一种轧机牌坊激光再制造专用钴基合金粉末制造技术

一种轧机牌坊激光再制造专用钴基合金粉末，其特点是专用钴基合金粉末的各组分质量百分数为：C：0.8～1.4%；Cr：26～32%；W：3～6%；Mo：0.6～1.4%；Ni：1.2～1.8%；Mn：0.2～0.6%；Si：0.8～2.4%；Fe：1.2～4.8%；B：0.4～1.6%；Ce：0.2～0.6%；Hf：0.2～0.6%；Co：余量。本发明专利技术适用于轧机牌坊大面积失效工作面的激光熔覆，通过熔覆该合金粉末材料，使轧机牌坊不仅恢复了使用，而且提高了抗氧化、耐腐蚀、耐冲刷磨损。有效解决了失效的轧机牌坊在线修复难题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种激光熔覆用的合金粉末，特别是涉及一种硬度较高、抗氧化、耐腐蚀、耐冲刷磨损、具有优越熔覆性能、适合大面积熔覆的轧机牌坊激光再制造专用钴基合金粉末。
技术介绍
轧机牌坊也称为轧机机架，是一种典型的框架结构，主要由截面厚大的两立柱及上、下横梁组成。它是轧机中最关键的零部件之一，为一个整体框架，并且永久使用，无法更换的。轧机中实现轧制功能的所有部件全部集中安装于牌坊上，因此它是轧机中承受轧制力的部件，在轧机中起到支撑和固定作用，一般都要承受上千吨的载荷，而且除了无头轧制以外，在咬钢时还要承受巨大的冲击载荷。在钢铁生产过程中，热轧机械设备的工况十分恶劣。特别是轧制过程中，轧辊通过轴承座对牌坊的冲击力特别大。加上轧制冷却水的迅速雾化，并夹带着从辊坯表面脱落的氧化铁粉末向四周喷射。使轧机牌坊工作面同时受到轧制的冲击、冷却水的腐蚀和氧化粉尘的磨粒冲刷磨损，造成牌坊工作面腐蚀、磨损严重。使牌坊与衬板不能完全贴合，引起牌坊螺栓连接局部应力集中，螺丝孔易产生裂纹，进而导致牌坊严重失效而报废。另外发生失效的牌坊严重影响轧制钢材的质量，给轧钢生产和企业效益带来很大经济损失。对于失效的轧机牌坊，厂家通常采用在线机械加工的方式、金属修补液进行修复、 电弧堆焊修复方法。其中，在线机械加工的方式对其进行修复是通过机械加工去除材料，清除牌坊表面受损层找平接触面，扩大的尺寸通过增加衬板厚度来补偿。这种修复方式操作简单方便，但并未改变牌坊面的性质，使用一段时间后牌坊表面又会受到腐蚀磨损而失效， 而且再次(多次)机械加工将会对牌坊的强度和刚度产生不利影响。金属修补液进行修复也是比较常用的修复方式，此种方法操作简单方便，可对牌坊局部受损处进行修补，但由于修补液与基体并没有形成冶金连接，其结合强度不高，牌坊工作时承受较大的冲击会造成修补金属的剥落。电弧堆焊修复方法一方面能恢复机加工后去除材料扩大的尺寸，并可通过堆焊一层防腐耐磨材料从而改变牌坊表面的性质。但由于该方法的热影响区大，进行大面积的电弧堆焊可能会造成牌坊结构的变形。目前，对于失效的轧机牌坊最有效、最经济的修复方法是采用激光熔覆技术结合耐磨损耐腐蚀粉末的方法。例如，本申请人的在先专利技术专利申请《一种轧机牌坊的现场激光修复方法》，它有效地避免了其它修复方法所带来的局限性和风险，有效地提升了牌坊工作表面的耐蚀耐磨性能，周期短，效率高，使用寿命提高显著。目前，利用激光熔覆工艺制备设备部件耐磨合金覆层的专利很多公开号为 CN1786272的中国专利技术专利申请给出的《激光熔覆镍基纳米WC/Co预涂层的制备方法》，该制备方法包括下列步骤①按每克重的虫胶与10 20克重的无水乙醇称量虫胶和无水乙醇，然后将所述的虫胶加入无水乙醇中制成粘结剂；②根据需要按每克镍基纳米WC/Co粉末与0. 1毫升 0. 25毫升的粘结剂的比例，称量镍基纳米WC/Co粉末和所述的粘结剂并混合，充分搅拌均勻制成预涂胶；③将上述预涂胶均勻地涂在待激光熔覆处理的工件表面，制成预涂层；④烘干。采用自制的粘结剂制备镍基纳米WC/Co预涂层，然后再采用激光熔覆工艺，制备出了表面较平整，较细密、基本消除了裂纹与孔隙并与基体呈冶金结合的镍基纳米 WC/Co复合涂层。公开号为CN101338427的中国专利技术专利申请给出的《液压支架立柱缸筒、活塞杆耐磨抗蚀涂层的激光熔覆工艺》，包括以下工艺过程首先立柱缸筒、活塞杆表面预处理室温下对立柱缸筒、活塞杆表面进行除油、除锈，并用酒精清洗干净；然后合金粉末的选择和自动送粉装置的调节选用具有优良耐磨抗蚀性能且与基体冶金相容性良好的铁基合金粉末，铁基合金粉末的成份中主要含有Fe、C、Cr、Ni、Mo、Si、N、Nb、Ta、B ；最后自动送粉装置的调节调节自动送粉装置，使自动送粉头出来的合金粉末正好落在激光熔池内，调节送粉量，使合金粉末涂层的厚度达到0. 6-1. 2mm。公开号为CN101338425的中国专利技术专利申请给出的《铁路道岔滑床板表面耐磨抗蚀合金涂层激光熔覆工艺》，包括以下工艺过程首先滑床板表面预处理，即在室温下对滑床板表面进行除油除锈，并用酒精清洗干净；然后是合金粉末的预置，即把待熔覆的铁基、 镍基或钴基合金粉末预置于上述处理后的滑床板表面，并用带有导轨的刮尺来调整预制合金粉末，使之均勻分布在滑床板表面并具有适当的厚度，以满足熔覆后涂层厚度的要求；最后是光熔覆强化滑床板，选用气体CO2激光器，工作台为数控机床，在滑床板表面进行激光熔覆强化。现有技术给出的上述技术方案虽能利用激光熔覆工艺及相匹配的合金粉末材料对部分设备部件进行耐磨覆层处理，取得一定的技术效果。但对其他特定的设备部件，例如像轧机牌坊这样的特定结构，现有激光熔覆工艺及相匹配的合金粉末材料已明显不能适应与时俱进的发展需要。将激光熔覆这种先进的再制造技术，结合耐氧化腐蚀耐磨损钴基合金粉末，对失效的轧机牌坊进行成功修复，使其恢复并提高使用功能。最关键问题是寻求或提供激光熔覆所需要的更加合适的合金粉末材料，该粉末材料除具有特殊性能外，还要适合大面积激光熔覆。虽然关于利用激光熔覆或激光再制造工艺进行设备零部件修复的专利和报道很多，本申请人也曾提出过这方面的专利技术专利申请，但经本申请人检索查证国内外没有见到有专用于轧机牌坊工作表面大面积激光再制造的钴基合金粉末材料的相关报道，特别是国内外市场上目前还没有公开出售过这种具有特殊属性和特殊性能的合金粉末商品。因此，选择更加适当的专用于轧机牌坊工作表面大面积激光再制造的钴基合金粉末材料，使轧机牌坊的工作性能满足复杂工况的使用需要，是所属领域技术人员亟待解决的课题。
技术实现思路
本专利技术的目的就是提供一种硬度较高、抗氧化、耐腐蚀、耐冲刷磨损、具有优越熔覆性能、适合轧机牌坊这一特定零部件表面大面积激光再制造的专用钴基合金粉末。本专利技术是在传统的钴铬钨高温合金基础上，通过添加Ni、B、Si等元素，形成自熔合金，进行合金基体强化并改善熔覆性能。添加微量稀土元素Ce、Hf进行基体晶粒细化和晶界强化，形成适合于激光熔覆专用的粉末材料。通过激光熔覆的加工方式，在轧钢现场将其熔覆在失效的轧机牌坊工作面上，形成硬度较高、抗氧化、耐腐蚀、耐冲刷磨损、具有较高强度且熔覆性能优越的钴基合金覆层。解决了失效轧机牌坊现场快速成功修复的技术难题，为冶金行业成功修复失效后的轧机牌坊，并增加耐腐蚀耐冲刷磨损性能，提供了一种行之有效、经济适用的激光熔覆专用材料和修复方法。本专利技术给出的技术方案是这种轧机牌坊激光再制造专用钴基合金粉末，其特点是所述专用钴基合金粉末的各组分质量百分数为c: 0.8 1.4%; Cr:沈 32%; W: 3 6% ； Mo: 0. 6 1. 4%; Ni :1· 2 1. 8% ；Mn 0. 2 0. 6% ；Si 0. 8 2. 4% ；Fe: 1. 2 4. 8%; Β:0·4 1.6%; Ce :0. 2 0. 6% ;Hf :0. 2 0. 6% ;Co:余量。为更好的实现本专利技术的目的，较好的专用钴基合金粉末的各组分质量百分数为 C:0. 9%; Cr 28% ；W 3. 8% ；Mo 1. 0%； Ni 1. 3% ；Mn 0. 3% ；Si 1. 2% ； Fe本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种轧机牌坊激光再制造专用钴基合金粉末，其特征在于所述专用钴基合金粉末的各组分质量百分数为：Ｃ：０．８～１．４％；Ｃｒ：２６～３２％；Ｗ：３～６％；Ｍｏ：０．６～１．４％；Ｎｉ：１．２～１．８％；Ｍｎ：０．２～０．６％；Ｓｉ：０．８～２．４％；Ｆｅ：１．２～４．８％；Ｂ：０．４～１．６％；Ｃｅ：０．２～０．６％；Ｈｆ：０．２～０．６％；Ｃｏ：余量。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈常义，陈江，
申请(专利权)人：沈阳大陆激光技术有限公司，
类型：发明
国别省市：89