一种煤粉输送弯头内壁激光熔覆的耐磨合金层及其增材制造工艺的制作方法

本发明涉及增材制造，尤其涉及一种煤粉输送弯头内壁激光熔覆的耐磨合金层及其增材制造工艺。

背景技术：

1、煤粉输送管道用于将煤粉从磨煤机出口输送到燃烧器，其运行特点是煤粉的流速高、颗粒硬度高，且具有一定温度。在此运行环境下，设备磨损严重，特别是弯头部分，不作任何防护措施，一般不到一年就磨穿，极大的降低了煤粉输送管道的使用寿命。而煤粉输送管道大部分在高空支架上，检修不方便。

2、为了延长煤粉输送管道的使用寿命，目前通常对煤粉输送管道的弯头进行处理，现有煤粉输送弯头都是在弯头内壁利用胶水粘贴氧化铝陶瓷片，胶水老化会造成脱胶导致氧化铝陶瓷片的脱落，造成局部或大面积裸露低碳钢弯头母材，母材的耐磨性差，使用较短时间就会被磨穿，导致煤粉泄漏。另外，为了输送和干燥煤粉，通常采用热风输送煤粉，热风温度一般在350℃左右，输送过程中煤粉在弯头内积聚，煤粉积聚后会引起自燃，高温融化胶水导致氧化铝陶瓷片脱落，母材裸露，弯头发生磨穿，导致煤粉泄漏。因此，本领域亟需发展一种具有优异耐高温、耐磨性能，且内层抗剥离强度高的煤粉输送弯头。

技术实现思路

1、本发明的目的为提供一种煤粉输送弯头内壁激光熔覆的耐磨合金层及其增材制造工艺，以解决现有在弯头内壁利用胶水粘贴氧化铝陶瓷片的煤粉输送弯头存在的胶水易老化、耐温性能差，致使氧化铝陶瓷片与弯头基材结合强度低，易脱落，造成母材裸露，弯头发生磨穿，导致煤粉泄漏的问题。

2、为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明提供了一种煤粉输送弯头内壁激光熔覆的耐磨合金层，所述耐磨合金层包括交替分布的高速钢层和高铬铸铁层；高速钢包括如下质量分数的成分：c 2～2.2％、si0.8～1％、mn 0.5～0.7％、s 0.01～0.03％、p 0.02～0.04％、ni 0.3～0.5％、cr 4～4.2％、mo 5.2～5.4％、v 5～5.2％、nb 0.4～0.6％、w 1.7～1.9％、剩余为fe；高铬铸铁包括如下质量分数的成分：c 4.2～4.4％、b 1.7～1.9％、si 1.9～2.1％、cr 38～42％、ni 4～6％、mn 0.2～0.4％、mo 0.4～0.6％、剩余为fe。

4、作为优选，所述耐磨合金层的层数为6～14层。

5、作为优选，每层高速钢层和每层高铬铸铁层的厚度独立的为0.8～1.5mm。

6、本发明还提供了所述煤粉输送弯头内壁激光熔覆耐磨合金层的增材制造工艺，包括如下步骤：

7、对煤粉输送弯头进行预热后，在煤粉输送弯头内壁交替激光熔覆高速钢和高铬铸铁，得到含耐磨合金层的煤粉输送弯头；

8、与煤粉输送弯头内壁接触的第1层耐磨合金层为高速钢层。

9、作为优选，预热的温度为240～290℃。

10、作为优选，所述激光熔覆的功率为2500～3500w；所述激光熔覆的光斑直径为4.2～4.8mm；所述激光熔覆的扫描速率为650～750mm/min；所述激光熔覆的搭接率为45～55％。

11、作为优选，所述激光熔覆过程中，高速钢和高铬铸铁的送粉量独立的为250～350g/min。

12、作为优选，所述激光熔覆在保护气体下进行；所述保护气体为氩气、氮气或氦气。

13、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明有益效果如下：

14、本发明所得煤粉输送弯头不需要粘结剂，解决了弯头内壁磨损过快问题，同时所得煤粉输送弯头的耐磨合金层与弯头基体的结合强度高，解决了弯头内壁的氧化铝陶瓷片易脱落的问题；

15、本发明所得煤粉输送弯头的耐磨合金层与弯头基体的结合强度达到了765～772mpa，在900℃以上的高温下耐磨合金层不会发生脱落，具有优异的耐温性和稳定性；

16、本发明所得煤粉输送弯头的使用寿命长，使用寿命能够满足机组的大修时间，保障运行期间的正常作用，同时减少了检修的次数；所得煤粉输送弯头的稳定性高，减少了煤粉大量喷出造成的空气污染，避免因弯头破损而喷出大量的细质燃煤的直接经济损失。

技术特征：

1.一种煤粉输送弯头内壁激光熔覆的耐磨合金层，其特征在于，所述耐磨合金层包括交替分布的高速钢层和高铬铸铁层；高速钢包括如下质量分数的成分：c2～2.2％、si0.8～1％、mn0.5～0.7％、s0.01～0.03％、p0.02～0.04％、ni0.3～0.5％、cr4～4.2％、mo5.2～5.4％、v5～5.2％、nb0.4～0.6％、w1.7～1.9％、剩余为fe；高铬铸铁包括如下质量分数的成分：c4.2～4.4％、b1.7～1.9％、si1.9～2.1％、cr38～42％、ni4～6％、mn0.2～0.4％、mo0.4～0.6％、剩余为fe。

2.根据权利要求1所述煤粉输送弯头内壁激光熔覆的耐磨合金层，其特征在于，所述耐磨合金层的层数为6～14层。

3.根据权利要求1或2所述煤粉输送弯头内壁激光熔覆的耐磨合金层，其特征在于，每层高速钢层和每层高铬铸铁层的厚度独立的为0.8～1.5mm。

4.权利要求1～3任一项所述煤粉输送弯头内壁激光熔覆耐磨合金层的增材制造工艺，其特征在于，包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述煤粉输送弯头内壁激光熔覆耐磨合金层的增材制造工艺，其特征在于，预热的温度为240～290℃。

6.根据权利要求4或5所述煤粉输送弯头内壁激光熔覆耐磨合金层的增材制造工艺，其特征在于，所述激光熔覆的功率为2500～3500w；所述激光熔覆的光斑直径为4.2～4.8mm；所述激光熔覆的扫描速率为650～750mm/min；所述激光熔覆的搭接率为45～55％。

7.根据权利要求6所述煤粉输送弯头内壁激光熔覆耐磨合金层的增材制造工艺，其特征在于，所述激光熔覆过程中，高速钢和高铬铸铁的送粉量独立的为250～350g/min。

8.根据权利要求5或7所述煤粉输送弯头内壁激光熔覆耐磨合金层的增材制造工艺，其特征在于，所述激光熔覆在保护气体下进行；所述保护气体为氩气、氮气或氦气。

技术总结
本发明属于增材制造技术领域，本发明公开了一种煤粉输送弯头内壁激光熔覆的耐磨合金层及其增材制造工艺。本发明通过对煤粉输送弯头进行预热后，在煤粉输送弯头内壁交替激光熔覆高速钢层和高铬铸铁层，得到含耐磨合金层的煤粉输送弯头。本发明所得煤粉输送弯头的耐磨合金层与弯头基体的结合强度达到了765～772MPa，在900℃以上的高温下耐磨合金层不会发生脱落，具有优异的耐温性和稳定性；本发明所得煤粉输送弯头的使用寿命长，使用寿命能够满足机组的大修时间，保障运行期间的正常作用，同时减少了检修的次数；所得煤粉输送弯头的稳定性高，减少了煤粉大量喷出造成的空气污染，避免因弯头破损而喷出大量的细质燃煤的直接经济损失。

技术研发人员：陈俊琪
受保护的技术使用者：江苏特维克科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14