本发明涉及管模修复
技术领域：
，具体的说是一种用于15crmoq管模修复的shs冶金粉末及其使用方法。
背景技术：
：众所周知，用来离心铸造球墨铸铁管的管模(以下简称管模)是在离心铸管机上生产球铁管所必需的大型精密模具，也是离心铸管行业必备的消耗性关键工艺装备，它由耐热合金经过真空熔炼、铸坯、锻压、热处理、机械加工、探伤检测等一系列的生产工艺过程才能制造出成品，其价格昂贵，在铸铁管的制造成本中占有很大的比例。管模在使用过程中因受到高温金属液的热冲击以及低周热循环作用的影响，龟裂是造成管模失效的主要形式，约占报废管模总量数的90％以上，而且它与管模内径变小超差密切相关。管模的修复和再利用对铸管企业来说是降低成本的重要途径之一。中国专利号为cn201711287439.7的发明专利中公开了一种用于修复离心球磨管模内壁的半导体激光熔覆镍基合金粉末，所述的镍基合金粉末按照重量百分比为c：0.06-0.09％，cr：20-22％，b：0.5-1.0％，fe：2-6％，mo：8-10％，al：4-8％，w：0.6-1.2％，nb+ta：2-6％，其余为ni。该镍基合金粉末为800nm至1000nm波长的半导体激光器专用的激光熔覆合金粉末，具有良好的耐热疲劳性能；有效提升激光熔覆功能层的抗热疲劳性能，但是其只能在导体激光器中使用，而且激光熔覆的成本高，操作繁琐，同时该合金粉末无法适应对成分为15crmoq的管模修复。技术实现要素：为了避免和解决上述技术问题，本发明提出了一种用于15crmoq管模修复的shs冶金粉末及其使用方法。本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种用于15crmoq管模修复的shs冶金粉末，包括以下重量份配比：fe2o3占137.146份、al占46.339份、cao占5.7508份、fesi90al1.5占0.9327份、多合金元素添加物占3.725份。进一步的，所述多合金元素添加物包括mn、cr、mo、ni；所述多合金元素添加物为直接添加对应金属单质、与对应金属氧化物发生置换反应中任一种方式获得。进一步的，所述直接添加对应金属单质包括以下重量份配比：mn占0.55份、cr占2.425份、mo占0.45份、ni占0.3份。进一步的，所述与对应金属氧化物的置换反应方程式为：cr2o3+2al→al2o3+2cr+530kj3mno2+4al→2al2o3+3mn+951kj3moo2+4al→2al2o3+3mo+817kj3nio+4al→2al2o3+3ni+928kj进一步的，所述置换反应中所述mno2需0.87份，al粉需0.36份；所述cr2o3需3.544份，al粉需1.258份；所述moo2需0.6份，al粉需0.169份；所述nio需0.382份，al粉需0.092份。一种用于15crmoq管模修复的shs冶金粉末的使用方法，包括以下步骤：步骤一：称量，计算shs冶金反应所需的氧化物和al的粉末含量后称取。步骤二：混合，将称取的各反应物的粉末进行均匀混合。步骤三：覆盖，混合后的粉末均匀附着在待修复管模的内壁上。步骤四：点燃，使各反应物发生化学反应。进一步的，所述步骤二中的粉末在混料机中进行混合。进一步的，所述步骤四中以fe2o3+2al→al2o3+2fe+836kj为主反应，其反应产物为主要成分fe，该主反应产生的反应热是对管模进行焊接修复的热量来源。该冶金粉末的shs冶金反应产物的成分与15crmoq的成分相同。进一步的，该冶金粉末中添加cao粉末占3％，其目的主要有：改善修复后管模内壁氧化铝层的结构使之易于清除，同时也便于保持shs冶金粉末的干燥性。进一步的，该冶金粉末均以100％纯度来计算，若生产中所采用的某种粉末的质量为w，纯度为η，则该粉末所需的量为w/η。考虑到铝粉易于氧化以及杂质对反应的影响，铝粉可在计算质量的基础上在增加3-5％的裕度以保证上述反应的充分进行。进一步的，考虑到反应物的成分与理论计算之间的差异，在反应前取该冶金粉末的0.2％在坩埚中进行shs冶金试验，并对反应产物作成分检测，将检测结果与允许偏差值作比较后使用。进一步的，所述该冶金粉末的反应产物检测通过光谱仪实现。本发明的有益效果是：本发明采用shs冶金方式并配合管模修复使用，能够得到与管模成分相同且更加优异的修复层，提高修复质量，降低企业管模的修复成本，通过对shs冶金反应粉末的合理配比，有效提高每种金属元素的吸收率。具体实施方式为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步阐述。一种用于15crmoq管模修复的shs冶金粉末，包括以下重量份配比：fe2o3占137.146份、al占46.339份、cao占5.7508份、fesi90al1.5占0.9327份、多合金元素添加物占3.725份。所述多合金元素添加物包括mn、cr、mo、ni；所述多合金元素添加物为直接添加对应金属单质、与对应金属氧化物发生置换反应中任一种方式获得。所述直接添加对应金属单质包括以下重量份配比：mn占0.55份、cr占2.425份、mo占0.45份、ni占0.3份。所述与对应金属氧化物的置换反应方程式为：cr2o3+2al→al2o3+2cr+530kj(1)3mno2+4al→2al2o3+3mn+951kj(2)3moo2+4al→2al2o3+3mo+817kj(3)3nio+4al→2al2o3+3ni+928kj(4)所述置换反应中：所述mno2需0.87份，al粉需0.36份；所述cr2o3需3.544份，al粉需1.258份；所述moo2需0.6份，al粉需0.169份；所述nio需0.382份，al粉需0.092份。一种用于15crmoq管模修复的shs冶金粉末的使用方法，包括以下步骤：步骤一：称量，根据冶金反应方程式以及各自的原子量或分子量等分别计算并称取相应的氧化物粉末和al粉，计算出shs冶金反应所需的氧化物和al的粉末含量后称取。步骤二：混合，将称取的各反应物的粉末放在混料机中使之混合均匀。步骤三：覆盖，将管模放置在离心机中，然后将混合后的粉末放置在管模待修复内壁上，在离心机的作用下均匀附着在待修复管模上。步骤四：点燃，借助点火剂铝热剂使各反应物发生化学反应。所述步骤四中以fe2o3+2al→al2o3+2fe+836kj为主反应，其反应产物为主要成分fe，该主反应产生的反应热是对管模进行焊接修复的热量来源。该冶金粉末的shs冶金反应产物的成分与15crmoq的成分相同。该冶金粉末中添加cao粉末占3％，其目的主要有：改善修复后管模内壁氧化铝层的结构使之易于清除，同时也便于保持shs冶金粉末的干燥性。该冶金粉末均以100％纯度来计算，若生产中所采用的某种粉末的质量为w，纯度为η，则该粉末所需的量为w/η。考虑到铝粉易于氧化以及杂质对反应的影响，铝粉可在计算质量的基础上在增加3-5％的裕度以保证上述反应的充分进行。综合所述，考虑到反应物的成分与理论计算之间的差异(粉末中的杂质对反应产物的影响)，在使用该冶金粉末时，在反应前取该冶金粉末的0.2％(约200g左右)混合均匀后在坩埚中区进行shs冶金试验，并通过光谱仪对反应产物作成分检测，将检测结果与允许偏差值作比较(如表1所示)后使用，若符合即可进行修复工作；若不符合则根据检测结果对冶金粉末的含量作调整，使反应产物的成分在允许偏差值的范围内。表115crmoq化学成分及允许偏差(％)钢号csimncrmop、sni化学成分0.12-0.180.17-0.370.40-0.702.25-2.600.40-0.50≤0.015≤0.50允许偏差±0.01±0.03±0.03±0.05±0.02±0.005根据管模材料的化学成分来选择合适的shs冶金反应。shs冶金反应的主反应方程式为：fe2o3+2al→al2o3+2fe+836kj(5)根据管模材料的成分在反应物粉末中添加适量的其它金属氧化物或金属粉末作为添加剂，用以调节反应产物的成分，使shs冶金反应后其产物的成分和管模的成分相同或相近，在修复用耐热合金钢15crmoq制造的管模时，也可在主反应粉末中添加适量的cr2o3、mno2、moo2、nio粉末作为添加剂，其辅助shs冶金反应如置换反应式(1)～(4)。上述几个反应都是高放热反应，反应温度近3000k，因此反应产物都处于高温熔融状态，在离心力作用下，可以实现产物fe、cr、ni、mo、mn合金液与al2o3的完全分离。考虑管模材料中含有合金元素的量较少，也可以在反应物粉末直接添加适量的合金元素粉末，这样对主shs冶金反应温度的影响很小，也可以实现反应产物中合金元素的含量与管模材料中的含量相同或相近。对于管模材料中si元素可以在反应物中添加适量的硅铁粉来保证，而c、p、s的含量则可以通过原料粉末的纯度来加以控制，同时也可以添加少量cao粉末等来改善al2o3陶瓷层的性能，使之易于清除。shs冶金粉末的初次配置按照按表1中所示15crmoq化学成分范围的平均值进行选取(见表2)，而且以平均值来配置shs冶金粉末，其反应产物成分的变化均应在允许的变化范围之内，然后根据冶金反应方程式(1)～(4)以及各自的原子量或分子量等分别计算并称取相应的氧化物粉末和al粉，把各种反应物粉末放在混料机中使之混合均匀(此处暂定所有粉末纯度为100％，在实际应用中应该考虑粉末的纯度)。然后进行shs冶金反应，由于反应温度高，有些元素可能会出现挥发现象或溶解于al2o3中而造成烧损，从而使反应物的成分与理论计算之间产生差异，因此必须对反应产物的成分进行测定并与管模的成分进行比较，确定每种合金元素的吸收率(吸收率是指某种元素在反应产物中的总量与反应物中的总量之比)，根据比较结果对粉末配方进行修正，这样经过多次反复试验，最终使反应产物的成分和管模的成分相同或相近，从而得到优化后的shs冶金反应粉末的合理配方以及每种元素的吸收率。表215crmoq化学成分范围的平均值该配方是以100kg修复体(即质量为100kg的15crmoq钢)为基数来确定所需shs反应粉末的配方，若修复体的质量不是100kg，则可以通过以下算是进行计算：修复时所需某种成分的质量(kg)＝修复体的质量(kg)×粉末中该成分的质量/100以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。当前第1页12