[发明专利]结晶器足辊修复用镍基合金粉末材料及修复方法

说明书

本发明公开了结晶器足辊修复用镍基合金粉末材料，其化学成分及质量百分比如下：22～28％Cr、8～12％Mo、3～4％Nb、1.0～2.5％Si、0.8～1.6％B、0.8～2％V、0.05～0.08％C、余量为Ni。本发明还公开结晶器足辊修复方法，包括以下步骤：①粗车；②前探伤；③激光熔覆：熔覆层包括两层，其中打底层为铁基合金粉末，打底层之上熔覆功能层，功能层的材料为镍基合金粉末；④精车；⑤磨削；⑥后探伤。使用本发明的材料及方法修复后的结晶器足辊，其高温抗氧化、耐冷热疲劳、耐磨损等性能显著改善，相应的使用寿命也大幅度提高。

技术领域

本发明涉及材料表面改性领域，特别涉及一种结晶器足辊修复用镍基合金粉末材料以及修复方法。

背景技术

在冶金行业，结晶器号称连铸产线的“心脏”，而足辊则是结晶器下端重要传输部件。铸坯在经过足辊时，其并未完全凝固，这就导致足辊要经受很高的温度。同时，为了降低温度，冷却水也不断喷射到足辊表面，使得足辊不断经历急热急冷循环。此外，足辊工况极为恶劣，受到酸性保护渣侵蚀、铸坯摩擦等。因此，足辊表面极易产生氧化磨损、腐蚀以及疲劳产生裂纹导致表层剥落，最终导致辊径减小报废。

激光熔覆是指利用高能激光束作为热源，将同步送进或者预置的粉末材料与基体表面一起熔化，并且快速凝固形成具有特定功能熔覆层的一种新的表面处理技术。相比热喷涂、电弧堆焊等表面改性技术，激光熔覆具有热输入小、稀释率低、产生的残余应力及变形较小、结合强度高、组织致密等优势，目前在钢铁冶金、航空航天、模具制造、煤矿机械等领域得到了较广泛的应用。

由于结晶器足辊工况恶劣，极易损坏，采取一些方式提高其使用寿命，对于钢铁企业降本增效就显得尤为重要。目前主要的手段是采用传统堆焊的方法在足辊表面制备铁基合金涂层，常用的合金焊丝为414N等不锈钢材料。堆焊的缺点是：堆焊热输入较大，极易产生较大的变形，而且稀释率较大，需要堆焊多层减小影响；同时堆焊易产生气孔、夹杂等缺陷；而且堆焊需要焊前预热，再加上较大的热输入，导致晶粒粗大，力学性能降低。

相比于铁基合金，现有的镍基合金抗氧化及耐腐蚀性能较好，因此常用作足辊修复用材料。由于足辊受到急热急冷交替作用，极易产生疲劳裂纹，导致龟裂、剥落，这就需要材料具有较好的塑性，同时由于受到铸坯的摩擦作用，足辊也需要一定的强度。而现有的镍基合金高温抗氧化性能及耐冷热疲劳性能和耐磨损性能不能兼得，所以作为足辊的修复材料还有一定的缺点。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种结晶器足辊修复用镍基合金粉末材料，并且提供了采用激光熔覆的方法进行足辊修复再制造的方法。使用本发明的材料及方法修复后的结晶器足辊，其高温抗氧化、耐冷热疲劳、耐磨损等性能显著改善，相应的使用寿命也大幅度提高。

本发明结晶器足辊修复用镍基合金粉末材料，其化学成分及质量百分比如下：22～28％Cr、8～12％Mo、3～4％Nb、1.0～2.5％Si、0.8～1.6％B、0.8～2％V、0.05～0.08％C、余量为Ni。

进一步地，该合金材料为预合金化粉末，粒径为53-150μm。

进一步地，其化学成分及质量百比优选如下：23～27％Cr、8.5～11％Mo、3.2～3.8％Nb、1.2～2.1％Si、1.1～1.5％B、1.4～1.9％V、0.05～0.06％C、余量为Ni。

进一步地，化学成分及质量百比优选如下：24～26％Cr、9～10％Mo、3.5～3.6％Nb、1.6～2.0％Si、1.2～1.4％B、1.5～1.6％V、0.05～0.06％C、余量为Ni。