[發(fā)明專(zhuān)利]一種激光－感應(yīng)復(fù)合熔覆修復(fù)連鑄結(jié)晶器的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210449535.8
• 申請(qǐng)日: 2012-11-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102909325A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周圣豐;戴曉琴;吳超;張?zhí)煊?/a>
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南昌航空大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B22D11/057
• 分類(lèi)號(hào): B22D11/057;C23C24/10
• 代理公司: 南昌洪達(dá)專(zhuān)利事務(wù)所 36111
• 代理人: 劉凌峰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種修復(fù)連鑄結(jié)晶器的方法，尤其涉及一種激光－感應(yīng)復(fù)合熔覆修復(fù)連鑄結(jié)晶器的方法。

背景技術(shù)

連鑄結(jié)晶器是一個(gè)強(qiáng)制水冷的無(wú)底鋼錠模，主要由導(dǎo)熱性非常好的銅或銅合金做內(nèi)襯，外面套有夾套通水冷卻，使高溫鋼液逐漸冷卻凝固并在盡可能高的拉速下，形成所需規(guī)格、形狀以及厚度均勻的鑄坯。因此，連鑄結(jié)晶器是連鑄機(jī)非常重要的部件，被稱(chēng)之為連鑄設(shè)備的“心臟”，其質(zhì)量好壞對(duì)連鑄生產(chǎn)和鑄坯質(zhì)量都有很大的影響。

隨著連鑄向高效化發(fā)展，連鑄結(jié)晶器的使用壽命成為制約連鑄生產(chǎn)的一項(xiàng)重要因素。對(duì)連鑄結(jié)晶器進(jìn)行修復(fù)，延長(zhǎng)其使用壽命，對(duì)提高連澆率，保證鑄坯質(zhì)量，以及提高企業(yè)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效率具有十分重要的意義。修復(fù)連鑄結(jié)晶器常規(guī)的方法有電鍍硬鉻（李虹.?連鑄方坯結(jié)晶器電鍍硬鉻的工藝，材料保護(hù)，2001，34（5）：55）、等離子噴涂NiCr-Cr₃C₂涂層（陳健，劉雪飄，梁歡.?結(jié)晶器鉻鋯銅板表面等離子噴涂鎳鉻－碳化鉻涂層的研究，材料導(dǎo)報(bào)，2010,11（24）：525－528）與激光熔覆鎳基涂層（刑飛，侯丹輝，張翼飛，宮銘輝.?一種結(jié)晶器表面激光熔覆的合金涂層及其制備方法，中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利，200810012662）等。其中，電鍍層厚度較?。ㄒ话阈∮?.3mm），與連鑄結(jié)晶器形成結(jié)合力差的化學(xué)性結(jié)合；等離子噴涂層孔隙率高，與連鑄結(jié)晶器之間呈機(jī)械性結(jié)合，服役一段時(shí)間后易剝落；盡管激光熔覆鎳基涂層與連鑄結(jié)晶器之間形成了結(jié)合強(qiáng)度高的冶金結(jié)合，但連鑄結(jié)晶器對(duì)激光反射率高導(dǎo)致激光熔覆效率低，涂層易開(kāi)裂。

近年來(lái)，可以在高效率條件下，將涂層內(nèi)的熱應(yīng)力降低到最小程度，從而制備高性能的無(wú)裂紋涂層的激光－感應(yīng)復(fù)合熔覆技術(shù)（Shengfeng?Zhou，Yongjun?Huang，Xiaoyan?Zeng.?Microstructure?characteristics?of?Ni-based?WC?composite?coatings?by?laser?induction?hybrid?rapid?cladding.?Materials?Science?and?Engineering:?A，2008,480（1－2）：564－572）引起了人們的廣泛興趣。但是，關(guān)于采用激光－感應(yīng)復(fù)合熔覆修復(fù)連鑄結(jié)晶器的方法并未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種激光－感應(yīng)復(fù)合熔覆修復(fù)連鑄結(jié)晶器的方法。本發(fā)明所用的專(zhuān)用銅基合金粉末流動(dòng)性好，與連鑄結(jié)晶器具有十分優(yōu)異的相容性與潤(rùn)濕性以及相近的熱物理性能；在激光－感應(yīng)復(fù)合熔覆修復(fù)之前，對(duì)連鑄結(jié)晶器破損部位進(jìn)行電鍍鎳或化學(xué)鍍鎳處理，提高連鑄結(jié)晶器對(duì)激光束能量的吸收率；采用激光－感應(yīng)復(fù)合熔覆修復(fù)連鑄結(jié)晶器，不但可以提高連鑄結(jié)晶器對(duì)激光束能量的利用率，也可以減小熔覆過(guò)程中的溫度梯度，消除涂層中的氣孔與裂紋等冶金缺陷，從而大幅度提高熔覆效率以及改善涂層的耐磨、耐腐與抗疲勞性能。因此，采用該方法修復(fù)連鑄結(jié)晶器具有常規(guī)修復(fù)方法無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。

本發(fā)明是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其方法與步驟為：

（1）將專(zhuān)用銅基合金粉末放置于自動(dòng)送粉器的裝料斗內(nèi)，對(duì)連鑄結(jié)晶器破損部位進(jìn)行除油、除銹、挖除裂紋或劃傷、活化與電鍍鎳或化學(xué)鍍鎳處理；從而提高連鑄結(jié)晶器破損部位對(duì)激光束能量的吸收率；

（2）將高頻感應(yīng)加熱線圈與連鑄結(jié)晶器破損部位之間的距離控制在2~15?mm內(nèi)，調(diào)節(jié)感應(yīng)加熱功率，使連鑄結(jié)晶器的破損部位被感應(yīng)加熱的溫度為200~900℃，同時(shí)利用銅管對(duì)感應(yīng)加熱區(qū)吹入Ar氣；

（3）將CO₂激光器產(chǎn)生的激光束與自動(dòng)送粉器的粉末噴嘴定位于感應(yīng)加熱區(qū)內(nèi)，實(shí)現(xiàn)激光熱源與感應(yīng)加熱源的復(fù)合；利用粉末噴嘴將專(zhuān)用銅基合金粉末吹入激光－感應(yīng)復(fù)合熔覆熱源形成的熔池內(nèi)，當(dāng)激光－感應(yīng)復(fù)合熔覆熱源移開(kāi)后，熔融的銅基合金粉末快速凝固結(jié)晶形成修復(fù)銅基合金涂層。其中，粉末噴嘴與連鑄結(jié)晶器破損部位電鍍鎳層表面法向間的夾角為37~45°，粉末噴嘴與連鑄結(jié)晶器破損部位電鍍鎳層垂直距離為12~20?mm；

（4）當(dāng)激光－感應(yīng)復(fù)合熔覆完一道之后，沿激光掃描速度的垂直方向移動(dòng)數(shù)控機(jī)床，其移動(dòng)的距離為激光光斑直徑的30~70%；

（5）檢測(cè)修復(fù)銅基合金涂層的厚度是否達(dá)到預(yù)期的要求，如果沒(méi)有，將激光頭沿Z軸方向上升一段距離ΔZ，該距離ΔZ為上一銅基合金涂層的厚度，然后重復(fù)步驟（2）－（4），直到修復(fù)銅基合金涂層達(dá)到所要求的厚度；

（6）對(duì)修復(fù)銅基合金涂層表面進(jìn)行銑削與磨光，獲得所要求的表面光潔度及尺寸精度。