CN103774135A

CN103774135A - 一种新型激光熔覆复合涂层的炉底辊环的制作工艺

Info

Publication number: CN103774135A
Application number: CN201310747547.3A
Authority: CN
Inventors: 陶兴启; 黄旭东; 徐文
Original assignee: WUHAN TUANJIE DIANJIN LASER TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Jiangsu golden Laser Technology Co., Ltd.
Priority date: 2013-12-31
Filing date: 2013-12-31
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2033-12-31
Also published as: CN103774135B

Abstract

一种新型激光熔覆复合涂层的炉底辊环的制作工艺，包括如下步骤：(1)采用卧式离心铸造法铸造辊环；(2)辊环待强化面进行精加工；(3)对加热炉炉底辊辊环面进行表面预处理；(4)选用镍基合金粉末作为辊环面的打底层；(5)利用高功率CO2激光成套设备熔覆打底合金；(6)再对辊环面涂一层耐高温合金粉末作为耐高温合金涂层；(7)利用高功率CO2激光成套设备熔覆耐高温合金涂层；(8)对复合涂层进行性能检测；(9)机加辊环面至要求尺寸。本发明所提供的新型耐高温磨损炉底辊环，辊环面得到强化，其使用寿命得到大幅度提高，辊环面结瘤的问题基本得到解决，节约了换辊时间和维修时间，提高了加热炉作业效率，降低了生产成本。

Description

一种新型激光熔覆复合涂层的炉底辊环的制作工艺

技术领域

本发明属于产品制造领域，具体为一种新型激光熔覆复合涂层的炉底辊环的制作工艺。

背景技术

炉底辊是冶金行业各种热处理件输送过程中的关键零部件，其广泛应用于各种热处理炉，其中包括连续退火炉、加热炉、热处理常化炉等。加热炉炉底辊起输送钢坯的作用，而为了保证钢坯在后续的轧制过程中不出现质量问题，防止钢棍与钢板高温接触时在钢棍表面形成结瘤物至关重要。加热炉炉底辊辊环现在比较普遍地使用Co50合金材质，而此种材质又是炉底辊制造领域顶级的材料，成本昂贵，其在使用过程中，辊环面也无法完全克服结瘤的问题，导致需要定期替换在线炉底辊进行辊环的除瘤修复甚至报废，严重影响生产进度，大大增加了加热炉的运行成本。

加热炉炉底辊是输送钢坯的关键零部件，现有多种工艺方法用于加热炉炉底辊的制造，其中Co基材料的选择占有十分重要的地位。如辊环整个结构件采用Co50材质，采用整体铸造方法制作，其特点是耐高温氧化，并有一定的高温下保持硬度的能力，其在高温强度、抗热冲击和耐磨损性能方面亦有不俗变现，但是用此种方法制造的炉底辊，单只辊的平均制造成本为7-9万/只，十分昂贵，并且在寿命期内也无法避免辊环面结瘤现象的发生，因此，应用表面强化处理方法进行炉底辊的制造也是人们一直努力的方向。PRAXAIR公司在炉温超过900℃的工作环境下采用了在辊面进行镍铬碳化铬和钴基耐高温合金喷涂的工艺手段，结果炉底辊在使用过程中也会发生结瘤，甚至部分涂层产生早期失效、脱落。目前也有在炉底辊辊面喷涂氧化物陶瓷的尝试，如氧化锆-氧化钇体系和氧化铝-氧化铬体系，这些陶瓷涂层在高温下有很强的防结瘤效果，但是在高温状态下不稳定，甚至会与钢板表面析出元素发生化学反应。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种新型激光熔覆复合涂层的炉底辊环的制作工艺，以解决上述背景技术中提出的炉底辊辊环耐磨性和氧化结瘤问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案来实现：

一种新型激光熔覆复合涂层的炉底辊环的制作工艺，包括如下步骤：

(1) 采用卧式离心铸造法铸造辊环，辊环材质为Ni基合金，其工艺如下：

造型→熔炼→铁水炉外处理→浇注外皮铁水→合箱稳模→冲芯→保温出活；

(2) 对辊环待强化面进行精加工，清除辊环待强化面的气孔、夹杂等；

(3) 室温下用清洗剂对加热炉炉底辊辊环面进行除油、除锈，并用酒精清洗干净；

(4) 对辊环面涂一层镍基合金粉末作为打底层；

(5)选用高功率CO2激光器，以数控机床为工作台，用有机玻璃烧斑法选取最佳的激光模式，然后利用高功率CO2激光成套设备熔覆打底合金；

(6)再对辊环面涂一层耐高温合金粉末作为耐高温合金涂层；

(7) 选用高功率CO2激光器，以数控机床为工作台，用有机玻璃烧斑法选取最佳的激光模式，然后利用高功率CO2激光成套设备熔覆耐高温合金涂层；

(8) 对制备完成后的复合涂层进行性能检测；

(9) 按照产品技术要求，机加辊环面至要求尺寸即可。

步骤(4)中，所述镍基合金粉末包括Fe、C、Si、Cr、Ni、Mo、Nb，其化学成份按重量百分比分别为：C：0.03%、Cr：21.5%、Fe：1.4%、Mo：9%、Si：0.4%、Nb：3.8%，余量为Ni。

步骤(6)中，所述耐高温合金粉末包括Ni、Cr、C，其化学成份按重量百分比分别为：Cr：71%、Ni：24%、C：5%。

使用激光表面合金化工艺方法较之传统的热喷涂方法有以下优点：

1. 激光表面合金化方法，其形成的强化涂层与基材形成的是冶金结合而非机械结合，因此涂层不会产生早期脱落；

2. 应用激光表面合金化方法制备的涂层表层其致密性优于喷涂层，又由于炉底辊辊面结瘤的机理原因，激光表面熔覆方法制备的涂层表面其仿结瘤性能要优于喷涂层。

综上所述，本发明有益效果：

本发明所提供的新型耐高温磨损炉底辊环，辊环面得到强化，其使用寿命得到大幅度提高，辊环面结瘤的问题基本得到解决，节约了换辊时间和维修时间，提高了加热炉作业效率，降低了生产成本；另外，激光合金化工艺对环境无污染、无辐射、低噪声、成品率高、综合成本低等特点。因此，采用激光合金化技术对炉底辊辊环面进行表面强化处理将产生显著的经济效益和社会效益。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

(4) 对辊环面涂一层镍基合金粉末作为打底层；

(6)再对辊环面涂一层耐高温合金粉末作为耐高温合金涂层；

(8) 对制备完成后的复合涂层进行性能检测；

(9) 按照产品技术要求，机加辊环面至要求尺寸即可。

本发明采用激光表面熔覆工艺，熔覆涂层组织主要由碳化物和过饱和固溶体超细铸态组织组成，这种组织高温下保持硬度能力很强，并且在细晶强化、固溶强化、弥散强化三中强化机制的作用下，合金化层的硬度值能保持在较高水平，且不低于热喷涂方法制备的涂层。另外，根据已有理论，激光合金化处理形成的合金化层，其耐高温磨损性能、耐高温氧化性能、耐高温腐蚀性能都十分优异。针对炉底辊辊环面结瘤的问题，熔覆层的高致密度和高硬度保证了其抗结瘤的良好表现，新型复合涂层炉底辊在使用过程中也的确表现出很好的抗结瘤能力。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种新型激光熔覆复合涂层的炉底辊环的制作工艺，其特征是，包括如下步骤：

(4) 对辊环面涂一层镍基合金粉末作为打底层；

(6)再对辊环面涂一层耐高温合金粉末作为耐高温合金涂层；

(8) 对制备完成后的复合涂层进行性能检测；

(9) 按照产品技术要求，机加辊环面至要求尺寸即可。

2.根据权利要求1所述的一种新型激光熔覆复合涂层的炉底辊环的制作工艺，其特征是，步骤(4)中，所述镍基合金粉末包括Fe、C、Si、Cr、Ni、Mo、Nb，其化学成份按重量百分比分别为：C：0.03%、Cr：21.5%、Fe：1.4%、Mo：9%、Si：0.4%、Nb：3.8%，余量为Ni。

3.根据权利要求1所述的一种新型激光熔覆复合涂层的炉底辊环的制作工艺，其特征是，步骤(6)中，所述耐高温合金粉末包括Ni、Cr、C，其化学成份按重量百分比分别为：Cr：71%、Ni：24%、C：5%。