CN103993309A - 一种用于轧辊的激光再制造的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种用于轧辊的激光再制造的方法，其技术方案为首先对轧辊进行机械清理，用酒精和丙酮除油、除锈。其次选用激光熔覆合金粉末百分比为：C：0.63～0.66％；Ni：1.8～2.5%；Cr：12.35～14.65%；B：0.3～0.5％；S：2.46～2.74％；Mo：0.5～0.7%；Cu：1.35～1.65％；余量为Fe，粉体粒径为30～100μm。最后采用连续波CO2激光加工机进行激光辐照处理，采用上述激光再制造工艺参数为：激光输出功率0.5～5.0kW；光斑直径2.5～5mm；激光束扫描速率10.0～25.0mm/s，大面积扫描激光搭接率30%～60%。激光熔覆头具有氩气保护功能，氩气流量从100L/h～300L/h可调整，激光熔覆过程中全程进行氩气保护，熔覆后降温处理、复形，即得到修复后轧辊。本发明利用激光再制造的轧辊涂层硬度较高达HRC69以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种激光再制造方法，特别是涉及一种用于轧辊的激光再制造的方法，属于激光熔覆技术领域。
背景技术
轧辊主要应用在钢铁、冶金、机械等行业，是轧钢、轧铝、轧铜等金属压延设备生产中最主要的消耗性工具。轧辊用途广泛，其中以钢铁行业消耗量最大。近年来，伴随着我国钢铁工业的高速发展，国内轧辊业也取得了飞速发展。
据统计，目前我国每年热轧辊的报废量为70多万吨，冷轧辊的报废量约为20多万吨，支撑辊近20万吨，对所报废的合金铸铁轧辊，目前国内外均将其作为废弃金属材料进行处理，一部分由废旧物资回收公司回收后作为废旧金属处理，一部分由各轧辊制造厂作为回炉料回收后，与废钢和各种铁合金进行配合后重新冶炼，制作新的轧辊。从而造成了资源、能源的极大浪费和环境的污染。因此，对废旧轧辊和板带轧机支撑辊进行修复，进一步提高其性能和使用寿命显得十分重要。
现有轧辊修复技术，通常采用堆焊形式，其缺点是只能对钢基轧辊进行堆焊修复，对于其他铁基、高碳或高合金辊芯，由于表面工作层材料与基体不同，造成焊接结合性差，因而不适用堆焊方式；其次，堆焊本身存在一些固有缺陷，例如裂纹、气孔、夹杂等。近年来，激光快速成形修复轧辊表面技术成为提高轧辊耐磨性、延长轧辊使用寿命的一个重要发展方向和途径，得到了广泛的研究。
激光熔覆技术性能特点：激光熔覆层与基体为冶金结合，基体材料在激光加工过程中仅表面微熔，微熔层为0.05mm-0.1mm。加工过程中基体温升不高（大工件温升不超过80℃），激光加工后基本无热变形。激光熔覆技术可控性好，自动化程度高。采用适当的激光再制造粉料体系和优化的加工工艺方法，可以获得超越传统的修复制备技术，使报废或存在质量隐患的轧辊通过再制造技术得以修复和利用，满足循环经济的需要和再生资源的利用，适应我国冶金行业高温部件实际生产应用的需要。
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用于轧辊的激光再制造的方法的技术方案。
（1）轧辊预处理。
室温下对轧辊进行机械清理，除油、除锈，并用酒精和丙酮清洗干净。
（2）合金粉末的选择和送粉装置的调节。
选用具有优良耐磨性能且与基体冶金相容性良好的激光熔覆合金粉末，其化学成份按重量百分比为：C：0.63～0.66％；Ni：1.8～2.5%；Cr：12.35～14.65%；B：0.3～0.5％；S：2.46～2.74％；Mo：0.5～0.7%；Cu：1.35～1.65％；余量为Fe，粉体粒径为30～100μm。调节自动送粉装置，送粉速率为500～1000mg/s，使送粉器出来的合金粉末正好落在激光熔池内，使合金粉末涂层的厚度达到0.2～2mm。
（3）轧辊激光熔覆合金层修复。
将机械清理去除表面多余尺寸的轧辊基体于300～450℃预热保持1～2 小时，而后再以300～350℃恒温下，轧辊转速1.5～3.5rpm，采用连续波CO2 激光加工机进行激光辐照处理，采用上述激光再制造工艺参数为：激光输出功率0.5～5.0kW ；光斑直径 2.5～5mm；激光束扫描速率10.0～25.0mm/s，大面积扫描激光搭接率30%～60%。激光熔覆头具有氩气保护功能，氩气流量从100L/h～300L/h可调整，激光熔覆过程中全程进行氩气保护，激光熔覆0.2～2mm厚激光熔覆粉末，熔覆后降温处理、复形，即得到修复后轧辊。
有益效果：
本发明利用激光再制造的轧辊的熔覆层及其界面组织致密，晶粒细小，没有孔洞、夹渣、裂纹等缺陷，激光熔覆用合金粉末中含有较高含量的C、Si、B等元素，可以有效提高涂层硬度，获得的涂层硬度较高达HRC69以上。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1：
（1）轧辊预处理。
室温下对轧辊进行机械清理，除油、除锈，并用酒精和丙酮清洗干净。
（2）合金粉末的选择和送粉装置的调节。
选用具有优良耐磨性能且与基体冶金相容性良好的激光熔覆合金粉末，其化学成份按重量百分比为：C：0.63～0.66％；Ni：1.8～2%；Cr：12.35～14%；B：0.3～0.5％；S：2.46～2.74％；Mo：0.5～0.7%；Cu：1.35～1.5％；余量为Fe，粉体粒径为50～100μm。调节自动送粉装置，送粉速率为600～900mg/s，使送粉器出来的合金粉末正好落在激光熔池内，使合金粉末涂层的厚度达到0.5～2mm。
（3）轧辊激光熔覆合金层修复。
将机械清理去除表面多余尺寸的轧辊基体于300～450℃预热保持1～2小时，而后再以300～350℃恒温下，轧辊转速1.5～3.5rpm，采用连续波CO2 激光加工机进行激光辐照处理，采用上述激光再制造工艺参数为：激光输出功率1.5～5.0kW ；光斑直径 2.5～4mm；激光束扫描速率10.0～25.0mm/s，大面积扫描激光搭接率30%～60%。激光熔覆头具有氩气保护功能，氩气流量从150L/h～300L/h可调整，激光熔覆过程中全程进行氩气保护，激光熔覆0.5～2mm厚激光熔覆粉末，熔覆后降温处理、复形，即得到修复后轧辊。
实施例2：
（1）轧辊预处理。
室温下对轧辊进行机械清理，除油、除锈，并用酒精和丙酮清洗干净。
（2）合金粉末的选择和送粉装置的调节。
选用具有优良耐磨性能且与基体冶金相容性良好的激光熔覆合金粉末，其化学成份按重量百分比为：C：0.63～0.66％；Ni：2～2.5%；Cr：13～14.65%；B：0.3～0.4％；S：2.46～2.74％；Mo：0.5～0.7%；Cu：1.4～1.65％；余量为Fe，粉体粒径为30～90μm。调节自动送粉装置，送粉速率为800～1000mg/s，使送粉器出来的合金粉末正好落在激光熔池内，使合金粉末涂层的厚度达到0.8～2mm。
（3）轧辊激光熔覆合金层修复。
将机械清理去除表面多余尺寸的轧辊基体于300～450℃预热保持1～2 小时，而后再以300～350℃恒温下，轧辊转速1.5～3.5rpm，采用连续波CO2 激光加工机进行激光辐照处理，采用上述激光再制造工艺参数为：激光输出功率0.5～3kW ；光斑直径 3～5mm；激光束扫描速率10.0～20.0mm/s，大面积扫描激光搭接率30%～60%。激光熔覆头具有氩气保护功能，氩气流量从200L/h～300L/h可调整，激光熔覆过程中全程进行氩气保护，激光熔覆0.8～2mm厚激光熔覆粉末，熔覆后降温处理、复形，即得到修复后轧辊。
实施例3：
（1）轧辊预处理。
室温下对轧辊进行机械清理，除油、除锈，并用酒精和丙酮清洗干净。
（2）合金粉末的选择和送粉装置的调节。
选用具有优良耐磨性能且与基体冶金相容性良好的激光熔覆合金粉末，其化学成份按重量百分比为：C：0.63～0.66％；Ni：1.8～2.5%；Cr：13.5～14.5%；B：0.3～0.5％；S：2.5～2.7％；Mo：0.5～0.6%；Cu：1.4～1.6％；余量为Fe，粉体粒径为40～100μm。调节自动送粉装置，送粉速率为500～1000mg/s，使送粉器出来的合金粉末正好落在激光熔池内，使合金粉末涂层的厚度达到0.2～1.2mm。
（3）轧辊激光熔覆合金层修复。
将机械清理去除表面多余尺寸的轧辊基体于300～450℃预热保持1～2 小时，而后再以300～350℃恒温下，轧辊转速1.5～3.5rpm，采用连续波CO2 激光加工机进行激光辐照处理，采用上述激光再制造工艺参数为：激光输出功率0.5～5.0kW ；光斑直径 2.5～5mm；激光束扫描速率10.0～25.0mm/s，大面积扫描激光搭接率30%～60%。激光熔覆头具有氩气保护功能，氩气流量从100L/h～300L/h可调整，激光熔覆过程中全程进行氩气保护，激光熔覆0.2～1.2mm厚激光熔覆粉末，熔覆后降温处理、复形，即得到修复后轧辊。
Claims (1)
1.一种用于轧辊的激光再制造的方法，其特征在于：
（1）室温下对轧辊进行机械清理，除油、除锈，并用酒精和丙酮清洗干净；
（2）选用具有优良耐磨性能且与基体冶金相容性良好的激光熔覆合金粉末，其化学成份按重量百分比为：C：0.63～0.66％；Ni：1.8～2.5%；Cr：12.35～14.65%；B：0.3～0.5％；S：2.46～2.74％；Mo：0.5～0.7%；Cu：1.35～1.65％；余量为Fe，粉体粒径为30～100μm；调节自动送粉装置，送粉速率为500～1000mg/s；
（3）将机械清理去除表面多余尺寸的轧辊基体于300～450℃预热保持1～2 小时，而后再以300～350℃恒温下，轧辊转速1.5～3.5rpm，采用连续波CO2 激光加工机进行激光辐照处理，采用上述激光再制造工艺参数为：激光输出功率0.5～5.0kW ；光斑直径 2.5～5mm；激光束扫描速率10.0～25.0mm/s，大面积扫描激光搭接率30%～60%；激光熔覆头具有氩气保护功能，氩气流量从100L/h～300L/h可调整，激光熔覆过程中全程进行氩气保护，激光熔覆0.2～2mm厚激光熔覆粉末，熔覆后降温处理、复形，即得到修复后轧辊。
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