钢厂轧机牌坊激光制造与再制造用合金材料及其制备方法

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2024-03-12 16:31:24

权利要求书： 1.一种激光制造与再制造轧机牌坊用合金材料，其特征在于，该合金材料的成份按质量百分比计：C：0.7% 1.2%，Cr：22% 27%，Fe：1% 3%，W：4% 8%，Ni：5% 10%，Ti：0.5 1.0%，氧化镧：0.1%~ ~ ~ ~ ~ ~

0.5%，Co：余量。

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2.一种激光制造与再制造轧机牌坊的制备方法，其特征在于，具体步骤包括：（1）去除待熔覆牌坊表面的疲劳层及氧化物；

（2）选用激光熔覆技术，采用同步送粉或预置铺粉方式扫描，熔覆层单层熔覆厚度0.5?

1.0mm，所述的熔覆层合金材料的成分是：C：0.7% 1.2%，Cr：22% 27%，Fe：1% 3%，W：4% 8%，~ ~ ~ ~Ni：5% 10%，Ti：0.5 1.0%，氧化镧：0.1% 0.5%，Co：余量。

~ ~ ~

3.如权利要求2所述的激光制造与再制造轧机牌坊的制备方法，其特征在于，激光熔覆技术的参数为：预热温度为200℃，送粉量10g/min?50g/min，激光功率3kw?4kw，光斑直径

4.0mm，扫描速度1000mm/min?2000mm/min，步进2.0mm，搭接率40 60%，单层熔覆厚度0.5mm?~

1.0mm。

说明书：一种钢厂轧机牌坊激光制造与再制造用合金材料及其制备方法

技术领域[0001] 本发明涉及一种激光熔覆合金材料，特别是涉及一种钢厂轧机牌坊激光再制造用合金材料及其制备方法。技术背景

[0002] 轧机牌坊又被称为机架，是两由两个金属框架所组成用于安装轧辊、支撑辊等轴承座组件和轧辊调整装置的重要部件。牌坊在运行过程中不断受到轧制力的冲击，导致衬板和牌坊安装配合面之间产生磨损，同时轧制的冷却水会造成牌坊表面的腐蚀，这就造成轧制精度的下降，进而造成钢材轧制质量的下降。[0003] 目前牌坊的主修复方式为在线堆焊、热喷涂、激光熔覆等方式。随着激光增材制造技术的发展，激光熔覆方式正成为轧机牌坊修复的主要方法，但目前用于牌坊的激光制造与再制造材料主要存在硬度高，熔覆过程易出现裂纹，熔覆后加工难度大，甚至无法加工，只能依靠人工打磨，大大降低的作业效率，提高了作业难度。发明内容[0004] 本发明主要针对上述出现的问题，经过反复研究和大量实验后，提供一种激光制造与再制造合金材料及其制备方法。该合金材料以钴基合金为基体，加入了适当的Ti元素减少熔覆后合金层中易出现的较大的气孔问题；增加La元素，提高熔覆层强度，提高材料氧化膜的附着力，提高熔覆层的防腐性能；控制Ni、Cr、W的比例保证熔覆层的使用过程中的耐磨性，控制熔覆层的硬度，提高可熔覆性，降低加工难度。[0005] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。[0006] 一种激光制造与再制造轧机牌坊用合金材料，该合金材料的成份按质量百分比计：C：0.7% 1.2%，Cr：22% 27%，Fe：1% 3%，W：4% 8%，Ni：5% 10%，Ti：0.5 1.0%，氧化镧：

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0.1% 0.5%，Co：余量。

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[0007] 这种激光制造与再制造轧机牌坊的制备方法，具体步骤包括：（1）去除待熔覆牌坊表面的疲劳层及氧化物。

[0008] （2）选用激光熔覆技术，采用同步送粉或预置铺粉方式扫描，熔覆层单层熔覆厚度0.5?1.0mm，所述的熔覆层合金材料的成分是：C：0.7% 1.2%，Cr：22% 27%，Fe：1% 3%，W：4%~ ~ ~ ~

8%，Ni：5% 10%，Ti：0.5 1.0%，氧化镧：0.1% 0.5%，Co：余量。

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[0009] 激光熔覆技术的参数为：预热温度为200℃，送粉量10g/min?50g/min，激光功率3kw?4kw，光斑直径4.0mm，扫描速度1000mm/min?2000mm/min，步进2.0mm，搭接率40 60%，单~

层熔覆厚度0.5mm?1.0mm。

[0010] 与现有技术相比，本发明的有益效果为。[0011] （1）熔覆厚度严格控制在0.5?1.0mm，避免熔覆层厚度过厚，熔覆层内的气孔因凝固过快无法逸出。[0012] （2）Ti去除粉末含中的氧及熔覆过程中的氧从而减少熔覆层中的气孔，避免出现贯穿性气孔，造成熔覆层不防腐，进一步提高牌坊表面的防腐性能，同时弥补Cr含量的减少而造成的碳化物减少，保证使用过程中的耐磨性；同时在熔覆过程中的形成的细小弥散的碳化物，碳化物尺寸小于2微米，可以作为形核质点，细化晶粒，提高熔覆层的抗冲击能力。但Ti的碳化物形成能力较强，加入量需精确控制，否则会造成基体中其他元素的C供给不足，无法对熔覆层起到有效强化作用。

[0013] （3）氧化镧的加入改善晶界，减少碳化物的偏析，提高脱氧脱硫能力，生成的稀土氧硫化物可产生良好的弥散强化作用；提高氧化膜的附着能力，提高熔覆层的抗腐蚀能力。但加入量应严格控制，否则会产生相反的效果，造成组织的严重不均匀性。

[0014] （4）Ni、W、Cr比例合理控制。由于牌坊的工作条件的腐蚀主要为水气腐蚀，因此控制Cr含量在22?27%既可以保证防腐性，又可以形成一定量的碳化物不会大幅降低耐磨性。W含量适当控制，避免形成的碳化物过多给后续加工带来不便，同时降低熔覆的过程中的开裂倾向，提高熔覆层的韧性。Ni的加入提高奥氏体的稳定性，降低熔覆层的硬度，使熔覆层的硬度控制在38?46HRC，提高材料的熔覆性能，降低熔覆后的加工难度。附图说明[0015] 图1实施例1熔覆后的组织图。具体实施方式[0016] 以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。[0017] 一种激光制造与再制造轧机牌坊用合金材料，该合金材料的成份按质量百分比计：C：0.7% 1.2%，Cr：22% 27%，Fe：1% 3%，W：4% 8%，Ni：5% 10%，Ti：0.5 1.0%，氧化镧：

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0.1% 0.5%，Co：余量。

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[0018] 这种激光制造与再制造轧机牌坊的制备方法，具体步骤包括：（1）去除待熔覆牌坊表面的疲劳层及氧化物。

[0019] （2）选用激光熔覆技术，采用同步送粉或预置铺粉方式扫描，熔覆层单层熔覆厚度0.5?1.0mm，所述的熔覆层合金材料的成分是：C：0.7% 1.2%，Cr：22% 27%，Fe：1% 3%，W：4%~ ~ ~ ~

8%，Ni：5% 10%，Ti：0.5 1.0%，氧化镧：0.1% 0.5%，Co：余量。

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[0020] 激光熔覆技术的参数为：预热温度为200℃，送粉量10g/min?50g/min，激光功率3kw?4kw，光斑直径4.0mm，扫描速度1000mm/min?2000mm/min，步进2.0mm，搭接率40 60%，单~

层熔覆厚度0.5mm?1.0mm。

[0021] 实施例1。[0022] 1、去除牌坊待熔覆表面的油污，氧化物，疲劳层等影响熔覆质量的因素。[0023] 2、选用激光熔覆技术，采用预置铺粉方式扫描，熔覆层单层熔覆厚度0.5mm，所述的熔覆层合金材料的成分是：C：0.7%，Cr：22%，Fe：3%，W：4%，Ni：5%，Ti：0.5%，氧化镧：0.1%，Co：余量。[0024] 3、预热温度为200℃，送粉量10g/min，激光功率3kw，光斑直径4.0mm，扫描速度1000mm/min，步进2.0mm，搭接率50%，单层熔覆厚度0.5mm。

[0025] 4、对熔覆后的合金层进行加工保留厚度0.3mm。[0026] 采用本专利中的合金材料，利用激光再制造技术熔覆后的牌坊表面经着色探伤检测表面没有裂纹，气孔缺陷，经盐雾测试后防腐能力达到9级；硬度为42HRC，降低了熔覆的工艺难度；同时提高熔覆后的加工效率1倍以上。[0027] 实施例2。[0028] 1、去除牌坊待熔覆表面的油污，氧化物，疲劳层等影响熔覆质量的因素。[0029] 2、选用激光熔覆技术，采预置铺粉方式扫描，熔覆层单层熔覆厚度0.8mm，所述的熔覆层合金材料的成分是：C：1.0%，Cr：24%，Fe：2%，W：6%，Ni：8%，Ti：0.8%，氧化镧：0.2%，Co：余量。[0030] 3、预热温度为200℃，送粉量18g/min，激光功率3.5kw，光斑直径4.0mm，扫描速度1200mm/min，步进2.0mm，搭接率50%，单层熔覆厚度0.8mm。

[0031] 4、对熔覆后的合金层进行加工保留厚度0.5mm。[0032] 采用本专利中的合金材料，利用激光再制造技术熔覆后的牌坊表面经着色探伤检测表面没有裂纹，气孔缺陷，经盐雾测试后防腐能力达到9级；硬度为43HRC，降低了熔覆的工艺难度；同时提高熔覆后的加工效率1倍以上。[0033] 实施例3。[0034] 1、去除牌坊待熔覆表面的油污，氧化物，疲劳层等影响熔覆质量的因素。[0035] 2、选用激光熔覆技术，采用同步送粉方式扫描，熔覆层单层熔覆厚度0.8mm，所述的熔覆层合金材料的成分是：C：1.2%，Cr：26%，Fe：3%，W：8%，Ni：10%，Ti：1.0%，氧化镧：0.2%，Co：余量。[0036] 3、预热温度为200℃，送粉量35g/min，激光功率3.2kw，光斑直径4.0mm，扫描速度1500mm/min，步进2.0mm，搭接率50%，单层熔覆厚度0.8mm。

[0037] 4、对熔覆后的合金层进行加工保留厚度0.6mm。[0038] 采用本专利中的合金材料，利用激光再制造技术熔覆后的牌坊表面经着色探伤检测表面没有裂纹，气孔缺陷，经盐雾测试后防腐能力达到9级；硬度为44HRC，降低了熔覆的工艺难度；同时提高熔覆后的加工效率1倍以上。