CN102343497A - 一种修复轧辊表面的方法 - Google Patents

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陈克英
张陈
郑祎群
吴胜华
乔红斌
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Abstract

本发明公开了一种修复轧辊表面的方法。其具体步骤是，废轧辊经过机械切削去除其损坏层后得到无缺陷的表面，然后经过除油、局部保护、喷砂和预热之后，在轧辊表面热喷涂纳米WC-12Co复合粉末，其在空气中经一定时间固化后形成耐磨修复层。该涂层结构细密、孔隙率低、与基材的粘结性能极好，经过机械加工，能够磨削到优良的表面精度。利用本发明喷涂修复的轧辊与原件相比耐磨性能更优，延长了使用寿命，降低了生产成本，不仅适用于对轧辊损伤的修复，而且还适用于对轧辊磨损的防护等。

Description

一种修复轧辊表面的方法
技术领域
本发明属于钢铁生产设备领域，特别涉及轧钢厂轧辊的表面修复方法。
背景技术
轧辊是轧钢企业生产的关键备件，价格昂贵，其性能直接影响企业的产品质量以及生产成本。轧辊的基材为GCr15Si2Mn，在轧钢生产过程中，由于轧辊直接与轧件接触，强迫轧件发生形变，它既要承受很大的动态压力以及金属间较大的滑动速度、弯曲应力，还要承受变化幅度较大的高温影响，在使用过程中轧辊将不断地被磨损。磨损是轧辊的主要失效形式，摩擦磨损则是最主要的磨损形式，此外轧辊的磨损同时会受轧辊的疲劳磨损、表面氧化磨损、周期性的受热水冷产生的热疲劳和轧辊表面粘钢的影响。轧辊在恶劣的环境下工作，很容易出现局部失效，将报废轧辊工作层修复之后进行尺寸恢复，使其性能达到甚至超过新产品，具有重要的经济效益和社会效益。
目前轧辊的修复方法一般是采用堆焊的工艺方法，焊前需要准备大量的工作如辊坯退火处理、待堆焊机加工、着色探伤处理、预热处理，同时焊后母体金属与堆焊层容易在堆焊时发生相变，导致开裂。因此现有的轧辊堆焊修复工艺的不足使得修复后的轧辊机械性能较差，限制了轧辊的使用寿命，并增大了生产成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低生产成本的修复轧辊表面的方法，并使得修复后的轧辊耐磨性能提高，使用寿命延长。
为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：
在废轧辊经过机械切削步骤、除油步骤、局部保护步骤、喷砂步骤和预热步骤之后的轧辊表面上喷涂耐磨修复层；所述的耐磨修复层是以碳化钨颗粒为核心，金属钴作为包覆的纳米复合粉末。
所述预热步骤的预热温度为180~200℃，预热时间为1小时。
所述纳米复合粉末是采用超音速火焰喷涂设备喷涂于轧辊表面；该超音速火焰喷涂工艺参数具体为：喷涂压力0.20~0.35MPa，复合粉末的送粉速度30~40g/min，喷涂角度60~75°，喷嘴距离待喷涂轧辊表面200~250mm。 
上述以WC颗粒为核心，金属Co包覆而制成的粉末又称为纳米WC-12Co复合粉末。用钴包覆碳化钨复合粉末喷涂的涂层，具有很高的硬度（HV1300~1800）和耐磨性能，是很重要的一种硬质耐磨粉末材料。
采用的超音速火焰喷涂装置由主控柜、送粉器、热交换器、喷枪等部件组成。喷枪是根据拉瓦尔喷管原理设计而成，长200mm，以煤油为燃料，当煤油送入燃烧室后与氧气混合立刻雾化，经高压点火产生稳定清洁的火焰，焰流温度最高可达2850℃。送粉器采用搅笼式送粉杆将粉末送入旋风式搅拌器与载气充分混合，粉末最远输送距离可达数十米，0.01~0.2mm的固体材料都可均匀送出，最大送粉量可达200g/min。
本发明具体工艺过程步骤如下：
（1）对废弃轧辊进行表面切削、检查，确认切削表面无缺陷；
（2）对喷涂部位进行除油清洗；
（3）对不喷涂部位进行遮蔽保护；
（4）对喷涂部位进行完全喷砂；
（5）喷涂前工件进行预热；
（6）利用超音速火焰喷涂技术热喷纳米WC-12Co复合粉末于轧辊表面；
（7）将涂覆纳米WC-12Co复合粉末涂层的轧辊置于空气中经固化后形成耐磨修复膜；
（8）拆去保护，清理非喷涂表面；
（9）加工轧辊至原有尺寸，恢复其大小；
（10）按技术要求进行检验；
（11）进行全面检查，直至符合客户要求。
本发明与现有技术相比较，具有如下优点：涂覆采用超音速火焰喷涂技术热喷纳米WC-12Co复合粉末于轧辊表面，大大提高被修复轧辊的耐磨性能及其使用寿命，同时也降低了生产成本。本发明不仅适用于对轧辊损伤的修复，而且还适用于对轧辊磨损的防护等。
具体实施方式
以下结合实施例详述本发明，但本发明不局限于以下实施例。
实施例1
利用机械切削将磨损严重而废弃的GCr15Si2Mn轧辊表面切削5.0mm，待检查切削表面没有缺陷之后，对准备进行喷涂的部位进行除油处理，同时将不需要喷涂的部位进行遮蔽保护，然后对待喷涂部位进行完全喷砂处理，喷涂前在180℃温度下预热1小时，采用超音速火焰喷涂法将纳米WC-12Co复合粉末热喷于待修复轧辊表面，设定喷涂压力为0.35MPa，复合粉末的送粉速度为40g/min，喷涂角度为60°，喷嘴距离待喷涂轧辊表面200mm。将涂覆复合粉末涂层的轧辊置于空气中经1.0h固化后形成耐磨修复膜，拆除遮蔽保护并清理非喷涂表面，最后加工喷涂表面直到轧辊恢复原有尺寸大小，进行全面的技术检查，喷涂层与本体结合强度大于58MPa，硬度大于HRC60，相对耐磨性是基材GCr15Si2Mn钢的38倍以上。
实施例2
利用机械切削将磨损严重而废弃的GCr15Si2Mn轧辊表面切削8.0mm，待检查切削表面没有缺陷之后，对准备进行喷涂的部位进行除油处理，同时将不需要喷涂的部位进行遮蔽保护，然后对待喷涂部位进行完全喷砂处理，喷涂前在200℃温度下预热1小时，采用超音速火焰喷涂法将纳米WC-12Co复合粉末热喷于待修复轧辊表面，设定喷涂压力为0.20MPa，复合粉末的送粉速度为30g/min，喷涂角度为75°，喷嘴距离待喷涂轧辊表面250mm。将涂覆复合粉末涂层的轧辊置于空气中经1.0h固化后形成耐磨修复膜，拆除遮蔽保护并清理非喷涂表面，最后加工喷涂表面直到轧辊恢复原有尺寸大小，进行全面的技术检查，喷涂层与本体结合强度大于56MPa，硬度大于HRC58，相对耐磨性是基材GCr15Si2Mn钢的40倍以上。
实施例3
利用机械切削将磨损严重而废弃的GCr15Si2Mn轧辊表面切削6.0mm，待检查切削表面没有缺陷之后，对准备进行喷涂的部位进行除油处理，同时将不需要喷涂的部位进行遮蔽保护，然后对待喷涂部位进行完全喷砂处理，喷涂前在200℃温度下预热1小时，采用超音速火焰喷涂法将纳米WC-12Co复合粉末热喷于待修复轧辊表面，设定喷涂压力为0.30MPa，复合粉末的送粉速度为40g/min，喷涂角度为75°，喷嘴距离待喷涂轧辊表面200mm。将涂覆复合粉末涂层的轧辊置于空气中经1.0h固化后形成耐磨修复膜，拆除遮蔽保护并清理非喷涂表面，最后加工喷涂表面直到轧辊恢复原有尺寸大小，进行全面的技术检查，喷涂层与本体结合强度大于60MPa，硬度大于HRC56，相对耐磨性是基材GCr15Si2Mn钢的41倍以上。

Claims (3)

1.一种修复轧辊表面的方法，其特征在于：在废轧辊经过机械切削步骤、除油步骤、局部保护步骤、喷砂步骤和预热步骤之后的轧辊表面上喷涂耐磨修复层；
所述的耐磨修复层是以碳化钨颗粒为核心，金属钴作为包覆的纳米复合粉末。
2.根据权利要求1所述的修复轧辊表面的方法，其特征在于，所述预热步骤的预热温度为180～200℃，预热时间为1小时。
3.根据权利要求2所述的修复轧辊表面的方法，其特征在于，所述纳米复合粉末是采用超音速火焰喷涂设备喷涂于轧辊表面；
上述超音速火焰喷涂工艺参数具体为：喷涂压力0.20～0.35MPa，复合粉末的送粉速度30～40g/min，喷涂角度60～75°，喷嘴距离待喷涂轧辊表面200～250mm。
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