CN104357834A - 一种连铸辊的再制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种连铸辊的再制造方法，首先检测连铸辊磨损尺寸，然后再去除连铸辊表面疲劳层；配制各成分的质量百分比为：C 0.1～0.15％、Cr 15～17％、Ni 19～21％、Mo 1.5～1.9％、Nb 3～5％、W 6～8％，余量为Fe的合金粉末，采用三维混粉器制得机械预合金化粉末；采用重力送粉方法，通过大功率半导体激光器扫描固定在数控加工机床上的连铸辊，将合金粉末熔覆在连铸辊表面；对熔覆后的连铸辊进行机械加工，获得尺寸、形状及精度均达到标准的连铸辊。本发明工艺简单、可控性强、成本低、无污染、再制造后的连铸辊性能好，使用寿命显著提高。

Description

一种连铸辊的再制造方法
技术领域 本发明涉及一种连铸设备的修复方法，特别是连铸辊的修复方法。
背景技术 连铸因其具有生产效率高等优点，在钢铁行业得到广泛应用。目前，我国连铸设备依然存在稳定性差、使用寿命短等不足，严重制约了该产业的发展，而且作为连铸设备最重要的部件之一——连铸辊在使用中容易发生高温磨损，造成钢坯质量不合格，严重影响生产的正常进行。因此开展针对连铸辊这一关键部件的再制造对于提升我国连铸设备的使用寿命、使用效率和增强竞争力具有重要的理论意义与实用价值。
目前对失效后的连铸辊进行修复多是采用埋弧堆焊的技术方法，但由于埋弧堆焊的热影响区大、对堆焊层组织影响大，极易导致修复后的连铸辊表面组织粗大，同时有效合金元素在堆焊过程中烧损严重，导致修复后连铸辊高温工况下耐磨性能下降，实际使用中寿命远远低于新品寿命，增加了企业成本。
发明内容 本发明的目的在于提供一种工艺简单、可控性强、成本低、无污染、修复后的使用寿命显著提高的连铸辊的再制造方法。本发明主要是利用大功率半导体激光熔覆合金粉末对磨损后的连铸辊进行再制造。
本发明的技术方案如下：
(1)对连铸设备进行解体拆卸，对待修复的连铸辊进行清洗，检测尺寸，确定连铸辊表面磨损部位及其磨损量；根据检测结果，去除连铸辊表面的疲劳层1～2mm；
(2)采用磁粉探伤和超声波探伤，确保去除疲劳层的连铸辊无表面和内部缺陷；
(3)配制合金粉末，；所述合金粉末各成分的质量百分比为：C 0.1～0.15％、Cr 15～17％、Ni 19～21％、Mo 1.5～1.9％、Nb 3～5％、W 6～8％，余量为Fe；将按比例配制好的合金粉末放入三维混粉器中混合3小时，混合均匀，制得机械预合金化合金粉末，所述合金粉末的粒度为153～325目；
(4)将连铸辊固定在激光加工数控机床上，采用大功率比半导体激光器熔覆扫描，设定激光器熔覆工艺参数为：功率P＝2000～3800W、矩形光斑2.5×11.5mm、搭接率30％、扫描速度V＝330～680mm/min，对待修复的连铸辊表面采用重力送粉方法进行激光熔覆，送粉速度为150～200g/min，将合金粉末在连铸辊表面熔覆2～3层，合金熔覆层厚度达到3～4mm；
(5)按照图纸及有关技术要求对激光熔覆后的连铸辊进行机械加工；
(6)对加工后的连铸辊进行表面着色探伤，检测是否有影响连铸辊机械性能的缺陷，保证连铸辊的尺寸、形状、精度及表面质量均达到合格标准。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、工艺简单、可控性强、无污染、成本低，可以实现连铸辊的多次再制造。
2、减少、甚至消除了埋弧堆焊传统工艺的组织粗大而导致成品寿命低问题，而且通过优化配比的合金粉末，极大提高了再制造后连铸辊的使用寿命，经过再制造后的连铸辊的使用寿命比新辊寿命提高2倍以上,具有突出的经济效益和社会效益；
具体实施方式
实施例1
对连铸设备进行解体拆卸，对待再制造的连铸辊进行清洗，检测尺寸，确定连铸辊表面磨损部位及其磨损量；根据检测结果，去除连铸辊表面的疲劳层1mm；采用磁粉探伤和超声波探伤，确保去除疲劳层的连铸辊无表面和内部缺陷；配制合金粉末，所述合金粉末各成分的质量百分比为：C 0.1％、Cr 15％、Ni 19％、Mo 1.5％、Nb 3％、W 6％，余量为Fe，合金粉末的粒度为153～325目；将按比例配制好的合金粉末放入三维混粉器中混合3小时，制得机械预合金化合金粉末；将连铸辊固定在激光加工数控机床上，设定激光器熔覆工艺参数为：功率P＝2000W、矩形光斑2.5×11.5mm、搭接率30％、扫描速度V＝330mm/min，对待修复的连铸辊螺旋表面采用重力送粉方法进行激光熔覆，送粉速度为150g/min；将上述合金粉末在连铸辊表面熔覆3层，合金熔覆层厚度达到4mm；按照图纸及有关技术要求对激光熔覆后的连铸辊进行机械加工；对加工后的连铸辊进行表面着色探伤，检测是否有影响连铸辊机械性能的缺陷，保证连铸辊的尺寸、形状、精度及表面质量均达到合格标准；检验合格后装配连铸设备。
实施例2
对连铸设备进行解体拆卸，对待再制造的连铸辊进行清洗，检测尺寸，确定连铸辊表面磨损部位及其磨损量；根据检测结果，去除连铸辊表面的疲劳层2mm；采用磁粉探伤和超声波探伤，确保去除疲劳层的连铸辊无表面和内部缺陷；配制合金粉末，所述合金粉末各成分的质量百分比为：C 0.15％、Cr 17％、Ni 21％、Mo 1.9％、Nb 5％、W 8％，余量为Fe，合金粉末的粒度为153～325目；将按比例配制好的合金粉末放入三维混粉器中混合3小时，制得机械预合金化合金粉末；将连铸辊固定在激光加工数控机床上，设定激光器熔覆工艺参数为：功率P＝3800W、矩形光斑2.5×11.5mm、搭接率30％、扫描速度V＝680mm/min，对待修复的连铸辊螺旋表面采用重力送粉方法进行激光熔覆，送粉速度为200g/min，将上述合金粉末在连铸辊表面熔覆3层，合金熔覆层厚度达到4mm；按照图纸及有关技术要求对激光熔覆后的连铸辊进行机械加工；对加工后的连铸辊进行表面着色探伤，检测是否有影响连铸辊机械性能的缺陷，保证连铸辊的尺寸、形状、精度及表面质量均达到合格标准；检验合格后装配连铸设备。
实施例3
对连铸设备进行解体拆卸，对待再制造的连铸辊进行清洗，检测尺寸，确定连铸辊表面磨损部位及其磨损量；根据检测结果，去除连铸辊表面的疲劳层1.5mm；采用磁粉探伤和超声波探伤，确保去除疲劳层的连铸辊无表面和内部缺陷；配制合金粉末，所述合金粉末各成分的质量百分比为：C 0.1％、Cr 17％、Ni 20％、Mo 1.9％、Nb 3.5％、W 6.5％，余量为Fe，合金粉末的粒度为153～325目；将按比例配制好的合金粉末放入三维混粉器中混合3小时，制备机械预合金化合金粉末；将连铸辊固定在激光加工数控机床上，设定激光器熔覆工艺参数为：功率P＝2800W、矩形光斑2.5×11.5mm、搭接率30％、扫描速度V＝480mm/min，对待修复的连铸辊螺旋表面采用重力送粉方法进行激光熔覆，送粉速度为180g/min，将上述合金粉末在连铸辊表面熔覆2层，合金熔覆层厚度达到3mm；按照图纸及有关技术要求对激光熔覆后的连铸辊进行机械加工；对加工后的连铸辊进行表面着色探伤，检测是否有影响连铸辊机械性能的缺陷，保证连铸辊的尺寸、形状、精度及表面质量均达到合格标准；检验合格后装配连铸设备。
实施例4
对连铸设备进行解体拆卸，对待再制造的连铸辊进行清洗，检测尺寸，确定连铸辊表面磨损部位及其磨损量；根据检测结果，去除连铸辊表面的疲劳层2mm；采用磁粉探伤和超声波探伤，确保去除疲劳层的连铸辊无表面和内部缺陷；配制合金粉末，所述合金粉末各成分的质量百分比为：C 0.15％、Cr 15％、Ni 19.5％、Mo 1.5％、Nb 4％、W 7％，余量为Fe，合金粉末的粒度为153～325目；将按比例配制好的合金粉末放入三维混粉器中混合3小时，制得机械预合金化合金粉末；将连铸辊固定在激光加工数控机床上，设定激光器熔覆工艺参数为：功率P＝2450W、矩形光斑2.5×11.5mm、搭接率30％、扫描速度V＝350mm/min，对待修复的连铸辊螺旋表面采用重力送粉方法进行激光熔覆，送粉速度为160g/min，将上述合金粉末在连铸辊表面熔覆2层，合金熔覆层厚度达到3mm；按照图纸及有关技术要求对激光熔覆后的连铸辊进行机械加工；对加工后的连铸辊进行表面着色探伤，检测是否有影响连铸辊机械性能的缺陷，保证连铸辊的尺寸、形状、精度及表面质量均达到合格标准；检验合格后装配连铸设备。
实施例5
对连铸设备进行解体拆卸，对待再制造的连铸辊进行清洗，检测尺寸，确定连铸辊表面磨损部位及其磨损量；根据检测结果，去除连铸辊表面的疲劳层1mm；采用磁粉探伤和超声波探伤，确保去除疲劳层的连铸辊无表面和内部缺陷；配制合金粉末，所述合金粉末各成分的质量百分比为：C 0.12％、Cr 16％、Ni 21％、Mo 1.6％、Nb 4.5％、W 7.5％，余量为Fe，合金粉末的粒度为153～325目；将按比例配制好的合金粉末放入三维混粉器中混合3小时，制备机械预合金化合金粉末；将连铸辊固定在激光加工数控机床上，设定激光器熔覆工艺参数为：功率P＝3300W、矩形光斑2.5×11.5mm、搭接率30％、扫描速度V＝650mm/min，对待修复的连铸辊螺旋表面采用重力送粉方法进行激光熔覆，送粉速度为190g/min，将上述合金粉末在连铸辊表面熔覆2层，合金熔覆层厚度达到3mm；按照图纸及有关技术要求对激光熔覆后的连铸辊进行机械加工；对加工后的连铸辊进行表面着色探伤，检测是否有影响连铸辊机械性能的缺陷，保证连铸辊的尺寸、形状、精度及表面质量均达到合格标准；检验合格后装配连铸设备。
实施例6
对连铸设备进行解体拆卸，对待再制造连铸辊进行清洗，检测尺寸，确定连铸辊表面磨损部位及其磨损量；根据检测结果，去除连铸辊表面的疲劳层1～2mm；采用磁粉探伤和超声波探伤，确保去除疲劳层的连铸辊无表面和内部缺陷；配制合金粉末，所述合金粉末各成分的质量百分比为：C 0.15％、Cr 17％、Ni 20％、Mo 1.8％、Nb 5％、W 7％，余量为Fe，合金粉末的粒度为153～325目；将按比例配制好的合金粉末放入三维混粉器中混合3小时，制得机械预合金化合金粉末；将连铸辊固定在激光加工数控机床上，设定激光器熔覆工艺参数为：功率P＝3700W、矩形光斑2.5×11.5mm、搭接率30％、扫描速度V＝660mm/min，对待修复的连铸辊螺旋表面采用重力送粉方法进行激光熔覆，送粉速度为200g/min，将上述合金粉末在连铸辊表面熔覆2层，合金熔覆层厚度达到3mm；按照图纸及有关技术要求对激光熔覆后的连铸辊进行机械加工；对加工后的连铸辊进行表面着色探伤，检测是否有影响连铸辊机械性能的缺陷，保证连铸辊的尺寸、形状、精度及表面质量均达到合格标准；检验合格后装配连铸辊设备。
实施例7
对连铸设备进行解体拆卸，对待再制造的连铸辊进行清洗，检测尺寸，确定连铸辊表面磨损部位及其磨损量；根据检测结果，去除连铸辊表面的疲劳层1.5mm；采用磁粉探伤和超声波探伤，确保去除疲劳层的连铸辊无表面和内部缺陷；配制合金粉末，所述合金粉末各成分的质量百分比为：C 0.1％、Cr 16％、Ni 3.7％、Mo 1.7％、Nb 3％、W 7％，余量为Fe，合金粉末的粒度为153～325目；将按比例配制好的合金粉末放入三维混粉器中混合3小时，制备机械预合金化合金粉末；将连铸辊固定在激光加工数控机床上，设定激光器熔覆工艺参数为：功率P＝2600W、矩形光斑2.5×11.5mm、搭接率30％、扫描速度V＝420mm/min，对待修复的连铸辊螺旋表面采用重力送粉方法进行激光熔覆，送粉速度为175g/min，将上述合金粉末在连铸辊表面熔覆2层，合金熔覆层厚度达到3mm；按照图纸及有关技术要求对激光熔覆后的连铸辊进行机械加工；对加工后的连铸辊进行表面着色探伤，检测是否有影响连铸辊机械性能的缺陷，保证连铸辊的尺寸、形状、精度及表面质量均达到合格标准；检验合格后装配连铸设备。
实施例8
对连铸设备进行解体拆卸，对待再制造的连铸辊进行清洗，检测尺寸，确定连铸辊表面磨损部位及其磨损量；根据检测结果，去除连铸辊表面的疲劳层2mm；采用磁粉探伤和超声波探伤，确保去除疲劳层的连铸辊无表面和内部缺陷；配制合金粉末，所述合金粉末各成分的质量百分比为：C 0.15％、Cr 17％、Ni 20.5％、Mo 1.9％、Nb 5％、W 6％，余量为Fe，合金粉末的粒度为153～325目；将按比例配制好的合金粉末放入三维混粉器中混合3小时，制得机械预合金化合金粉末；将连铸辊固定在激光加工数控机床上，设定激光器熔覆工艺参数为：功率P＝3350W、矩形光斑2.5×11.5mm、搭接率30％、扫描速度V＝580mm/min，对待修复的连铸辊表面采用重力送粉方法进行激光熔覆，送粉速度为165g/min；将上述合金粉末在连铸辊表面熔覆2层，合金熔覆层厚度达到3mm；按照图纸及有关技术要求对激光熔覆后的连铸辊进行机械加工；对加工后的连铸辊进行表面着色探伤，检测是否有影响连铸辊机械性能的缺陷，保证连铸辊的尺寸、形状、精度及表面质量均达到合格标准；检验合格后装配连铸设备。

Claims (3)

1.一种连铸辊的再制造方法，其特征在于：
(1)对连铸设备进行解体拆卸，对待修复连铸辊进行清洗，检测尺寸，确定连铸辊表面磨损部位及其磨损量；根据检测结果，去除连铸辊表面的疲劳层1～2mm；
(2)采用磁粉探伤和超声波探伤，确保去除疲劳层的连铸辊无表面和内部缺陷；
(3)配制合金粉末，所述合金粉末各成分的质量百分比为：C0.1～0.15％、Cr 15～17％、Ni 19～21％、Mo 1.5～1.9％、Nb 3～5％、W 6～8％，余量为Fe；将按比例配制好的合金粉末放入三维混粉器中混合3小时，混合均匀，制得机械预合金化合金粉末；
(4)将连铸辊固定在激光加工数控机床上，采用大功率比半导体激光器熔覆扫描，设定激光器熔覆工艺参数，对待修复的连铸辊表面采用重力送粉方法进行激光熔覆，送粉速度为150～200g/min，将合金粉末在连铸辊表面熔覆2～3层，合金熔覆层厚度达到3～4mm；
(5)按照图纸及有关技术要求对激光熔覆后的连铸辊进行机械加工；
(6)对加工后的连铸辊进行表面着色探伤，检测是否有影响连铸辊机械性能的缺陷，保证连铸辊的尺寸、形状、精度及表面质量均达到合格标准。
2.根据权利要求1所述的连铸辊的再制造方法，其特征在于：激光器熔覆工艺参数为：功率P＝2000～3800W、矩形光斑2.5×11.5mm、搭接率30％、扫描速度V＝330～680mm/min；
3.根据权利要求1或2所述的连铸辊的再制造方法，其特征在于：所述合金粉末的粒度为153～325目。
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