一种用于21CrMo10钢管模修复的SHS冶金粉末及其使用方法技术

本发明专利技术涉及一种用于21CrMo10钢管模修复的SHS冶金粉末及其使用方法，包括以下重量份配比：Fe2O3占137.682份、Al占46.521份、CaO占5.755份、FeSi90Al1.5占1.0364份、Mn占0.3份、Cr占2.45份、Mo占0.35份、Ni占0.3份。该使用方法包括以下步骤：一、称量，计算SHS冶金反应所需的氧化物和Al的粉末含量后称取；二、混合，将称取的各反应物的粉末进行均匀混合；三、覆盖，混合后的粉末均匀附着在待修复管模的内壁上；四、点燃，使各反应物发生化学反应。本发明专利技术配合管模修复使用，能够得到与管模成分相同且更加优异的修复层，提高修复质量，降低企业管模的修复成本，通过对SHS冶金反应粉末的合理配比，有效提高每种金属元素的吸收率。

【技术实现步骤摘要】
一种用于21CrMo10钢管模修复的SHS冶金粉末及其使用方法
本专利技术涉及管模修复
，具体的说是一种用于21CrMo10钢管模修复的SHS冶金粉末及其使用方法。
技术介绍
众所周知，用来离心铸造球墨铸铁管的管模(以下简称管模)是在离心铸管机上生产球铁管所必需的大型精密模具，也是离心铸管行业必备的消耗性关键工艺装备，它由耐热合金经过真空熔炼、铸坯、锻压、热处理、机械加工、探伤检测等一系列的生产工艺过程才能制造出成品，其价格昂贵，在铸铁管的制造成本中占有很大的比例。我国于上世纪八十年代开始引进并研究球墨铸铁管的生产技术，直至九十年代中期，国内铸管厂使用的管模主要依靠进口且价格昂贵，一重集团等单位经过多年的研究先后成功开发了多种耐热合金钢，其中21CrMo10是一种常用的制造离心铸管管模用钢，目前国内大部分铸管企业所使用的管模都是用21CrMo10制作的。管模在使用过程中因受到高温金属液的热冲击以及低周热循环作用的影响，龟裂是造成管模失效的主要形式，约占报废管模总量数的90％以上，而且它与管模内径变小超差密切相关。管模的修复和再利用对铸管企业来说是降低成本的重要途径之一。中国专利号为CN201711287439.7的专利技术专利中公开了一种用于修复离心球磨管模内壁的半导体激光熔覆镍基合金粉末，所述的镍基合金粉末按照重量百分比为C：0.06-0.09％，Cr：20-22％，B：0.5-1.0％，Fe：2-6％，Mo：8-10％，Al：4-8％，W：0.6-1.2％，Nb+Ta：2-6％，其余为Ni。该镍基合金粉末为800nm至1000nm波长的半导体激光器专用的激光熔覆合金粉末，具有良好的耐热疲劳性能；有效提升激光熔覆功能层的抗热疲劳性能，但是其只能在导体激光器中使用，而且激光熔覆的成本高，操作繁琐，同时该合金粉末无法适应对成分为21CrMo10的管模修复。
技术实现思路
为了避免和解决上述技术问题，本专利技术提出了一种用于21CrMo10钢管模修复的SHS冶金粉末及其使用方法。本专利技术所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种用于21CrMo10钢管模修复的SHS冶金粉末，包括以下重量份配比：Fe2O3占137.682份、Al占46.521份、CaO占5.755份、FeSi90Al1.5占1.0364份、Mn占0.3份、Cr占2.45份、Mo占0.35份、Ni占0.3份。进一步的，所述Mn、Cr、Mo、Ni可以由对应的氧化物通过置换反应得到。进一步的，所述置换反应的方程式为：Cr2O3+2Al→Al2O3+2Cr+530kj3MnO2+4Al→2Al2O3+3Mn+951kj3MoO2+4Al→2Al2O3+3Mo+817kj3NiO+4Al→2Al2O3+3Ni+928kj进一步的，所述置换反应中所述MnO2需0.475份，Al粉需0.196份；所述Cr2O3需3.581份，Al粉需1.271份；所述MoO2需0.467份，Al粉需0.131份；所述NiO需0.382份，Al粉需0.092份。一种用于21CrMo10钢管模修复的SHS冶金粉末的使用方法，包括以下步骤：步骤一：称量，计算SHS冶金反应所需的氧化物和Al的粉末含量后称取。步骤二：混合，将称取的各反应物的粉末进行均匀混合。步骤三：覆盖，混合后的粉末均匀附着在待修复管模的内壁上。步骤四：点燃，使各反应物发生化学反应。进一步的，所述步骤二中的粉末在混料机中进行混合。进一步的，所述步骤四中采用铝热剂点燃，使化学反应进行。进一步的，所述步骤四中以Fe2O3+2Al→Al2O3+2Fe+836kj为主反应，其反应产物为主要成分Fe，该主反应产生的反应热是对管模进行焊接修复的热量来源。该冶金粉末的SHS冶金反应产物的成分与21CrMo10的成分相同。进一步的，该冶金粉末中添加CaO粉末占3％，其目的主要有：改善修复后管模内壁氧化铝层的结构使之易于清除，同时也便于保持SHS冶金粉末的干燥性。进一步的，该冶金粉末均以100％纯度来计算，若生产中所采用的某种粉末的质量为w，纯度为η，则该粉末所需的量为w/η。考虑到铝粉易于氧化以及杂质对反应的影响，铝粉可在计算质量的基础上在增加3-5％的裕度以保证上述反应的充分进行。进一步的，考虑到反应物的成分与理论计算之间的差异，在反应前取该冶金粉末的0.2％在坩埚中进行SHS冶金试验，并对反应产物作成分检测，将检测结果与允许偏差值作比较后使用。进一步的，所述该冶金粉末的反应产物检测通过光谱仪实现。本专利技术的有益效果是：本专利技术配合管模修复使用，能够得到与管模成分相同且更加优异的修复层，提高修复质量，降低企业管模的修复成本，通过对SHS冶金反应粉末的合理配比，有效提高每种金属元素的吸收率。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本专利技术进一步阐述。一种用于21CrMo10钢管模修复的SHS冶金粉末，包括以下重量份配比：Fe2O3占137.682份、Al占46.521份、CaO占5.755份、FeSi90Al1.5占1.0364份、Mn占0.3份、Cr占2.45份、Mo占0.35份、Ni占0.3份。所述Mn、Cr、Mo、Ni可以由对应的氧化物通过置换反应得到。所述置换反应的方程式为：Cr2O3+2Al→Al2O3+2Cr+530kj(1)3MnO2+4Al→2Al2O3+3Mn+951kj(2)3MoO2+4Al→2Al2O3+3Mo+817kj(3)3NiO+4Al→2Al2O3+3Ni+928kj(4)所述置换反应中：所述MnO2需0.475份，Al粉需0.196份；所述Cr2O3需3.581份，Al粉需1.271份；所述MoO2需0.467份，Al粉需0.131份；所述NiO需0.382份，Al粉需0.092份。一种用于21CrMo10钢管模修复的SHS冶金粉末的使用方法，包括以下步骤：步骤一：称量，根据冶金反应方程式以及各自的原子量或分子量等分别计算并称取相应的氧化物粉末和Al粉，计算出SHS冶金反应所需的氧化物和Al的粉末含量后称取。步骤二：混合，将称取的各反应物的粉末放在混料机中使之混合均匀。步骤三：覆盖，将管模放置在离心机中，然后将混合后的粉末放置在管模待修复内壁上，在离心机的作用下均匀附着在待修复管模上。步骤四：点燃，借助点火剂铝热剂使各反应物发生化学反应。所述步骤四中以Fe2O3+2Al→Al2O3+2Fe+836kj为主反应，其反应产物为主要成分Fe，该主反应产生的反应热是对管模进行焊接修复的热量来源。该冶金粉末的SHS冶金反应产物的成分与21CrMo10的成分相同。该冶金粉末中添加CaO粉末占3％，其目的主要有：改善修复后管模内壁氧化铝层的结构使之易于清除，同时也便于保持SHS冶金粉末的干燥性。该冶金粉末均以100％纯度来计算，若生产中所采用的某种粉末的质量为w，纯度为η，则该粉末所需的量为w/η。考虑到铝粉易于氧化以及杂质对反应的影响，铝粉可在计算质量的基础上在增加3-5％的裕度以保证上述反应的充分进行。综合所述，考虑到反应物的成分与理论计算之间的差异(粉末中的杂质对反应产物的影响)，在使用该冶金粉末时，在反应前取该冶金粉末的0.2％(约200g左右)混合均本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于21CrMo10钢管模修复的SHS冶金粉末，其特征在于：包括以下重量份配比：Fe2O3占137.682份、Al占46.521份、CaO占5.755份、FeSi90Al1.5占1.0364份、Mn占0.3份、Cr占2.45份、Mo占0.35份、Ni占0.3份。

【技术特征摘要】
1.一种用于21CrMo10钢管模修复的SHS冶金粉末，其特征在于：包括以下重量份配比：Fe2O3占137.682份、Al占46.521份、CaO占5.755份、FeSi90Al1.5占1.0364份、Mn占0.3份、Cr占2.45份、Mo占0.35份、Ni占0.3份。2.根据权利要求1所述的一种用于21CrMo10钢管模修复的SHS冶金粉末，其特征在于：所述Mn、Cr、Mo、Ni可以由对应的氧化物通过置换反应得到。3.根据权利要求2所述的一种用于21CrMo10钢管模修复的SHS冶金粉末，其特征在于：所述置换反应的方程式为：Cr2O3+2Al→Al2O3+2Cr+530kj；3MnO2+4Al→2Al2O3+3Mn+951kj；3MoO2+4Al→2Al2O3+3Mo+817kj；3NiO+4Al→2Al2O3+3Ni+928kj。4.根据权利要求3所述的一种用于21CrMo10钢管模修复的SHS冶金粉末，其特征在于：所述置换反应中：所述MnO2需0.475份，Al粉需0.196份；所述Cr2O3需3.581份，Al粉需1.271份；所述MoO2需0.467份，Al粉需0.131份；所述NiO需0.382份，Al粉需0.092份。5.根据权利要求1所述的一种用于21CrMo10钢管模修复的SHS冶金粉末的使用方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓启超，邓智，刘涛，邓科，
申请(专利权)人：安徽工程大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34