CN103484853A - 一种应用于轧辊的激光熔覆方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种应用于轧辊的激光熔覆方法。其特征在于具体步骤如下：1）提供一轧辊；2）预热所述轧辊，使所述轧辊表面保持在第一预定温度；3）将涂层材料激光熔覆于所述预热后的轧辊表面形成一熔覆层，在该激光熔覆过程中保持所述轧辊表面在一第二预定温度，该第二预定温度小于该第一预定温度，且该第二预定温度与第一预定温度的温差不超过50℃；以及保温缓冷处理所述激光熔覆后的轧辊。本发明的有益效果：可获得高质量的无缺欠的致密细化熔覆层组织，且熔覆层合金成分及性能稳定可靠；可实现高硬度材料的大面积、多层的熔覆加工，生产效率高，耗能少，工艺可控性好，劳动强度低，易于实现自动化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种应用于轧辊的激光熔覆方法。
背景技术
激光熔覆始于20世纪70年代，是一种新型的材料表面加工技术，其利用激光作为能源，将熔覆材料预置在基体材料表面形成耐磨涂层。高速线材轧辊是线材生产的重要工具，传统的高速线材轧辊采用硬质合金粉末烧结成辊环，与滚轴通过机械结合构成轧辊。我国已连续多年钢产量世界第一，其中线材产量占钢铁总产量的17.996。每年生产线材需求消耗几百吨硬质合金辊环。当辊环破裂或因磨损尺寸超标时，辊环就会报废，造成大量贵重金属的浪费。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种应用于轧辊的激光熔覆方法的技术方案。
所述的一种应用于轧辊的激光熔覆方法，其特征在于该轧辊含有以下重量百分比的组份：C 1.50-2.20%，Si≤0.060%，Mn 0.40-1.20%，P≤0.030%，S≤0.025%，Cr 3.00-8.00%，Ni 0.00-1.50%，Mo 2.00-8.00%，V 2.00-9.00%，W 0.00-3.00%，Nb 0.00-0.85%，Al 0.00-1.20%，余量为Fe；具体步骤如下：1）提供一轧辊；2）预热所述轧辊，使所述轧辊表面保持在第一预定温度；3）将涂层材料激光熔覆于所述预热后的轧辊表面形成一熔覆层，在该激光熔覆过程中保持所述轧辊表面在一第二预定温度，该第二预定温度小于该第一预定温度，且该第二预定温度与第一预定温度的温差不超过50℃；以及保温缓冷处理所述激光熔覆后的轧辊。
所述的一种应用于轧辊的激光熔覆方法，其特征在于所述激光熔覆的工艺参数为：激光功率为8.0-10.0千瓦，激光熔覆扫描速率为600毫米/分钟至720毫米/分钟，聚焦光斑尺寸为15毫米×1.5毫米宽，搭接率为20%至50%，单道熔覆厚度为3.0毫米至3.5毫米，送粉宽度为5毫米至25毫米，送粉量为300克/分钟至400克/分钟。
所述的一种应用于轧辊的激光熔覆方法，其特征在于所述第一预定温度为320-580℃。
所述的一种应用于轧辊的激光熔覆方法，其特征在于所述第二预定温度为300-540℃。
所述的一种应用于轧辊的激光熔覆方法，其特征在于所述保温缓冷处理为将所述激光熔覆后的轧辊温度控制在360-400℃之间并保温5-7小时，然后缓冷至室温。
所述的一种应用于轧辊的激光熔覆方法，其特征在于所述预热包括以下步骤：将所述轧辊分成多个区段；实时采集每个区段内轧辊的局部温度；根据采集到的轧辊各个所述区域内的温度，动态调节每个所述区段内轧辊的温度，使每个所述区段内轧辊的温度均保持在所述第一预定温度。
所述的一种应用于轧辊的激光熔覆方法，其特征在于所述保温缓冷的步骤之前重复上述预热、激光熔覆以在所述轧辊表面形成多层熔覆层。
所述的一种应用于轧辊的激光熔覆方法，其特征在于所述涂层材料为镍基、铁基以及钴基合金粉末中的一种，该涂层材料的粒度为100目至400目。
所述的一种应用于轧辊的激光熔覆方法，其特征在于所述涂层材料为铁基合金粉末，粒度为140目420目，该铁基合金粉末中各个成分的质量百分比为：碳0.90%，硅：0.30%，锰：0.25%，铬：4.5%，钨：6.2%，钼：5.1%，钒：1.8%，余量为铁。
所述的一种应用于轧辊的激光熔覆方法，其特征在于所述涂层材料通过氩气气载送粉方式输送到所述轧辊表面，并在所述激光熔覆过程中利用氩气进行保护。
本发明的有益效果：
1）可获得高质量的无缺欠的致密细化熔覆层组织，且熔覆层合金成分及性能稳定可靠；
2）可实现高硬度材料的大面积、多层的熔覆加工，熔覆层厚度达到35毫米，熔覆面积在4平米以上，焊层硬度能达HRC 60-65标准；
3）生产效率高，耗能少，所述涂层材料熔结效率达到17. 5千克丨小时，能源消耗较传统堆焊方法可减少50%；
4）工艺可控性好，劳动强度低，易于实现自动化生产；
5）本发明所修复的轧辊上机使用后，过钢量提高2.2倍以上，而辊耗降低30%多。
具体实施方式
本发明是一种应用于轧辊的激光熔覆方法，该轧辊含有以下重量百分比的组份：C 1.50-2.20%，Si≤0.060%，Mn 0.40-1.20%，P≤0.030%，S≤0.025%，Cr 3.00-8.00%，Ni 0.00-1.50%，Mo 2.00-8.00%，V 2.00-9.00%，W 0.00-3.00%，Nb 0.00-0.85%，Al 0.00-1.20%，余量为Fe；具体激光熔覆步骤如下：1）提供一轧辊；2）预热所述轧辊，使所述轧辊表面保持在第一预定温度；3）将涂层材料激光熔覆于所述预热后的轧辊表面形成一熔覆层，在该激光熔覆过程中保持所述轧辊表面在一第二预定温度，该第二预定温度小于该第一预定温度，且该第二预定温度与第一预定温度的温差不超过50℃；以及保温缓冷处理所述激光熔覆后的轧辊。
本发明激光熔覆的工艺参数为：激光功率为8.0-10.0千瓦，激光熔覆扫描速率为600毫米/分钟至720毫米/分钟，聚焦光斑尺寸为15毫米×1.5毫米宽，搭接率为20%至50%，单道熔覆厚度为3.0毫米至3.5毫米，送粉宽度为5毫米至25毫米，送粉量为300克/分钟至400克/分钟。
本发明的第一预定温度为320-580℃，第二预定温度为300-540℃，保温缓冷处理为将所述激光熔覆后的轧辊温度控制在360-400℃之间并保温5-7小时，然后缓冷至室温。
本发明预热包括以下步骤：将所述轧辊分成多个区段；实时采集每个区段内轧辊的局部温度；根据采集到的轧辊各个所述区域内的温度，动态调节每个所述区段内轧辊的温度，使每个所述区段内轧辊的温度均保持在所述第一预定温度。
在保温缓冷的步骤之前重复上述预热、激光熔覆以在所述轧辊表面形成多层熔覆层。
本发明涂层材料为镍基、铁基以及钴基合金粉末中的一种，该涂层材料的粒度为100目至400目；涂层材料为铁基合金粉末，粒度为140目420目，该铁基合金粉末中各个成分的质量百分比为：碳0.90%，硅：0.30%，锰：0.25%，铬：4.5%，钨：6.2%，钼：5.1%，钒：1.8%，余量为铁；涂层材料通过氩气气载送粉方式输送到所述轧辊表面，并在所述激光熔覆过程中利用氩气进行保护。
本发明的有益效果：
1）可获得高质量的无缺欠的致密细化熔覆层组织，且熔覆层合金成分及性能稳定可靠；
2）可实现高硬度材料的大面积、多层的熔覆加工，熔覆层厚度达到35毫米，熔覆面积在4平米以上，焊层硬度能达HRC 60-65标准；
3）生产效率高，耗能少，所述涂层材料熔结效率达到17. 5千克丨小时，能源消耗较传统堆焊方法可减少50%；
4）工艺可控性好，劳动强度低，易于实现自动化生产；
5）本发明所修复的轧辊上机使用后，过钢量提高2.2倍以上，而辊耗降低30%多。
Claims (10)
1.一种应用于轧辊的激光熔覆方法，其特征在于该轧辊含有以下重量百分比的组份：C 1.50-2.20%，Si≤0.060%，Mn 0.40-1.20%，P≤0.030%，S≤0.025%，Cr 3.00-8.00%，Ni 0.00-1.50%，Mo 2.00-8.00%，V 2.00-9.00%，W 0.00-3.00%，Nb 0.00-0.85%，Al 0.00-1.20%，余量为Fe；具体步骤如下：1）提供一轧辊；2）预热所述轧辊，使所述轧辊表面保持在第一预定温度；3）将涂层材料激光熔覆于所述预热后的轧辊表面形成一熔覆层，在该激光熔覆过程中保持所述轧辊表面在一第二预定温度，该第二预定温度小于该第一预定温度，且该第二预定温度与第一预定温度的温差不超过50℃；以及保温缓冷处理所述激光熔覆后的轧辊。
2.根据权利要求1所述的一种应用于轧辊的激光熔覆方法，其特征在于所述激光熔覆的工艺参数为：激光功率为8.0-10.0千瓦，激光熔覆扫描速率为600毫米/分钟至720毫米/分钟，聚焦光斑尺寸为15毫米×1.5毫米宽，搭接率为20%至50%，单道熔覆厚度为3.0毫米至3.5毫米，送粉宽度为5毫米至25毫米，送粉量为300克/分钟至400克/分钟。
3.根据权利要求1所述的一种应用于轧辊的激光熔覆方法，其特征在于所述第一预定温度为320-580℃。
4.根据权利要求1所述的一种应用于轧辊的激光熔覆方法，其特征在于所述第二预定温度为300-540℃。
5.根据权利要求1所述的一种应用于轧辊的激光熔覆方法，其特征在于所述保温缓冷处理为将所述激光熔覆后的轧辊温度控制在360-400℃之间并保温5-7小时，然后缓冷至室温。
6.根据权利要求1所述的一种应用于轧辊的激光熔覆方法，其特征在于所述预热包括以下步骤：将所述轧辊分成多个区段；实时采集每个区段内轧辊的局部温度；根据采集到的轧辊各个所述区域内的温度，动态调节每个所述区段内轧辊的温度，使每个所述区段内轧辊的温度均保持在所述第一预定温度。
7.根据权利要求1所述的一种应用于轧辊的激光熔覆方法，其特征在于所述保温缓冷的步骤之前重复上述预热、激光熔覆以在所述轧辊表面形成多层熔覆层。
8.根据权利要求1所述的一种应用于轧辊的激光熔覆方法，其特征在于所述涂层材料为镍基、铁基以及钴基合金粉末中的一种，该涂层材料的粒度为100目至400目。
9.根据权利要求8所述的一种应用于轧辊的激光熔覆方法，其特征在于所述涂层材料为铁基合金粉末，粒度为140目420目，该铁基合金粉末中各个成分的质量百分比为：碳0.90%，硅：0.30%，锰：0.25%，铬：4.5%，钨：6.2%，钼：5.1%，钒：1.8%，余量为铁。
10.根据权利要求1所述的一种应用于轧辊的激光熔覆方法，其特征在于所述涂层材料通过氩气气载送粉方式输送到所述轧辊表面，并在所述激光熔覆过程中利用氩气进行保护。
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| CN110331401A (zh) * | 2019-08-12 | 2019-10-15 | 郑州大学 | 一种高腐蚀环境下液压支架立柱激光熔覆方法 |
| CN110344053A (zh) * | 2019-08-06 | 2019-10-18 | 贵州大学 | 一种高强贝氏体钢激光修复用合金粉末及其制备方法 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |