热镀锌线中轴套衬瓦的锌腐蚀-磨损交互行为研究

目的明确轴套、衬瓦间锌腐蚀-磨损的交互作用机制对合理选材、有效控制磨损的重要意义。方法使用陶瓷纤维马弗炉将纯锌粒加热到460℃后,对轴套、衬瓦试样进行液锌浸蚀试验,利用Ansys模拟出三辊轴套、衬瓦间的接触应力,采用多功能磨损试验机测出试样的摩擦系数以及磨损量,使用三维视频显微镜观察试样的三维形貌,使用扫描电镜对试样进行表面形貌观察和微观组织分析。结果当316L不锈钢试样浸入高温锌液1 h后,可以看到基体外表面出现多个合金层,总厚度达600~800μm。在带钢张力20 kN,矫正辊插入量10 mm的常见工况下,沉没辊轴套、衬瓦间接触应力可达65.14 MPa,稳定辊轴套、衬瓦间接触应力可达17.79 MPa,矫正辊轴套、衬瓦间接触应力可达26.69 MPa。无渗锌处理,垂直施加载荷为81 N时,在900 s以后摩擦系数稳定到0.03;当载荷为154.5 N时,摩擦系数维持在较低水平。渗锌处理时,无论载荷是81 N还是154.5 N,摩擦系数均在0.1上下波动。渗锌处理并加入硬质锌渣时,摩擦系数进一步的升高,波动幅度更大。无论施加的垂直施加载荷是81 N还是154.5 N,磨损量在无渗锌处理、渗锌处理、渗锌处理并加入硬质锌渣3种工况下依次递增。结论316L不锈钢经高温渗锌腐蚀形成的渗锌层、硬质锌渣显著提升了轴套、衬瓦间的摩擦系数以及磨损量,使表面低硬度合金层快速磨损。磨损磨去合金层,使新鲜基体持续暴露,促进了高温锌腐蚀的持续进行,不断形成新的腐蚀层,又不断被磨损掉,两者间的交互协同使得不锈钢轴套磨损速率提高而迅速失效。

高温锌液中轴套衬瓦的锌腐蚀与磨损交互行为研究

对某钢厂两条热镀锌线的现场分析表明该企业热镀锌线在线周期过短的制约因素可能为沉没辊系统轴套、衬瓦间的过度磨损。磨损机制与系统内的高载荷水平相关,也与轴套、衬瓦在高温锌液中的锌腐蚀与磨损交互有关,高温锌腐蚀导致不锈钢轴套表面存在低硬度渗锌层的出现,在高载荷水平下会迅速磨损,经磨损暴露出的新鲜表面重复锌腐蚀和磨损过程;磨损实验表明渗锌层会提高轴套、衬瓦间的摩擦系数,从而加剧磨损;锌锅内的硬质锌渣也可参与磨损,进一步加剧局部磨损,从而导致轴套的快速磨损失效。