CN108326509A - 一种连铸机辊子的快速再制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种连铸机辊子的快速再制造方法，包括如下步骤：对连铸机辊子进行单边车削；进行埋弧堆焊；进行机加工复型；辊面抛光和清洗；磁粉探伤和超声波探伤；在连铸机辊子表面涂覆油膜；涂覆合金粉末；激光扫描合金粉末涂层，形成熔覆合金层；表面着色探伤；检验合格的连铸机辊子即为再制造连铸机辊子。本发明采用在连铸机辊子上喷涂合金粉末，通过激光熔覆技术在辊子表面形成合金熔覆层，实现连铸机辊子的再制造，能延长辊子的使用寿命、提高使用效率和降低钢铁企业成本，具有工艺简单，可控性强，节能环保，成本低廉等优点。
Description
技术领域
本发明涉及机械加工及金属表面处理技术领域，具体涉及一种连铸机辊子的快速再制造方法。
背景技术
连铸机辊子是连铸机上关键部件之一，直接影响钢坯的平整度及质量。伴随着现代工业的快速发展，钢铁产品种类越来越多，合金钢材质应用越来越广泛，相应对连铸生产中连铸机辊子的使用要求也越来越高：连铸机辊子必须具有良好的耐高温磨损性能和抗热疲劳性能。在实际工况中，连铸机辊子长期反复承受高温钢坯的热压应力以及冷却循环水的交变应力作用，经常出现腐蚀、剥落、热疲劳裂纹等失效形式，严重影响了钢坯产品质量。
传统工艺是采用埋弧堆焊、明弧堆焊、等离子堆焊等方法对磨损后的连铸机辊子进行修复。但这些传统工艺，由于堆焊合金组织较为粗大，热影响区大，导致修复后的连铸机辊子使用寿命没有明显提高，同时由于较大的热变形，使得后期机加工车削量大，造成合金材料较大的浪费。因此，有必要对传统工艺进行改造。
发明内容
本发明的目的是提供一种连铸机辊子的快速再制造方法，采用在连铸机辊子上喷涂合金粉末，通过激光熔覆技术在辊子表面形成合金熔覆层，实现连铸机辊子的再制造，能延长辊子的使用寿命、提高使用效率和降低钢铁企业成本，具有工艺简单，可控性强，节能环保，成本低廉等优点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种连铸机辊子的快速再制造方法，包括如下步骤：
(1)依据磨损情况，将连铸机辊子辊面单边车削2～10mm，去除连铸机辊子辊面裂纹、疲劳层和锈蚀；
(2)对车削后的连铸机辊子辊面进行埋弧堆焊，堆焊后采用吹空气冷却；
(3)对堆焊后的连铸机辊子辊面进行机加工复型(机加工后连铸机辊子直径比原设计值小0.4mm)；
(4)对机加工后的连铸机辊子辊面抛光，并用丙酮或无水乙醇清洗；
(5)对连铸机辊子采用磁粉探伤和超声波探伤，检查是否存在表面和内部裂纹及其它缺陷；
(6)采用毛刷将机油均匀涂刷于连铸机辊子表面，形成均匀的油膜，油膜厚度0.05～0.1mm；
(7)将合金粉末通过静电喷粉设备均匀地喷于连铸机辊子油膜的表面，油膜吸附合金粉末形成涂层，厚度为0.4～0.6mm；
(8)将连铸机辊子固定在半导体激光数控加工机床上，通过激光扫描合金粉末涂层，在连铸机辊子表面得到合金熔覆层；
(9)对熔覆后的连铸机辊子进行表面着色探伤，检测是否有裂纹或其它缺陷；
(10)将检验合格的连铸机辊子，利用激光数控加工机床上专配的抛光装置进行抛光处理，得到尺寸、公差和表面光洁度均符合要求的再制造连铸机辊子。
根据以上方案，所述埋弧堆焊时，焊丝采用D506焊丝，焊丝直径为3.2mm，埋弧焊剂采用SJ107焊剂，电流控制为：90～120A，直流极性正接，焊接速度为140～220mm/min，单边堆焊厚度为3～12mm。
根据以上方案，所述合金化粉末包括如下组分及其质量百分比为：Ni 1.5％～2.5％，Cr10％～12％，C0.13％～0.15％，余量为Fe；所述合金粉末的粒度为135～325目。
根据以上方案，所述激光扫描时工艺参数控制为：激光器的光斑为2×14mm矩形光斑，扫描功率为2600～3600W，扫描速度600～1200mm/min，搭接率为10％～25％。
本发明的有益效果是：
1)本发明的激光熔覆工艺能量集中，工件变形量小，熔覆合金层与基体间为冶金结合，残余应力小；
2、本发明的激光熔覆再制造的连铸机辊子表面可以获得高强度高硬度的马氏体等组织结构，明显提高了合金熔覆层的硬度、耐磨性和耐高温性能，再制造后的连铸机辊子使用寿命可达到新辊寿命的2倍以上，能提高使用效率和降低钢铁企业成本，具有突出的经济效益和社会效益；
3)本发明的合金粉末厚度均匀且薄，激光熔覆速度快，较传统激光熔覆加工效率提高3倍以上，且合金粉末利用率高，达到95％以上；
4)本发明工艺简单，可控性强，节能环保，再制造成本低廉。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案进行说明。
实施例1：
本发明提供一种连铸机辊子的快速再制造方法，包括如下步骤：
(1)依据磨损情况，将连铸机辊子辊面单边车削2mm，去除连铸机辊子辊面裂纹、疲劳层和锈蚀；
(2)对车削后的连铸机辊子辊面进行埋弧堆焊，焊丝采用D506焊丝，焊丝直径为3.2mm，埋弧焊剂采用SJ107焊剂，电流控制为：90A，直流极性正接，焊接速度为140mm/min，单边堆焊厚度为3mm，堆焊后采用吹空气冷却；
(3)对堆焊后的连铸机辊子辊面进行机加工复型，机加工后连铸机辊子直径比原设计值小0.4mm；
(4)对机加工后的连铸机辊子辊面抛光，并用丙酮清洗；
(5)对连铸机辊子采用磁粉探伤和超声波探伤，检查是否存在表面和内部裂纹及其它缺陷；
(6)采用毛刷将机油均匀涂刷于连铸机辊子表面，形成均匀的油膜，油膜厚度0.05mm；
(7)将合金粉末通过静电喷粉设备均匀地喷于连铸机辊子油膜的表面，油膜吸附合金粉末形成涂层，厚度为0.4mm，所述合金化粉末的粒度为135～325目，包括如下组分及其质量百分比为：Ni 1.5％，Cr 10％，C0.13％，余量为Fe；
(8)将连铸机辊子固定在半导体激光数控加工机床上，工艺参数控制为：激光器的光斑为2×14mm矩形光斑，扫描功率为2600W，扫描速度600mm/min，搭接率为10％，通过激光扫描合金粉末涂层，在连铸机辊子表面得到合金熔覆层；
(9)对熔覆后的连铸机辊子进行表面着色探伤，检测是否有裂纹或其它缺陷；
(10)将检验合格的连铸机辊子，利用激光数控加工机床上专配的抛光装置进行抛光处理，得到尺寸、公差和表面光洁度均符合要求的再制造连铸机辊子。
实施例2：
本发明提供一种连铸机辊子的快速再制造方法，包括如下步骤：
(1)依据磨损情况，将连铸机辊子辊面单边车削10mm，去除连铸机辊子辊面裂纹、疲劳层和锈蚀；
(2)对车削后的连铸机辊子辊面进行埋弧堆焊，焊丝采用D506焊丝，焊丝直径为3.2mm，埋弧焊剂采用SJ107焊剂，电流控制为：120A，直流极性正接，焊接速度为220mm/min，单边堆焊厚度为12mm，堆焊后采用吹空气冷却；
(3)对堆焊后的连铸机辊子辊面进行机加工复型，机加工后连铸机辊子直径比原设计值小0.4mm；
(4)对机加工后的连铸机辊子辊面抛光，并用无水乙醇清洗；
(5)对连铸机辊子采用磁粉探伤和超声波探伤，检查是否存在表面和内部裂纹及其它缺陷；
(6)采用毛刷将机油均匀涂刷于连铸机辊子表面，形成均匀的油膜，油膜厚度0.1mm；
(7)将合金粉末通过静电喷粉设备均匀地喷于连铸机辊子油膜的表面，油膜吸附合金粉末形成涂层，厚度为0.6mm，所述合金化粉末的粒度为135～325目，包括如下组分及其质量百分比为：Ni 2.5％，Cr 12％，C0.15％，余量为Fe；
(8)将连铸机辊子固定在半导体激光数控加工机床上，工艺参数控制为：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，搭接率为25％，通过激光扫描合金粉末涂层，在连铸机辊子表面得到合金熔覆层；
(9)对熔覆后的连铸机辊子进行表面着色探伤，检测是否有裂纹或其它缺陷；
(10)将检验合格的连铸机辊子，利用激光数控加工机床上专配的抛光装置进行抛光处理，得到尺寸、公差和表面光洁度均符合要求的再制造连铸机辊子。
实施例3：
本发明提供一种连铸机辊子的快速再制造方法，包括如下步骤：
(1)依据磨损情况，将连铸机辊子辊面单边车削6mm，去除连铸机辊子辊面裂纹、疲劳层和锈蚀；
(2)对车削后的连铸机辊子辊面进行埋弧堆焊，焊丝采用D506焊丝，焊丝直径为3.2mm，埋弧焊剂采用SJ107焊剂，电流控制为：95A，直流极性正接，焊接速度为160mm/min，单边堆焊厚度为8mm，堆焊后采用吹空气冷却；
(3)对堆焊后的连铸机辊子辊面进行机加工复型，机加工后连铸机辊子直径比原设计值小0.4mm；
(4)对机加工后的连铸机辊子辊面抛光，并用丙酮清洗；
(5)对连铸机辊子采用磁粉探伤和超声波探伤，检查是否存在表面和内部裂纹及其它缺陷；
(6)采用毛刷将机油均匀涂刷于连铸机辊子表面，形成均匀的油膜，油膜厚度0.08mm；
(7)将合金粉末通过静电喷粉设备均匀地喷于连铸机辊子油膜的表面，油膜吸附合金粉末形成涂层，厚度为0.45mm，所述合金化粉末的粒度为135～325目，包括如下组分及其质量百分比为：Ni 2.0％，Cr 11.5％，C0.13％，余量为Fe；
(8)将连铸机辊子固定在半导体激光数控加工机床上，工艺参数控制为：激光器的光斑为2×14mm矩形光斑，扫描功率为3200W，扫描速度800mm/min，搭接率为15％，通过激光扫描合金粉末涂层，在连铸机辊子表面得到合金熔覆层；
(9)对熔覆后的连铸机辊子进行表面着色探伤，检测是否有裂纹或其它缺陷；
(10)将检验合格的连铸机辊子，利用激光数控加工机床上专配的抛光装置进行抛光处理，得到尺寸、公差和表面光洁度均符合要求的再制造连铸机辊子。
实施例4：
本发明提供一种连铸机辊子的快速再制造方法，包括如下步骤：
(1)依据磨损情况，将连铸机辊子辊面单边车削4mm，去除连铸机辊子辊面裂纹、疲劳层和锈蚀；
(2)对车削后的连铸机辊子辊面进行埋弧堆焊，焊丝采用D506焊丝，焊丝直径为3.2mm，埋弧焊剂采用SJ107焊剂，电流控制为：100A，直流极性正接，焊接速度为180mm/min，单边堆焊厚度为6mm，堆焊后采用吹空气冷却；
(3)对堆焊后的连铸机辊子辊面进行机加工复型，机加工后连铸机辊子直径比原设计值小0.4mm；
(4)对机加工后的连铸机辊子辊面抛光，并用无水乙醇清洗；
(5)对连铸机辊子采用磁粉探伤和超声波探伤，检查是否存在表面和内部裂纹及其它缺陷；
(6)采用毛刷将机油均匀涂刷于连铸机辊子表面，形成均匀的油膜，油膜厚度0.06mm；
(7)将合金粉末通过静电喷粉设备均匀地喷于连铸机辊子油膜的表面，油膜吸附合金粉末形成涂层，厚度为0.5mm，所述合金化粉末的粒度为135～325目，包括如下组分及其质量百分比为：Ni 2.5％，Cr 12％，C0.13％，余量为Fe；
(8)将连铸机辊子固定在半导体激光数控加工机床上，工艺参数控制为：激光器的光斑为2×14mm矩形光斑，扫描功率为3000W，扫描速度900mm/min，搭接率为20％，通过激光扫描合金粉末涂层，在连铸机辊子表面得到合金熔覆层；
(9)对熔覆后的连铸机辊子进行表面着色探伤，检测是否有裂纹或其它缺陷；
(10)将检验合格的连铸机辊子，利用激光数控加工机床上专配的抛光装置进行抛光处理，得到尺寸、公差和表面光洁度均符合要求的再制造连铸机辊子。
实施例5：
本发明提供一种连铸机辊子的快速再制造方法，包括如下步骤：
(1)依据磨损情况，将连铸机辊子辊面单边车削7mm，去除连铸机辊子辊面裂纹、疲劳层和锈蚀；
(2)对车削后的连铸机辊子辊面进行埋弧堆焊，焊丝采用D506焊丝，焊丝直径为3.2mm，埋弧焊剂采用SJ107焊剂，电流控制为：110A，直流极性正接，焊接速度为200mm/min，单边堆焊厚度为9mm，堆焊后采用吹空气冷却；
(3)对堆焊后的连铸机辊子辊面进行机加工复型，机加工后连铸机辊子直径比原设计值小0.4mm；
(4)对机加工后的连铸机辊子辊面抛光，并用丙酮清洗；
(5)对连铸机辊子采用磁粉探伤和超声波探伤，检查是否存在表面和内部裂纹及其它缺陷；
(6)采用毛刷将机油均匀涂刷于连铸机辊子表面，形成均匀的油膜，油膜厚度0.08mm；
(7)将合金粉末通过静电喷粉设备均匀地喷于连铸机辊子油膜的表面，油膜吸附合金粉末形成涂层，厚度为0.6mm，所述合金化粉末的粒度为135～325目，包括如下组分及其质量百分比为：Ni 1.5％，Cr 12％，C0.14％，余量为Fe；
(8)将连铸机辊子固定在半导体激光数控加工机床上，工艺参数控制为：激光器的光斑为2×14mm矩形光斑，扫描功率为3400W，扫描速度1100mm/min，搭接率为10％，通过激光扫描合金粉末涂层，在连铸机辊子表面得到合金熔覆层；
(9)对熔覆后的连铸机辊子进行表面着色探伤，检测是否有裂纹或其它缺陷；
(10)将检验合格的连铸机辊子，利用激光数控加工机床上专配的抛光装置进行抛光处理，得到尺寸、公差和表面光洁度均符合要求的再制造连铸机辊子。
实施例6：
本发明提供一种连铸机辊子的快速再制造方法，包括如下步骤：
(1)依据磨损情况，将连铸机辊子辊面单边车削9mm，去除连铸机辊子辊面裂纹、疲劳层和锈蚀；
(2)对车削后的连铸机辊子辊面进行埋弧堆焊，焊丝采用D506焊丝，焊丝直径为3.2mm，埋弧焊剂采用SJ107焊剂，电流控制为：95A，直流极性正接，焊接速度为160mm/min，单边堆焊厚度为11mm，堆焊后采用吹空气冷却；
(3)对堆焊后的连铸机辊子辊面进行机加工复型，机加工后连铸机辊子直径比原设计值小0.4mm；
(4)对机加工后的连铸机辊子辊面抛光，并用无水乙醇清洗；
(5)对连铸机辊子采用磁粉探伤和超声波探伤，检查是否存在表面和内部裂纹及其它缺陷；
(6)采用毛刷将机油均匀涂刷于连铸机辊子表面，形成均匀的油膜，油膜厚度0.09mm；
(7)将合金粉末通过静电喷粉设备均匀地喷于连铸机辊子油膜的表面，油膜吸附合金粉末形成涂层，厚度为0.5mm，所述合金化粉末的粒度为135～325目，包括如下组分及其质量百分比为：Ni 2.2％，Cr 11％，C0.15％，余量为Fe；
(8)将连铸机辊子固定在半导体激光数控加工机床上，工艺参数控制为：激光器的光斑为2×14mm矩形光斑，扫描功率为3250W，扫描速度1150mm/min，搭接率为15％，通过激光扫描合金粉末涂层，在连铸机辊子表面得到合金熔覆层；
(9)对熔覆后的连铸机辊子进行表面着色探伤，检测是否有裂纹或其它缺陷；
(10)将检验合格的连铸机辊子，利用激光数控加工机床上专配的抛光装置进行抛光处理，得到尺寸、公差和表面光洁度均符合要求的再制造连铸机辊子。
实施例7：
本发明提供一种连铸机辊子的快速再制造方法，包括如下步骤：
(1)依据磨损情况，将连铸机辊子辊面单边车削3mm，去除连铸机辊子辊面裂纹、疲劳层和锈蚀；
(2)对车削后的连铸机辊子辊面进行埋弧堆焊，焊丝采用D506焊丝，焊丝直径为3.2mm，埋弧焊剂采用SJ107焊剂，电流控制为：93A，直流极性正接，焊接速度为145mm/min，单边堆焊厚度为5mm，堆焊后采用吹空气冷却；
(3)对堆焊后的连铸机辊子辊面进行机加工复型，机加工后连铸机辊子直径比原设计值小0.4mm；
(4)对机加工后的连铸机辊子辊面抛光，并用丙酮清洗；
(5)对连铸机辊子采用磁粉探伤和超声波探伤，检查是否存在表面和内部裂纹及其它缺陷；
(6)采用毛刷将机油均匀涂刷于连铸机辊子表面，形成均匀的油膜，油膜厚度0.05mm；
(7)将合金粉末通过静电喷粉设备均匀地喷于连铸机辊子油膜的表面，油膜吸附合金粉末形成涂层，厚度为0.5mm，所述合金化粉末的粒度为135～325目，包括如下组分及其质量百分比为：Ni 1.8％，Cr 11.5％，C0.14％，余量为Fe；
(8)将连铸机辊子固定在半导体激光数控加工机床上，工艺参数控制为：激光器的光斑为2×14mm矩形光斑，扫描功率为2750W，扫描速度700mm/min，搭接率为20％，通过激光扫描合金粉末涂层，在连铸机辊子表面得到合金熔覆层；
(9)对熔覆后的连铸机辊子进行表面着色探伤，检测是否有裂纹或其它缺陷；
(10)将检验合格的连铸机辊子，利用激光数控加工机床上专配的抛光装置进行抛光处理，得到尺寸、公差和表面光洁度均符合要求的再制造连铸机辊子。
实施例8：
本发明提供一种连铸机辊子的快速再制造方法，包括如下步骤：
(1)依据磨损情况，将连铸机辊子辊面单边车削4mm，去除连铸机辊子辊面裂纹、疲劳层和锈蚀；
(2)对车削后的连铸机辊子辊面进行埋弧堆焊，焊丝采用D506焊丝，焊丝直径为3.2mm，埋弧焊剂采用SJ107焊剂，电流控制为：105A，直流极性正接，焊接速度为190mm/min，单边堆焊厚度为6mm，堆焊后采用吹空气冷却；
(3)对堆焊后的连铸机辊子辊面进行机加工复型，机加工后连铸机辊子直径比原设计值小0.4mm；
(4)对机加工后的连铸机辊子辊面抛光，并用丙酮清洗；
(5)对连铸机辊子采用磁粉探伤和超声波探伤，检查是否存在表面和内部裂纹及其它缺陷；
(6)采用毛刷将机油均匀涂刷于连铸机辊子表面，形成均匀的油膜，油膜厚度0.07mm；
(7)将合金粉末通过静电喷粉设备均匀地喷于连铸机辊子油膜的表面，油膜吸附合金粉末形成涂层，厚度为0.6mm，所述合金化粉末的粒度为135～325目，包括如下组分及其质量百分比为：Ni 2.5％，Cr 11.5％，C0.15％，余量为Fe；
(8)将连铸机辊子固定在半导体激光数控加工机床上，工艺参数控制为：激光器的光斑为2×14mm矩形光斑，扫描功率为3500W，扫描速度1080mm/min，搭接率为10％，通过激光扫描合金粉末涂层，在连铸机辊子表面得到合金熔覆层；
(9)对熔覆后的连铸机辊子进行表面着色探伤，检测是否有裂纹或其它缺陷；
(10)将检验合格的连铸机辊子，利用激光数控加工机床上专配的抛光装置进行抛光处理，得到尺寸、公差和表面光洁度均符合要求的再制造连铸机辊子。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的相关技术人员应当理解：可以对本发明进行修改或者同等替换，但不脱离本发明精神和范围的任何修改和局部替换均应涵盖在本发明的权利要求范围内。
Claims (4)
1.一种连铸机辊子的快速再制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)依据磨损情况，将连铸机辊子辊面单边车削2～10mm，去除连铸机辊子辊面裂纹、疲劳层和锈蚀；
(2)对车削后的连铸机辊子辊面进行埋弧堆焊，堆焊后采用吹空气冷却；
(3)对堆焊后的连铸机辊子辊面进行机加工复型；
(4)对机加工后的连铸机辊子辊面抛光，并用丙酮或无水乙醇清洗；
(5)对连铸机辊子采用磁粉探伤和超声波探伤，检查是否存在表面和内部裂纹及其它缺陷；
(6)采用毛刷将机油均匀涂刷于连铸机辊子表面，形成均匀的油膜，油膜厚度0.05～0.1mm；
(7)将合金粉末通过静电喷粉设备均匀地喷于连铸机辊子油膜的表面，油膜吸附合金粉末形成涂层，厚度为0.4～0.6mm；
(8)将连铸机辊子固定在半导体激光数控加工机床上，通过激光扫描合金粉末涂层，在连铸机辊子表面得到合金熔覆层；
(9)对熔覆后的连铸机辊子进行表面着色探伤，检测是否有裂纹或其它缺陷；
(10)将检验合格的连铸机辊子，利用激光数控加工机床上专配的抛光装置进行抛光处理，得到尺寸、公差和表面光洁度均符合要求的再制造连铸机辊子。
2.根据权利要求1所述的连铸机辊子的快速再制造方法，其特征在于，所述埋弧堆焊时，焊丝采用D506焊丝，焊丝直径为3.2mm，埋弧焊剂采用SJ107焊剂，电流控制为：90～120A，直流极性正接，焊接速度为140～220mm/min，单边堆焊厚度为3～12mm。
3.根据权利要求1所述的连铸机辊子的快速再制造方法，其特征在于，所述合金化粉末包括如下组分及其质量百分比为：Ni 1.5％～2.5％，Cr 10％～12％，C 0.13％～0.15％，余量为Fe；所述合金粉末的粒度为135～325目。
4.根据权利要求1所述的连铸机辊子的快速再制造方法，其特征在于，所述激光扫描时工艺参数控制为：激光器的光斑为2×14mm矩形光斑，扫描功率为2600～3600W，扫描速度600～1200mm/min，搭接率为10％～25％。
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