CN109252157A - 一种h型钢轧辊轴头磨损后的修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种H型钢轧辊轴头磨损后的修复方法,包括如下步骤:S1:确定H型钢轧辊轴头的损伤部位及磨损量;S2:对H型钢轧辊轴头进行金相检测;S3:清理H型钢轧辊轴头损伤部位的疲劳层至露出新加工面;S4:分析H型钢轧辊轴头的化学成分,根据检测结果确定修复用的合金粉末;S5:对H型钢轧辊轴头进行预热;S6:调节激光器的工作参数,开启激光器发出高能量密度的激光束将修复用的合金粉末与H型钢轧辊轴头母材表面一起熔凝,在H型钢轧辊轴头的损伤部位形成熔覆层;S7:保温处理。本发明熔覆修复后的H型钢轧辊轴头,其熔覆层的硬度高于母材本身5‑10HS,且熔覆层晶粒细小且组织致密、强度高、熔覆层与母材结合力强、不易掉块和脱落,耐磨性好,完全能满足原使用要求。
Description
技术领域
本发明涉及H型钢轧机设备维护技术领域,尤其一种H型钢轧辊轴头磨损后的修复方法。
背景技术
在钢铁行业使用的H型钢轧辊,在使用过程中承受冲击、振动的作用,在使用过程中定位轴头很容易压溃、磨损,甚至出现断裂。国内外的H型钢轧辊大多采用碳和合金元素含量较高的铸钢、半钢、高铬钢、高速钢等材料整体制造,然后通过表面淬火等热处理手段来达到70~80HS的硬度要求,因此,制造成本高,失效后由于修复与再制造难度较大,高耐磨的材料的开发就成了钢铁行业亟待解决的重大攻关难题。由于修复难度很大,即使采用传统方法修复也很难满足使用要求,所以目前对磨损后的H型钢轧辊一般都做报废处理,如此则造成极大的浪费。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为了解决现有技术的上述问题,本发明提供一种H型钢轧辊轴头磨损后的修复方法,该修复方法采用激光熔覆法,对磨损后的H型钢轧辊轴头进行修复,使修复的H型钢轧辊轴头具有耐磨性好、修复层裂纹少、熔覆层与(H型钢轧辊轴头的)母材融合率高的优点。
(二)技术方案
为了达到上述目的,本发明采用的主要技术方案包括:
一种H型钢轧辊轴头磨损后的修复方法,采用激光熔覆法对对磨损后的H型钢轧辊轴头进行修复,所述方法包括如下步骤:
S1:确定H型钢轧辊轴头的损伤部位及磨损量;
S2:对H型钢轧辊轴头进行金相检测;
S3:清理H型钢轧辊轴头损伤部位的疲劳层,直至露出新鲜加工面;
S4:分析H型钢轧辊轴头的化学成分,根据分析结果确定修复用的合金粉末,将合金粉末装入激光器的送料器;
S5:对H型钢轧辊轴头进行预热;
S6: 调节激光器的工作参数,开启激光器发出高能量密度的激光束,将修复用的合金粉末与H型钢轧辊轴头母材表面一起熔凝,在H型钢轧辊轴头的损伤部位形成熔覆层;
S7:保温处理,保温150-200℃、保温6-8h。
优选地,步骤S1中,通过对H型钢轧辊轴头进行清洗、对表面尺寸进行精确测量,来确定损伤部位及磨损量。其中,在清洗后,进一步对H型钢轧辊轴头的灰尘、水垢、锈蚀进行清理。
优选地,步骤S3中,清理H型钢轧辊轴头损伤部位的疲劳层的厚度为0.5-1mm。
优选地,步骤S4中,所述修复用的合金粉末包含0.2wt%碳、3.5wt%硅、1.5wt%硼、17.0wt%铬、15wt%镍和62.8wt%铁;或者包含0.2wt%碳、3.5 wt %硅、1.5 wt %硼、17.0 wt %铬、15 wt %镍、61 wt %铁和其他元素1.8 wt %。优选地,其他元素为锰、铜、铌等微量元素。
优选地,步骤S5中,对H型钢轧辊轴头进行预热至150-200℃,优选为180℃。预热母材至预定温度,使熔覆层与母材能尽可能地熔合为一体, 防止熔覆后熔覆层与母材表面产生再热裂纹。
优选地,步骤S6中,根据来调节激光器的工作参数,所述激光器的工作参数包括功率、光斑直径、搭接率及扫描速度。优选地,调节激光器的功率为0.8kw-1.2 kw,光斑直径为2mm,搭接率20-40%,扫描速度16-18mm/s;更优选地,而根据生产经验,光斑直径为2mm时熔覆效果最佳,其余数据可按照激光器的固定值。优选地,调节激光器的功率为1kw,搭接率40%,扫描速度16mm/s。
优选地,步骤S7的保温温度为180℃,保温时间为6~7h;优选地,对H型钢轧辊轴头保温处理时间为6 h。保温处理,可改善熔覆后H型钢轧辊轴头的金相组织性能和消除熔覆后的残余应力。而对于H型钢轧辊轴头,其材料仅有在此温度范围内才能使其组织性能达到最佳状态。
优选地,在步骤S6-S7之间,还包括机械加工处理步骤S67:对焊接H型钢轧辊轴头的修复部位进行机械加工,使之恢复至初始的标准设计参数。
优选地,在步骤S7之后,还包括修复效果检测步骤:对H型钢轧辊轴头修复表面进行着色探伤和超声波探伤,以评估修复效果。
优选地,在步骤S7之后,还包括硬度检测步骤:对H型钢轧辊轴头的修复部位进行硬度检测,并与H型钢轧辊轴头母材硬度进行比较,以评估修复效果。
(三)有益效果
本发明的有益效果是:
与现有技术相比,本发明的修复方法首先通过对H型钢轧辊轴头进行分析(金相检测和化学成分分析),确定激光熔覆修复的合金粉末,并据此调节激光器的工作参数,再利用激光熔覆技术完成对H型钢轧辊轴头的修复。熔覆修复后的H型钢轧辊轴头,其熔覆层的硬度高于母材本身5-10HS,且熔覆层组织致密,晶粒细小,具有良好的耐汽蚀性和热稳定性、强度高、熔覆层与母材结合力强、不易掉块和脱落,耐磨性好,高温变型量小,在使用中不会产生掉块和脱落等现象,延长使用寿命。修复后的H型钢轧辊轴头再次被安装至H型钢轧机上进行实际的生产和使用,验证其完全满足原使用要求。因此,使用激光熔覆技术对H型钢轧辊轴头进行修复的方法具有非常重要的意义。
附图说明
图1为本发明一种H型钢轧辊轴头磨损后的修复方法的流程图。
具体实施方式
为了更好的解释本发明,以便于理解,下面结合附图,通过具体实施方式,对本发明作详细描述。
参见图1所示,本发明的一种H型钢轧辊轴头磨损后的修复方法基本包括四大部分,即修复前准备、激光熔覆修复、修复后保温和修复后检测及效果评估,而具体地修复步骤如下:
第一部分:修复前准备
(1)清洗H型钢轧辊轴头,对H型钢轧辊轴头的灰尘、水垢、锈蚀进行清洗,测量修复部位尺寸,以确定损伤部位及其磨损量;
(2)对H型钢轧辊轴头工件进行金相检测,利用金相检测对工件进行失效分析和寿命评估;
(3)使用镗铣床去除H型钢轧辊轴头损伤部位(即磨损部位)疲劳层约1mm,将疲劳层清理干净至出现新鲜金属加工面;
(4)检测H型钢轧辊轴头的硬度和化学成分,由此确定修复用的合金粉末,结合损伤部位和磨损量,计算修复用的合金粉末需求量,并根据计算的需求量上浮一定比例(如110%的计算量),得到实际合金粉末用量,将修复用合金粉末混合均匀,并装入与激光器配合使用的送料器中。
一般情况下,修复H型钢轧辊轴头的使用的合金粉末包含0.2wt%C、3.5wt% Si、1.5wt%B、17.0wt%Cr、15wt%Ni和62.8wt%Fe。
(5)对H型钢轧辊轴头进行预热处理,预热至150-200℃,优选为180℃。预热母材至预定温度,使熔覆层与母材能尽可能地熔合为一体, 防止熔覆后熔覆层与母材表面产生再热裂纹。
第二部分:修复过程
(1)根据第一部分中的金相检测、硬度和化学成分检测结果,调节激光器的工作参数:根据生产经验光斑直径为2mm时熔覆效果最佳,其余数据是激光器生产经验设定而得,优选如,调节激光器的功率为1kw,光斑直径为2mm,搭接率40%,扫描速度16mm/s。
(2)开启激光器,发出高能量密度的激光束,将送料器输出的合金粉末和H型钢轧辊轴头母材的表面薄薄一层一起同时熔化并快速凝固,合金粉末凝固在H型钢轧辊轴头表面(即第一部分中步骤(3)形成的新鲜金属加工面处)形成熔覆层,熔覆层厚度约为0.4mm-0.6mm。
第三部分:修复后的保温处理
按照H型钢轧辊轴头原始的标准设计参数,对修复部位进行机械加工,用镗铣床或打磨方法去除熔覆层多余的部分材料,焊接H型钢轧辊轴头,完成后对H型钢轧辊轴头进行保温处理,温度为150-200℃,优选180℃,保温6-8h,然后冷却到室温。
第四部分:修复后的检测和评估
(1)对加工后的H型钢轧辊轴头进行表面着色探伤及整体超声波探伤,评估修复效果;
(2)对修复后的H型钢轧辊轴头进行硬度检测、对修复部位表面的粗糙度进行检测,与原始新的H型钢轧辊轴头相关参数进行比较,
评估修复效果。
应用实施例
某钢铁厂一种H型钢轧辊轴头汽蚀、磨损的激光熔覆方法,参照以下过程进行:
第一步、修复前的准备:对要修复的H型钢轧辊轴头进行清洗、烘干,然后检测各部位尺寸,确定损伤部位及其磨损量;对H型钢轧辊轴头进行金相检测,借此进行寿命评估;根据修复内容指定修复工艺、工时;使用镗铣床将损伤部位的疲劳层去除0.7mm至露出新的加工面;检测母材的材质及硬度, H型钢轧辊轴头材质为ZG2Cr13,硬度为65HS;对H型钢轧辊轴头进行预热处理,预热至180℃。
第二步、修复:根据H型钢轧辊轴头母材材质及硬度选择修复用的合金粉末,修复H型钢轧辊轴头选用铁基合金粉末,铁基合金粉末包含0.2wt%碳、3.5 wt %硅、1.5 wt %硼、17.0 wt %铬、15 wt %镍、61 wt %铁,其他元素1.8 wt %(其他元素为锰、铜、铌等微量元素)。将这些粉末混合均匀装入激光熔覆设备的送料器内。调节激光器的功率为1kw,光斑直径为2mm,搭接率40%,扫描速度16mm/s。开启激光器,将送料器输出的合金粉末熔化涂覆在H型钢轧辊轴头的损伤部位,合金粉末与H型钢轧辊轴头的母材表面熔合为一体,形成一层厚度为0.5mm熔覆层。
修复后处理:将H型钢轧辊轴头进行保温处理,处理工艺为:保温180℃,保温7h,然后冷却到室温,按照该H型钢轧辊轴头原始的标准
设计图纸,对H型钢轧辊轴头进行机械加工,如镗铣、打磨等。
修复效果检测:对修复后的H型钢轧辊轴头表面进行着色探伤和超声波探伤,检测H型钢轧辊轴头有无缺陷,并对修复面进行硬度检测和金相分析,检验其修复质量是否合格。
检测结果证明:
修复后的H型钢轧辊轴头,其熔覆层的硬度高于母材本身5-10HS,且熔覆层组织致密,晶粒细小,具有良好的耐汽蚀性和热稳定性、强度高、熔覆层与母材结合力强、不易掉块和脱落,耐磨性好,高温变型量小,在使用中不会产生掉块和脱落等现象。修复后的H型钢轧辊轴头再次被安装至H型钢轧机上进行实际的生产和使用,验证其完全满足原使用要求。
虽然,上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述,但在本发明基础上,可以对之作一些修改或改进,这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此,在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进,均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种H型钢轧辊轴头磨损后的修复方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1:确定H型钢轧辊轴头的损伤部位及磨损量;
S2:对H型钢轧辊轴头进行金相检测;
S3:清理H型钢轧辊轴头损伤部位的疲劳层至露出新鲜加工面;
S4:分析H型钢轧辊轴头的化学成分,根据分析结果确定修复用的合金粉末,将合金粉末装入激光器的送料器;
S5:对H型钢轧辊轴头进行预热;
S6: 调节激光器的工作参数,开启激光器发出高能量密度的激光束,将修复用的合金粉末与H型钢轧辊轴头母材表面一起熔凝,在H型钢轧辊轴头的损伤部位形成熔覆层;
S7:保温处理,保温150-200℃、保温6-8h。
2.根据权利要求1所述的修复方法,其特征在于,步骤S1中,通过对H型钢轧辊轴头进行清洗、及对表面尺寸进行精确测量,来确定损伤部位及磨损量。
3.根据权利要求1所述的修复方法,其特征在于,步骤S3中,清理H型钢轧辊轴头损伤部位的疲劳层的厚度为0.5-1mm。
4.根据权利要求1所述的修复方法,其特征在于,步骤S4中,所述修复用的合金粉末包含0.2wt%碳、3.5wt%硅、1.5wt%硼、17.0wt%铬、15wt%镍和62.8wt%铁;或者包含0.2wt%碳、3.5 wt %硅、1.5 wt %硼、17.0 wt %铬、15 wt %镍、61 wt %铁和其他元素1.8 wt %。
5.根据权利要求1所述的修复方法,其特征在于,步骤S5中,对H型钢轧辊轴头进行预热至150-200℃,优选为180℃。
6.根据权利要求1所述的修复方法,其特征在于,步骤S6中,调节激光器的工作参数:功率为1kw,光斑直径为2mm,搭接率20-40%,扫描速度16-18mm/s。
7.根据权利要求1所述的修复方法,其特征在于,步骤S7的保温温度为180℃,保温时间为6-7h。
8.根据权利要求1所述的修复方法,其特征在于,在步骤S6-S7之间,还包括机械加工处理步骤S67:对焊接H型钢轧辊轴头的修复部位进行机械加工,使之恢复至初始的设计参数。
9.根据权利要求1所述的修复方法,其特征在于,在步骤S7之后,还包括修复效果检测步骤:对H型钢轧辊轴头修复表面进行着色探伤和超声波探伤,以评估修复效果;和/或在步骤S7之后,还包括硬度检测步骤:对H型钢轧辊轴头的修复部位进行硬度检测,并与H型钢轧辊轴头母材硬度进行比较,以评估修复效果。
10.一种H型钢轧辊轴头,是按照权利要求1-9所述的修复方法对磨损后的H型钢轧辊轴头进行修复得到。
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