[实用新型]一种结晶器激光再制造成套设备

说明书

技术领域

本发明属于激光器应用技术领域，特别是涉及一种结晶器激光再制造成套设备。

背景技术

结晶器是炼钢中连铸钢的关键部件，连铸时钢水通过结晶器表面连续冷却而直接铸出钢坯，结晶器的质量直接影响连铸坯表面质量、连铸机作业率和连铸坯成本及出钢吨位等。高效连铸技术的发展对结晶器质量提出了更高的要求，高强度、高耐磨性、耐腐蚀性和良好的导热性成为衡量结晶器质量的重要指标。目前，对结晶器表面处理常用的技术有：堆焊技术、熔接技术、电镀、化学镀、热喷涂、非金属镀技术、物理与化学气相沉积、化学热处理、激光熔覆等。然而广泛应用的电镀、化学镀、热喷涂等表面处理方法虽然能提高结晶器铜板的耐磨性，但由于制备的涂层与基体是机械结合，而不是冶金结合，在结晶器使用过程中常会由于热疲劳镀层易于发生剥落起皮，引起结晶器铜板的报废和连铸停产；涂层存在着疏松、气孔、夹杂等缺陷，显著影响涂层性能和使用寿命。

近年来，出现了大功率CO₂激光器在结晶器铜板表面进行激光熔覆工艺的研究；获得的激光熔覆耐磨合金涂层为冶金结合，与电镀、热喷涂等涂层相比，具有结合强度高、熔层组织细密均匀的特点。然而，目前结晶器激光熔覆的设备均采用大功率CO₂激光器，该激光器在金属对激光的吸收率和光束质量等方面与工业化高功率全固态激光器相比都存在较大劣势。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种结晶器激光再制造成套设备，满足结晶器表面进行激光熔覆工艺的可实施性，同时获得的激光熔覆涂层满足结晶器恶劣的工作环境，最终可以提高结晶器的性能和使用寿命。

本发明采用的技术方案如下：

本发明包括激光器、数控加工机床、激光加工头、送粉器、整机控制系统和安全防护房，所述的激光器为全固态激光器，与机床上的激光加工头通过传输光纤连接。

所述的送粉器包括存储粉末的料筒、驱动机构、密封箱和置于密封箱的第一刮粉块、第二刮粉块、送粉盘，驱动机构与送粉盘连接，第一刮粉块和第二刮粉块对称置于送粉盘的同一端面上，通过密封箱盖固定压紧，密封箱上设有通气管，料筒出料口与第一刮粉块的进料口配合，第二刮粉块的出粉口与送粉管连接，在送粉盘与两刮粉块相接触的端面上开有环形沟槽，在工作时，密封箱内通入惰性气体；环形沟槽的宽度为5-10mm，深度为0.5-1mm。

本发明的有益效果：

本发明采用全固态激光器对结晶器进行表面熔覆，可以产生更高功率的激光束，通过传输光纤与激光加工头连接，结构简单，适于铜合金对激光的吸收。

本发明中的送粉器结构，使粉末从料筒出口依靠重力和气压作用落到送粉盘的环形沟槽内，均匀分布在环形沟槽内，载流气体通过吸粉嘴将粉末以流动的形式送出。粉末的输送量由环形槽形状、尺寸和送粉盘的转速控制。粉末输送通过通气管连接密封箱的封闭式载气结构，且通气管的通气方式采用压气式气力输送，利于粉末流动和混合。

本发明根据结晶器的机械性能、失效情况和铜合金表面激光熔覆的特点而设计，在结晶器表层获得耐磨、耐冲蚀的冶金结合熔覆层。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中激光器的结构示意图。

图3为图1中激光头的结构示意图。

图4为图1中送粉器的结构示意图。

图5为结晶器合金的涂层结构示意图。

图中： 1、谐振腔；2、放大单元；3、激光束；4、X轴执行机构；5、Y轴执行机构；6、龙门立柱；7、Z轴执行机构；8、激光加工头；9、结晶器；10、背板；11、送粉器；12、送粉管；13、安全防护房；14、电控柜；15、工作台；16、龙门横梁；17、水冷机；18、传输光纤；19、激光器；20、整机控制台；21、数控操作台；22、光纤连接器；23、激光准直单元；24、激光聚焦单元；25、送粉头；26、料筒；27、第一刮粉块；28、送粉盘；29、密封箱，30、耦合器，31、第二刮粉块；32、合金涂层；33、环形沟槽,34、通气管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：如图1所示，本发明包括激光器19、数控加工机床、激光加工头8、送粉器11、整机控制系统和安全防护房，所述的激光器19为全固态激光器，与机床上的激光加工头8通过传输光纤18连接，工作时，结晶器9安装在机床上激光加工头的下方。