连铸机拉矫辊等离子喷涂WC-20Cr7Ni涂层的性能研究

发布时间：2020-10-14 02:36

　　 近年来板坯的连铸技术已经得到了长足的发展,在钢铁行业的生产中占据重要地位,其中拉矫辊作为连铸机的重要部件,工作环境十分恶劣,需要在高达1000℃的板坯上滚动。在板坯的传热和拉矫辊内部冷却水的周期热循环下,受到热应力作用,在辊体表面会出现裂纹。同时由于拉矫辊对板坯有一定的夹紧力,在滚动过程中难免产生摩擦,长期服役会出现磨损。本文提出了以等离子喷涂的方式将WC-20Cr7Ni喷涂在拉矫辊上,使碳化钨涂层作为保护层强化拉矫辊表面属性,减少拉矫辊在服役过程中的热应力值、氧化腐蚀、磨损,从而提高拉矫辊的使用寿命。本文首先对喷涂的WC-20Cr7Ni喷涂做了硬度、结合强度和隔热性能的材料属性实验,硬度测试间接的证明了碳化钨涂层的耐磨性极高,而结合强度实验则表明了碳化钨涂层在服役过程中的可靠性能较高。最后隔热性能的实验表明了碳化钨涂层能降低拉矫辊工作的热应力。其次,为碳化钨涂层试件设计了热冲击试验,采用单方向加热至高温然后水淬的方式探究碳化钨涂层在热冲击下的表现,实验表明WC-20Cr7Ni喷涂在80次热冲击表现依旧良好。然后使用金相显微镜观察了碳化钨涂层热冲击前后断面的组织形貌,通过对比探究其失效机理。继而,使用了有限元软件ABAQUS对拉矫辊的工作环境做了仿真模拟,对比了常规拉矫辊与碳化钨涂层拉矫辊在相同工作环境下的应力场与温度场差异,并且采集相应的应力与温度数据,仿真结果表明WC-20Cr7Ni喷涂可以有效降低拉矫辊热应力。最后,选用合适的寿命计算模型,对常规拉矫辊和WC-20Cr7Ni喷涂的拉矫辊进行热疲劳寿命计算,计算结果表明WC-20Cr7Ni喷涂拉矫辊的具有较长的使用寿命。
【学位单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TG174.4;TF341.6
【部分图文】：

燕山大学工学硕士学位论文内外连铸的发展 世界连铸的发展代钢铁的主要生产方式就是连续铸钢简称连铸。连铸就是将高温钢水连续铸成具有一定断面形状和一定尺寸规格铸坯的生产工艺过程。其中完成这钢过程的成套设备就是连铸机[3]。其中连铸机的简图如图 1-1 所示。

燕山大学工学硕士学位论文环境机的重要部件，拉矫辊的质量决定的连铸钢铁快速冷却变为钢坯，在经过结晶器，高压水冷用来控制铸坯冷却、驱动以及成型，在不断地于钢坯内外部分冷却速度不一，钢坯内外由于时拉矫辊就起到了扭曲变形板材矫直、牵引输作简图如图 1-2 所示，工作时由于铸坯变形作铸坯矫直变形，同时铸坯也会给拉矫辊一个反拉矫辊受到弯矩联合作用，经过分析计算拉坯子产生较大影响[17]。

出现环向裂纹，若是使用不当拉矫辊甚至会出现剥落和失效形式如下所示：辊在与板坯接触过程中有一定的夹紧力，拉矫辊转动过，对于连铸机中拉矫辊生产环境是高温高湿的状况下，随着夹紧力和板坯摩擦的作用下，工作辊表面会产生破大，辊子径向尺寸会变小而影响正常生产流程，降低产。的铸坯接触拉矫辊，拉矫辊温度上升，但内部冷却水又度在不断变化，在周期温度的变化以及外冷内热下产生工作中，各种应力的作用下辊体极易产生循环热疲劳失拉矫辊夹紧力以及铸坯反作用力下，裂纹会逐渐扩散蔓进行修理。其中图 1-3 为拉矫辊因裂纹而失效的情况。
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 郑有新;浅谈涂层表面颗粒不良现象[J];材料保护;2001年04期

2 陈慧敏;HYF—14耐高温防腐蚀保护涂层的研制[J];材料工程;1988年05期

3 王中 ,谢梅英 ,刘新 ,吴仲行;涂层组合材料穿管机顶头[J];钢铁研究总院学报;1988年03期

4 李勇明,胡行方;WO_3电变色涂层的研究[J];无机材料学报;1988年03期

5 Allan Matthews;Juhani Valli;王德文;;涂层的粘着性能试验[J];国外金属热处理;1988年04期

6 刘胜声;;用电子自旋共振预测涂层耐久性的快速方法[J];合成材料老化与应用;1988年01期

7 ;导电安全薄膜[J];技术经济信息;1988年12期

8 黄君明;;钌钛锡三元涂层使用情况[J];氯碱工业;1989年10期

9 叶茂;吴宏元;;钢丝拉拔润滑涂层的应用与发展[J];鞍钢技术;1989年07期

10 刘继旺;;最新的石油储罐涂层系列介绍[J];国外油田工程;1989年01期

相关博士学位论文 前10条

1 刘志锴;钛合金表面含铝复合氧化物涂层制备及其辐射防热性能研究[D];哈尔滨工业大学;2018年

2 宫雪;TiAl基合金表面NiCoCrAlY（Ta，Mo）涂层的组织与抗氧化行为[D];哈尔滨工业大学;2018年

3 任金翠;化学气相沉积HfC纳米线增韧HfC基抗烧蚀涂层研究[D];西北工业大学;2018年

4 陆永洪;陶瓷基复合材料环境屏障涂层的耐久性设计与优化[D];西北工业大学;2018年

5 邝海;涂层WC-Co硬质合金再生利用关键技术研究[D];南昌大学;2019年

6 王艳;TiO_2和α-Al_2O_3/TiO_2复合阻氚涂层的制备与研究[D];华中科技大学;2019年

7 荣建;Al_2O_3-Y_2O_3体系非晶/共晶耐磨复合涂层制备及结构与性能研究[D];中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所);2018年

8 魏东辉;CrON基太阳能选择性吸收涂层的制备及其性能研究[D];东北农业大学;2018年

9 刘大为;热喷涂阻氚涂层的研究及氢渗透理论计算[D];华中科技大学;2018年

10 吴勉;离子液体增效的新型固相微萃取涂层的制备、表征及应用[D];武汉大学;2017年

相关硕士学位论文 前10条

1 王玉杰;服役温度下(Gd_(0.9)Yb_(0.1))_2Zr_2O_7涂层弯曲性能原位表征及有限元模拟分析[D];湘潭大学;2019年

2 张帅康;Al合金化TaSi_2纳米晶涂层在酸性环境中冲蚀与空蚀性能研究[D];南京航空航天大学;2019年

3 李柳青;高气孔率Si_3N_4基陶瓷及其表面致密涂层的制备与性能[D];哈尔滨工业大学;2019年

4 李瑞;纳米TiO_2/改性PTFE复合涂层的制备及其性能演变研究[D];哈尔滨工业大学;2019年

5 周莹;304不锈钢表面氧化铈超疏水涂层的制备及其性能研究[D];哈尔滨工业大学;2019年

6 王季;GH907合金表面CoMoCrSi涂层等离子喷涂工艺与性能研究[D];哈尔滨工业大学;2018年

7 江泉英;NbAlSiN涂层和CrAlBN涂层的结构和性能研究[D];江西科技师范大学;2017年

8 常伟杰;等离子体增强磁控溅射CrN基涂层的制备及性能研究[D];江西科技师范大学;2019年

9 张静;CrCN、TiSiN-Ag和Cr/CrN涂层的制备及其在海水环境中的磨蚀行为研究[D];西安工程大学;2019年

10 刘晓斌;HVOF喷涂WC-10Co4Cr涂层的耐蚀及耐磨性能研究[D];中国地质大学(北京);2019年

本文编号：2840055