CN107794529A - 一种角钢热轧辊的合金化制备方法 - Google Patents

一种角钢热轧辊的合金化制备方法 Download PDF

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Abstract

一种角钢热轧辊的合金化制备方法,它包括以下步骤:(1)通过数控车床车削掉轧辊孔型工作表面的疲劳层,清洗去除表面油污等。(2)首先将墨汁均匀涂抹于轧辊表面,晾干。(3)再将配制好的合金化涂料均匀涂抹于晾干的墨汁层表面,晾干;(4)将轧辊固定在大功率半导体激光加工机床上进行激光合金化,合金化中对激光熔池吹氩气进行保护;(5)对合金化后的轧辊进行检测。本发明工艺简单,可控性强,节能环保,能够明显提高轧辊表面硬度、耐磨性能,增加了轧辊的使用寿命,明显降低了轧辊的使用成本。

Description

一种角钢热轧辊的合金化制备方法
技术领域 本发明属于机械加工领域,特别涉及一种热轧辊的制备方法。
背景技术 随着现代工业的发展,对各种角钢的需求量逐年增加,对轧钢生产提出了更高要求。作为轧机关键部件的角钢热轧辊大量被消耗,角钢热轧辊在工作过程中承受着很大的轧制应力以及交变热应力的影响,容易在角钢热轧辊工作表面产生磨损、疲劳等失效形式,导致轧辊早期失效报废,直接影响角钢产品的质量及企业生产成本。
发明内容 本发明专利的目的在于提供一种工艺简单,可控性强,成本低廉,节能环保的角钢热轧辊激光合金化制备方法。
本发明的技术方案如下:
(1)通过数控车床切削磨损后的角钢热轧辊,车削厚度为1~5mm,去除热轧辊工作表面的疲劳层;
(2)使用无水乙醇和丙酮反复清洗车削后的角钢热轧辊,除掉油污等杂质;
(3)对轧辊采用磁粉探伤和超声波探伤,检查是否存在裂纹等缺陷,确保轧辊无表面和内部缺陷;
(4)首先将墨汁均匀涂抹于轧辊工作面,并晾干待用;
(5)用配制好的合金化涂料均匀涂抹在晾干后的墨汁表面,涂层厚度为0.1~0.3mm,晾干待用;
所述合金化涂料为水、乳白胶和NiCr-Cr3C2粉末的混合物,其质量百分比为40:5:55,NiCr-Cr3C2粉末的目数为500~1000目,NiCr-Cr3C2粉末中NiCr和Cr3C2的质量百分比为25:75;
(6)将轧辊固定在大功率半导体激光加工数控机床上,利用卡盘带动轧辊旋转,激光器的光斑为2×14mm矩形光斑,扫描功率为3200~3800W,扫描速度1000~1300mm/min;合金化中,对激光熔池吹惰性气体进行保护,在角钢热轧辊表面得到合金化层,所述的惰性气体为氩气;
(7)对加工后的轧辊进行检测,保证轧辊的尺寸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,成本低廉,节能环保.
2、激光合金化工艺能量分布密集,变形量小,合金化层与基体间的结合性强,残余应力小。
3、先期涂抹并晾干的墨汁层,极大增加了吸光性能,提高了合金效果,并节约了能源,同时有效添加了合金化所需要的C元素。
4、合金化后的轧辊表面可以获得高强度高硬度的马氏体等微观组织,并且在其中均匀分布着Cr3C2等高硬耐磨的碳化物相,使得合金化后的轧辊表面的硬度、耐磨性和耐腐蚀性较轧辊基体明显提高,其使用寿命提高1倍以上,降低了轧辊的使用成本,提高了轧制生产效率。
具体实施方式
实施例1
首先将待修复角钢热轧辊通过数控车床进行切削,车削厚度为1mm,去除轧辊孔型工作表面的疲劳层;然后使用无水乙醇和丙酮反复清洗,除掉油污和锈蚀;接下来对轧辊采用磁粉探伤和超声波探伤,检查辊身是否存在裂纹等缺陷,确保轧辊无表面和内部缺陷;首先将墨汁均匀涂抹于轧辊工作面,并晾干待用;用配制好的合金化涂料均匀涂抹在晾干后的墨汁表面,涂层厚度为0.1mm,晾干待用,所述合金化涂料为水、乳白胶和NiCr-Cr3C2粉末的混合物,其混合质量百分比为40:5:55,NiCr-Cr3C2粉末的目数为500~1000目,NiCr-Cr3C2粉末中NiCr和Cr3C2的质量百分比为25:75;将轧辊固定在大功率半导体激光加工数控机床上,利用卡盘带动轧辊旋转,激光器的光斑为2×14mm矩形光斑,扫描功率为3200W,扫描速度1000mm/min;合金化中,对激光熔池吹氩气进行保护,在角钢热轧辊表面得到合金化层;对加工后的轧辊进行检测,保证轧辊的尺寸及表面质量均达到合格标准。经检测,激光合金化后的角钢热轧辊表面合金层洛氏硬度较未处理前基体表面洛氏硬度平均提高11,使用寿命提高了1.2倍。
实施例2
首先将待修复角钢热轧辊通过数控车床进行切削,车削厚度为3mm,去除轧辊孔型工作表面的疲劳层;然后使用无水乙醇和丙酮反复清洗,除掉油污和锈蚀;接下来对轧辊采用磁粉探伤和超声波探伤,检查辊身是否存在裂纹等缺陷,确保轧辊无表面和内部缺陷;首先将墨汁均匀涂抹于轧辊工作面,并晾干待用;用配制好的合金化涂料均匀涂抹在晾干后的墨汁表面,涂层厚度为0.3mm,晾干待用,所述合金化涂料为水、乳白胶和NiCr-Cr3C2粉末的混合物,其混合质量百分比为40:5:55,NiCr-Cr3C2粉末的目数为500~1000目,NiCr-Cr3C2粉末中NiCr和Cr3C2的质量百分比为25:75;将轧辊固定在大功率半导体激光加工数控机床上,利用卡盘带动轧辊旋转,激光器的光斑为2×14mm矩形光斑,扫描功率为3300W,扫描速度1100mm/min;合金化中,对激光熔池吹氩气进行保护,在角钢热轧辊表面得到合金化层;对加工后的轧辊进行检测,保证轧辊的尺寸及表面质量均达到合格标准。经检测,激光合金化后的角钢热轧辊表面合金层洛氏硬度较未处理前基体表面洛氏硬度平均提高13,使用寿命提高了1.1倍。
实施例3
首先将待修复角钢热轧辊通过数控车床进行切削,车削厚度为5mm,去除轧辊孔型工作表面的疲劳层;然后使用无水乙醇和丙酮反复清洗,除掉油污和锈蚀;接下来对轧辊采用磁粉探伤和超声波探伤,检查辊身是否存在裂纹等缺陷,确保轧辊无表面和内部缺陷;首先将墨汁均匀涂抹于轧辊工作面,并晾干待用;用配制好的合金化涂料均匀涂抹在晾干后的墨汁表面,涂层厚度为0.1mm,晾干待用,所述合金化涂料为水、乳白胶和NiCr-Cr3C2粉末的混合物,其混合质量百分比为40:5:55,NiCr-Cr3C2粉末的目数为500~1000目,NiCr-Cr3C2粉末中NiCr和Cr3C2的质量百分比为25:75;将轧辊固定在大功率半导体激光加工数控机床上,利用卡盘带动轧辊旋转,激光器的光斑为2×14mm矩形光斑,扫描功率为3800W,扫描速度1300mm/min;合金化中,对激光熔池吹氩气进行保护,在角钢热轧辊表面得到合金化层;对加工后的轧辊进行检测,保证轧辊的尺寸及表面质量均达到合格标准。经检测,激光合金化后的角钢热轧辊表面合金层洛氏硬度较未处理前基体表面洛氏硬度平均提高14,使用寿命提高了1.4倍。
实施例4
首先将待修复角钢热轧辊通过数控车床进行切削,车削厚度为3.5mm,去除轧辊孔型工作表面的疲劳层;然后使用无水乙醇和丙酮反复清洗,除掉油污和锈蚀;接下来对轧辊采用磁粉探伤和超声波探伤,检查辊身是否存在裂纹等缺陷,确保轧辊无表面和内部缺陷;首先将墨汁均匀涂抹于轧辊工作面,并晾干待用;用配制好的合金化涂料均匀涂抹在晾干后的墨汁表面,涂层厚度为0.2mm,晾干待用,所述合金化涂料为水、乳白胶和NiCr-Cr3C2粉末的混合物,其混合质量百分比为40:5:55,NiCr-Cr3C2粉末的目数为500~1000目,NiCr-Cr3C2粉末中NiCr和Cr3C2的质量百分比为25:75;将轧辊固定在大功率半导体激光加工数控机床上,利用卡盘带动轧辊旋转,激光器的光斑为2×14mm矩形光斑,扫描功率为3600W,扫描速度1200mm/min;合金化中,对激光熔池吹氩气进行保护,在角钢热轧辊表面得到合金化层;对加工后的轧辊进行检测,保证轧辊的尺寸及表面质量均达到合格标准。经检测,激光合金化后的角钢热轧辊表面合金层洛氏硬度较未处理前基体表面洛氏硬度平均提高12,使用寿命提高了1.3倍。
实施例5
首先将待修复角钢热轧辊通过数控车床进行切削,车削厚度为1mm,去除轧辊孔型工作表面的疲劳层;然后使用无水乙醇和丙酮反复清洗,除掉油污和锈蚀;接下来对轧辊采用磁粉探伤和超声波探伤,检查辊身是否存在裂纹等缺陷,确保轧辊无表面和内部缺陷;首先将墨汁均匀涂抹于轧辊工作面,并晾干待用;用配制好的合金化涂料均匀涂抹在晾干后的墨汁表面,涂层厚度为0.2mm,晾干待用,所述合金化涂料为水、乳白胶和NiCr-Cr3C2粉末的混合物,其混合质量百分比为40:5:55,NiCr-Cr3C2粉末的目数为500~1000目,NiCr-Cr3C2粉末中NiCr和Cr3C2的质量百分比为25:75;将轧辊固定在大功率半导体激光加工数控机床上,利用卡盘带动轧辊旋转,激光器的光斑为2×14mm矩形光斑,扫描功率为3500W,扫描速度1200mm/min;合金化中,对激光熔池吹氩气进行保护,在角钢热轧辊表面得到合金化层;对加工后的轧辊进行检测,保证轧辊的尺寸及表面质量均达到合格标准。经检测,激光合金化后的角钢热轧辊表面合金层洛氏硬度较未处理前基体表面洛氏硬度平均提高15,使用寿命提高了1.2倍。
实施例6
首先将待修复角钢热轧辊通过数控车床进行切削,车削厚度为1.5mm,去除轧辊孔型工作表面的疲劳层;然后使用无水乙醇和丙酮反复清洗,除掉油污和锈蚀;接下来对轧辊采用磁粉探伤和超声波探伤,检查辊身是否存在裂纹等缺陷,确保轧辊无表面和内部缺陷;首先将墨汁均匀涂抹于轧辊工作面,并晾干待用;用配制好的合金化涂料均匀涂抹在晾干后的墨汁表面,涂层厚度为0.15mm,晾干待用,所述合金化涂料为水、乳白胶和NiCr-Cr3C2粉末的混合物,其混合质量百分比为40:5:55,NiCr-Cr3C2粉末的目数为500~1000目,NiCr-Cr3C2粉末中NiCr和Cr3C2的质量百分比为25:75;将轧辊固定在大功率半导体激光加工数控机床上,利用卡盘带动轧辊旋转,激光器的光斑为2×14mm矩形光斑,扫描功率为3300W,扫描速度1150mm/min;合金化中,对激光熔池吹氩气进行保护,在角钢热轧辊表面得到合金化层;对加工后的轧辊进行检测,保证轧辊的尺寸及表面质量均达到合格标准。经检测,激光合金化后的角钢热轧辊表面合金层洛氏硬度较未处理前基体表面洛氏硬度平均提高13,使用寿命提高了1.25倍。
实施例7
首先将待修复角钢热轧辊通过数控车床进行切削,车削厚度为4mm,去除轧辊孔型工作表面的疲劳层;然后使用无水乙醇和丙酮反复清洗,除掉油污和锈蚀;接下来对轧辊采用磁粉探伤和超声波探伤,检查辊身是否存在裂纹等缺陷,确保轧辊无表面和内部缺陷;首先将墨汁均匀涂抹于轧辊工作面,并晾干待用;用配制好的合金化涂料均匀涂抹在晾干后的墨汁表面,涂层厚度为0.3mm,晾干待用,所述合金化涂料为水、乳白胶和NiCr-Cr3C2粉末的混合物,其混合质量百分比为40:5:55,NiCr-Cr3C2粉末的目数为500~1000目,NiCr-Cr3C2粉末中NiCr和Cr3C2的质量百分比为25:75;将轧辊固定在大功率半导体激光加工数控机床上,利用卡盘带动轧辊旋转,激光器的光斑为2×14mm矩形光斑,扫描功率为3800W,扫描速度1300mm/min;合金化中,对激光熔池吹氩气进行保护,在角钢热轧辊表面得到合金化层;对加工后的轧辊进行检测,保证轧辊的尺寸及表面质量均达到合格标准。经检测,激光合金化后的角钢热轧辊表面合金层洛氏硬度较未处理前基体表面洛氏硬度平均提高12,使用寿命提高了1.1倍。
实施例8
首先将待修复角钢热轧辊通过数控车床进行切削,车削厚度为2.5mm,去除轧辊孔型工作表面的疲劳层;然后使用无水乙醇和丙酮反复清洗,除掉油污和锈蚀;接下来对轧辊采用磁粉探伤和超声波探伤,检查辊身是否存在裂纹等缺陷,确保轧辊无表面和内部缺陷;首先将墨汁均匀涂抹于轧辊工作面,并晾干待用;用配制好的合金化涂料均匀涂抹在晾干后的墨汁表面,涂层厚度为0.25mm,晾干待用,所述合金化涂料为水、乳白胶和NiCr-Cr3C2粉末的混合物,其混合质量百分比为40:5:55,NiCr-Cr3C2粉末的目数为500~1000目,NiCr-Cr3C2粉末中NiCr和Cr3C2的质量百分比为25:75;将轧辊固定在大功率半导体激光加工数控机床上,利用卡盘带动轧辊旋转,激光器的光斑为2×14mm矩形光斑,扫描功率为3700W,扫描速度1250mm/min;合金化中,对激光熔池吹氩气进行保护,在角钢热轧辊表面得到合金化层;对加工后的轧辊进行检测,保证轧辊的尺寸及表面质量均达到合格标准。经检测,激光合金化后的角钢热轧辊表面合金层洛氏硬度较未处理前基体表面洛氏硬度平均提高14,使用寿命提高了1.2倍。

Claims (3)

1.一种角钢热轧辊的合金化制备方法,其特征在于:它包括以下步骤:
(1)通过数控车床切削磨损后的角钢热轧辊,车削厚度为1~5mm,去除热轧辊工作表面的疲劳层;
(2)使用无水乙醇和丙酮反复清洗车削后的角钢热轧辊,除掉油污等杂质;
(3)对轧辊采用磁粉探伤和超声波探伤,检查是否存在裂纹等缺陷,确保轧辊无表面和内部缺陷;
(4)首先将墨汁均匀涂抹于轧辊工作面,晾干待用;
(5)用配制好的合金化涂料均匀涂抹在晾干后的墨汁表面,涂层厚度为0.1~0.3mm,晾干待用;
(6)将轧辊固定在大功率半导体激光加工数控机床上,利用卡盘带动轧辊旋转,激光器的光斑为2×14mm矩形光斑,扫描功率为3200~3800W,扫描速度1000~1300mm/min;合金化中,对激光熔池吹惰性气体进行保护,在角钢热轧辊表面得到合金化层;
(7)对加工后的轧辊进行检测,保证轧辊的尺寸及表面质量均达到合格标准。
2.根据权利要求1所述的角钢热轧辊的合金化制备方法,其特征是:所述合金化涂料为水、乳白胶和NiCr-Cr3C2粉末的混合物,其质量百分比为40:5:55,NiCr-Cr3C2粉末的目数为500~1000目,NiCr-Cr3C2粉末中NiCr和Cr3C2的质量百分比为25:75。
3.根据权利要求1所述的角钢热轧辊的合金化制备方法,其特征是:所述的惰性气体为氩气。
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