CN102618867A - 轧辊表面TiC/TiB2基金属陶瓷复合强化方法 - Google Patents

轧辊表面TiC/TiB2基金属陶瓷复合强化方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102618867A
CN102618867A CN2012100724964A CN201210072496A CN102618867A CN 102618867 A CN102618867 A CN 102618867A CN 2012100724964 A CN2012100724964 A CN 2012100724964A CN 201210072496 A CN201210072496 A CN 201210072496A CN 102618867 A CN102618867 A CN 102618867A
Authority
CN
China
Prior art keywords
roller
roll
tic
base alloy
nickel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2012100724964A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102618867B (zh
Inventor
向勇
李聚良
李存良
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HUNAN 3T NEW MATERIAL CO Ltd
Original Assignee
HUNAN 3T NEW MATERIAL CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by HUNAN 3T NEW MATERIAL CO Ltd filed Critical HUNAN 3T NEW MATERIAL CO Ltd
Priority to CN2012100724964A priority Critical patent/CN102618867B/zh
Publication of CN102618867A publication Critical patent/CN102618867A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102618867B publication Critical patent/CN102618867B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

Abstract

一种轧辊表面TiC/TiB2基金属陶瓷复合强化方法，属于冶金机械技术领域。工艺步骤为：轧辊清理；在清理好的轧辊上进行等离子喷涂镍基合金或堆焊镍基合金：依据轧钢孔型系要求对轧辊进行车削加工以符合技术要求；使用TiB2/TiC基金属陶瓷电极，采用电火花沉积工艺在轧辊表面熔覆形成TiB2/TiC基金属陶瓷；优点在于，大幅提升轧辊性能，可确保定辊径轧制，从而保障轧制过程的工艺稳定，与此同时大幅提高轧辊使用寿命，降低轧辊消耗，提升轧钢作业率与钢材表面质量。与堆焊、激光等工艺相比，不仅可用于初、中轧轧辊修复，更主要的是可直接用于精轧机组轧辊表面处理，实现轧辊表面再制造。

Description

轧辊表面TiC/TiB2基金属陶瓷复合强化方法
技术领域
本发明属于冶金机械技术领域，特别是提供一种轧辊表面TiC/TiB2基金属陶瓷复合强化方法，适用于黑色金属和有色金属轧机。
背景技术
轧辊是金属材料轧制过程中的关键零部件和最大消耗件。目前使用的轧辊主要有三种形式，其一为整体制造轧辊，包括离心复合铸造轧辊，其中美国20世纪30年代发明的离心铸造镍铬钼无限冷硬复合轧辊号称轧辊发展史上的里程碑，至今仍占据主导地位；其二为组合轧辊，包括辊环轧辊或镶套轧辊，主要应用在高线、棒材精轧机组、管材等生产中；其三为表面处理技术，主要有激光处理、堆焊、热喷涂等，主要应用于初、中轧轧辊。
整体轧辊的主要缺陷是：
①金属材料浪费严重，能耗大，污染重；轧辊有效工作层重量约为轧辊总重量的15％左右，使用完毕后全部报废，贵重合金难以分离回收，而铸造又是高能耗、高污染行业；
②生产周期长，生产效率低；
③产品使用寿命低，消耗大。
现有组合式轧辊的主要缺陷：
①应用面窄；主要应用在轧制力小、轧辊开槽浅的轧机上；
②辊套薄，使用中容易破裂，安全性低；
③部分产品结构复杂，对使用环境要求苛刻。
现有轧辊表面处理技术的主要缺陷是：
①涂层组织不均匀，导致轧辊磨损不均匀，不能应用于精轧机组；
②涂层与轧辊母体结合强度不够，使用中容易出现剥落等现象；
③生产效率低，难以满足生产需求；
④涂层厚度与性能需进一步提升以满足使用要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种轧辊表面TiC/TiB2基金属陶瓷复合强化方法，解决现有轧辊制造与修复技术存在的问题，实现了耐磨损，耐腐蚀，抗热疲劳，可靠性高，能广泛应用于板、带、型、棒等各种金属材料的全过程生产当中，全面替代整体轧辊、组合式轧辊和现有轧辊表面修复技术，同时具备加工简单，可循环利用等优点。
本发明的工艺步骤如下：
1、轧辊清理：将轧辊孔型进行车削，去除所有裂纹，使用50～80目棕刚玉砂对基体表面进行喷砂粗化处理；再用丙酮溶液进行超声清洗；
2、在清理后的轧辊表面进行等离子喷涂镍基合金或堆焊镍基合金；
等离子喷涂镍基合金的工艺参数为电流：30--50A；电压：35V；主气(99.999Ar)：0.9(L/min)；保护气(97％Ar+3％H2)：5.8(L/min)；送粉气(97％Ar+3％H2)：2.5(L/min)；送粉速度：20g/min；等离子弧长：10～20mm；喷焊速度：100～200mm/min；喷焊层厚度为0.5～8.0mm；喷涂层与母体为冶金结合；所涉及的气体均为体积百分数。
堆焊镍基合金的工艺参数：将轧辊预热至300～380℃；轧辊表面堆焊后以550～560℃回火，保温6～8h；
镍基合金成分为(重量％)：0.8～1.2C，2.5～4.0B，10～20Cr，4～6Mo，2.0～5.0W，0.5～1.5Co，0.5～1.5Ti，其佘为Ni；喷涂层与母体为冶金结合(见附图2)。
3、依据轧钢孔型系要求对轧辊进行车削加工以符合技术要求；
4、使用TiB2/TiC基金属陶瓷电极，采用电火花沉积工艺在轧辊表面熔覆形成TiB2/TiC基金属陶瓷；
所述TiB2/TiC基金属陶瓷电极的成分为(重量％)：40～50TiB2，30～40TiC，10～15Mo，0.5～1.5Cr，佘量为Fe。
电火花沉积的工艺参数：输出功率3000--8000W，输出电压为150--250V，放电频率2000--3000Hz，沉积速率为10--20s/cm2，从而大幅提升轧辊性能。熔覆层与母体为冶金结合(见附图3)。
本发明的有益效果是：
大幅提升轧辊性能，可确保定辊径轧制，从而保障轧制过程的工艺稳定，与此同时大幅提高轧辊使用寿命，降低轧辊消耗，提升轧钢作业率与钢材表面质量。与堆焊、激光等工艺相比，不仅可用于初、中轧轧辊修复，更主要的是可直接用于精轧机组轧辊表面处理，实现轧辊表面再制造。
附图说明
图1为轧槽表面TiB2/TiC基金属陶瓷强化前后表面状态对比图。
图2为轧辊母体与镍基合金结合处金相图。
图3为轧辊表层TiC/TiB2基金属陶瓷金相图。
图4为角钢轧辊孔型的表面处理。
具体实施方式
实施例1螺纹钢精轧机组成品机架轧辊
成品机架是螺纹钢生产最关键机架，也是轧辊消耗最多的机架。轧辊开槽后进行等离子喷涂镍基合金，喷涂镍基合金的工艺参数为电流：30A；电压：35V；主气(99.999Ar)：0.9(L/min)；保护气(97％Ar+3％H2)：5.8(L/min)；送粉气(97％Ar+3％H2)：2.5(L/min)；送粉速度：20g/min；等离子弧长：15mm；喷焊速度：200mm/min；厚度为0.5mm，镍基合金层成分为(重量％)：1.2C，4.0B，13Cr，6Mo，4W，1Co，1.0Ti，其佘为Ni；精车后采用电极棒进行电火花沉积，沉积层厚度为30μm，电极棒材料成分为(重量％)：48TiB2，32TiC，14Mo，1Cr，其佘为Fe，电火花沉积工艺为：输出功率3200W，输出电压为150V，放电频率2000Hz，沉积速率为20s/cm2，使用过钢量比原用高速钢轧辊提高一倍左右。(见附图1)
实施例2螺纹钢初轧第1机架轧辊
初轧机架轧辊为70Mn2钢辊，耐磨性较差，磨损量大。轧辊使用下线后直接进行孔型加工，加工后的孔型堆焊镍基合金，堆焊工艺参数：预热至380℃；焊后以550～560℃回火，保温8h；厚度为15mm，镍基合金层成分为(重量％)：0.9C，2.8B，12Cr，4Mo，2W，1Co，0.5Ti，其佘为Ni；精车后进行电火花沉积，沉积层厚度为20μm，电极棒材料成分为(重量％)：40TiB2，30TiC，10Mo，4Cr，其佘为Fe，使用过钢量比原用轧辊提高5倍左右。
实施例3带钢精平二轧辊
带钢精平二轧辊为球墨铸铁辊，抗热裂性能和耐磨性较差，表面龟裂严重，磨损量大。轧辊使用下线后直接进行孔型加工，加工后的孔型等离子喷涂镍基合金，喷涂镍基合金的工艺参数为电流：50A；电压：35V；主气(99.999Ar)：0.9(L/min)；保护气(97％Ar+3％H2)：5.8(L/min)；送粉气(97％Ar+3％H2)：2.5(L/min)；送粉速度：20g/min；等离子弧长：20mm；喷焊速度：200mm/min；厚度为5mm，镍基合金层成分为(重量％)：1.0C，2.5B，10Cr，5Mo，3W，1Co，1.0Ti，其佘为Ni；精车后用电极棒熔覆，熔覆层厚度为20-40μm，熔覆电极材料成分为(重量％)：45TiB2，35TiC，10Mo，4Cr，其佘为Fe，使用过钢量比原用轧辊提高3倍左右。
实施例4角钢成品轧辊
角钢成品轧辊为球墨铸铁辊，开槽深，槽底耐磨性较差，过钢量低。轧辊使用下线重新开槽后进行等离子喷涂镍基合金，喷涂镍基合金的工艺参数为电流：40A；电压：35V；主气(99.999Ar)：0.9(L/min)；保护气(97％Ar+3％H2)：5.8(L/min)；送粉气(97％Ar+3％H2)：2.5(L/min)；送粉速度：20g/min；等离子弧长：20mm；喷焊速度：180mm/min；厚度为1.5mm，镍基合金层成分为(重量％)：1.0C，3.0B，12Cr，4Mo，3W，0.5Co，0.8Ti，其佘为Ni；精加工后的进行电火花沉积，沉积层厚度为20μm，电火花沉积工艺为：输出功率6000W，输出电压为250V，放电频率3000Hz，沉积速率为10s/cm2，电极材料成分为(重量％)：45TiB2，35TiC，10Mo，4Cr，其佘为Fe，使用过钢量比原用轧辊提高5倍左右。(见附图4)

Claims (4)

1.一种轧辊表面TiC/TiB2基金属陶瓷复合强化方法，其特征在于，工艺步骤为：
(1)轧辊清理：将轧辊孔型进行车削，去除所有裂纹，使用50～80目棕刚玉砂对基体表面进行喷砂粗化处理；再用丙酮溶液进行超声清洗；
(2)在清理后的轧辊表面进行等离子喷涂镍基合金或堆焊镍基合金：镍基合金成分为：0.8～1.2C，2.5～4.0B，10～20Cr，4～6Mo，2.0～5.0W，0.5～1.5Co，0.5～1.5Ti，佘量为Ni；喷涂层与母体为冶金结合；均为重量百分数；
(3)依据轧钢孔型系要求对轧辊进行车削加工以符合技术要求；
(4)使用TiB2/TiC基金属陶瓷电极，采用电火花沉积工艺在轧辊表面熔覆形成TiB2/TiC基金属陶瓷；
TiB2/TiC基金属陶瓷电极的成分为：40～50TiB2，30～40TiC，10～15Mo，0.5～1.5Cr，佘量为Fe；均为重量百分数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的电火花沉积的工艺参数为：输出功率3000--8000W，输出电压为150--250V，放电频率2000--3000Hz，沉积速率为10--20s/cm2，从而大幅提升轧辊性能，熔覆层与母体为冶金结合。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的等离子喷涂镍基合金的工艺参数为电流：30--50A；电压：35V；主气99.999Ar：0.9L/min；保护气(97％Ar+3％H2)：5.8L/min；送粉气97％Ar+3％H2：2.5L/min；送粉速度：20g/min；等离子弧长：10～20mm；喷焊速度：100～200mm/min；喷焊层厚度为0.5～8.0mm；喷涂层与母体为冶金结合；所涉及的气体均为体积百分数。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的堆焊镍基合金的工艺参数：预热堆焊镍基合金的工艺参数：将轧辊预热至300～380℃；轧辊堆焊后以550～560℃回火，保温6～8h。
CN2012100724964A 2012-03-19 2012-03-19 轧辊表面TiC/TiB2基金属陶瓷复合强化方法 Active CN102618867B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012100724964A CN102618867B (zh) 2012-03-19 2012-03-19 轧辊表面TiC/TiB2基金属陶瓷复合强化方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012100724964A CN102618867B (zh) 2012-03-19 2012-03-19 轧辊表面TiC/TiB2基金属陶瓷复合强化方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102618867A true CN102618867A (zh) 2012-08-01
CN102618867B CN102618867B (zh) 2013-10-16

Family

ID=46559059

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2012100724964A Active CN102618867B (zh) 2012-03-19 2012-03-19 轧辊表面TiC/TiB2基金属陶瓷复合强化方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102618867B (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103060800A (zh) * 2013-01-28 2013-04-24 山东建筑大学 用于钛合金表面激光熔覆的材料及激光熔覆方法
CN103111469A (zh) * 2013-01-03 2013-05-22 石家庄环球新世纪工具有限公司 等离子喷焊复合轧辊、复合辊环及其制造方法
CN103695831A (zh) * 2013-12-30 2014-04-02 鞍山正发机械有限公司 用于热轧层流冷却辊喷焊涂层工艺及其使用工装
CN103801858A (zh) * 2013-12-16 2014-05-21 湖北工业大学 点焊电极表面电火花熔敷TiB2-TiC复相涂层用的熔敷棒其制备方法
CN104018032A (zh) * 2014-06-20 2014-09-03 温州大学 一种激光熔覆修复热轧辊的熔覆材料及方法
CN104148618A (zh) * 2014-08-25 2014-11-19 南通高欣耐磨科技股份有限公司 一种TiC基硬质合金网格复合增强磨辊
CN106756742A (zh) * 2016-12-05 2017-05-31 哈尔滨理工大学 一种用于金属轧辊表面强化涂层的电火花沉积方法
CN107868956A (zh) * 2017-11-21 2018-04-03 江苏雨燕模业科技有限公司 一种汽车压铸模具表面的抗腐蚀耐磨工艺
CN109825795A (zh) * 2019-04-08 2019-05-31 中国兵器工业第五九研究所 一种钢工件耐磨隔热复合涂层的制备方法
CN112518092A (zh) * 2020-11-17 2021-03-19 华北电力大学 基于等离子堆焊与激光熔覆技术的炉排片复合防护工艺

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0192880B1 (en) * 1985-02-21 1989-01-25 Westinghouse Electric Corporation Process of coating alloy substrates
JP2001220605A (ja) * 2000-02-08 2001-08-14 Kubota Corp 耐摩耗性に優れた摺動部材
CN1586791A (zh) * 2004-08-08 2005-03-02 湖北汽车工业学院 点焊电极表面电火花熔敷涂层用的熔敷棒及其制备方法
JP2005336548A (ja) * 2004-05-27 2005-12-08 Sumitomo Metal Ind Ltd 熱延鋼材及びその製造方法
WO2006091489A1 (en) * 2005-02-22 2006-08-31 Dynamet Technology, Inc. High extrusion ratio titanium metal matrix composites
WO2008034042A2 (en) * 2006-09-14 2008-03-20 Iap Research, Inc. Micron size powders having nano size reinforcement
CN101161374A (zh) * 2007-11-27 2008-04-16 吉林大学 复相混杂TiB2－TiC陶瓷颗粒梯度增强金属基复合材料的制备方法
CN101775514A (zh) * 2009-11-11 2010-07-14 昆明理工大学 采用自蔓延高温合成制备(TiB2+TiC)弥散强化铜基复合材料的方法
CN102011121A (zh) * 2010-05-02 2011-04-13 上海工程技术大学 大面积TiB-TiC增强钛基复合涂层及其制备方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0192880B1 (en) * 1985-02-21 1989-01-25 Westinghouse Electric Corporation Process of coating alloy substrates
JP2001220605A (ja) * 2000-02-08 2001-08-14 Kubota Corp 耐摩耗性に優れた摺動部材
JP2005336548A (ja) * 2004-05-27 2005-12-08 Sumitomo Metal Ind Ltd 熱延鋼材及びその製造方法
CN1586791A (zh) * 2004-08-08 2005-03-02 湖北汽车工业学院 点焊电极表面电火花熔敷涂层用的熔敷棒及其制备方法
WO2006091489A1 (en) * 2005-02-22 2006-08-31 Dynamet Technology, Inc. High extrusion ratio titanium metal matrix composites
WO2008034042A2 (en) * 2006-09-14 2008-03-20 Iap Research, Inc. Micron size powders having nano size reinforcement
CN101161374A (zh) * 2007-11-27 2008-04-16 吉林大学 复相混杂TiB2－TiC陶瓷颗粒梯度增强金属基复合材料的制备方法
CN101775514A (zh) * 2009-11-11 2010-07-14 昆明理工大学 采用自蔓延高温合成制备(TiB2+TiC)弥散强化铜基复合材料的方法
CN102011121A (zh) * 2010-05-02 2011-04-13 上海工程技术大学 大面积TiB-TiC增强钛基复合涂层及其制备方法

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103111469A (zh) * 2013-01-03 2013-05-22 石家庄环球新世纪工具有限公司 等离子喷焊复合轧辊、复合辊环及其制造方法
CN103060800A (zh) * 2013-01-28 2013-04-24 山东建筑大学 用于钛合金表面激光熔覆的材料及激光熔覆方法
CN103060800B (zh) * 2013-01-28 2015-11-18 山东建筑大学 用于钛合金表面激光熔覆的材料及激光熔覆方法
CN103801858A (zh) * 2013-12-16 2014-05-21 湖北工业大学 点焊电极表面电火花熔敷TiB2-TiC复相涂层用的熔敷棒其制备方法
CN103801858B (zh) * 2013-12-16 2016-06-08 湖北工业大学 点焊电极表面电火花熔敷TiB2-TiC涂层用的熔敷棒
CN103695831A (zh) * 2013-12-30 2014-04-02 鞍山正发机械有限公司 用于热轧层流冷却辊喷焊涂层工艺及其使用工装
CN103695831B (zh) * 2013-12-30 2017-04-26 鞍山正发表面技术工程股份有限公司 用于热轧层流冷却辊喷焊涂层工艺及其使用工装
CN104018032A (zh) * 2014-06-20 2014-09-03 温州大学 一种激光熔覆修复热轧辊的熔覆材料及方法
CN104148618A (zh) * 2014-08-25 2014-11-19 南通高欣耐磨科技股份有限公司 一种TiC基硬质合金网格复合增强磨辊
CN104148618B (zh) * 2014-08-25 2016-06-08 南通高欣耐磨科技股份有限公司 一种TiC基硬质合金网格复合增强磨辊
CN106756742A (zh) * 2016-12-05 2017-05-31 哈尔滨理工大学 一种用于金属轧辊表面强化涂层的电火花沉积方法
CN106756742B (zh) * 2016-12-05 2018-12-21 哈尔滨理工大学 一种用于金属轧辊表面强化涂层的电火花沉积方法
CN107868956A (zh) * 2017-11-21 2018-04-03 江苏雨燕模业科技有限公司 一种汽车压铸模具表面的抗腐蚀耐磨工艺
CN109825795A (zh) * 2019-04-08 2019-05-31 中国兵器工业第五九研究所 一种钢工件耐磨隔热复合涂层的制备方法
CN112518092A (zh) * 2020-11-17 2021-03-19 华北电力大学 基于等离子堆焊与激光熔覆技术的炉排片复合防护工艺

Also Published As

Publication number Publication date
CN102618867B (zh) 2013-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102618867B (zh) 轧辊表面TiC/TiB2基金属陶瓷复合强化方法
CN102392243B (zh) 一种矫直辊的激光表面熔覆方法
CN100467194C (zh) 高硬度耐磨堆焊电焊条
CN103526198B (zh) 含稀土元素的NbC颗粒增强铁基耐磨激光熔覆涂层及制备方法
CN102618870B (zh) 耐磨和耐腐蚀模具及在该模具基体工作表面形成防护涂层的制备工艺
CN103805813B (zh) 一种连铸机结晶器铜板激光强化用梯度合金材料和方法
CN100595329C (zh) 一种冶金铸铁轧辊的表面激光纳米陶瓷合金化处理方法
CN102069317B (zh) 稀土型高铬铸铁明弧自保护药芯焊丝
CN105506530A (zh) 一种模具的表面复合强化方法
CN105363780A (zh) 一种普碳钢与耐磨钢复合钢板及其生产方法
CN106756742B (zh) 一种用于金属轧辊表面强化涂层的电火花沉积方法
CN105779861A (zh) 一种耐磨高钒氮高速钢型钢轧辊及其制造方法
CN104294268B (zh) 一种耐磨导辊制备方法
CN103255412A (zh) 一种用于轧辊工作面的激光熔覆高硬度材料的工艺方法
CN103805934A (zh) 一种电火花沉积结合等离子熔覆增强金属轧辊表面的方法
CN108202209B9 (zh) 一种高耐磨抗冲击辊皮衬板和挤压辊的制备方法
CN101804709A (zh) 耐磨件的耐磨结构及其修复加工工艺
CN104018032A (zh) 一种激光熔覆修复热轧辊的熔覆材料及方法
CN107829039A (zh) 一种铝电解打壳锤头用合金材料及新型打壳锤头表面增材的成型工艺
CN104532131A (zh) 一种提升轧机切分轮使用寿命的方法
CN102825434B (zh) 一种复合耐磨钢板生产方法
CN105598649A (zh) 一种用铁基非晶合金棒对金属水轮机转轮表面强化处理方法
CN101746089B (zh) 耐热耐磨双金属复合薄板及其生产工艺
CN106475744B (zh) 耐磨磨辊的堆焊工艺
CN102922180A (zh) 用于金属间强磨损和中等冲击的堆焊焊条

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Denomination of invention: Composite strengthening method of TiC / TiB2based ceramic on roll surface

Effective date of registration: 20211026

Granted publication date: 20131016

Pledgee: China Construction Bank Co.,Ltd. Loudi branch

Pledgor: HUNAN 3T NEW MATERIAL Co.,Ltd.

Registration number: Y2021430000063