转炉上部支承板及托圈结合面激光再制造用粉末及方法技术

本发明专利技术的目的是针对于现有技术没有适用于大型炼钢转炉结合面的激光熔覆用专用粉末，提供了一种转炉上部支承板及托圈结合面激光再制造用粉末及方法，属于激光加工技术领域。本发明专利技术的托圈结合面激光再制造用粉末为合金粉末A和合金粉末B；转炉上部支承板结合面激光再制造用粉末为合金粉末A和合金粉末C。激光再制造方法为：1）前期处理；2）熔覆中间缓冲层；3）熔覆表面强化层。本本发明专利技术的激光再制造用粉末具备良好熔覆性能，激光再制造方法可以在现场对转炉失效结合面进行强化修复，通过该方法得到的熔覆面硬度高、抗高温氧化，能够抵抗热应力疲劳和切入式磨损，可以有效提高大型转炉使用寿命、减小使用磨损、锈蚀等缺陷。

Powder and Method for Laser Remanufacturing of Supporting Plate and Bracket Joint Surface of Converter

【技术实现步骤摘要】
转炉上部支承板及托圈结合面激光再制造用粉末及方法
本专利技术属于激光加工
，特别涉及一种大型转炉上部支承板结合面及托圈结合面激光再制造专用合金粉末及激光再制造方法。
技术介绍
大型炼钢转炉是钢铁企业的核心生产装备，转炉在工作时，因生产工艺需要，会频繁进行炉体倾倒操作，在倾倒作业时千余吨重的炉体都要通过上部支承板结合面及托圈结合面来承受炉体自身重量和由于倾倒作业产生的惯性力矩及冲击，托圈和上部支撑板位置关系如图1（其中，1、上部支撑板，2、托圈，3、托圈立柱，4、上部支承板结合面，5、托圈结合面）所示。而且因为转炉停炉大修会带来很大的经济损失，所以一般转炉一次大修工作期都在5-10年左右。由于上述结合面常年处于高温、高应力及大交变应力环境下，极易产生热疲劳裂纹、磨损、压溃、锈蚀等缺陷，特别是长期工作很容易造成结合面锈蚀的出现，而随着锈蚀加大又会造成局部受力，继而导致超过材料的极限强度从而在大作用力的情况下产生滑动，形成切入式磨损，使得工作面磨损失效，并可能导致不得不停炉检修，而上述部位除非完全停炉并升起炉体才可以进行维修，并且目前多采用堆焊方式进行维修，会对维修位置周边部位造成很大的热影响区，导致周边部位金属晶粒粗大，维修后结合面的使用寿命受到严重影响。激光熔覆技术具备热影响区小、与基材形成冶金结合、粉末适应性广的特点，是目前被广泛应用于各个领域的一种先进的再制造手段，有效避免其他方式修复所带来的弊端，对于提高转炉的作业周期、维持稳定生产具有重要意义。目前，关于利用激光熔覆工艺修复工件的专利和报道很多，现举例如下：1、CN105603422A公开了一种激光熔覆用铁钴基复合合金粉末及其激光熔覆方法，其铁钴基复合合金粉末配比如下：23～30wt％Fe，2～3.5wt％ZrO2，余量为钴基基础粉末，所述钴基基础粉末由如下组分组成：0.6～1.0wt％C、14～17wt％Cr、2.5～4.5wt％B、3～4.5wt％Mo、3～3.5wt％NbC、2～5wt％CaF2、余量为Co。2、CN1932082公开了一种在结晶器表面激光快速熔覆制备耐磨抗热复合熔覆层工艺，其利用高功率激光器，通过激光快速扫描在结晶器铜板表面熔覆与基体成冶金结合的良好的韧性打底过渡层，并通过激光宽带熔覆在打底合金表面制备耐磨及抗热性能优良的钴基合金。3、CN108707894A公开了一种激光熔覆自润滑耐磨钴基合金所用粉料，包括钴基合金粉料和Ti3SiC2粉料，钴基合金粉料按重量百分比为C：0.2-0.25%，Cr：23.0-26.0%，Ni：2.0-2.5%，Si：0.50-1.0%，Mo：4-5.5%，Mn：0.55-0.65%，其余为Co；钴基合金粉料：85-95%，Ti3SiC2粉料：5.0-15.00%。4、CN103320787A公开了一种失效棒材滚动导卫再制造修复方法，包括：步骤1）、选取涂层材料；步骤2）、根据激光熔覆功率大小、光斑大小、扫描速度和搭接量，选择激光熔覆工艺参数；步骤3）、采用步骤1）中所选用的涂层材料，按照步骤2）所确定的激光熔覆工艺参数，采用激光熔覆再制造技术对棒材滚动式导卫的修复面进行修复。综上所述，基于激光熔覆工艺的工件再制造修复方法很多，在一定程度上解决了部分工件的使用寿命短的问题，但目前还没有适用于大型炼钢转炉结合面的激光熔覆用专用粉末。因为这些专用粉末必须适合上部支承板结合面及托圈结合面所独有的长工作周期、面积大、工作温度高的情况，需要极好的抗热疲劳能力和抗交变应力作用的性能，而且由于两个结合面材质不同还要相互摩擦，专用粉末形成修复层后，需要确保两个结合面硬度耐磨度相似，以防某一面被提前磨损。因此，开发一种专用于型转炉上部支承板结合面及托圈结合面激光再制造专用钴基合金粉末材料，实现两个结合面的强化修复，是一个亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对于现有技术没有适用于大型炼钢转炉结合面的激光熔覆用专用粉末的问题，提供了一种转炉上部支承板及托圈结合面激光再制造用粉末及方法。本专利技术的激光再制造用粉末具备良好熔覆性能，激光再制造方法可以在现场对转炉失效结合面进行强化修复，通过该方法得到的熔覆面硬度高、抗高温氧化，能够抵抗热应力疲劳和切入式磨损，可以有效提高大型转炉使用寿命、减小使用磨损、锈蚀等缺陷。本专利技术的技术方案之一是：一种转炉上部支承板及托圈结合面激光再制造用粉末，转炉上部支承板结合面激光再制造用粉末为中间缓冲层镍基合金粉末A和上部支承板结合面表面强化层合金粉末B；所述合金粉末A的各成分重量百分比为：碳0.4~0.5%、硅2.5~3.0%、铬3.0~4.0%、铁2.7~3.3%、硼0.9~1.3%、钒0.07~0.13%，其余为镍及不可避免的杂质，各成分粒度≤300目；所述合金粉末B的各成分重量百分比为：碳0.8~1.5%、硅0.8~1.2%、铬27~33%、钼1.0~1.5%、锰0.8~1.2%、镍2.1~2.9%、钨4.0~5.0%、碳化钨1.1~1.9%、铝2.1~2.9%、硼1.7~2.3%，其余为钴及不可避免的杂质，各成分粒度≤300目。一种转炉上部支承板及托圈结合面激光再制造用粉末，托圈结合面激光再制造用粉末为中间缓冲层镍基合金粉末A和托圈结合面表面强化层合金粉末C；所述合金粉末C的各成分重量百分比为：碳0.8~1.5%、硅0.8~1.2%、铬18~22%、钼0.8~1.2%、锰0.8~1.2%、镍12~18%、钨3.1~3.9%、碳化钨1.0~1.4%、铝3.0~4.0%、硼1.7~2.3%，其余为钴及不可避免的杂质，各成分粒度≤300目。本专利技术的技术方案之二是：一种转炉上部支承板及托圈结合面激光再制造方法，利用了上述转炉上部支承板及托圈结合面激光再制造用粉末，按以下步骤进行：1）前期处理对转炉上部支承板结合面和托圈结合面除锈，再去除两个结合面的疲劳层；2）熔覆中间缓冲层采用激光熔覆装置，通过重力同步或预置送粉方式将中间缓冲层镍基合金粉末A分别送至去除疲劳层的上部支承板结合面和托圈结合面，对两个结合面的表面分别进行熔覆处理，在两个结合面的表面分别形成中间缓冲层，对除锈和去除疲劳层的部位进行尺寸恢复；熔覆工艺参数如下：聚焦镜f=300-400mm，熔覆功率P=2500-4500W，单位熔覆功率35-45W/mm²·s，扫描速度V=400-600mm/min，搭接率为35-40%，单层熔覆厚度为1.0-1.5mm，熔覆n层（n≥1），每层熔覆前打磨去除表面杂质；3）熔覆表面强化层去除中间缓冲层表面氧化皮以后，采用激光熔覆装置，通过重力同步或预置送粉方式将上部支承板结合面表面强化层合金粉末B送至熔覆有中间缓冲层的上部支承板结合面、将托圈结合面表面强化层合金粉末C送至熔覆有中间缓冲层的托圈结合面，对两个结合面的表面分别进行熔覆处理，在转炉上部支承板结合面与托圈结合面的表面分别形成表面强化层，熔覆工艺参数如下：聚焦镜f=300-400mm，熔覆功率P=2800-4500W，单位熔覆功率35-45W/mm²·s，扫描速度V=300-500mm/min，搭接率为45-55%，单层熔覆厚度为1.0-1.2mm，两个结合面的表面强化层厚度均为1.0-1.2mm。进一步的，上述的激光再本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种转炉上部支承板及托圈结合面激光再制造用粉末，其特征在于，转炉上部支承板结合面激光再制造用粉末为中间缓冲层镍基合金粉末A和上部支承板结合面表面强化层合金粉末B；所述合金粉末A的各成分重量百分比为：碳0.4~0.5%、硅2.5~3.0%、铬3.0~4.0%、铁2.7~3.3%、硼0.9~1.3%、钒0.07~0.13%，其余为镍及不可避免的杂质，各成分粒度≤300目；所述合金粉末B的各成分重量百分比为：碳0.8~1.5%、硅0.8~1.2%、铬27~33%、钼1.0~1.5%、锰0.8~1.2%、镍2.1~2.9%、钨4.0~5.0%、碳化钨1.1~1.9%、铝2.1~2.9%、硼1.7~2.3%，其余为钴及不可避免的杂质，各成分粒度≤300目。

【技术特征摘要】
1.一种转炉上部支承板及托圈结合面激光再制造用粉末，其特征在于，转炉上部支承板结合面激光再制造用粉末为中间缓冲层镍基合金粉末A和上部支承板结合面表面强化层合金粉末B；所述合金粉末A的各成分重量百分比为：碳0.4~0.5%、硅2.5~3.0%、铬3.0~4.0%、铁2.7~3.3%、硼0.9~1.3%、钒0.07~0.13%，其余为镍及不可避免的杂质，各成分粒度≤300目；所述合金粉末B的各成分重量百分比为：碳0.8~1.5%、硅0.8~1.2%、铬27~33%、钼1.0~1.5%、锰0.8~1.2%、镍2.1~2.9%、钨4.0~5.0%、碳化钨1.1~1.9%、铝2.1~2.9%、硼1.7~2.3%，其余为钴及不可避免的杂质，各成分粒度≤300目。2.一种转炉上部支承板及托圈结合面激光再制造用粉末，其特征在于，托圈结合面激光再制造用粉末为中间缓冲层镍基合金粉末A和托圈结合面表面强化层合金粉末C；所述合金粉末C的各成分重量百分比为：碳0.8~1.5%、硅0.8~1.2%、铬18~22%、钼0.8~1.2%、锰0.8~1.2%、镍12~18%、钨3.1~3.9%、碳化钨1.0~1.4%、铝3.0~4.0%、硼1.7~2.3%，其余为钴及不可避免的杂质，各成分粒度≤300目。3.一种转炉上部支承板及托圈结合面激光再制造方法，利用了权利要求1或2所述的转炉上部支承板及托圈结合面激光再制造用粉末，其特征在于，按以下步骤进行：1）前期处理对转炉上部支承板结合面和托圈结合面除锈，再去除两个结合面的疲劳层；2）熔覆中间缓冲层采用激光熔覆装置，通过重力同步或预置送粉方式将中间缓冲层镍基合金粉末A分别送至去除疲劳层的上部支承板结合面和托圈结合面，对两个结合面的表面分别进行熔覆处理，在两个结合面的表面分别形成中间缓冲层；3）熔覆表面强化层去除中间缓冲层表面氧化皮以后，采用激光熔覆装置，通过重力同步或预置送粉方式将上部支承板结合面表面强化层合金粉末B送至熔覆有中间缓冲层的上部支承板结合面、将托圈结合面表面强化层合金粉末C送至熔覆有中间缓冲层的托圈结合面，对两个结合面的表...

【专利技术属性】
技术研发人员：安志飞，赵同涛，芦强，侯春明，周健，薛旭，李晓琦，
申请(专利权)人：辽宁思达思克控股有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21