CN110241418A - 一种卷取机夹送辊及其激光熔覆方法 - Google Patents

一种卷取机夹送辊及其激光熔覆方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于激光增材再制造领域，具体公开了一种卷取机夹送辊及其激光熔覆方法，采用了气载同轴送粉方式，从夹送辊一端向另一端螺旋式熔覆，激光功率为1.5KW‑6.5KW，扫描速度为300mm/min‑1500mm/min，离焦量为0‑100mm，搭接率为30％‑75％，送粉分量为2g‑25g/min；所送粉末包括碳化钨粉末和铁基合金粉末，该方法制造的夹送辊包括夹送辊本体(2)和其表面熔覆铁基陶瓷相合金层(3)；本发明熔覆方法熔覆的夹送辊，耐磨损性能、耐腐蚀性能、热强度得到大幅度提升，延长了夹送辊的使用寿命，降低了生产成本，提高了经济效益。

Description

一种卷取机夹送辊及其激光熔覆方法
技术领域
本发明属于激光增材再制造领域，涉及卷取机夹送辊表面制备耐腐蚀耐磨复合涂层的激光熔覆方法，具体公开了一种卷取机夹送辊及其激光熔覆方法。
背景技术
卷取机夹送辊是热轧带钢生产线的重要部件之一，担负着将轧好的板带导向、夹送、矫直、校平及辅助成卷的任务。夹送辊和助卷辊表面质量直接影响板带的表面质量。夹送辊在冷热疲劳、氧化、腐蚀及磨损等恶劣情况下工作，承受一定的压力且表面温度高达500-650℃，因此辊面易出现粘钢、龟裂和磨损等问题导致失效，故要求辊子表面具有较好的硬度、高温耐磨性、抗热疲劳及耐冲击等性能。
发明内容
为了解决上述存在的问题，本发明提供了一种卷取机夹送辊及其激光熔覆方法，该熔覆方法只需要熔覆一层就可以修复和强化卷取机夹送辊，并使得熔覆层硬度在HRC45-47，厚度可达0.2-1.5mm。由此种熔覆方法制造的卷取机夹送辊，增强了表面硬度，提高了耐磨性和耐腐蚀性，且有较高的热强度，延长了卷取机夹送辊的工作寿命。
具体的，本发明公开了一种卷取机夹送辊，包括夹送辊本体(2)，其特征在于：所述夹送辊本体(2)的辊身圆柱的表面熔覆铁基陶瓷相合金层(3)。
优选的，所述熔覆铁基陶瓷相合金层(3)厚度为0.2-1.5mm，优选0.5-1mm。
优选的，所述熔覆铁基陶瓷相合金层(3)包括碳化钨粉末和铁基合金粉末，所述碳化钨粉末与铁基合金粉末的重量比为1/9-1/3，优选1/7-1/5。
优选的，所述铁基合金粉末组成成分的质量百分比为C：0.09％-0.15％，Si：0.9％-1％，Mn：0.4％-0.5％，Mo：1.5％-2.0％，Cr：15％-18％，Ni：3.5％-5.0％，B，优选1/7-1/5：0.5％-0.6％，V：0.08％-0.05％，O：0.04％-0.02％，余Fe。
其中，C优选为0.10％-0.12％；Mo优选为1.6％-1.8％；Cr优选为16％-17％；Ni优选为4％-4.5％；V优选为0.07％-0.06％。
本发明的另一方面还提供了一种卷取机夹送辊的激光熔覆方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)对卷取机夹送辊表面进行车削加工；
(2)用80-400目砂纸对步骤(1)所述夹送辊表面进行打磨；
(3)对步骤(2)所述夹送辊表面进行清洗，预热，预热温度为50-100℃；
(4)对步骤(3)所述夹送辊表面进行激光熔覆，采用气载同轴送粉方式，从夹送辊一端向另一端螺旋式熔覆，激光功率为1.5KW-6.5KW，扫描速度为300mm/min-1500mm/min，离焦量为0-100mm，搭接率为30％-75％，送粉分量为2g-25g/min；所送粉末包括碳化钨粉末和铁基合金粉末；
(5)对熔覆后的夹送辊进行缓冷措施，缓冷至40℃以下得到新的卷取机夹送辊。
优选的，将步骤(4)熔覆后熔覆层的厚度控制在0.2-1.5mm，优选0.5-1mm。
优选的，步骤(4)所述碳化钨粉末与铁基合金粉末的重量比为1/9-1/3，优选1/7-1/5。
优选的，所述铁基合金粉末的组成成分质量百分比为C：0.09％-0.15％，Si：0.9％-1％，Mn：0.4％-0.5％，Mo：1.5％-2.0％，Cr：15％-18％，Ni：3.5％-5.0％，B：0.5％-0.6％，V：0.08％-0.05％，O：0.04％-0.02％，余Fe。
其中，C优选为0.10％-0.12％；Mo优选为1.6％-1.8％；Cr优选为16％-17％；Ni优选为4％-4.5％；V优选为0.07％-0.06％。
优选的，步骤(1)对夹送辊表面进行车削加工后表面粗糙度为Ra3.2。
优选的，步骤(3)适用乙醇对步骤(2)所述夹送辊表面进行清洗。
更具体的，本发明提供了一种卷取机夹送辊的激光熔覆方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)对卷取机夹送辊表面进行车削加工，使得表面粗糙度为Ra3.2；
(2)用80-400目砂纸对步骤(1)所述夹送辊表面进行打磨；
(3)用乙醇对步骤(2)所述夹送辊表面进行清洗，预热，预热温度为50-100℃；
(4)对步骤(3)所述夹送辊表面进行激光熔覆，采用气载同轴送粉方式，从夹送辊一端向另一端螺旋式熔覆，激光功率为1.5KW-6.5KW，扫描速度为300mm/min-1500mm/min，离焦量为0-100mm，搭接率为30％-75％，送粉分量为2g-25g/min；所送粉末包括碳化钨粉末和铁基合金粉末；所述碳化钨粉末与铁基合金粉末的重量比为1/9-1/3；所述铁基合金粉末组成成分的质量百分比为C：0.09％-0.15％，Si：0.9％-1％，Mn：0.4％-0.5％，Mo：1.5％-2.0％，Cr：15％-18％，Ni：3.5％-5.0％，B：0.5％-0.6％，V：0.08％-0.05％，O：0.04％-0.02％，余Fe；
(5)对熔覆后的夹送辊进行缓冷措施，缓冷至40℃以下得到新的卷取机夹送辊。
优选的，对夹送辊熔覆层进行检测，确定无裂纹、气孔等其他缺陷，硬度达到HRC：45-47。
该熔覆方法不需要打底层可使有效硬化层硬度达到HRC45-47，厚度达0.2-1.5mm，该方法使两种不同的性能的材料得到有效融合，并未出现任何缺陷，使熔覆方法发生很大变化，且生产周期大大缩短，使被熔覆件耐磨损性能、耐腐蚀性能、热强度得到大幅度提升，延长了夹送辊的使用寿命，降低了生产成本，提高了经济效益。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是本发明夹送辊主视示意图。
图2是图1的剖视示意图，1为由本发明熔覆方法制造的夹送辊，2为卷取机夹送辊本体，3为卷取机夹送辊本体2辊面的表面熔覆铁基陶瓷相合金层。
具体实施方式
为了有利于本领域技术人员对本发明有更加清楚的理解，下面对本发明的优选实施例作进一步的详细说明。
实施例1
对卷取机夹送辊的表面进行车削加工，使表面粗糙度为Ra3.2；用80目砂纸对表面进行打磨；再用乙醇对表面进行清洗；对夹送辊进行辊面预热，预热温度50℃；达到预热温度后，恒温条件下对夹送辊表面进行激光熔覆，采用气载同轴送粉方式，从夹送辊一端向另一端螺旋式熔覆，激光功率为1.5KW，扫描速度为600mm/min，离焦量为0mm，搭接率为40％，送粉分量为3g/min，所送粉末包括碳化钨粉末和铁基合金粉末，其中碳化钨粉末和铁基合金粉末质量比为1/9；所采用的铁基合金粉末的组成成分质量百分比为C：0.09％，Si：0.9％，Mn：0.4％，Mo：1.5％，Cr：15％，Ni：3.6％，B：0.5％，V：0.08％，O：0.04％，余Fe；对熔覆后的夹送辊实施缓冷措施，缓冷至40摄氏度以下时进行表面检测，确定无裂纹、气孔等其他缺陷，硬度达到HRC46-47；熔覆的合金层厚度为0.5mm。
本发明熔覆方法制造的夹送辊1，如图1、图2所示，包括：卷取机夹送辊本体2，所述卷取机夹送辊本体2辊面表面熔覆铁基陶瓷相合金层3。
实施例2
对卷取机夹送辊的表面进行车削加工，使表面粗糙度为Ra3.2；用80目砂纸对表面进行打磨；再用乙醇对表面进行清洗；对夹送辊进行辊面预热，预热温度60℃；达到预热温度后，恒温条件下对夹送辊表面进行激光熔覆，采用气载同轴送粉方式，从夹送辊一端向另一端螺旋式熔覆，激光功率为3.1KW，扫描速度为850mm/min，离焦量为30mm，搭接率为50％，送粉量为10g/min，所送粉末包括碳化钨粉末和铁基合金粉末，其中碳化钨粉末和铁基合金粉末质量比为1/7；所采用的铁基合金粉末的组成成分质量百分比为C：0.12％，Si：0.9％，Mn：0.4％，Mo：1.5％，Cr：16.01％，Ni：3.7％，B：0.5％，V：0.08％，O：0.04％，余Fe；对熔覆后的夹送辊实施缓冷措施，缓冷至40摄氏度以下时进行表面检测，确定无裂纹、气孔等其他缺陷，硬度达到HRC45-46；熔覆的合金层厚度为0.8mm。
实施例3
对卷取机夹送辊的表面进行车削加工，使表面粗糙度为Ra3.2；用80目砂纸对表面进行打磨；再用乙醇对表面进行清洗；对夹送辊进行辊面预热，预热温度70℃；达到预热温度后，恒温条件下对夹送辊表面进行激光熔覆，采用气载同轴送粉方式，从夹送辊一端向另一端螺旋式熔覆，激光功率为4.7KW，扫描速度为1000mm/min，离焦量为55mm，搭接率为60％，送粉分量为15g/min，所送粉末包括碳化钨粉末和铁基合金粉末，其中碳化钨粉末和铁基合金粉末质量比为1/5；所采用的铁基合金粉末的组成成分质量百分比为C：0.14％，Si：0.9％，Mn：0.4％，Mo：1.5％，Cr：17.4％，Ni：4.0％，B：0.5％，V：0.08％，O：0.04％，余Fe；对熔覆后的夹送辊实施缓冷措施，缓冷至40摄氏度以下时进行表面检测，确定无裂纹、气孔等其他缺陷，硬度达到HRC46-47；熔覆的合金层厚度为1.1mm。
实施例4
对卷取机夹送辊的表面进行车削加工，使表面粗糙度为Ra3.2；用80目砂纸对表面进行打磨；再用乙醇对表面进行清洗；对夹送辊进行辊面预热，预热温度80℃；达到预热温度后，恒温条件下对夹送辊表面进行激光熔覆，采用气载同轴送粉方式，从夹送辊一端向另一端螺旋式熔覆，激光功率为6.3KW，扫描速度为1200mm/min，离焦量为80mm，搭接率为75％，送粉分量为25g/min，所送粉末包括碳化钨粉末和铁基合金粉末，其中碳化钨粉末和铁基合金粉末质量比为1/3；所采用的铁基合金粉末的组成成分质量百分比为C：0.15％，Si：0.9％，Mn：0.4％，Mo：1.5％，Cr：17.9％，Ni：4.9％，B：0.5％，V：0.08％，O：0.04％，余Fe；对熔覆后的夹送辊实施缓冷措施，缓冷至40摄氏度以下时进行表面检测，确定无裂纹、气孔等其他缺陷，硬度达到HRC45-46；熔覆的合金层厚度为1.5mm。
对比例1
与实施例1相同，当铁基陶瓷相合金粉末的Cr组成成分质量百分比为10％时，由于稀释率的原因导致熔覆层的Cr的成分质量百分数下降，测得对比例1稀释率为10％时，熔覆层Cr含量为9％，这样熔覆层的防锈能力将会不足，在夹送辊工作时，较高的工作温度以及潮湿的环境很容易腐蚀夹送辊。
对比例2
与实施例1相同，碳化钨粉末和铁基合金粉末质量比为1/10时，铁基陶瓷相合金熔覆层的耐磨性能不够明显。
对比例3
与实施例4相同，当铁基陶瓷相合金粉末的Cr组成成分质量百分比为20％，熔覆等的硬度下降达HRC38-39。当铬含量超过15％时，钢材的强度和硬度将下降，伸长率和断面收缩率则相应地有所提高。Cr含量控制在18％以内，使得合金层的硬度不至于过低，而且有着较强的耐蚀性能以及热强度。
对比例4
与实施例4相同，碳化钨粉末和铁基合金粉末质量比为1/2时，这样的铁基陶瓷相合金熔覆层的更容易产生裂纹。

Claims (10)

1.一种卷取机夹送辊，包括夹送辊本体(2)，其特征在于：所述夹送辊本体(2)的辊身圆柱的表面熔覆铁基陶瓷相合金层(3)。
2.根据权利要求1所述的卷取机夹送辊，其特征在于：所述熔覆铁基陶瓷相合金层(3)厚度为0.2-1.5mm。
3.根据权利要求1所述的卷取机夹送辊，其特征在于：所述熔覆铁基陶瓷相合金层(3)包括碳化钨粉末和铁基合金粉末，所述碳化钨粉末与铁基合金粉末的重量比为1/9-1/3。
4.根据权利要求3所述的卷取机夹送辊，其特征在于：所述铁基合金粉末组成成分的质量百分比为C：0.09％-0.15％，Si：0.9％-1％，Mn：0.4％-0.5％，Mo：1.5％-2.0％，Cr：15％-18％，Ni：3.5％-5.0％，B：0.5％-0.6％，V：0.08％-0.05％，O：0.04％-0.02％，余Fe。
5.一种卷取机夹送辊的激光熔覆方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)对卷取机夹送辊表面进行车削加工；
(2)用80-400目砂纸对步骤(1)所述夹送辊表面进行打磨；
(3)对步骤(2)所述夹送辊表面进行清洗，预热，预热温度为50-100℃；
(4)对步骤(3)所述夹送辊表面进行激光熔覆，采用气载同轴送粉方式，从夹送辊一端向另一端螺旋式熔覆，激光功率为1.5KW-6.5KW，扫描速度为300mm/min-1500mm/min，离焦量为0-100mm，搭接率为30％-75％，送粉分量为2g-25g/min；所送粉末包括碳化钨粉末和铁基合金粉末；
(5)对熔覆后的夹送辊进行缓冷措施，缓冷至40℃以下得到新的卷取机夹送辊。
6.根据权利要求5所述的激光熔覆方法，其特征在于，将步骤(4)熔覆后熔覆层的厚度控制在0.2-1.5mm。
7.根据权利要求5所述的激光熔覆方法，其特征在于，步骤(4)所述碳化钨粉末与铁基合金粉末的重量比为1/9-1/3。
8.根据权利要求7所述的激光熔覆方法，其特征在于，所述铁基合金粉末的组成成分质量百分比为C：0.09％-0.15％，Si：0.9％-1％，Mn：0.4％-0.5％，Mo：1.5％-2.0％，Cr：15％-18％，Ni：3.5％-5.0％，B：0.5％-0.6％，V：0.08％-0.05％，O：0.04％-0.02％，余Fe。
9.根据权利要求5所述的激光熔覆方法，其特征在于，步骤(1)对夹送辊表面进行车削加工后表面粗糙度为Ra3.2。
10.根据权利要求5所述的激光熔覆方法，其特征在于，步骤(3)适用乙醇对步骤(2)所述夹送辊表面进行清洗。
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