[發明專利]一種激光合金化TRT葉片及其制備方法

在審

• 申請號: 202110801629.6
• 申請日: 2021-07-15
• 公開（公告）號: CN113523736A
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 付宇明;王紅亮
• 申請（專利權）人: 付宇明;王紅亮
• 主分類號: B23P15/02
• 分類號: B23P15/02;C21D9/00;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/22;C22C38/24;C23C24/04;C23C24/08
• 代理公司: 石家莊眾志華清知識產權事務所(特殊普通合伙) 13123
• 代理人: 田秀芬

本發明公開了一種激光合金化TRT葉片及其制備方法，屬于金屬表面處理技術領域，包括以下步驟：采用丙酮或無水乙醇清洗銑削后的TRT葉片表面；為增加吸光性，將待強化TRT葉片表面涂刷墨汁，晾干；利用毛刷將稀油均勻涂刷在葉片待合金化表面后，通過靜電噴粉機將配制好的合金化粉末均勻噴于葉片表面，獲得厚度均勻可控的合金化粉末涂層；采用激光掃描通過卡具夾持的TRT葉片，實現葉片表面合金化，并且通過可任意旋轉角度的卡具實現多個TRT葉片各工作表面的批量合金化。本發明制得的合金化TRT葉片具有優異的耐磨、耐腐蝕性能，顯著延長了葉片的使用壽命，并且工藝簡單，成本低廉，節省材料，適合批量生產，具有顯著的經濟效益。

技術領域

本發明涉及金屬表面處理技術領域，尤其是一種激光合金化TRT葉片及其制備方法，用于高爐煤氣余壓透平發電裝置中。

背景技術

高爐煤氣余壓透平發電裝置（Blast Furnace Top Gas Recovery Turbine Unit,簡稱TRT）是利用高爐冶煉的副產品——高爐爐頂煤氣具有的壓力能及熱能,使煤氣通過透平膨脹機做功,將其轉化為機械能，再將機械能轉化為電能,是冶金行業高爐生產的核心設備之一。TRT裝置中透平主機中的TRT葉片是TRT裝置的關鍵部件，其性能好壞直接影響企業的經濟效益和節能降耗指標。然而，由于TRT葉片所處工況往往比較惡劣，要長期承受高壓、含多種腐蝕成分和硬質粉塵介質的高速沖刷，傳統單一材料1Cr13、2Cr13等制備的葉片往往短時間出現嚴重磨損而失效，或者在葉片表面結垢，影響機組的高速動平衡性能，引起振動和噪音，降低了機組的工作效率。

因此，尋求一種更耐磨、耐腐蝕、使用壽命長、性能好、不積垢、價格低廉的TRT葉片及制備方法，是現階段亟待解決的關鍵問題。

發明內容

本發明需要解決的技術問題是提供一種激光合金化TRT葉片及其制備方法，制得的合金化TRT葉片，具有優異的耐磨損性、耐溫性、耐腐蝕性、不粘連特性和更長的使用壽命，并且工藝簡單，成本低廉，節省材料，適合批量生產，具有顯著的經濟效益。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：

一種激光合金化TRT葉片的制備方法，包括以下步驟：

步驟1、將按標準圖紙加工好的TRT葉片的工作表面銑削0.2mm；

步驟2、對步驟1銑削后TRT葉片的待激光合金化表面進行清洗，并使用墨汁涂黑，晾干；

步驟3、根據使用TRT葉片的腐蝕磨損工況要求，配制合金化粉末；

步驟4、使用毛刷將稀油均勻涂刷于步驟2處理的TRT葉片的待激光合金化表面，在表面形成油膜；

步驟5、將步驟3配制好的合金化粉末通過靜電噴粉設備均勻地噴于步驟4處理的TRT葉片的待激光合金化表面，表面的油膜吸附合金粉末形成涂層；

步驟6、將步驟5處理的TRT葉片通過卡具安裝在大功率半導體激光加工平臺上；

步驟7、利用大功率激光器輸出的高能量光束掃描步驟6中的TRT葉片的待激光合金化表面，使得合金化粉末與TRT葉片工作表面金屬發生快速冶金反應，在TRT葉片基材表面得到激光合金化層；

步驟8、對步驟7中得到的激光合金化層進行打磨拋光；

步驟9、檢查步驟8打磨拋光后的激光合金化層的表面狀況，對存在缺陷的激光合金化層表面進行局部打磨處理，局部重新進行激光合金化；

步驟10、經檢查合格的激光合金化TRT葉片，表面涂刷防銹油后裝箱備用。

本發明技術方案的進一步改進在于：步驟2中，清洗使用丙酮或無水乙醇。

本發明技術方案的進一步改進在于：步驟3中，所述合金化粉末的質量百分比為：C1.3～1.65%，Cr 4.5～4.75%，W 9.5～10.45%，Mo 1.75～2.11%，V 4.2～4.62%，Si 0.05～0.15%，Mn 0.2～0.32%，余量為Fe；所述合金化粉末的目數為135～325目。