用中发挥着重大作用。
硬面技术专业委员会通过大会选举产生的历届主任委员单位:
第一届(1990.1992年)鞍钢机总南部机械厂康文山主任主持工作
第二届(1993.1996年)北京钢铁研究总院陈良才主任主持工作
第三届(1997—2000年)上海司太立有限公司顾乃粒主任主持工作
第四届(2001.2004年)上海宝山热喷涂厂朱润生主任主持工作
第五届(2004—2007年)安泰科技焊材分公司 李少华主任主持工作
第六届(2007.2010年)中国钢研科技集团研发中心卢志超主任主持工作
第七届(2010.2013年)安泰科技热喷涂粉末冶金事业部金成海主任主持工作
20年来,在各届硬面技术专业委员会的组织领导下,中国钢结构协会,热喷涂粉末冶金分会各级领导的关心和支持下,硬面技术专业委员会名誉主任李献璐精心培育悉心指导,积极开展协会工作,先后在北京、上海、天津、南京、秦皇岛、桂林、昆明、温州等地组织召开了各种形式的硬面技术研讨会、经验交流会、展览会、座谈会。特别是在中国钢铁工业协会冶金设备工作委员会指导和委托,在南京梅山召开的“2006冶金备件硬面技术经验交流会”是历年来最成功会议之一,到会议代表160余人,冶金行业代表占60%以上。2001年、2004年与上海新材料协会硬面技术行业分会联合在上海、浙江、河北召开“硬面技术研讨会",互相协作,共同为推广应用硬面技术起到了很好的效果,增强了协会组织之间的联系。2004年9月秦皇岛会议第五届硬面技术专业委员会换届选举产生,由安泰科技焊材分公司李少华总经理任第五届委员会主任,李献璐为名誉主任,栾连祥同志任秘书长。会议通过了新的协会章程草案。2004年l0月1日《硬面技术》的创刊,架起了协会与企业联系的桥梁。2005年硬面技术专业委员会从组织上重新注册登记,协会工作逐渐步入正常轨道。
一、《硬面技术》创刊与发行工作
2004年10月1日《硬面技术》创刊,由秘书处栾连祥同志主编,初期以通讯形式发行400—500份,2006年正式成为会刊至2010年10月单期发行量为1700份,总印刷发行38000份。发行对象从冶金行业扩展到机械、石油、矿山、电力、交通、水泥、军工、航天航空,科研及各大院校各行各业,遍及四个直辖市、22个省、2个自治区、1200多个单位,1700多人能够阅读到《硬面技术》,在大家的爱护和支持下,硬面技术会刊不断进步。李献璐名誉主任及各位副主编不断的指导与扶持,身体力行,表现了老一辈博大的胸怀。2009年9月全国硬面技术研讨会期间,硬面技术编辑委员会成立。《硬面技术》会刊的质量有了进一步提高,印刷排版逐步规范化。
2004年以来秘书处除正常按时出版《硬面技术》会刊外,还组织编印了会议论文集、论文汇编、硬面技术汇编、埋弧自动堆焊技术培训教材,为硬面技术的推广应用起到了积极的推动作用。
二、抓协会组织建设,健全协会领导班子
硬面技术专业委员会由于处于经济转型时期,组织工作在2005年以前尚无完整会员单位的存档。2004年9月秦皇岛会议上通过了新的协会章程,到会代表统一了思想,从组织上进行整顿,重新注册登记确认,履行会员职责和义务。经组织整顿后,确定了副主任委员单位11个,委员会顾问2个,专业委员3个,会员单位37个。2007年上海会议第六届专业委员会建立,副主任委员单位16个,2005年一2010年发展新会员59个,现有人员130人左右。副主任委员单位分布于北京、上海、天津、河北、河南、山东、辽宁、黑龙江、江苏、四川、内蒙、新疆、江西、湖南等。协会除把《硬面技术》会刊作为主要的联系纽带外,经常通过电话、信件进行交流,每月都有新的单位申请入会登记,硬面技术队伍不断壮大。
三、硬面材料的生产与发展}
硬面材料的研制60年代末就己开始,70年代末开始小规模生产,主要研制单位有北京钢铁研究总院、北京矿冶研究总院、北京有色金属研究总院、湖南冶金材料研究所、上海钢研所、上海有色金属焊接材料厂、上海冶炼厂、上海跃龙化工厂、崇明金属热喷涂粉末厂、天津计量站、武汉材保所、丹东线材厂、泰兴合金热喷涂粉末厂等。以生产和研究氧乙炔火焰喷涂(焊)、等离子喷涂(焊)热喷涂粉末为主。1981年国家经委、科委组织召开了“全国热喷涂(焊)经验交流会”,我国硬面材料生产开始大幅度批量生产。
1987年为加强硬面材料的生产,由上海冶金局主办,与美国合资建立了上海司太立有限公司,以生产各种品种的硬面材料为主,药芯管状焊丝、连铸裸体棒材,气雾化合金热喷涂粉末,结合开发应用工艺做了大量的工作,成功的将药芯管状焊丝应用于轧辊堆焊,使用寿命提高二倍以上,与太钢、鞍钢、本钢、首钢、上钢厂的合作中,对1250冷轧支撑辊、1150热轧支撑辊、650、750开坯辊进行堆焊修复,经济效益和社会效益显著,由此我国的硬面材料生产进入了发展高峰期。目前,用于堆焊的硬面药芯管状焊缘生产企业主要有上海司太立有限公司、安泰科技焊材分公司、中冶集团建研院焊材所、郑州机械所、山东德运焊业有限公司、北京金太阳焊业有限公司、石家庄瑞达焊业有限公司、天津雷公焊材有限公司、上海金刚冶金材料有限公司、上海世耐硬面材料有限公司、上海施威等企业。2008年硬面药芯管状焊绦市场消耗约1.5万吨。2009年由于受国际金融风暴影响,使用量略有下降。随着堆焊工艺技术的逐渐成熟,大型轧辊堆焊正在兴起,上海施威焊接设备厂在堆焊技术上敢于向124吨、150吨支撑辊进行冲刺,开创国内先河。上海石洞口冶金设备修造有限公司。2009年轧辊修复产值1.1亿元,硬面药芯管缘的应用市场将会越来越大。
近年来,热喷涂用药芯管缘的生产与产品开发也有了长足的进步,其中用途最广,量较大的是电力系统的“锅炉四管"修复用药芯管绦,由于耐高温、耐冲刷磨粒磨损,延长了“锅炉四管"的使用寿命,其经济效益明显,硬面技术专业委员会副主任单位,北京廊桥表面技术发展有限公司、江西恒大高新技术股份有限公司为电力系统竭诚服务,作出了积极的贡献。
自熔性合金热喷涂粉末的生产白70年代末以来,生产企业不断增加,产量逐年上升,仅Ni60牌号的合金热喷涂粉末年使用量约1500吨左右,80年代以北京矿冶研究总院、北京钢铁研究总院、天津计量站、武汉材保所、上海冶炼厂、上海钢铁研究所、上海有色金属焊接材料厂、丹东线材厂和江苏太兴合金热喷涂粉末厂等企业为代表的十几家合金热喷涂粉末主要生产单位发展到目前的五十多家,仍然以高压水雾化制粉方法为主,采用气雾化气冷的生产企业也逐年增多。近几年发展较快的企业有上海中洲特种合金材料有限公司、上海欣国金属制品有限公司、成都大光热喷涂材料有限公司、天津铸金表面工程发展科技有限公司。
2000年钢铁研究院组建了安泰公司,在热喷涂粉末冶金方面涵盖了原钢铁研究院热喷涂粉末冶金研究室雾化制粉等工作,在北京海淀区建立了永丰新材料产业基地,安泰公司热喷涂粉末冶金事业部投资1.5亿元。雾化制粉在原有的基础上,又引进真空熔炼气体雾化和超高压水雾化两条生产线扩大了各种合金热喷涂粉末和自熔合金热喷涂粉末各种牌号的生产,具有规模化生产能力。并保留新材料试制生产线,也可提供用户要求的小批量特殊合金热喷涂粉末的生产,如自80年代以来,生产的钴基合金等高合金热喷涂粉末,用于等离子热喷涂飞机燃气机叶片的喷涂,对歼7、歼8等一些超音速飞机制造厂和飞机维修厂每年提供此类合金热喷涂粉末,用来提高飞机叶片的耐高温腐蚀性能。现已形成包括不锈钢,高速工具钢、高温合金热喷涂粉末、自熔合金热喷涂粉末等的六大系列金属热喷涂粉末的生产,年产量达千吨。
产品的应用从过去的修修补补,逐步引入到产品预防护。主要应用于石油行业的抽油杆(柱塞)、管子接头。冶金行业的辊道辊(G辊),导卫挡板等。汽车行业的气门芯,阀门密封面,煤矿机械综采机中部槽,橡塑工业螺旋杆,机械行业球阀,碟阀密封面、阀板,钢管生产企业的对轮辊、穿孔头、仪表行业热电偶导管等,修旧利废的工件不计其数,应用于各行各业。由于硬面技术的推广应用,其显著的经济效益得到各级领导的重视。近年来,硬面材料的市场越来越大,在行业调研中了解到鞍山正发机械有限公司一个企业每年就需消耗60吨合金热喷涂粉末,产品的预防护促进了材料市场的发展。热喷涂粉末生产主要集中于上海、江苏、北京、天津、成都、湖南、甘肃等地。全国各种自熔合金(镍基、铁基、钴基、铜基、碳化钨型)热喷涂粉末,年总量100吨以上的企业四至五家,50—100吨的企业十几家,50吨以下的企业三十家左右,市场经济带来了硬面技术市场的繁荣与发展。
复合热喷涂粉末是一种功用性喷涂材料,具有抗高温氧化、耐蚀、耐磨、绝缘、屏蔽等各种功能,在航空航天、军工、电子等领域广泛应用。国内主要研究与生产的单位有北京矿冶研究总院、北京有色金属研究总院、北京廊桥表面技术发展有限公司、先导(益阳)等离子热喷涂粉末有限公司、北京金辛合科贸有限公司等。北京矿院有色金属所是国内喷涂、喷焊材料生产手段最全的企业,近三年来投资几千万元,建成了综合型材料研发中心,采用真空熔炼气雾化、高压水雾化、湿法氢还原法、机械团聚法、等离子速熔法。雾化干燥法等工艺进行喷涂、喷焊材料的研发与生产,检测设备齐全,技术力量雄厚。开发出纳米铝粉包覆的复合型镍铝热喷涂粉末涂层材料后,又研制成功了纳米铝粉包覆的复合型系列材料。包括双组份中间化合物镍铝,三组分化合物镍铬铝和多组分化合物镍、铬、铝、钴、氧化钇、铁铬铝、碳化钨等耐磨耐腐蚀、耐高温涂层材料,为我国的硬面技术的发展作出了重大贡献。
材料质量近年来得到了提高,大部分企业在完成了资金积累后,加大了对提高产品质量的投入,着力进行设备改造,工艺优化,提高设备生产能力,加强产品检测手段的完善,使产品质量能够得到有效控制,与十年前相比,质量是企业的生命理念得到了企业的认可与加强,实践证明,没有质量企业就不能生存,没有质量就没有市场,就会丧失市场。北京矿院金属所采用高压水雾化制得的镍基合金粉,经多次检测,氧含量较原来的质量指标提高了一倍,产品质量上了新台阶。许多粉种的质量与国外产品相比,已完全能够替代国外产品,大大缩短了与国外产品的质量距离,许多企业外贸订单不断。节约能源、增产降耗、延长设备工件的使用寿命,经修复和预防护产品每年为国家节约几百亿元,经济效益和社会效益显著,中国在国际热喷涂领域中正在崛起。
四、设备的制造与发展
1981年全国热喷涂(焊)经验交流推广应用会召开,我国主要推广氧乙炔火焰喷涂(焊)工艺,投资少,见效快,易掌握,等离子喷涂设备在当时情况下属于高级设备。能够使用的单位大都属于航空航天、军工部门,而且均是进口设备,国产设备主要有江西九江和江苏泰兴生产,其功能使用效果与国外设备相比差距较大,超音速、爆炸喷涂设备更是凤毛麟角。20年来市场经济的繁荣,推进了设备制造方面的进程,等离子喷涂设备从50KV发展到80KV高能等离子,采用数字控制系统,提高了涂层质量,降低了生产成本,超音速火焰喷涂设备近年来发展较快,上海瑞法喷涂机械有限公司和北京航天振邦生产的小型超音速喷涂设备较几年前翻了几翻,80年代全国仅有3.5台,90年代8.10台,目前全国使用总量约100台套左右,硬面技术正在飞速地发展。埋弧自动堆焊设备是以冶金行业为主导市场的轧辊堆焊修复工艺中的主要设备,随着钢铁工业迅猛发展,轧辊的修复量激增,上海施威焊接设备厂生产的堆焊设备市场前景看好,该公司在提高使用性能,节能降耗方面做了大量工作,设备的市场占有率名列前茅。
上海瑞法喷涂机械有限公司从十九世纪五十年代就已开始电弧喷涂设备和氧乙炔喷涂枪具的生产与研制,经过几代人的不懈努力设备不断更新换代,已经发展到高能等离子喷涂设备触摸屏控制系统,小型便携式超音速火焰喷涂设备,价格适中占据市场的半壁江山,产品质景不断改进提高,得到用户的认可,解决了用户进口设备一次性投资大的难题,对推动我国在超音速喷涂工艺方面的应用作出了积极的贡献.
随着硬面技术的不断进步,工艺方法推陈出新,真空熔结工艺和真空熔结设备的制造,技术上的不断改善,解决了一些批量大、工件小、其他工艺不可代替、具有环保、无粉尘之忧、材料利用率高(似乎loo%)、节约能源、劳动强度低等特点,可批量应用于冶金行业钢管轧辊滚轮,穿孔顶头,机械行业的阀门阀板,小型刀具。这一工艺尚处于萌芽阶段,国内成功应用该技术并肯一定生产量的企业主要有唐海首钢长白机械有限公司和安徽合肥,取得了明显的经济效益,协会将对这一技术作为重点推广项目之一。
五、坚持行业调研,深入开展协会工作,提高协会凝聚力
第五届硬面技术专业委员会自2004年协会工作计划,坚持每年进行行业调研1—2次,主要对会员单位的走访,深入了解企业的生产产品的状况、技术水平、市场以及对协会的诉求、批评意见或工作建议,与企业直接对话,信息沟通和交流,深得企业赞许和认同,五年来走访北京、鞍山、大连、唐山、秦皇岛、天津、邯郸、石家庄、济南、莱芜、青岛、烟台、郑州、安阳、南昌、长沙、武汉、岳阳、浙江、南京、马鞍山,以及上海的大部分副主任委员单位,主要有首钢、鞍钢、邯钢、唐钢、安钢、邢钢、青钢、莱钢、济钢、武钢、马钢、梅山钢铁等会员单位和其他行业单位。
2007年由秘书处撰写了“硬面技术在冶金行业应用调查报告,及时反映冶金行业硬面技术应用方面的现状,大大促进企业加快应用新技术的步伐,协会立足于企业,想企业所想,全心全意的为企业服务,通过调研加强了与企业的沟通,为企业出谋划策,提高了企业对应用硬面技术的重要性认识,协会的凝聚力得到了加强,几年来协会工作有了长足的进步。在国际金融风暴冲击的大环境下,也影响了协会的正常工作,资金更加困难,为了与企业一起应对金融危机,仍然坚持行业涮研工作,为企业出谋划策,对企业发展方向和产品开发提出建议;在金融危机情况下,练好内功,加强企业管理,从提高产品质鼍,努力降低成本上做工作,由于以冶金行业首当其冲,经济下滑明显,给从事堆焊加工的企业带来直接的影响,特别是一些小型企业,许多企业由于加工手段的单一,不得不关闭。在超音速、爆炸喷涂,高能等离子喷涂、等离子堆焊,真空熔结、电弧喷涂,氧乙炔火焰喷涂焊领域中,虽受金融危机影响,仍然在向前发展,在国家提出建设节约型社会的决策下,修旧利废,节约资源,节约能源,提高设备、工件的使用寿命,硬面技术大有用武之地。由于企业注重技术队伍的建设,设备的完善,企业管理规范化,产品和质量稳定,2008年仍然取得了较好的经济效益,主要有上海司太立有限公司,上海施威焊接设备厂、上海中洲特种材料有限公司、上海石洞口冶金设备修造有限公司、上海君山表面工程有限公司,北京矿院金属所,北京廊桥表面技术发展有限公司,郑州机械所,天津铸金表面工程材料技术科技发展有限公司,江西恒大高新技术有限公司,成都大光热喷涂材料有限公司,上海瑞法喷机械有限公司等,经济效益和社会效益显著。
在调研中企业对协会寄予厚望,对行业规范,产品质量标准,价格的无序竞争,成为各行业的共性问题,希望协会担当起这一责任,与政府行政有效结合,树立协会的权威性,制订行业法规,规范市场进行有序的市场竞争,才能保证硬面技术市场的健康发展。
六、工艺应用
在全国动员推广应用硬面技术以来,冶金系统的科研和生产单位相结合形成了开拓新产品的能力,开办了许多培训干部的学习班,很多冶金企业建立了专业技术队伍和配套建立了硬面技术工艺,形成了备件修复的实力。宝钢、首钢、武钢、莱钢、济钢、青钢、唐钢、邯钢、邢钢、本钢、包钢、攀钢、太钢、长城钢厂、水城钢厂、大连钢厂、广州钢铁厂、梅山钢铁、马钢、通钢、成都无缝钢管厂等都集合各企业生产需要开拓发展了硬面技术的应用,取得了很好的效果。硬面技术的工艺加工,涂焊层制作方法主要有,埋弧自动堆焊技术,明弧自动堆焊技术,激光熔覆技术,激光相变技术,等离子堆焊、喷涂技术,爆炸喷涂技术,真空熔结技术,感应重熔技术,氧乙炔火焰喷涂(焊)技术、超音速火焰喷涂技术,电弧喷涂技术,电刷镀技术等。冶金行业常见的易损件,采用不同的工艺方法恢复工件几何尺寸,得到合符工况条件的涂焊层。新世纪以来,在冶金企业中采用硬面技术,提高冶金备件寿命取得的经济效益和成果,列举一些如下:
(一)宝钢分公司设备部
1、宝钢分公司炼钢厂1930mm、1450mm四台板坯连铸机土机设备均从国外引进,作为连铸机主要部件的连铸辊及堆焊修复工艺技术也从国外引进。引进的连铸辊为R72材料,表面堆焊1Crl3NiMo,弧形段使用寿命约2500炉,水平段使用寿命约5000炉。四台连铸机(不包括2004年12月投产的2300mm宽厚板连铸机)连铸辊总装机量2320根,每年投入堆焊修复与采购新品的费用很高。通过研制新的堆焊焊带新材料、焊剂以及配套雄焊工艺,大大提高了连铸辊的抗冷热疲劳,耐高温氧化腐蚀和耐磨损性能,弧形段连铸辊使用寿命提高到约5000炉,水平段连铸辊使用寿命提高到约10000炉。比引进连铸辊使用寿命挺高一倍,现已投入生产。
2、宝钢分公司炼铁厂焦炉CDQ排出装置旋转阀的密封环外径为1800mm。宽60mm,厚8mm的薄板零件,原进口件为特种钢材料。损坏部件旋转阀修复时,采用45号钢代替,为保证密封面的耐磨性,在磨损工作面采用激光进行表面强化硬面材料处理,表面硬度达到HRc52,硬化层深度达0.5mm保正了密封环的性能。
(二)上海梅山科技发展有限公司
1、目前己形成了以埋弧堆焊、明弧堆焊、氧乙炔喷焊、激光重熔为主的四大表面修复技术,超音速喷涂技术已进入应用开发。近几年来采用硬面技术先后为梅钢、上海一钢、南钢、马钢等单位预保护或强化修复了各类辊道,如冶金企业的大型工作辊、支撑辊、连铸辊、切割辊、花盘辊、切前辊、大小立辊、层流辊、冷轧支撑辊、等工件的强化修复,激光熔覆修复大型电机主轴、机械传动轴、高炉渣口小套,激光合金化硬化各类辊道、导板等,创造出可观的经济效益。仅2005年产值达3000余万。
2、2004年采用DL.HL.T5000大功率激光器成功地应用对高镍铬带钢精轧辊进行了激光熔覆表面强化处理,解决了高镍铬轧辊表面强化难题。
3、激光熔覆在连铸结晶器短边钢板上的应用在铜基材料的基体上熔覆Co基自熔合金(含co—Ni—Cv.W-B—Si—C台金)和大功率激光熔覆工艺下,表面层合金与铜板形成了治金结合,并具有高结合强度、高硬度、高耐度性的综合性能,大大超过了原来使用的镀镍工艺加工铜板结晶端。
(三)首钢开源服务中心激光部(京首富通公司)
从2001年创建以来全身心致力于激光技术的产业化应用。通过不断的努力,在激光强化与修复方面取得了系统性的突破,实现了光、机、电一体化激光表面改性技术与传统工业的融合,在增收节支工作中取得了明显的效益,同时也为激光技术的产业化提供了广阔的应用领域。
1、开坯轧辊原来每年耗资1亿元人民币,每两天更换4根。采用激光表面强化工艺后,原始硬度HRe23--28,处理后提高到HRC57,寿命提高1倍以上。过钢量由原来的七干/o.7万吨提高到了1.9吨。
2、矫直机轧辊也是消耗比较大的备件之一。对材质是9Cr2的重轧矫直辊进行了激光处理,其过钢量由八千/0.8万吨提高到了二万吨,使用寿命延长3倍多。
3、热连轧机的砌和R2粗轧机工作辊,经激光处理后,表面硬度由原来的HRc38-42提高到HRC50---52,经上机使用,吨钢辊消耗有了明显降低,节省了换辊时间,提高了单位时间的过钢量。Rl过钢量由1.5万吨提高到2.74万吨,提高0.8倍以上。R2过钢量由O.7珈.9万吨提高到1.9万吨,增加了两倍多。
(四)鞍钢北部机械厂是鞍钢重型机械有限责任公司所属的冶金机械加工、制造、机械备件强化、修复、预保护专业化生产厂家。
l、采用硬面技术对炼钢小方坯连铸线连铸辊修复,主要修复的规格为中325×250、由325×500、巾325×1500三节辊。一个段位为24支辊,2支三节辊。使用寿命一年,年过钢量250万吨。
2、近几年来,北部机械厂先后为鞍钢修复巾850型材轧辊、中950型材轧辊、由1150型材轧辊和m币1180热轧支撑辊。
3、2006年先后为齐齐哈尔、山东青钢、山西、大连等企业修复了中900X1400冷轧支撑辊、中1250×1350热轧支撑辊、由1100×2600热轧工作辊等。目前正在开发修复巾1550×2800规格的大型热轧支撑辊。2005年完成产值10620万元。
(五)莱芜钢铁股份有限公司近几年产能不断扩大,目前已达到年产1000万吨的生产能力,备品备件的消耗非常大。几年来在硬面技术应用方面取得了一些成绩,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进行了研究,提高了备件使用寿命,降低了生产成本。
1、BD轧辊是H型钢生产中的重要备件,其在使用过程中出现磨损、疲劳而导致报废。莱钢自2001年开始对BD轧辊堆焊修复与有关厂家进行修复再生试验研究,采用堆焊的方法对BD轧辊进行再生,并通过合金系统的调整,对轧辊进行表面强化,达到再生和强化的双重目的。BD轧辊按照目前价格,每对新辊约需人民币120万左右,每年需要16对,且BD轧辊新辊订购周期长达一年。修复一对约需人民币55万元,每年节省购置新品费用1040万元。
2、莱钢每年对两台连铸机就需有3000余支辊子需要堆焊修复。连铸辊新辊市场价格约为六万元/Ⅱ屯。采用硬面技术明弧堆焊后,价格约为新件价格的十分之一,堆焊修复的辊子表面质景及硬度均比新辊质量要好,寿命普遍较新辊提高,仅此一项每年可节约备件费用约400万元。
(六)攀枝花钢铁股份有限公司,在进入2000年后,硬面技术得到了长足的发展,应用正逐渐成熟。2000年到2004年用于发展硬面技术的专项投入就高达400万元,成立组建了专业化车间,集中设备资源、组织技术力量专门从事硬面技术工作的开展。
1、2000年以来,硬面技术的应用范围涉及攀钢几十家厂矿企业,从高炉设备到矿上耐磨备件,从简单修复到新品预保护,研制进口备件国产化,解决了不少攀钢生产中的急难事项。六年来,预保护和修复的各类备件一百多项,仅连铸辊一项就达4000多只,产值近1.5亿元,利润超过2000万元,取得了显著的经济效益和社会效益。
2、攀钢现有方坯连铸两条、板坯连铸两条线,其在线连铸辊量达到1500多支,使用前均要进行硬面技术表面强化处理。根据不同的规格、型号、区段的辊子,选择不同的强化方法和强化材料,进行表面强化预保护或修复,大大提高了连铸辊的使用寿命。通过表面强化后的连铸辊平均寿命达到10个月,最长寿命达24个月,是原有的5—8倍,显著提高了连铸生产率。
3、攀钢应用硬面技术非常成功的产品还有:热轧支撑辊、助卷辊、托卷辊、弯曲辊、夹送辊等热轧系列辊道、冷轧支撑辊、工作辊修复。在广泛应用堆焊、浸润技术的同时,也在不断发展刷镀技术、热喷涂技术。2001年采用等离子喷涂、电弧喷涂对面积达四百多平方的炼钢转炉除刍!系统中的文氏管内表面成功进行预保护,形成耐磨耐蚀硬面。安装使用后,寿命由原来的半年提高到了3年,效果十分显著。
(七)柳钢建立了大型激光熔覆工艺设备,开展了大功率激光技术在冶金行业中的应用。
利用激光热熔硬面材料,使与基体工件瞬间冶金结合,工件变形量小,这项工艺技术对备件修复效果良好。己修复,如巾2200mm高温风机转子、棒线轧机传动轴、大型减速器箱体、中板飞剪轴等各类冶金备件250件。其中对柳钢中型钢厂轧辊经过激光硬面熔覆处埋,从2006年6月开始用于槽铡机架轧辊己使用166支,提高了单孔过钢量l~3倍。
(八)上海石洞口冶金设备修造有限公司是对冶金行业对口堆焊、硬面技术加工的民营企业,采用新材料、新工艺为宝钢修复高炉溜槽,开发了助卷辊、夹送辊新材料堆焊,不粘钢、耐磨损、寿命长,为各大钢厂堆焊修复的支承辊从30吨到108吨形成了系列化,堆焊修复的连铸辊具有优异的性价比,使用性能可与奥钢联标准媲美,修复成本比国内同行业下降10%左右,在服务宝钢的同时,以一流产品质量为冶金、水泥行业提供优质备件和技术服务。在国际金融危机冲击下,2009年硬面堆焊加工仍完成了产值1,1亿人民币的骄人业绩。我们看到,冶金备件种类多,还往往有组合件,破坏表面复杂。单一的修复工艺是不能解决的,对很多备件需要采用多种硬面技术工艺联合修复方法,以达到工况要求。冶金备件的特点是:有的吨位大、体积大、有的轴类和杆类细长,要求工艺装备大型化、自动化、提高精确处理重大备件产品的维修能力。冶金系统常见易损部件,在冶炼方面:热风阀、铁水灌耳轴、倾动平炉大齿条、开式大齿轮、冶金浇注吊车的吊钩、连铸机的结晶器、连铸拉矫辊、钢坯输送辊、传动减速器涡轮等。轧钢系统:轧辊、万向联轴节的滑块、辊道输送辊、轴瓦、轴套、导位板、剪刃等。通用机械设备中的曲轴、传动轴、齿轮、制动瓦、制动轮、凸轮、车轮、滑轮、卷筒、接手、活塞、还有冶金矿山机械等。电力系统典型的易损件:锅炉“四管",磨煤辊,测温导管。轴类,风机叶片等。
交通,水泥,以及航空航天,军工等领域只要有机械传动就会产生磨损、腐蚀,包括军事方面的屏蔽,绝缘,硬面技术均能发挥他独特的功能作用,2006年9月在南京梅山召开了硬面技术经验交流会,160多人参加了会议。会上介绍了国内外先进工艺设备和科研技术报告,企业单位介绍了硬面技术修复冶金备件的经验和取得的成果,传达了2006年国际热喷涂会议的报告。会议期间,宝钢、鞍钢、首钢、莱钢、攀钢、太钢、柳钢、马钢、武钢、重钢、邢钢等企业单位还对多年来他们发展硬面技术在企业中推广应用的经验提出了书面总结报告。通过会议达到了相互交流、共同提高的目的。
硬面技术专业委员会秘书处在对行业硬面技术应用调研工作中,得到企业的支持,并接受许多企业的要求,召开2007硬面技术交流会。为了更好地总结提高,推广应用,进行广泛的宣传活动,充分利用会刊的优势,对各行业进行大力宣传,积极组稿,举行硬面技术第一次展览会,为企业制作展版小样100多幅供各企业参考,受到了大家的积极支持。为了让硬面技术更加普及和为从事硬面技术工作的同志提供方便,硬面技术专业委员会《硬面技术》编辑部主编了《硬面技术汇编》。这是硬面技术20多年发展的阶段性总结,从汇编的内容可以看到我国硬而技术的现状、设备、材料、工艺应用的最新成果。会议进行了技术交流,参观上海瑞法喷涂机械有限公司和上海施威专用焊接设备厂,组织展览会,通过交流与展览,协会为企业搭建活动平台,使大家从技术上、业务上得到了交流、洽淡的机会,同样为企业赢得了商机。
2009年9月无锡硬面技术交流会后,受中国钢铁工业协会冶金设备工作委员会委托召开2010年全国冶金设备硬面技术应用成果经验交流会。6月7日一9日140余名代表在上海机电大厦隆重举行。会议浓厚的学术氛围、经验交流发言得到了大家的好评。组织参观了“上海第二届国际耐磨材料展览会"和世博会,到工厂现场观摩、技术交流。
为了使硬面技术迅速与“再制造产业”接轨,让企业在“再制造产业”发展中发挥硬面技术优势,享受国家的有关扶持政策,为把企业做大做强出谋划策。9月15日在上海南翔召开了(华东六省一市的代表)“再制造产业情况报告会”,华东六省一市企业主要负责人30余名代表参加了会议,进行了热烈的讨论,亚提出了许多建设性建议。
七、硬面技术在“再制造产业"发展中的定位
“再制造产业"已经明确为我国“十二五”计划重点推广项目之一,硬面技术如何正确的找到自己的定位,如何发挥硬面技术的作用,这对于硬面技术的发展有着重大意义。
1981年在国家经委、科委的大力推广下,热喷涂技术在全国大力推广应用,在六五、七五、八五连续三个五年计划中作为重点推广项目之一。热喷涂技术繁荣发展,硬面技术的催生,扩大了材料的生产范围与在工艺方面的应用范围。从氧乙炔火焰喷涂焊、等离子喷涂焊、爆炸喷涂到激光应用、埋弧、明弧自动堆焊技术、真空熔结、冷焊、冷喷涂,硬面材料的品种不断增加,除传统的自熔合金复合粉外,司太立裸体棒材(连铸焊条),药芯管状焊丝、氧化物、碳化物高耐磨复合材料得到了广泛的应用,这都是在推广应用热喷涂技术的基础上发展起来的。
国家发改委、科技部、工业和信息化部、公安部、财政部、环保部、商务部等11个部门联合印发的《关于推进再制造产业发展的意见》,是促进硬面技术发展的大好时机。硬面技术行业是循环经济发展的方向之一,是“再制造产业”发展中重要的技术加工手段之一,这是硬面技术在“再制造产业"重点推广项目中的定位。有了这样的定位,才能把握硬面技术与“再制造产业”的关系,才能理顺上下游的关系,有利于硬面技术的更大发展。发动机、汽车零部件、机械等已经作为“再制造产业"重点试验行业,其突出的问题几何尺寸、超差、运行周期年限报废、磨损、腐蚀失效。硬面技术在这些方面的应用,凸显了新材料、新工艺、新技术的优良特性。对于恢复几何尺寸,提高耐磨、耐腐蚀、耐高温性能,可大大发挥激光熔覆、电刷镀、等离子喷涂焊、超音速、爆炸喷涂、冷焊、冷喷涂等工艺应用优势。硬面材料的应用有更大的选择范围。发动机缸套、气门、阀座、矿山机械、机床导轨等零部件已成功大量应用。气门密封面、阀门阀板、煤矿综采机中部槽等离子堆焊,冶金行业轧辊堆焊、辊道辊、助卷辊喷焊、感应重熔技术从品种上、数量上已经达到了相当规模,形成了量化、产业化,是行业中具有代表性的主要加工品种,是一个完全成熟的技术加工手段。
三十年来热喷涂、硬面技术的应用虽然在不断发展,但其推广力度不够,市场份额小,全国专业的工艺应用企业不多,发展不平衡,许多行业还不能得到推广应用。现在国家把“再制造产业"作为“十二五”计划重点推广项目之一,是硬面技术的一个良机,推动硬面技术在更大范围的应用,为企业提供了更大的应用市场,为企业的发展方向和定位提供了可靠的依据。我们一定要抓住机遇,制定行业、企业规划,适应新形势,在“再制造产业"的推动下找准企业的定位,发展壮大队伍。
企业在“再制造产业"的机遇面前,如何应对提出如下意见:
1.在完成了资金累积后,强化生产加工能力。增加新的设备、提高加工能力,以适应“再制造产业”的批量化。先进的生产设备将有助于提高产品精度以及产量的增加。技术改造、设备功能和生产技术路线的改造与完善。硬件和软件的建设、完善技术管理档案,练好内功,夯实企业技术基础。
2.有目标的开拓市场,增加一些加工手段,逐步完善企业内部产品结构的协调。企业根据自身的经济能力、技术能力开拓新的市场,增加新的经济增长点,进行必要的投入。考虑发展的方向与自身的产品配套的合理性,朝着有利于降低成本,节能节材,优势互补、提高市场竞争能力,充分发挥自身技术优势,争取更高的经济效益。
3.行业规范建设、以保证硬面技术行业的健康发展。
行业规范历来是大家比较关注而又无能为力的问题,价格是市场竞争中的主要难点,行业协会能否制定市场指导价来规范市场,以遏制市场的无序竞争,确保硬面技术市场的正常运行。由有代表性的企业或大家推送信任的企业组成价格制定审议小组,对产品价格、工艺加工价格的形成及成本核算、利润率形成共识,制定共同认定的市场参考价格,由以规范市场公平竞争,明白消费。协会通过会刊进行信息发布,从时间性、有效性方面,由于材料价格的波动,可协调经认可后及时发布信息,以保证生产企业、应用企业的合理收益和消费。
硬面技术专业委员会近几年来注重内部建设,总结、提高、巩固发展,《硬面技术》的创刊发行起到了新技术在国内的宣传,发挥了政府与企业,协会与企业、企业与企业之间的桥梁作用,协会的工作质量和效率也在不断改进,组织结构逐步完善,会员队伍不断壮大,硬面技术会刊发行量控制在1800份左右,发挥了积极的推动作用,秘书处在组织上抓住行业调查研究工作不放,加强了与企业间的沟通,密切了协会与会员单位的关系,丰富了协会工作内容,大大促进了协会工作的开展。对硬面技术的发展起到了积极推动的作用。几十年来,随着硬面技术的不断推广应用,节约大量的资源,每年为国家节约上百亿人民币,延长了设备的使用寿命,提高了生产效率,硬面技术越来越引起人们的关注,在再制造产业发展中硬面技术将发出更加灿烂的光芒。
八、贯彻中央文件精神,努力办好行业协会,为推动硬面技术进步而奋斗。
硬面技术专业委员会的工作虽然有了一定成效,但与同行协会相比还有较大的差距,《硬面技术》会刊的内在质量、编辑、排版、印刷质量水平尚需提高,通过这次硬面技术编委会的成立,我们将继续发扬革命优良传统,认真总结经验,贯彻落实国务院国办发(2009)48号文件,组织引导企业提高循环经济、低碳经济意识,充分发挥硬面技术在再制造产业发展中的作用,为再制造产业提供新材料、新设备、新工艺、新技术,为再制造产品质量的提升提供先进的加工手段,把再制造产品的应用引入到千家万户,以达到节约资源、节约能源、循环经济、低碳经济,造福人类的目的。
在新的一年里,继续加强与企业的沟通与交流,凝聚力量,让我们在以胡锦涛总书记的党中央领导下,高举中国特色社会主义伟大旗帜,坚持以邓小平理论和三个代表重要思想为指导,深入贯彻落实科学发展观,团结会员企业,改革创新,锐意进取,扎实工作,全面促进行业协会和硬面技术事业的新发展,开创行业协会工作的新局面,为再制造产业发展作出新的更大的贡献。
参考文献略
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