CN115433936B - 一种激光熔覆炉辊的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激光熔覆炉辊的制备方法,包括以下步骤:步骤一、对炉辊表面预处理;步骤二、配制耐高温耐磨损合金粉末,粉末的粒径为:120‑250目;步骤三、对炉辊表面预热处理;步骤四、激光熔覆;步骤五、熔覆后探伤检验;步骤六、保温缓冷处理;步骤七、精加工。本发明熔覆层与基体结合牢固,具有优良的抗高温磨损性能,同时具有较好的抗热疲劳性能,炉辊表面不易产生剥离现象,大幅度提高了产品质量,减少了停机维护时间,提高了生产效率,使用寿命提高了4倍以上,经济效益十分显著。
Description
技术领域
本发明涉及炉辊技术领域,尤其涉及一种激光熔覆炉辊的制备方法。
背景技术
不锈钢冷轧连续退火炉,工作温度一般高达1150℃左右,冷轧不锈钢带在炉内进行连续退火,钢带在炉内的运行是通过炉辊输送和支撑的。为保证运行的安全性及保证产品质量,炉辊应当具有良好的高温稳定性,在高温状态下不能产生较大弯曲变形。传统的炉辊表面强化方式为喷涂硬质合金层,喷涂层与基材的结合强度不高,在这种高强度的热疲劳下作用下,喷涂层易产生剥离现象,辊面变得凹凸不平,严重影响不锈钢表面质量,使用寿命仅有3-5个月,就需要停机维护。如何提高炉辊的使用寿命、保证产品质量,是本领域技术人员目前需要解决的重要技术问题。
发明内容
本发明的目是解决上述技术问题,提供一种激光熔覆炉辊的制备方法。
为了实现上述技术目的,达到上述的技术要求,本发明所采用的技术方案是:一种激光熔覆炉辊的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤一、对炉辊表面预处理
对预加工好的炉辊表面进行除油、除锈,并用酒精清洗干净,对加工部位进行探伤检验,要求加工部位表面光洁、无裂纹、气孔缺陷;
步骤二、配制耐高温耐磨损合金粉末
合金粉末各组分的质量百分比分别为:C:0.30-0.40%、Cr:10.0~12.5%、Co:3.5~5.5%、Mo:0.5~0.8%、V:1.2~2.0%、Ni:5.0~8.5%、W:0.8~1.5%、Re:0.1~0.35%,余量为Fe及不可避免的杂质,粉末的粒径为:120-250目;
步骤三、对炉辊表面预热处理
炉辊进行激光熔覆处理前的预热处理温度为250-500℃,预热处理时间为2~3h;
步骤四、激光熔覆
将炉辊安装于光纤激光器的加工机床上,通过激光扫描同步输送合金粉末,激光器光源对炉辊进行连续螺旋进给搭接扫描;
步骤五、熔覆后探伤检验
对熔覆层进行探伤检验,要求熔覆层无裂纹、气孔缺陷;
步骤六、保温缓冷处理
激光熔覆结束后,用保温材料将炉辊整体保温,保温22~26小时后拆除保温材料,炉辊在空气中缓慢冷却至室温,炉辊熔覆层硬度大于HRC56;
步骤七、精加工
对炉辊上激光熔覆层进行磨削加工至设计尺寸。
优选的,所述步骤四中激光熔覆的主要工艺参数为:
1)激光器功率:2500~3800W;离焦量:0mm;
2)光斑尺寸:2~3×8~12mm;
3)熔覆速度: 300~400mm/min,
4)送粉量:15~25g/min;
5)搭接量:40~60%;
6)熔覆层厚度:2.0~3.0mm;
7)保护气体:氩气。
优选的,所述炉辊基材为:耐热钢。
与传统结构相比,本发明的有益效果:
1.熔覆层合金材料具有一定含量Mo元素,在不降低韧性的前提下提高了熔覆层的硬度,同时使熔覆过程中的裂纹得到效控制;加入V具有较强的细化晶粒作用,同时提高钢的强度和韧性,减小过热敏感性,提高热稳定性;加入Re能够同时提高W、Mo、Cr的强度和塑性,Re在高温下十分稳定,耐磨损,在W和Mo中加入适量的Re制成的合金,不仅具有良好的塑性,便于加工,还具有高硬度、高强度和较强的耐高温性能。
2.本发明中激光熔覆工艺参数,改善激光熔池的对流传质状态,以控制激光熔覆得到凝固过程,获得组织致密,均匀,无裂纹、气孔、偏析的熔覆层,熔覆层与基体结合牢固,具有优良的抗高温磨损性能,熔覆层硬度大于HRC56,同时具有较好的抗热疲劳性能,炉辊表面不易产生剥离现象,大幅度提高了产品质量,减少了停机维护时间,提高了生产效率,使用寿命提高了4倍以上,经济效益十分显著。
具体实施方式
下面对本发明作进一步说明。
实施例1
一种激光熔覆炉辊的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤一、对炉辊表面预处理
对预加工好的炉辊表面进行除油、除锈,并用酒精清洗干净,用着色探伤法对加工部位进行检验,要求加工部位表面光洁、无裂纹、气孔缺陷。
步骤二、配制耐高温耐磨损合金粉末
合金粉末各组分的质量百分比分别为:C:0.38%、Cr:12.0%、Co:4.0%、Mo:0.75%、V:1.4%、Ni:7.0%、W:1.2%、Re:0.2%,余量为Fe及不可避免的杂质,粉末的粒径为:150目;
步骤三、对炉辊表面预热处理
炉辊进行激光熔覆处理前的预热处理温度为300-℃,预热处理时间为3h;
步骤四、激光熔覆
将炉辊安装于光纤激光器的加工机床上,通过激光扫描同步输送合金粉末,激光器光源对炉辊进行连续螺旋进给搭接扫描;熔覆工艺中主要工艺参数为:
1)激光器功率:2500~3800W;离焦量:0mm;
2)光斑尺寸:2~3×8~12mm;
3)熔覆速度: 320mm/min,
4)送粉量:16g/min;
5)搭接量:50%;
6)熔覆层厚度:2.2mm;
7)保护气体:氩气。
步骤五、熔覆后探伤检验
用着色探伤法对熔覆层进行检验,无裂纹、气孔缺陷。
步骤六、保温缓冷处理
激光熔覆结束后,用保温材料将炉辊整体保温,保温23小时后拆除保温材料,炉辊在空气中缓慢冷却至室温,测得炉辊熔覆层硬度为HRC58。
步骤七、精加工
对炉辊上激光熔覆层进行磨削加工至设计尺寸。
实施例2
一种激光熔覆炉辊的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤一、对炉辊表面预处理
对预加工好的炉辊表面进行除油、除锈,并用酒精清洗干净,用着色探伤法对加工部位进行检验,要求加工部位表面光洁、无裂纹、气孔缺陷。
步骤二、配制耐高温耐磨损合金粉末
合金粉末各组分的质量百分比分别为:C:0.33%、Cr:10.5%、Co:4.5%、Mo:0.65%、V:1.6%、Ni:8.0%、W:0.9%、Re:0.15%,余量为Fe及不可避免的杂质,粉末的粒径为:200目;
步骤三、对炉辊表面预热处理
炉辊进行激光熔覆处理前的预热处理温度为400℃,预热处理时间为2.5h;
步骤四、激光熔覆
将炉辊安装于光纤激光器的加工机床上,通过激光扫描同步输送合金粉末,激光器光源对炉辊进行连续螺旋进给搭接扫描;熔覆工艺中主要工艺参数为:
1)激光器功率:2500~3800W;离焦量:0mm;
2)光斑尺寸:2~3×8~12mm;
3)熔覆速度: 350mm/min,
4)送粉量:20g/min;
5)搭接量:50%;
6)熔覆层厚度:2.5mm;
7)保护气体:氩气。
步骤五、熔覆后探伤检验
用着色探伤法对熔覆层进行检验,无裂纹、气孔缺陷。
步骤六、保温缓冷处理
激光熔覆结束后,用保温材料将炉辊整体保温,保温25小时后拆除保温材料,炉辊在空气中缓慢冷却至室温,测得炉辊熔覆层硬度为HRC56。
步骤七、精加工
对炉辊上激光熔覆层进行磨削加工至设计尺寸。
实施例3
一种激光熔覆炉辊的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤一、对炉辊表面预处理
对预加工好的炉辊表面进行除油、除锈,并用酒精清洗干净,用着色探伤法对加工部位进行检验,要求加工部位表面光洁、无裂纹、气孔缺陷。
步骤二、配制耐高温耐磨损合金粉末
合金粉末各组分的质量百分比分别为:C:0.35%、Cr:11.5%、Co:5.0%、Mo:0.5%、V:1.8%、Ni:7.0%、W:1.5%、Re:0.3%,余量为Fe及不可避免的杂质,粉末的粒径为:250目;
步骤三、对炉辊表面预热处理
炉辊进行激光熔覆处理前的预热处理温度为500℃,预热处理时间为3h;
步骤四、激光熔覆
将炉辊安装于光纤激光器的加工机床上,通过激光扫描同步输送合金粉末,激光器光源对炉辊进行连续螺旋进给搭接扫描;熔覆工艺中主要工艺参数为:
1)激光器功率:2500~3800W;离焦量:0mm;
2)光斑尺寸:2~3×8~12mm;
3)熔覆速度: 400mm/min,
4)送粉量:24g/min;
5)搭接量:50%;
6)熔覆层厚度:2.8mm;
7)保护气体:氩气。
步骤五、熔覆后探伤检验
用着色探伤法对熔覆层进行检验,无裂纹、气孔缺陷。
步骤六、保温缓冷处理
激光熔覆结束后,用保温材料将炉辊整体保温,保温24小时后拆除保温材料,炉辊在空气中缓慢冷却至室温,测得炉辊熔覆层硬度为HRC57。
步骤七、精加工
对炉辊上激光熔覆层进行磨削加工至设计尺寸。
本发明的上述实施例,仅仅是清楚地说明本发明所做的举例,但不用来限制本发明的保护范围,所有等同的技术方案也属于本发明的范畴,本发明的专利保护范围应由各项权利要求限定。
Claims (2)
1.一种激光熔覆炉辊的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤一、对炉辊表面预处理
对预加工好的炉辊表面进行除油、除锈,并用酒精清洗干净,对加工部位进行探伤检验,要求加工部位表面光洁、无裂纹、气孔缺陷;
步骤二、配制耐高温耐磨损合金粉末
合金粉末各组分的质量百分比分别为:C:0.30-0.40%、Cr:10.0~12.5%、Co:3.5~5.5%、Mo:0.5~0.8%、V:1.2~2.0%、Ni:5.0~8.5%、W:0.8~1.5%、Re:0.1~0.35%,余量为Fe及不可避免的杂质,粉末的粒径为:120-250目;
步骤三、对炉辊表面预热处理
炉辊进行激光熔覆处理前的预热处理温度为250-500℃,预热处理时间为2~3h;
步骤四、激光熔覆
将炉辊安装于光纤激光器的加工机床上,通过激光扫描同步输送合金粉末,激光器光源对炉辊进行连续螺旋进给搭接扫描;
步骤五、熔覆后探伤检验
对熔覆层进行探伤检验,要求熔覆层无裂纹、气孔缺陷;
步骤六、保温缓冷处理
激光熔覆结束后,用保温材料将炉辊整体保温,保温22~26小时后拆除保温材料,炉辊在空气中缓慢冷却至室温,炉辊熔覆层硬度大于HRC56;
步骤七、精加工
对炉辊上激光熔覆层进行磨削加工至设计尺寸;
所述步骤四中激光熔覆的工艺参数为:
1)激光器功率:2500~3800W;离焦量:0mm;
2)光斑尺寸:2~3×8~12mm;
3)熔覆速度: 300~400mm/min;
4)送粉量:15~25g/min;
5)搭接量:40~60%;
6)熔覆层厚度:2.0~3.0mm;
7)保护气体:氩气。
2.根据权利要求1所述的激光熔覆炉辊的制备方法,其特征在于:所述炉辊基材为:耐热钢。
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