CN111979537A - W18Cr4VCo5高速钢辊面改性材料及改性方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种W18Cr4VCo5高速钢轧辊辊面改性材料及原位反应激光改性的方法，属于金属表面处理技术领域，一种W18Cr4VCo5高速钢轧辊辊面改性材料：TiC和Nb2N，各占50%，纯度大于99.9%，粉末形态，粒度为400~525目，混合并干燥，将改性材料在高速钢轧辊表面原位合金化反应制得高性能合金化层。本发明通过原位反应将改性材料在高速钢辊面制得的合金表层界面结合强，耐冲击性能极强，性能优异，极大提高了高速钢轧辊辊面的硬度、耐磨性和耐腐蚀性能，进而提高了高速钢轧辊的使用寿命。

Description

W18Cr4VCo5高速钢辊面改性材料及改性方法
技术领域
本发明涉及一种W18Cr4VCo5高速钢辊面改性材料及改性方法，属于金属表面处理技术领域。
背景技术
轧辊作为轧机的关键部件，在提高钢材产品品质等方面具有举足轻重的作用，尤其综合性能较佳的W18Cr4VCo5高速钢轧辊获得了广泛应用，高速钢轧辊具有耐冲击性能优异，并且耐高温磨损性能较传统铸钢轧辊提高3倍以上。
虽然W18Cr4VCo5高速钢轧辊性能优异，但其造价较高，使用中高速钢辊面快速磨损也给企业吨钢成本下降带来较大困难，如何进一步提高高速钢轧辊的耐高温磨损性能，进而提高其使用寿命，成为钢铁企业重点研究方向之一。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种W18Cr4VCo5高速钢轧辊辊面改性材料及原位反应激光改性的方法，提高高速钢轧辊的耐高温磨损性能，进而提高其使用寿命，本发明采用的技术方案为：
W18Cr4VCo5高速钢辊面改性材料，其特征在于：以质量分数计，包括以下组分：
TiC：50%；
Nb2N：50%。
本发明技术方案的进一步改进在于：TiC和Nb2N纯度大于99.9%，均为粉末形态，粒度为400~525目。
本发明技术方案的进一步改进在于：W18Cr4VCo5高速钢辊面改性的方法，
1）将高速钢轧辊辊面打磨抛光，磨削量为0.2~0.3mm，并采用无水乙醇或丙酮清洗表面；
2）配置上面所述的改性材料，对改性材料进行机械混合，混合时间2~3小时；
3）将混合好的改性材料干燥并封装；
4）采用光纤激光器对轧辊辊面进行原位合金化，所述激光合金化的工艺参数如下：圆形光斑直径为：5mm，激光功率为：3.0~3.3 KW，搭接率为：10~30%，扫描速度为：1500~2000mm/min，保护气体：氩气，送粉速度：0.25~0.35 g/s，送粉气流量为：2~3 L/min；
5）激光扫描同轴送粉输送到位的改性材料，使改性材料与高速钢轧辊辊面合金成分熔化混合并发生原位合金化反应，制得合金化层，合金化层厚度0.3~0.5mm；
6）对高速钢轧辊表面原位反应制得的合金化层进行打磨抛光，磨削量0.1~0.3mm。
由于采用了上述技术方案，本发明达到的技术效果：
W18Cr4VCo5高速钢轧辊的成分为：C0.7~0.8%，W17.5~19.0，Mo0.4~1.0%， Cr 3.75~4.5%，V0.8~1.2%，Co4.25~5.75%，Si0.2~0.4%，Mn0.1~0.4%，S≤0.03%，P≤0.03%，通过激光扫描同轴送粉输送到位的TiC和Nb2N混合粉末，在激光辐照下，在高速钢轧辊表面与轧辊辊面合金成分原位发生合金化反应，制得高性能合金化层，明显降低了合金化层与高速钢轧辊辊面间的界面应力，显著提高了高速钢轧辊表面性能。本发明通过原位反应在高速钢辊面制得的合金表层不同于传统方法制备的辊面合金化层，辊面合金化层是在辊面基材表面通过原位反应生成的，界面结合强，耐冲击性能极强，性能优异，极大提高了高速钢轧辊辊面的硬度、耐磨性和耐腐蚀性能，进而提高了高速钢轧辊的使用寿命。
具体实施方式
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
首先，磨削W18Cr4VCo5高速钢轧辊辊面，单边磨削量0.2mm；使用无水乙醇清洗磨削后的高速钢轧辊表面，去除油污等杂质；配置好改性材料，所述改性材料的质量百分比组成为：TiC：50%，Nb2N：50%，添加的改性材料为纯度大于99.9%的粉末，粒度为400~525目；对改性材料进行机械混合，混合时间2小时；将混合好的改性材料干燥并封装；采用光纤激光器对轧辊辊面进行原位合金化，所述激光合金化的工艺参数如下：圆形光斑直径为：5mm，激光功率为：3.0KW，搭接率为：10%，扫描速度为：1500 mm/min，保护气体：氩气，送粉速度：0.25g/s，送粉气流量为：2L/min；激光扫描同轴送粉输送到位的改性材料，使改性材料与高速钢轧辊辊面合金成分熔化混合并发生原位合金化反应，制得合金化层，合金化层厚度0.3mm；对高速钢轧辊表面原位反应制得的合金化层进行打磨抛光，磨削量0.13mm。
实施例2
首先，磨削W18Cr4VCo5高速钢轧辊辊面，单边磨削量0.3mm；使用丙酮清洗磨削后的高速钢轧辊表面，去除油污等杂质；配置好改性材料，所述改性材料的质量百分比组成为： TiC：50%，Nb2N：50%，添加的改性材料为纯度大于99.9%的粉末，粒度为400~525目；对改性材料进行机械混合，混合时间3小时；将混合好的改性材料干燥并封装；采用光纤激光器对轧辊辊面进行原位合金化，所述激光合金化的工艺参数如下：圆形光斑直径为：5mm，激光功率为：3.3 KW，搭接率为：30%，扫描速度为：2000 mm/min，保护气体：氩气，送粉速度：0.35 g/s，送粉气流量为：3 L/min；激光扫描同轴送粉输送到位的改性材料，使改性材料与高速钢轧辊辊面合金成分熔化混合并发生原位合金化反应，制得合金化层，合金化层厚度0.5mm；对高速钢轧辊表面原位反应制得的合金化层进行打磨抛光，磨削量0.2mm。
实施例3
首先，磨削W18Cr4VCo5高速钢轧辊辊面，单边磨削量0.2mm；使用无水乙醇清洗磨削后的高速钢轧辊表面，去除油污等杂质；配置好改性材料，所述改性材料的质量百分比组成为：TiC：50%，Nb2N：50%，添加的改性材料为纯度大于99.9%的粉末，粒度为400~525目；对改性材料进行机械混合，混合时间3小时；将混合好的改性材料干燥并封装；采用光纤激光器对轧辊辊面进行原位合金化，所述激光合金化的工艺参数如下：圆形光斑直径为：5mm，激光功率为：3.2 KW，搭接率为：20%，扫描速度为：1600 mm/min，保护气体：氩气，送粉速度：0.25g/s，送粉气流量为：2 L/min；激光扫描同轴送粉输送到位的改性材料，使改性材料与高速钢轧辊辊面合金成分熔化混合并发生原位合金化反应，制得合金化层，合金化层厚度0.3mm；对高速钢轧辊表面原位反应制得的合金化层进行打磨抛光，磨削量0.1mm。
实施例4
首先，磨削W18Cr4VCo5高速钢轧辊辊面，单边磨削量0.3mm；使用无水乙醇清洗磨削后的高速钢轧辊表面，去除油污等杂质；配置好改性材料，按重量百分比计，所述改性材料的质量百分比组成为： TiC：50%，Nb2N：50%，添加的改性材料为纯度大于99.9%的粉末，粒度为400~525目；对改性材料进行机械混合，混合时间3小时；将混合好的改性材料干燥并封装；采用光纤激光器对轧辊辊面进行原位合金化，所述激光合金化的工艺参数如下：圆形光斑直径为：5mm，激光功率为：3.3 KW，搭接率为：30%，扫描速度为： 2000 mm/min，保护气体：氩气，送粉速度： 0.35 g/s，送粉气流量为：2.5 L/min；激光扫描同轴送粉输送到位的改性材料，使改性材料与高速钢轧辊辊面合金成分熔化混合并发生原位合金化反应，制得合金化层，合金化层厚度0.4mm；对高速钢轧辊表面原位反应制得的合金化层进行打磨抛光，磨削量0.1mm。
实施例5
首先，磨削W18Cr4VCo5高速钢轧辊辊面，单边磨削量0.3mm；使用无水乙醇清洗磨削后的高速钢轧辊表面，去除油污等杂质；配置好改性材料，按重量百分比计，所述改性材料的质量百分比组成为： TiC：50%，Nb2N：50%，添加的改性材料为纯度大于99.9%的粉末，粒度为400~525目；对改性材料进行机械混合，混合时间2小时；将混合好的改性材料干燥并封装；采用光纤激光器对轧辊辊面进行原位合金化，所述激光合金化的工艺参数如下：圆形光斑直径为：5mm，激光功率为：3.0KW，搭接率为：10%，扫描速度为：1500mm/min，保护气体：氩气，送粉速度：0.28g/s，送粉气流量为：2L/min；激光扫描同轴送粉输送到位的改性材料，使改性材料与高速钢轧辊辊面合金成分熔化混合并发生原位合金化反应，制得合金化层，合金化层厚度0.5mm；对高速钢轧辊表面原位反应制得的合金化层进行打磨抛光，磨削量0.2mm。
实施例6
首先，磨削W18Cr4VCo5高速钢轧辊辊面，单边磨削量0.2mm；使用无水乙醇清洗磨削后的高速钢轧辊表面，去除油污等杂质；配置好改性材料，按重量百分比计，所述改性材料的质量百分比组成为： TiC：50%，Nb2N：50%，添加的改性材料为纯度大于99.9%的粉末，粒度为400~525目；对改性材料进行机械混合，混合时间3小时；将混合好的改性材料干燥并封装；采用光纤激光器对轧辊辊面进行原位合金化，所述激光合金化的工艺参数如下：圆形光斑直径为：5mm，激光功率为：3.1 KW，搭接率为：20%，扫描速度为：1700 mm/min，保护气体：氩气，送粉速度：0.25g/s，送粉气流量为：2L/min；激光扫描同轴送粉输送到位的改性材料，使改性材料与高速钢轧辊辊面合金成分熔化混合并发生原位合金化反应，制得合金化层，合金化层厚度0.5mm；对高速钢轧辊表面原位反应制得的合金化层进行打磨抛光，磨削量0.3mm。
实施例7
首先，磨削W18Cr4VCo5高速钢轧辊辊面，单边磨削量0.3mm；使用无水乙醇清洗磨削后的高速钢轧辊表面，去除油污等杂质；配置好改性材料，按重量百分比计，所述改性材料的质量百分比组成为： TiC：50%，Nb2N：50%，添加的改性材料为纯度大于99.9%的粉末，粒度为400~525目；对改性材料进行机械混合，混合时间2.5小时；将混合好的改性材料干燥并封装；采用光纤激光器对轧辊辊面进行原位合金化，所述激光合金化的工艺参数如下：圆形光斑直径为：5mm，激光功率为：3.0KW，搭接率为：25%，扫描速度为：1500 mm/min，保护气体：氩气，送粉速度：0.30 g/s，送粉气流量为：2.5L/min；激光扫描同轴送粉输送到位的改性材料，使改性材料与高速钢轧辊辊面合金成分熔化混合并发生原位合金化反应，制得合金化层，合金化层厚度0.5mm；对高速钢轧辊表面原位反应制得的合金化层进行打磨抛光，磨削量0.2mm。
实施例8
首先，磨削W18Cr4VCo5高速钢轧辊辊面，单边磨削量0.2mm；使用无水乙醇清洗磨削后的高速钢轧辊表面，去除油污等杂质；配置好改性材料，按重量百分比计，所述改性材料的质量百分比组成为： TiC：50%，Nb2N：50%，添加的改性材料为纯度大于99.9%的粉末，粒度为400~525目；对改性材料进行机械混合，混合时间3小时；将混合好的改性材料干燥并封装；采用光纤激光器对轧辊辊面进行原位合金化，所述激光合金化的工艺参数如下：圆形光斑直径为：5mm，激光功率为：3.3 KW，搭接率为： 30%，扫描速度为：1900 mm/min，保护气体：氩气，送粉速度：0.32g/s，送粉气流量为：3 L/min；激光扫描同轴送粉输送到位的改性材料，使改性材料与高速钢轧辊辊面合金成分熔化混合并发生原位合金化反应，制得合金化层，合金化层厚度0.4mm；对高速钢轧辊表面原位反应制得的合金化层进行打磨抛光，磨削量0.2mm。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.W18Cr4VCo5高速钢辊面改性材料，其特征在于：以质量分数计，包括以下组分：
TiC：50%；
Nb2N：50%。
2.根据权利要求1所述的W18Cr4VCo5高速钢辊面改性材料，其特征在于：TiC和Nb2N纯度大于99.9%，均为粉末形态，粒度为400~525目。
3.W18Cr4VCo5高速钢辊面改性的方法，其特征在于：
1）将高速钢轧辊辊面打磨抛光，磨削量为0.2~0.3mm，并采用无水乙醇或丙酮清洗表面；
2）配置权利要求1或2所述的改性材料，对改性材料进行机械混合，混合时间2~3小时；
3）将混合好的改性材料干燥并封装；
4）采用光纤激光器对轧辊辊面进行原位合金化，所述激光合金化的工艺参数如下：圆形光斑直径为：5mm，激光功率为：3.0~3.3 KW，搭接率为：10~30%，扫描速度为：1500~2000mm/min，保护气体：氩气，送粉速度：0.25~0.35 g/s，送粉气流量为：2~3 L/min；
5）激光扫描同轴送粉输送到位的改性材料，使改性材料与高速钢轧辊辊面合金成分熔化混合并发生原位合金化反应，制得合金化层，合金化层厚度0.3~0.5mm；
6）对高速钢轧辊表面原位反应制得的合金化层进行打磨抛光，磨削量0.1~0.3mm。
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