冷轧连续退火炉炉辊涂层失效分析

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1、冷乳连续退火炉炉辊涂层失效分析近年来，为了提高连续退火炉炉辊的生产率和适应多品种钢板的生产，连续退火炉的温度达到900°C以上。但随着炉内温度的提高，使用中出现了结瘤，甚至部分涂层产生失效、脱落。据调查，由于失效的炉辊过多，使得现场的备件不足，进而导致生产严重受到影响。本文从炉辊涂层的喷涂方法出发，对冷轧连续退火炉炉辊涂层失效的原因进行分析，以便提高今后的生产质景，进而延长炉辊的使用寿命，节约生产成本。关键词连续退火炉炉辊；冷轧涂层；失效原因TF7A1674-6708(2011)42-0162-020引言早在上世纪80年代，日本各

2、钢铁公司为Y防止钢辊表面形成结瘤物，影响到钢板表面质量，幵始对连续退火炉炉辊表面实施喷涂处理。一直到今天，这些喷涂方法还在被延续使用，也陆续被国内某些喷涂公司应用在钢铁企业。1炉辊涂层的喷涂方法现如今，制备连续退火炉炉底辊涂层的喷涂方法主要有气体爆炸喷涂法、火焰喷涂法、超音速火焰喷涂法以及等离子喷涂法。1.1气体爆炸喷涂气体爆炸喷涂的涂层致密又耐磨，但是使用这种喷涂方法，其速率较低，同时成本也较高。它主要是一种利用可燃气体混合物，并有方向性的爆炸燃烧，然后将被喷涂的粉末材料加热，再轰击到工件表面形成一种保护层的喷涂技术。1.2火焰

3、喷涂使用这种喷涂方法最大的优点就是设备简单，也容易操作。但同时也存在缺陷，即火焰喷涂的涂层组织是层状结构，且焰流温度低，使得组织内的一些氧化物孔隙夹杂着另一些颗粒，导致火焰喷涂的涂层结合得不够紧密。不过，目前己很少使用这种方法。1.3超音速火焰喷涂火焰焰流速度和喷射的粉末速度非常高，可达1000m/s^2OOOm/s,这是超音速火焰喷涂的最大特点。而且，由于这种喷涂方法能使该涂层和基体紧密结合，其结合强度高达90MPa以上，因此成为了目前炉辊涂层制备的重要方法。1.4等离子喷涂等离子喷涂的最大优点就是涂层致密性高。由于其焰流温度高

4、因此只要是有物理熔点的固态工程材料，均可以通过等离子喷涂，进而形成涂层。如今，等离子喷涂法已是炉辊涂层制备的首选方法。2冷轧连续退火炉炉辊涂层失效原因分析2.1表面与截面形貌的分析先取一根失效的炉辊，然后对其进行表面形貌观察，发现表面涂层有几种突出的形貌，如图1所示。图1失效炉辊的取样部位示意冷轧连续退火炉炉辊过渡段以外的涂层表面的状况与使用前没有明显的变化，从中部向两端的过渡段，颜色和形态均呈梯度变化，而在炉辊的中间部位，涂层表面出现严重的粉化。在涂层表面的不同部位共取10个试样来进行分析，并且依次标记为试样1’，1，2’，2,

5、3’，3，4U，5。用X射线衍射仪对其进行物相分析，试样1和1’的表面均存在ZnS腐蚀相。然后利用扫描电镜对试样1和1'的表面形貌进行观察，发现试样1的表面形貌变化大那一侧的表面存在大量“凹坑”。根据“凹坑”的形貌，可以初步认定“凹坑”力“隆起物”脱落导致而成的。另外，用能谱仪对表面涂层剥落后形成的“凹坑”截面形貌进行分析，结果表明：该处含有大量的钠、硫、锌等元素。进而可以推测炉辊表面的腐蚀产物主要为钠、锌的硫化物，而界面处出现的不同于涂层与集体的物相主要为铝的氧化物。再用X射线衍射仪对涂层内出现的比较致密干净的区域进行分析，结果

6、表明：该区域主要含右铬、铝、钴等元素，未探测到氧。再综合X射线衍射仪分析结果，可以推测涂层中的氧化物主要为Cr203和少量铁的氧化物。还是用X射线衍射仪对其进行物相分析，可以看出试样2表面没有ZnS腐蚀相；只是小面积内出现了硅、钠、氧等元素组成的物相。再用扫描电镜对试样2的表面形貌进行观察，发现该区域内的涂层表面并没有出现大面积的“凹坑”，整体上还较平整。另外，通过对比分析，可看出试样3与3’是所有试样中涂层表面质量变化最小的区域。之后，用能谱仪对试样4和4’进行分析，可以看出其表面都存在明显的ZnS腐蚀相，同时还在小面积内出现了

7、由硅、钠、氧等元素聚集而形成的物相。通过观察，发现试样4的涂层剥落较严重，其表面也凹凸不平，形成了形状大小各不同的“凹坑”。而通过观察试样4’的表面涂层，发现只有小面积内的脱落，可是在涂层表面却出现了一些明显的裂纹。再用能谱仪对“凹坑”进行分析，分析结果表明：该区域主要含有硫、钠、锌和硅等元素，且氧的含量也比较高。最后再观察试样5’，可以看到没有出现ZnS腐蚀相。但是观察试样5,则可以看到出现了明显的ZnS腐蚀相。通过对比分析，发现试样5的表面层存在“隆起物”，并且其表面比试样4和4’的表面更加凹凸不平。再用能谱仪对“凹坑”进行分

8、析，分析结果表明：该处存在大量的铝的氧化物，且未探测到锌元素。2.2总结分析从上述所存分析结果可知，试样2,2’，3,3’和5’的最好，试样5,4和4’的一般好，试样1，1’的涂层表面质量最差。涂层质量较好试样的“凹坑”少些，而涂层质量较差试样的“