CN104611664B - 型钢精轧辊孔型表面合金超音速喷涂强化方法及喷涂材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种型钢精轧辊孔型表面合金超音速喷涂强化方法及喷涂材料，属于材料表面强化技术领域。该方法选用纳米级碳化物合金粉末，其中：镍铝粉末15～20%、钴碳化钨合金粉末50～70%、铬钼锰复合粉末10～20%、硼钨复合粉末5～15%，首先用镍铝粉末在型钢精轧辊上打底0.02mm，然后将钴碳化钨合金粉末、铬钼锰复合粉末和硼钨复合粉末熔融后均匀的喷涂到轧辊表面，喷涂层厚度为0.15～0.20mm，喷枪与喷涂表面的距离为160～180mm，喷枪与喷涂表面的夹角≤90°。该方法采用合金超音速喷涂强化，轧辊孔型表面耐高温、耐磨性提高，轧辊在线时间延长，过钢量提高1倍以上，轧辊寿命延长2倍以上。
Description
技术领域
本发明属于材料表面强化技术领域，尤其涉及一种型钢精轧辊孔型表面合金超音速喷涂强化方法，还涉及一种喷涂材料。
背景技术
轧辊是轧机的重要部件，也是轧制生产中的主要消耗备件之一，对型钢的质量起着关键性作用。轧辊的工作条件十分恶劣，且由于轧辊孔型径向方向上线速度不相同，型钢与轧辊之间产生相对滑动，出现搓钢现象，加剧轧辊磨损，加之成品辊孔型过渡圆弧处容易出现应力集中，轧辊局部造成破损，型钢在轧制生产过程中会出现表面划伤、积瘤、边厚差等问题，型钢表面质量差，难以交付使用，轧辊在线使用时间短，寿命短，因此需要提高轧辊孔型表面的硬度和减少局部应力破损，从而延长轧辊的使用寿命十分重要。目前轧辊孔型表面强化方法有激光表面淬火、表面电火花强化、表面中频淬火、激光熔覆合金层、等离子熔覆合金层等。
中国发明专利《一种金属轧辊表面电火花强化方法》（公开号 CN 101555580A），本方法以铸钢轧辊为沉积对象，选用陶瓷硬质合金WC-Co电极在氩气保护气氛下进行沉积处理，其工艺参数为：输出功率为500～4000W，输出电压为60～180V，放电频率为1000～2000HZ，沉积速率为1～5min/cm，保护气体氩气流量设定在5～15L/min。存在的问题是：1）电火花设备投资大，维护费用高；2）对设备的精度要求高且合金层厚薄不一，合金层的耐磨性能差，效果并不理想，且无法用在孔型过渡圆弧处，进而无法消除圆弧处的应力，加快轧辊孔型磨损，使用寿命短。
中国发明专利《一种型材轧制轧辊激光表面强化工艺》（公开号CN 101003847A），该工艺的步骤顺序是，轧辊车削加工，探伤检验，表面预处理，激光强化处理；用车削加工清除轧辊表面疲劳层后，将探伤检验合格的轧辊装入激光加工机床，用喷枪将吸光材料均匀地喷涂在轧辊辊身需处理部位，以致将待处理部位完全致密覆盖，待吸光材料干燥后选择激光强化参数进行强化处理。存在的问题是：1）所需的大型激光设备投资大，维护费用高；轧辊预处理要求较为严格，操作过程繁琐，劳动强度大；2）吸光材料的耐磨性能差，使用寿命短，且无法用在孔型过渡圆弧处，进而无法消除圆弧处的应力。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种型钢精轧辊孔型表面合金超音速喷涂强化方法，采用常规喷涂设备，投资少，消除孔型圆弧处的应力集中，提高轧辊的表面耐磨性，提高轧辊的过钢吨位，延长轧辊的有效使用寿命。
型钢精轧辊孔型表面合金超音速喷涂强化方法，选用纳米级碳化物合金粉末，所述纳米级碳化物合金粉末配比如下：
| 物质 | 配比 |
| 镍铝粉末 | 15～20% |
| 钴碳化钨合金粉末 | 50～70% |
| 铬钼锰复合粉末 | 10～20% |
| 硼钨复合粉末 | 5～15% |
首先用镍铝粉末在型钢精轧辊上打底0.02mm，然后将钴碳化钨合金粉末、铬钼锰复合粉末和硼钨复合粉末熔融后均匀的喷涂到轧辊表面，喷涂层厚度为 0.15～0.20mm，喷枪与喷涂表面的距离为160～180mm，喷枪与喷涂表面的夹角≤90°。
本发明的另一目的是提供一种用于轧辊表面合金超音速喷涂强化的喷涂材料，其组分配比为：
| 物质 | 配比 |
| 镍铝粉末 | 15～20% |
| 钴碳化钨合金粉末 | 50～70% |
| 铬钼锰复合粉末 | 10～20% |
| 硼钨复合粉末 | 5～15% |
优选的，所述钴碳化钨合金粉末的粒径为300～500目。
与现有技术相比，优点是步骤衔接有序，简便易于操作；该方法采用合金超音速喷涂强化，使得轧辊孔型表面耐高温、耐磨性提高，轧辊在线时间显著延长，过钢量提高1倍以上，轧辊磨损小，重复使用次数较之前提高2倍以上，轧辊寿命延长2倍以上，型钢质量大大提高，合格率提高10%。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步详细说明。
实施例1 型钢精轧辊孔型表面合金超音速喷涂强化方法，具体工序为：
1）表面预处理 a、表面存在疲劳层和局部严重拉伤的沟痕时，在强度允许的前提下可以进行车削处理，为热喷涂提供容纳的空间；b、清除工件表面油污、铁锈、漆层等，使工件表面洁净，油污油漆可以用溶剂清洗剂除去，若油渍已经渗入基体材料，可以用火焰加热除去，对锈层可以进行酸浸、机械打磨或喷砂除去；c、采用车削、磨削或配合方法去除轧辊表面磨损层，使轧辊基体表面的粗糙度控制在RA0.3至RA3.0之间，然后喷砂处理；
2）喷涂 a、采用常规喷涂设备，选用纳米级碳化物合金粉末，所述纳米级碳化物合金粉末配比如下：镍铝粉末15%、钴碳化钨合金粉末70%、铬钼锰复合粉末10%、硼钨复合粉末5%，首先用镍铝粉末在型钢精轧辊上打底0.02mm，然后将钴碳化钨合金粉末、铬钼锰复合粉末和硼钨复合粉末熔融后均匀的喷涂到轧辊表面，喷涂层厚度为0.15～0.20mm，喷枪与喷涂表面的距离为160～180mm，喷枪与喷涂表面的夹角≤90°，合金粉末强化了轧辊孔型表面，起到耐磨、耐高温及润滑效果，型钢表面质量大大提高；b、喷涂结束后在空气中冷却至室温，并用气枪吹净涂层表面；
3）喷涂后处理 a、将封孔剂均匀、薄薄的涂覆于热喷涂涂层表面，并使其充分渗入于涂层孔隙中；b、将封孔后的热喷涂层自然晾干2～2.5小时，然后放到加热炉内进行固化加热加热到120℃～140℃保温1.5～2小时。
喷涂材料组分配比见表1，对喷涂后的轧辊进行性能测试，具体数据见下表2。
实施例2 同实施例1方法进行处理，喷涂材料组分配比见表1，对喷涂后的轧辊进行性能测试，具体数据见下表2。
实施例3 同实施例1方法进行处理，喷涂材料组分配比见表1，对喷涂后的轧辊进行性能测试，具体数据见下表2。
实施例4 同实施例1方法进行处理，喷涂材料组分配比见表1，对喷涂后的轧辊进行性能测试，具体数据见下表2。
实施例5 同实施例1方法进行处理，喷涂材料组分配比见表1，对喷涂后的轧辊进行性能测试，具体数据见下表2。
表1 喷涂材料组分配比
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | |
| 镍铝粉末 | 15% | 20% | 18% | 17% | 15% |
| 钴碳化钨合金粉末 | 70% | 50% | 61% | 55% | 65% |
| 铬钼锰复合粉末 | 10% | 20% | 15% | 20% | 15% |
| 硼钨复合粉末 | 5% | 10% | 6% | 8% | 5% |
表2 涂层性能参数
| 单位 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | |
| 涂层厚度 | mm | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 |
| 结合强度 | MPa | 58.66 | 59.02 | 58.59 | 58.90 | 58.82 |
| 表面硬度 | HRC | 61.24 | 60.92 | 60.45 | 60.34 | 60.81 |
从上述表2中数据可知，当设定超音速喷涂层为0.15 mm时，选用纳米级碳化物合金粉末热喷于轧辊孔型表面，喷涂层与轧辊基体结合强度大于58MPa，硬度大于HRC60。
经过本发明方法得到的型钢精轧辊，与未经本发明方法处理的型钢精轧辊进行对比，两轧辊轧制欧标高质量H型钢钢吨位对比，见表3：
表3 改进前与改进后轧制钢吨位
| 名称 | 欧标规格240×240 | 欧标规格260×260 |
| 未处理 | 1378 | 1052 |
| 经本发明处理 | 4033 | 2862 |
由上述表3中数据可知，改进后的轧辊轧制钢吨位平均提高了1.8倍，轧辊的使用寿命得到大大的延长，轧辊使用寿命提高1倍以上。
Claims (3)
1.型钢精轧辊孔型表面合金超音速喷涂强化方法，其特征在于选用纳米级碳化物合金粉末，所述纳米级碳化物合金粉末配比如下：
首先用镍铝粉末在型钢精轧辊上打底0.02mm，然后将钴碳化钨合金粉末、铬钼锰复合粉末和硼钨复合粉末熔融后均匀的喷涂到轧辊表面，喷涂层厚度为0.15～0.20mm，喷枪与喷涂表面的距离为160～180mm，喷枪与喷涂表面的夹角≤90°。
2.一种用于型钢精轧辊表面合金超音速喷涂强化的喷涂材料，其特征在于其组分配比为：
3.根据权利要求2所述的一种用于型钢精轧辊表面合金超音速喷涂强化的喷涂材料，其特征在于所述钴碳化钨合金粉末的粒径为300～500目。
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