[发明专利]激光合金化干熄焦衬板及其制备方法

说明书

本发明涉及一种激光合金化干熄焦衬板及其制备方法，该制备方法包括如下步骤：(1)对铸造好的基材衬板工作表面进行清洗；(2)在基材衬板工作表面各个沉头孔内涂满和好的快干粉，晾干；(3)配制合金化粉末，所述合金化粉末包括：C：1.45～1.65wt.％，Si：0.15～0.4wt.％，Cr：3.75～5.0wt.％，W：11.75～13wt.％，Co：4.75～5.25wt.％和余量的Fe；(4)采用预置铺粉的方式，通过静电喷粉机将配制好的合金化粉末均匀喷洒在基材衬板工作表面；(5)将基材衬板工作表面进行激光合金化，得到激光合金化干熄焦衬板。采用上述方法制得的激光合金化干熄焦衬板，能够显著提高衬板工作表面硬度、耐磨性和耐烧损性能，显著提高其使用寿命，降低企业成本。

技术领域

本发明涉及金属表面处理技术领域，特别涉及一种激光合金化干熄焦衬板及其制备方法。

背景技术

干法熄焦(简称CDQ)是目前国内外冶金和焦化企业广泛应用的一项节能生产工艺，它通过惰性气体将红焦熄灭制备焦炭，同时有效回收和利用红焦显热发电，具有节能、环保等优点。在干熄焦生产中，焦罐作为主要设备之一，周期地接受从焦炉中推出的红焦，运行至熄焦塔顶部，将红焦排入熄焦塔，循环往复。焦罐衬板频繁承受1050℃左右红焦炭的烧蚀、氧化、腐蚀、冲击和冲刷磨损，工作环境恶劣，要求较高。目前广泛使用铸造耐热合金钢(ZG35Cr24Ni7SiN)衬板耐磨损和耐烧蚀性能差，普遍存在寿命短，可靠性低等问题，特别是焦罐底部和锥段铸造合金衬板更容易发生烧损，损伤的衬板掉落至熄焦塔内会引起生产事故。传统耐热铸造合金衬板使用中更换频繁，成本高，更换劳动强度大，影响了干熄焦生产的正常运行，是制约企业降低成本的瓶颈之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简单、成本低廉、能显著提高干熄焦衬板耐磨、耐烧损性能和使用寿命的激光合金化干熄焦衬板及其制备方法，进而提高干熄焦焦罐使用寿命，保证生产连续进行，减少衬板更换次数，降低企业成本。为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种激光合金化干熄焦衬板的制备方法，包括如下步骤：

(1)对铸造好的基材衬板工作表面进行清洗；

(2)在基材衬板工作表面各个沉头孔内涂满和好的快干粉，晾干；

(3)配制合金化粉末，所述合金化粉末包括：C：1.45～1.65wt.％，Si：0.15～0.4wt.％，Cr：3.75～5.0wt.％，W：11.75～13wt.％，Co：4.75～5.25wt.％和余量的Fe；

(4)采用预置铺粉的方式，通过静电喷粉机将配制好的合金化粉末均匀喷洒在基材衬板工作表面；

(5)将基材衬板工作表面进行激光合金化，得到激光合金化干熄焦衬板。

本发明的激光合金化干熄焦衬板的制备方法，在激光器输出的高能量密度激光光束作用下，合金粉末与基材衬板表面金属发生快速冶金反应，在周围常温衬板基材金属的快速冷却作用下，获得了晶粒细小、组织致密的合金化层，合金化层硬度达到HRC63以上，并且无裂纹、气孔和夹杂缺陷，制得了干熄焦衬板工作面合金化层；同时，本发明方法除了可以在基材衬板工作表面制得耐烧损、高耐磨的合金化层，同时还对合金化层下面的铸造基体金属完成了激光淬火处理过程，其淬火组织从合金层开始，直至深入衬板基体内部1.5mm处，激光淬火层的硬度呈现梯度变化，由激光合金层下边界面开始，硬度由HRC55变化到HRC45左右，在淬火层的下面是热影响区，硬度一般在HRC35-40左右，热影响区一般在淬火层下方至基体内部0.5mm深度内，然后是硬度在HRC28-32的ZG35Cr24Ni7SiN基材。通过本发明方法，在基材衬板的表面制得耐烧损、高硬度的合金化层，然后是较高硬度的淬火层，接着是硬度中等的热影响区，直至基材，形成了梯度变化的衬板工作表面耐磨层，提高了衬板耐冲击、耐磨损性能，并提高了干熄焦衬板的耐烧损性能，显著提高了使用寿命。