[發明專利]一種連鑄機結晶器銅板激光強化用梯度合金材料和方法

有效

• 申請號: 201310657301.7
• 申請日: 2013-12-05
• 公開（公告）號: CN103805813A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 陳常義;徐國建;傅新皓;馮明遠
• 申請（專利權）人: 鞍山煜宸科技有限公司
• 主分類號: C22C19/07
• 分類號: C22C19/07;C22C30/00;C23C24/10
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所 21224
• 代理人: 張群

技術領域

本發明涉及金屬材料領域，尤其涉及一種連鑄機結晶器銅板激光強化用梯度合金材料和方法。?

背景技術

結晶器是連鑄機上的關鍵部件，其質量直接影響連鑄坯表面質量、連鑄機作業率和連鑄坯成本。高效連鑄技術的發展對結晶器質量提出了更高的要求，高強度、高耐磨性、耐腐蝕性和良好的導熱性成為衡量結晶器質量的重要指標。板坯結晶器在使用過程中主要存在邊緣磨損、寬面熱裂紋、窄面收縮、腐蝕等問題。國內外使用的導熱性好的銅質結晶器基材無法達到其使用要求，另外銅對大多數鋼種而言是一種有害元素，受鋼水沖刷進入鋼坯中的銅會使鑄坯表面產生星形裂紋，從而導致質量缺陷。合適的結晶器用基材以及對基材進行必要的表面處理是連鑄生產必須具備的條件。?

目前對結晶器材質研究的重點是采用合適的表面處理技術，在結晶器表面通過電鍍、化學鍍、熱噴涂、激光熔覆一種或幾種材料，以獲得特殊功能表面，在保證其導熱性受鍍層影響不大的情況下，獲得與基體結合牢固、耐磨性好、抗熱腐蝕性強的各種涂層，以改善結晶器表面性能、延長使用壽命、提高連鑄坯質量，從而達到澆鑄噸鋼價格下降的目的。?

然而廣泛應用的電鍍、化學鍍、熱噴涂等表面處理方法雖然能提高結晶器銅板的耐磨性，但由于制備的涂層與基體是機械結合，而不是冶金物理結合，在結晶器使用過程中常會由于冷熱疲勞,鍍層易于發生剝落起皮，引起結晶器銅板的報廢和連鑄停產；涂層存在著疏松、針孔、雜質等缺陷，顯著影響涂層的耐高溫、抗磨損和沖刷性能，影響涂層的使用壽命；而且生產周期較長，生產成本高，直接影響鋼廠的生產成本和耗費，另外，電鍍、化學鍍、熱噴涂等技術存在排污排廢問題，容易引起環境污染。?

發明內容

本發明的目的在于提供一種連鑄機結晶器銅板激光強化用梯度合金材料和方法，在結晶器鉻鋯銅窄板工作面上，利用激光熔覆技術，先用鎳基合金材料與基材過渡，再在鎳基合金過渡層上熔覆特制的鈷基合金材料，使結晶器鉻鋯銅窄板工作表面形成新的耐高溫腐蝕和磨損的、具有超細化、高強韌性金相組織的梯度合金層。該鈷基合金是在一種司太立?合金基礎上，通過添加Hf、B和Si元素，適當降低合金熔點，形成適合于激光熔覆的新型鈷基合金材料。通過提高結晶器窄板工作表面高溫耐蝕耐磨性，實現失效結晶器激光修復與再制造，恢復和提高使用功能。?

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案實現：?

一種連鑄機結晶器銅板激光強化用梯度合金材料，其特征在于，其各組成原料按重量百分比例配比如下：?

C：0.8～1.5%；?

Si：1.0～2.4%；?

Mn：0.5～1.5%；?

Fe：1.2～3.0%；?

Cr：26～34%；?

Ni：1.5～4.0%；?

W：4.0～12.0%；?

B：1.2～2.0%；?

Hf：0.2～0.5%；?

Co：余量；?

由上述成分組成鈷基合金粉末。?

使用光纖激光器使連鑄機結晶器銅板強化的方法，其特征在于，具體操作步驟如下：?

1）在結晶器鉻鋯銅窄板工作表面，先通過噴涂方式預置一層0.5mm～0.8mm鎳基合金作為過渡層，經過400～500℃預熱后使用光纖激光器進行激光重熔，再在過渡層上面激光熔覆鈷基合金粉末；?

2）基材與復合熔覆層采取保溫措施，使冷卻速度減慢；熔覆結束后整體進行溫度為350～450℃，時間為5～6小時的消除應力回火處理。?

所述的步驟1）鎳基和鈷基合金粉末總熔覆厚度1.5～1.8mm。?

所述的鎳基合金為鎳鉻鉬鈮合金或哈氏合金粉末。?

所述的光纖激光器為6000W光纖激光器。?

所述的步驟1）激光熔覆工藝為：功率：4000～5500W；光斑直徑：6.0～8.0mm；焦距：?340～400mm；掃描速度：2400～3200mm/min；預置粉厚度：0.5～1.0mm；粒度：-100～+270目，搭接率：30～50%。?

與現有的技術相比，本發明的有益效果是：?

1）結晶器銅板激光強化用梯度合金材料，是先用鎳基合金材料與銅基材過渡，形成韌性良好、冶金結合牢固的過渡層，再在鎳基合金基礎上熔覆特制的鈷基合金材料，形成復合梯度功能材料。?

2）結晶器銅板激光強化用梯度合金材料中的鈷基合金，是在傳統司太立鈷基合金基礎上，通過調整合金元素比例，適當添加B、Si和Hf元素，有效降低了合金熔點，形成適合于大面積激光熔覆的新型鈷基合金材料。?