CN108441856A - 一种层冷辊的激光合金化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种层冷辊的激光合金化方法，其包括如下步骤：将堆焊修复后的层冷辊表面车削0.2mm；使用无水乙醇清洗层冷辊表面；将白乳胶与合金粉末按比例混合均匀后，均匀地涂刷于层冷辊表面，涂层厚度为0.4‑0.5mm，晾干；将层冷辊固定在半导体激光加工机床上，利用卡盘带动层冷辊旋转，通过激光扫描白乳胶与合金粉末混合涂层，在层冷辊表面得到合金化层；对合金化后的层冷辊进行表面着色探伤；对层冷辊进行磨削加工，得到尺寸和表面光洁度均符合要求的合金化层冷辊。本发明具有工艺简单、可控性强、明显延长层冷辊使用寿命、成本低廉、节能环保、快速合金化等优点。

Description

一种层冷辊的激光合金化方法
技术领域
本发明属于金属表面处理技术领域，具体特别涉及一种层冷辊的激光合金化方法。
背景技术
层冷辊是连铸连轧、热连轧生产线中一种易损设备，其主要作用是将带钢冷却到一定温度，并从精轧机输送到卷取机。层冷辊的辊面损伤是其主要失效形式之一，热轧带钢与辊子相对速度差使得带钢边部不断与层冷辊摩擦，再加上喷淋冷却水的腐蚀作用，很容易造成辊子划伤。层冷辊的运行状况直接影响到带钢的表面质量，同时也直接关系到整个生产线的轧制节奏、生产能力和生产成本。因此，在实际生产过程中，保证层冷辊的正常工作、延长使用寿命是一个重要的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种工艺简单、可控性强、成本低廉、节能环保、快速的层冷辊的激光合金化方法。本发明主要是车削堆焊修复后的层冷辊表面，采用层冷辊上涂刷白乳胶与合金粉末混合物，通过激光扫描混合涂层，在层冷辊表面得到合金化层，从而使层冷辊实现激光合金化。
本发明包括如下步骤：
1)将堆焊修复后的层冷辊表面车削0.2mm；
2)使用无水乙醇清洗层冷辊表面，去除表面粘附的杂质；
3)将白乳胶与合金粉末按比例混合均匀后，均匀地涂刷于层冷辊表面，涂层厚度为0.4-0.5mm，晾干；
所述白乳胶与合金粉末质量比为10-20:80-90；所述合金粉末的粒度为135-500目；
所述合金粉末为NiCr、Cr3C2与WC的混合物，所述NiCr:Cr3C2:WC的质量比为：20-30:50-70:10-20；
4)将步骤3)的层冷辊固定在半导体激光加工机床上，利用卡盘带动层冷辊旋转，通过激光扫描白乳胶与合金粉末混合涂层，在层冷辊表面得到合金化层；
所述激光扫描时工艺参数控制为：激光器光斑为2×14mm矩形光斑，扫描功率为2500-4000W，扫描速度800-1500mm/min。
5)对合金化后的层冷辊进行表面着色探伤；
6)对层冷辊进行磨削加工，得到尺寸和表面光洁度均符合要求的合金化层冷辊。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1)工艺简单、不使用有毒有害原辅料、不会产生二次污染、节能环保、可控性强；
2)激光合金化工艺能量分布密集，变形量小，合金层与基体间为冶金结合，结合性强，残余应力小；
3)处理后的层冷辊表面可以获得组织细小的高强度、高硬度的组织结构，合金化过程中生成的各种碳化物相明显提高了合金层硬度、耐磨性和耐腐蚀性，合金层的硬度较堆焊修复后的层冷辊硬度提高了HRC10以上，可提高层冷辊寿命3倍以上，从而减少层冷辊的更换，降低生产成本，提高输送精度和效率。
具体实施方式
实施例1
将堆焊修复后的层冷辊表面车削0.2mm，使用无水乙醇清洗层冷辊表面，去除表面粘附的杂质；按白乳胶与合金粉末的质量比为10:90的比例，其中合金粉末为NiCr、Cr3C2与WC的混合物，NiCr:Cr3C2:WC的质量比为：20:70:10，将白乳胶和粒度为135-500目合金粉末混合均匀后，均匀地涂刷于层冷辊表面，涂层厚度为0.4mm，晾干；将层冷辊固定在半导体激光加工机床上，利用卡盘带动层冷辊旋转，激光器光斑为2×14mm矩形光斑，扫描功率为2500W，扫描速度为800mm/min，通过激光扫描白乳胶与合金粉末混合涂层，在层冷辊表面得到合金化层；对合金化后的层冷辊进行表面着色探伤，并对层冷辊进行磨削加工，得到尺寸和表面光洁度均符合要求的合金化层冷辊。
经检测，合金化层洛氏硬度较堆焊修复后的层冷辊硬度提高了HRC10以上，激光合金化层冷辊使用寿命提高了3倍以上。
实施例2
将堆焊修复后的层冷辊表面车削0.2mm，使用无水乙醇清洗层冷辊表面，去除表面粘附的杂质；按白乳胶与合金粉末的质量比为20:80的比例，其中合金粉末为NiCr、Cr3C2与WC的混合物，NiCr:Cr3C2:WC的质量比为：30:50:20，将白乳胶和粒度为135-500目合金粉末混合均匀后，均匀地涂刷于层冷辊表面，涂层厚度为0.5mm，晾干；将层冷辊固定在半导体激光加工机床上，利用卡盘带动层冷辊旋转，激光器光斑为2×14mm矩形光斑，扫描功率为4000W，扫描速度为1500mm/min，通过激光扫描白乳胶与合金粉末混合涂层，在层冷辊表面得到合金化层；对合金化后的层冷辊进行表面着色探伤，并对层冷辊进行磨削加工，得到尺寸和表面光洁度均符合要求的合金化层冷辊。
经检测，合金化层洛氏硬度较堆焊修复后的层冷辊硬度提高了HRC10以上，激光合金化层冷辊使用寿命提高了3倍以上。
实施例3
将堆焊修复后的层冷辊表面车削0.2mm，使用无水乙醇清洗层冷辊表面，去除表面粘附的杂质；按白乳胶与合金粉末的质量比为10:90的比例，其中合金粉末为NiCr、Cr3C2与WC的混合物，NiCr:Cr3C2:WC的质量比为：25:65:10，将白乳胶和粒度为135-500目合金粉末混合均匀后，均匀地涂刷于层冷辊表面，涂层厚度为0.4mm，晾干；将层冷辊固定在半导体激光加工机床上，利用卡盘带动层冷辊旋转，激光器光斑为2×14mm矩形光斑，扫描功率为2800W，扫描速度为1000mm/min，通过激光扫描白乳胶与合金粉末混合涂层，在层冷辊表面得到合金化层；对合金化后的层冷辊进行表面着色探伤，并对层冷辊进行磨削加工，得到尺寸和表面光洁度均符合要求的合金化层冷辊。
经检测，合金化层洛氏硬度较堆焊修复后的层冷辊硬度提高了HRC10以上，激光合金化层冷辊使用寿命提高了3倍以上。
实施例4
将堆焊修复后的层冷辊表面车削0.2mm，使用无水乙醇清洗层冷辊表面，去除表面粘附的杂质；按白乳胶与合金粉末的质量比为20:80的比例，其中合金粉末为NiCr、Cr3C2与WC的混合物，NiCr:Cr3C2:WC的质量比为：20:70:10，将白乳胶和粒度为135-500目合金粉末混合均匀后，均匀地涂刷于层冷辊表面，涂层厚度为0.5mm，晾干；将层冷辊固定在半导体激光加工机床上，利用卡盘带动层冷辊旋转，激光器光斑为2×14mm矩形光斑，扫描功率为3200W，扫描速度为1150mm/min，通过激光扫描白乳胶与合金粉末混合涂层，在层冷辊表面得到合金化层；对合金化后的层冷辊进行表面着色探伤，并对层冷辊进行磨削加工，得到尺寸和表面光洁度均符合要求的合金化层冷辊。
经检测，合金化层洛氏硬度较堆焊修复后的层冷辊硬度提高了HRC10以上，激光合金化层冷辊使用寿命提高了3倍以上。
实施例5
将堆焊修复后的层冷辊表面车削0.2mm，使用无水乙醇清洗层冷辊表面，去除表面粘附的杂质；按白乳胶与合金粉末的质量比为20:80的比例，其中合金粉末为NiCr、Cr3C2与WC的混合物，NiCr:Cr3C2:WC的质量比为：20:60:20，将白乳胶和粒度为135-500目合金粉末混合均匀后，均匀地涂刷于层冷辊表面，涂层厚度为0.5mm，晾干；将层冷辊固定在半导体激光加工机床上，利用卡盘带动层冷辊旋转，激光器光斑为2×14mm矩形光斑，扫描功率为3400W，扫描速度为1250mm/min，通过激光扫描白乳胶与合金粉末混合涂层，在层冷辊表面得到合金化层；对合金化后的层冷辊进行表面着色探伤，并对层冷辊进行磨削加工，得到尺寸和表面光洁度均符合要求的合金化层冷辊。
经检测，合金化层洛氏硬度较堆焊修复后的层冷辊硬度提高了HRC10以上，激光合金化层冷辊使用寿命提高了3倍以上。
实施例6
将堆焊修复后的层冷辊表面车削0.2mm，使用无水乙醇清洗层冷辊表面，去除表面粘附的杂质；按白乳胶与合金粉末的质量比为15:85的比例，其中合金粉末为NiCr、Cr3C2与WC的混合物，NiCr:Cr3C2:WC的质量比为：30:50:20，将白乳胶和粒度为135-500目合金粉末混合均匀后，均匀地涂刷于层冷辊表面，涂层厚度为0.5mm，晾干；将层冷辊固定在半导体激光加工机床上，利用卡盘带动层冷辊旋转，激光器光斑为2×14mm矩形光斑，扫描功率为3500W，扫描速度为1300mm/min，通过激光扫描白乳胶与合金粉末混合涂层，在层冷辊表面得到合金化层；对合金化后的层冷辊进行表面着色探伤，并对层冷辊进行磨削加工，得到尺寸和表面光洁度均符合要求的合金化层冷辊。
经检测，合金化层洛氏硬度较堆焊修复后的层冷辊硬度提高了HRC10以上，激光合金化层冷辊使用寿命提高了3倍以上。
实施例7
将堆焊修复后的层冷辊表面车削0.2mm，使用无水乙醇清洗层冷辊表面，去除表面粘附的杂质；按白乳胶与合金粉末的质量比为20:80的比例，其中合金粉末为NiCr、Cr3C2与WC的混合物，NiCr:Cr3C2:WC的质量比为：25:55:20，将白乳胶和粒度为135-500目合金粉末混合均匀后，均匀地涂刷于层冷辊表面，涂层厚度为0.4mm，晾干；将层冷辊固定在半导体激光加工机床上，利用卡盘带动层冷辊旋转，激光器光斑为2×14mm矩形光斑，扫描功率为3800W，扫描速度为1400mm/min，通过激光扫描白乳胶与合金粉末混合涂层，在层冷辊表面得到合金化层；对合金化后的层冷辊进行表面着色探伤，并对层冷辊进行磨削加工，得到尺寸和表面光洁度均符合要求的合金化层冷辊。
经检测，合金化层洛氏硬度较堆焊修复后的层冷辊硬度提高了HRC10以上，激光合金化层冷辊使用寿命提高了3倍以上。
实施例8
将堆焊修复后的层冷辊表面车削0.2mm，使用无水乙醇清洗层冷辊表面，去除表面粘附的杂质；按白乳胶与合金粉末的质量比为15:85的比例，其中合金粉末为NiCr、Cr3C2与WC的混合物，NiCr:Cr3C2:WC的质量比为：25:55:20，将白乳胶和粒度为135-500目合金粉末混合均匀后，均匀地涂刷于层冷辊表面，涂层厚度为0.4mm，晾干；将层冷辊固定在半导体激光加工机床上，利用卡盘带动层冷辊旋转，激光器光斑为2×14mm矩形光斑，扫描功率为3900W，扫描速度为1450mm/min，通过激光扫描白乳胶与合金粉末混合涂层，在层冷辊表面得到合金化层；对合金化后的层冷辊进行表面着色探伤，并对层冷辊进行磨削加工，得到尺寸和表面光洁度均符合要求的合金化层冷辊。
经检测，合金化层洛氏硬度较堆焊修复后的层冷辊硬度提高了HRC10以上，激光合金化层冷辊使用寿命提高了3倍以上。

Claims (1)

1.一种层冷辊的激光合金化方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将堆焊修复后的层冷辊表面车削0.2mm；
(2)使用无水乙醇清洗层冷辊表面，去除表面粘附的杂质；
(3)按白乳胶与合金粉末的质量比为10:90-20:80的比例，所述合金粉末为NiCr、Cr3C2与WC的混合物，NiCr:Cr3C2:WC的质量比为：20:70:10-30:50:20，将白乳胶和粒度为135-500目合金粉末混合均匀后，均匀地涂刷于层冷辊表面，涂层厚度为0.4-0.5mm，晾干；
(4)将步骤(3)的层冷辊固定在半导体激光加工机床上，利用卡盘带动层冷辊旋转，通过激光扫描白乳胶与合金粉末混合涂层，激光器光斑为2×14mm矩形光斑，扫描功率为2500-4000W，扫描速度800-1500mm/min，在层冷辊表面得到合金化层；
(5)对合金化后的层冷辊进行表面着色探伤；
(6)对层冷辊进行磨削加工，得到尺寸和表面光洁度均符合要求的合金化层冷辊。
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