CN109778183B

CN109778183B - 一种激光制造与再制造连铸线足辊的功能层合金材料及其制造方法

Info

Publication number: CN109778183B
Application number: CN201910187436.9A
Authority: CN
Inventors: 王晓航; 倪春雷; 董思远
Original assignee: Shenyang Dalu Laser Engineering Co ltd
Current assignee: Shenyang Dalu Laser Engineering Co ltd
Priority date: 2019-03-13
Filing date: 2019-03-13
Publication date: 2021-03-16
Anticipated expiration: 2039-03-13
Also published as: CN109778183A

Abstract

本发明公开了一种激光制造与再制造连铸线足辊的功能层合金材料及其制造方法，该合金材料由以下质量百分数的组分组成：Cr：16%~18%，Ni：26%~28%，Mo：6%~7%，C:≦0.05%，W：≦2%，Fe：余量。本发明通过制备功能层粉末，激光熔覆和表面加工等工艺步骤在连铸线足辊熔覆功能层，通过调整合金材料的组分保证了功能层在高温条件下的耐腐蚀性、可熔覆性，避免了出现裂纹的情况。通过本发明提供的方法制造连铸线足辊，其耐蚀效果良好，且使用寿命得到了提高。

Description

一种激光制造与再制造连铸线足辊的功能层合金材料及其制造方法

技术领域

本发明涉及激光熔覆领域，特别是涉及一种激光制造与再制造连铸线足辊的功能层合金材料。

背景技术

足辊是连铸线的重要部件。在使用过程中连铸线足辊表面会产生热裂纹、磨损、腐蚀等问题，从而直接影响到铸坯的表面质量、足辊使用寿命、连续作业率等指标。因此具有良好的耐高温腐蚀与疲劳性能连铸线足辊对连铸线工作效率的提高具有重要意义。

目前足辊通常采用埋弧焊等堆焊技术在辊子表面制造功能层来提高产品的性能，延长使用寿命。然而目前广泛使用堆焊414N形成的工作层仍然无法有效地避免与钢坯接触过程中钢坯表面氟化物所带来的腐蚀，通常在使用过程中出现大面积点蚀扩展导致的表面质量下降、焊道显露、环装剥落等问题，最终导致辊子快速失效。

发明内容

本发明的目的在于解决现有堆焊技术存在的耐腐蚀、耐冷热交变疲劳性能差的问题，经过反复研究和大量实验后，提供一种激光制造与再制造连铸线足辊的功能层耐蚀合金材料。该耐蚀合金材料以铁基为基体，加入了适当量的Ni、Mo等元素提升合金的综合性能。

一种激光制造与再制造连铸线足辊的功能层合金材料，该合金材料由以下质量百分数的组分组成：Cr：16%~18%，Ni：26%~28%，Mo：6%~7%，C: ≦0.05%，W：≦2%，Fe：余量。

一种激光制造与再制造连铸线足辊的功能层的制备方法：（1）制备功能层粉末：按照Cr：16%~18%，Ni：26%~28%，Mo：6%~7%，C: ≦0.05%，W：≦2%，Fe：余量的质量分数配置功能层粉末；（2）激光熔覆：采用同步送粉并加氩气保护的方式直接将合金粉末送入熔池进行扫描熔覆功能层，每层厚度控制在1.0mm～1.2mm；熔覆叠加 2~3层，使功能层厚度达到3mm以上；（3）表面加工：熔覆完成后对功能层表面进行加工，最终厚度控制在2.5mm～3mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于。

（1）功能层铁基合金与其他合金相比，适当降低了Cr，W，Mo含量；就Cr含量而言，随着Cr含量增加, 合金的高温抗氧化性和耐蚀性(尤其是耐硫腐蚀性)越好，但是α-Cr相的析出量和析出温度明显增加，尤其α-Cr相的析出温度增加更为显著，因此本发明严格控制了Cr含量在16%~18%范围内。同时将Mo控制在6%~7%范围内，W控制在≦2%范围内，这是根据一系列实验的结果，调整上述三种元素到一个合适的比例范围，这样既可以保证了功能层在高温条件下的耐腐蚀性，又提高了合金的可熔覆性，避免了铁基合金中因含有较高Cr、W、Mo造成熔覆层脆性提高容易出现裂纹的情况（详见图1、2）。

（2）产品采用了多层熔覆技术，通过增加功能层厚度来延缓工作过程中腐蚀物的渗透和扩展，进一步提高总体寿命。

（3）熔池的表面采用氩气保护，避免了激光作用过程中材料的剧烈氧化，从而降低了熔覆过程中产生的夹杂、造渣等缺陷，进一步提高了熔覆层的总体质量（图3）。

（4）经本发明的合金工艺材料和方法制备出的连铸线足辊，在接触红热状态下的钢坯时，其高温疲劳和耐腐蚀性能均能够得到满足。

附图说明

图1是Cr、W、Mo含量较高时的合金材料的金相图。

图2是本发明制备出的Cr、W、Mo含量较低的合金材料的金相图。

图3是本发明制备的合金材料熔覆在连铸线足辊的表面图，其中左侧是气氛保护表面图，右边是未加气氛保护表面图。

具体实施方式

实施例1。

（1）去除连铸线足辊表面的油污，氧化物，疲劳层等影响熔覆质量的因素。

（2）用激光熔覆技术及同步送粉方式进行扫描熔覆功能层。合金成分按质量百分比计：Cr：16%，Ni：26%，Mo：6%，C: 0.01%，W：0.5%，Fe：余量；送粉时加载氩气，粉末直接送至熔池内；每层厚度控制在1.0-1.2mm左右。

（3）等待辊子表面冷却后重复熔覆过程3次，保证总体厚度达到3mm以上。

（4）熔覆完成后对功能层表面进行加工，最终厚度控制在2.5mm左右，外圆尺寸按客户图纸要求加工。

实施例2。

（2）用激光熔覆技术及同步送粉方式进行扫描熔覆功能层。合金成分按质量百分比计：Cr：18%，Ni：28%，Mo：7%，C: 0.05%，W：2%，Fe：余量；送粉时加载氩气，粉末直接送至熔池内；每层厚度控制在1.0-1.2mm左右。

（3）等待辊子表面冷却后重复熔覆过程4次，保证总体厚度达到3mm以上。

（4）熔覆完成后对功能层表面进行加工，最终厚度控制在2.7mm左右，外圆尺寸按客户图纸要求加工。

实施例3。

（2）用激光熔覆技术及同步送粉方式进行扫描熔覆功能层。合金成分按质量百分比计：Cr：17%，Ni：27%，Mo：6.5%，C: 0.04%，W：1.3%，Fe：余量；送粉时加载氩气，粉末直接送至熔池内；每层厚度控制在1.0-1.2mm左右。

本发明制备出的合金材料，经实施例熔覆在连铸线足辊表面上，其与基体润湿性好、结合力强、涂层组织细化结构致密、开裂敏感度极低；经实验发现其耐高温腐蚀效果良好，在700度左右时仍能将屈服应力维持在300MPa以上（通常不锈钢在此温度下为150MPa左右），耐氟化物腐蚀的时间为常见奥氏体不锈钢的1.5倍，堆焊辊子（焊材414Ｎ）的4～5倍；经本发明制备的连铸线足辊，与传统堆焊辊子相比，其使用寿命可达原使用寿命的3.5～4倍。

Claims

1.一种激光制造与再制造连铸线足辊的功能层合金材料，该合金材料由以下质量百分数的组分组成：Cr：16%~18%，Ni：26%~28%，Mo：6%~7%，C: ≦0.05%，W：≦2%，Fe：余量；

所述激光制造与再制造连铸线足辊的功能层的制备方法，包括以下步骤：

（1）制备功能层粉末

按照Cr：16%~18%，Ni：26%~28%，Mo：6%~7%，C: ≦0.05%，W：≦2%，Fe：余量的质量分数配置功能层粉末；

（2）激光熔覆

采用同步送粉并加氩气保护的方式直接将合金粉末送入熔池进行扫描熔覆功能层，每层厚度控制在1.0mm～1.2mm；熔覆叠加 2~3层，使功能层厚度达到3mm以上；

（3）表面加工

熔覆完成后对功能层表面进行加工，最终厚度控制在2.5mm～3mm。