CN103898518A

CN103898518A - 轧机支撑辊辊面裂纹的修复方法

Info

Publication number: CN103898518A
Application number: CN201410111237.7A
Authority: CN
Inventors: 谢长国
Original assignee: Daye Hangzhou Laser Science And Technology Ltd
Current assignee: Daye Hangzhou Laser Science And Technology Ltd
Priority date: 2014-03-24
Filing date: 2014-03-24
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2034-03-24
Also published as: CN103898518B

Abstract

本发明提出了一种轧机支撑辊辊面裂纹的修复方法，包括：（a）裂纹预处理；（b）修复利用镍基合金粉末通过激光器对待修复部位进行熔覆；进行振动时效处理；其中镍基合金粉末的化学组分及组分的质量百分比如下：C：0.5%；Cr：18-20%；Mo：2-3%；Mn：0.5-1%；Si：2-3%；Fe：3.5-4.5%；W：1.5-3%；Co：1.5-2%；CeO：2-3%；Ni：余量；矩形光斑进行叠层熔覆；（c）后处理。本发明采用激光熔覆技术进行辊面裂纹修复，不需要预热就可以修复辊面裂纹，而且后续磨量小，不产生冶金裂纹，硬度可达到新辊使用要求（HRC60以上）。

Description

轧机支撑辊辊面裂纹的修复方法

技术领域

本发明涉及机械器材表面修复技术领域，特别是指一种轧机支撑辊辊面裂纹的修复方法。

背景技术

激光熔覆技术是—种涉及光、机、电、计算机、材料、物理、化学等多门学科的跨学科高新技术。它由上个世纪60年代提出，并于1976年诞生了第一项论述高能激光熔覆的专利。进入80年代，激光熔覆技术得到了迅速的发展，结合CAD技术兴起的快速原型加工技术，为激光熔覆技术又添了新的活力。

激光熔敷技术进一步应用面临的主要问题是：①激光熔覆技术在国内尚未完全实现产业化的主要原因是熔覆层质量的不稳定性。激光熔覆过程中，加热和冷却的速度极快，最高速度可达1012℃/s.由于熔覆层和基体材料的温度梯度和热膨胀系数的差异，可能在熔覆层中产生多种缺陷，主要包括气孔、裂纹、变形和表面不平度。②激光熔敷过程的检测和实施自动化控制。③激光熔覆层的开裂敏感性，仍然是困扰国内外研究者的一个难题，也是工程应用及产业化的障碍，虽然已经对裂纹的形成扩进行了研究，但控制方法方面还不成熟。

申请号为200810124711.4，申请日2008.09.01的专利文件中记载了一种炉卷轧机支撑辊辊面的修复方法及其专用修复粉末，该修复方法中需要进行保温20-28小时，然后逐步降至室温。由于需要进行保温，所以很容易导致表面二次开裂，达不到修复的目的。

发明内容

本发明提出一种轧机支撑辊辊面裂纹的修复方法，解决了现有技术中修复效果不好、易于二次开裂的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种轧机支撑辊辊面裂纹的修复方法，包括：

（a）裂纹预处理

清除辊面裂纹缺陷区域；

探伤：确认是否有氢脆、置裂或内裂倾向；

（b）修复

利用镍基合金粉末通过激光器对待修复部位进行熔覆；进行振动时效处理，去除辊面残余应力或拉应力；调速范围（r/min）：1000-8000；

其中镍基合金粉末的化学组分及组分的质量百分比如下：

C：0.5%；Cr：18-20%；Mo：2-3%；Mn：0.5-1%；Si：2-3%；Fe：3.5-4.5%；

W：1.5-3%；Co：1.5-2%；CeO：2-3%；Ni：余量；

熔覆：输出功率1500-2800W，单道熔覆厚度0.5-10mm，熔化温度1200-1300

℃；矩形光斑进行叠层熔覆；

（c）后处理

将经过步骤（b）处理后的辊面进行磨加工，即得。

作为优选的技术方案，所述镍基合金粉末的颗粒度为：-150/+300。

作为优选的技术方案，所述单道熔覆厚度控制在0.5-2mm。

作为优选的技术方案，所述镍基合金粉末的送粉方式为同步送粉法（气载旁

轴送粉）或预置送粉法。

作为优选的技术方案，所述矩形光斑的大小为1×6mm或1×10mm。

作为优选的技术方案，所述振动时效处理的频率200Hz。

有益效果

（1）本发明采用激光熔覆技术进行辊面裂纹修复，不需要预热就可以修复辊面裂纹，而且后续磨量小，不产生冶金裂纹，硬度可达到新辊使用要求（HRC60以上）。

（2）镍基合金加入1.5-2%钴元素能降低熔覆层开裂敏感性；加入2-3%CeO元素提高熔覆层的韧性及抑制热裂纹的产生。本发明采用矩形光斑，相较于普通熔覆光斑，激光宽带熔覆利用光束整形技术获得矩形光斑，改进激光圆形光斑高能量分布不均匀性。矩形光斑熔覆区域宽且减少搭接量，避免相邻扫描带的结合处出现二次加热，从而增加熔覆质量。激振器引起共振，使用频率200Hz低频振动，激发分子活动，将金属内晶界发生位移，使熔覆层内部的应力释放直至消除。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方案或现有技术中的技术方案，下面将对实施方案或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方案，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1本发明实施例1的工艺流程图。

图中：

1-激光器，2-气载旁轴自动送粉器，3-光束整形系统，4-质量检测系统，5-粉末喷嘴，6-数字摄像头，7-熔覆层，8-基体。

具体实施方式

下面将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作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。

本发明提及了一种轧机支撑辊辊面裂纹的修复方法，该修复方法在激光熔覆后不需要二次保温，不会导致二次开裂。且本发明中的镍基合金粉末加入1.5-2%钴元素能降低熔覆层开裂敏感性；加入2-3%CeO元素提高熔覆层的韧性及抑制热裂纹的产生，能够更好的修复裂纹。下面详述过程。

实施例1

一种轧机支撑辊辊面裂纹的修复方法（参见图1所示），包括：

（a）裂纹预处理

清除辊面裂纹缺陷区域；

采用磁粉探伤、X射线探伤、荧光探伤或者显示探伤法对去除裂纹缺陷处进行探伤。确认是否有氢脆、置裂或内裂倾向。

（b）修复

利用镍基合金粉末通过激光器对待修复部位进行熔覆，设备：3000W高功率全固态激光器。熔覆时注意熔覆层均匀、连续、无裂纹、气孔等冶金缺陷。

进行振动时效处理，设备：自动激振时效器。激振器引起共振，使用频率200Hz低频振动，激发分子活动，将金属内晶界发生位移，使熔覆层内部的应力释放直至消除。调速范围（r/min）：1000-8000。

送粉方式为气载旁轴送粉。

使用的镍基合金粉末的化学组分及组分的质量百分比如下：（镍基合金粉末的颗粒度为：-150/+300）

C：0.5%；Cr：18%；Mo：3%；Mn：1%；Si：2%；Fe：3.5%；W：1.5%；

Co：1.5%；CeO：3%；Ni：余量；

熔覆：输出功率2800W，单道熔覆厚度0.5-1mm，熔化温度1200-1300℃；

矩形光斑（1×6mm）进行叠层熔覆。

（c）后处理

将经过步骤（b）处理后的辊面进行磨加工，确认激光熔覆后辊面无任何缺陷。经上述工艺处理可以将辊面裂纹恢复如新。

实施例2

一种轧机支撑辊辊面裂纹的修复方法，包括：

（a）裂纹预处理

清除辊面裂纹缺陷区域；

（b）修复

送粉方式为预置送粉法。

C：0.5%；Cr：20%；Mo：2%；Mn：0.5%；Si：3%；Fe：4.5%；W：3%；

Co：2%；CeO：2%；Ni：余量；

熔覆：输出功率1500W，单道熔覆厚度2-10mm，熔化温度1200-1300℃；

矩形光斑（1×10mm）进行叠层熔覆。

（c）后处理

本发明采用激光熔覆技术进行辊面裂纹修复，不需要预热就可以修复辊面裂纹，而且后续磨量小，不产生冶金裂纹，硬度可达到新辊使用要求（HRC60以上）。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种轧机支撑辊辊面裂纹的修复方法，包括：

（a）裂纹预处理

清除辊面裂纹缺陷区域；

探伤：确认是否有氢脆、置裂或内裂倾向；

（b）修复

其中镍基合金粉末的化学组分及组分的质量百分比如下：

C：0.5%；Cr：18-20%；Mo：2-3%；Mn：0.5-1%；Si：2-3%；Fe：3.5-4.5%；

W：1.5-3%；Co：1.5-2%；CeO：2-3%；Ni：余量；

熔覆：输出功率1500-2800W，单道熔覆厚度0.5-10mm，熔化温度1200-1300℃；矩形光斑进行叠层熔覆；

（c）后处理

将经过步骤（b）处理后的辊面进行磨加工，即得。

2.根据权利要求1所述的一种轧机支撑辊辊面裂纹的修复方法，其特征在于，所述镍基合金粉末的颗粒度为：-150/+300。

3.根据权利要求1所述的一种轧机支撑辊辊面裂纹的修复方法，其特征在于，所述单道熔覆厚度控制在0.5-2mm。

4.根据权利要求1所述的一种轧机支撑辊辊面裂纹的修复方法，其特征在于，所述镍基合金粉末的送粉方式为同步送粉法或预置送粉法。

5.根据权利要求1所述的一种轧机支撑辊辊面裂纹的修复方法，其特征在于，所述矩形光斑的大小为1×6mm或1×10mm。

6.根据权利要求1所述的一种轧机支撑辊辊面裂纹的修复方法，其特征在于，所述振动时效处理的频率200Hz。