CN1851005A

CN1851005A - 轧辊激光强化淬火工艺方法

Info

Publication number: CN1851005A
Application number: CN 200610035599
Authority: CN
Inventors: 马春印; 冯荣元
Original assignee: FUTONG GUANGKE TECHN Co Ltd GUANGZHOU
Current assignee: FUTONG GUANGKE TECHN Co Ltd GUANGZHOU
Priority date: 2006-05-25
Filing date: 2006-05-25
Publication date: 2006-10-25

Abstract

本发明公开了一种轧辊激光强化淬火工艺方法，其下列步骤：(1)根据工具、工件的磨损情况，按不同的磨损程度分档将工具、工件的待处理部位划分成不同的处理区域；(2)用吸光涂料对待处理部位进行涂覆预处理；(3)激光强化处理，通过扫描速度和光斑大小来控制点加热时间，从而控制强化层厚度。本发明对不同磨损程度的区域有针对性的进行处理，形成不同状态不同厚度的强化层，实现工具、工件的均衡磨损，使用一段时间后，不同磨损程度区域的强化层同时被磨损掉，使修复不存在难以加工的状况。本发明适用于处理用于轧制钢材的铸钢或锻钢轧辊或者其它磨损量大的工具、工件。

Description

轧辊激光强化淬火工艺方法

技术领域

本发明属于激光强化和金属材料热处理领域，尤其是一种用于轧辊或其它磨损量大的工具、工件的激光强化淬火工艺方法。

背景技术

目前多数轧辊是以轧辊生产厂家出厂状态使用，硬度低，使用寿命短。部分激光加工厂家也采用激光强化方法对轧辊强化处理，但不能根据轧钢现场的磨损要求和轧辊的原始状态的不同采取不同的处理方法，导致效果不稳定，当需要修复时则由于部分强化层没有被磨掉而极难再进行加工，以致轧钢厂家宁愿轧辊使用寿命短也不愿遇上车不动的情况。

目前轧钢厂家的钢质轧辊均安排在初轧和中轧机架上，初轧和中轧机架的轧辊最大磨损量都在2mm以上，且各部位磨损差异很大。以往轧辊激光强化均把注意力放在硬度上，忽略强化层厚度对轧辊使用寿命的关键，更忽略轧辊是昂贵工具，整个使用过程中必然要经过多次的修复，不顾修复加工的难易。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种轧辊激光强化淬火工艺方法，其根据不同磨损部位而进行激光强化，实现均衡磨损，用后修复不存在难以加工的状况。

本发明的目的是这样实现的：一种轧辊激光强化淬火工艺方法，其特征在于包括下列步骤：(1)根据工具、工件的磨损情况，按不同的磨损程度分档将工具、工件的待处理部位划分成不同的处理区域；(2)用吸光涂料对待处理部位进行涂覆预处理；(3)激光强化处理，通过扫描速度和光斑大小来控制点加热时间，从而控制强化层厚度，强化层厚度要求大于1.5mm时，点加热时间≥0.6秒；强化层厚度要求大于1mm时，点加热时间≥0.45秒；强化层厚度要求小于1mm时，点加热时间＜0.45秒。

所述步骤(1)中，根据使用要求以需要更换工具、工件时所达到的磨损量为最大磨损量，发生最大磨损的部位为最大磨损区域；其他磨损量较小的部位再分为两档，为次磨损区域和低磨损区域。

所述步骤(2)中，吸光涂料以碳素为骨料。

所述步骤(3)中，对容易产生应力集中的部位采取保护措施，其中光斑直径D≥4mm，内R角处不重复淬火，搭接量不大于0.5mm。

所述步骤(3)中，根据激光器条件选定光斑大小和功率，磨损大于1.5mm的部位要求表面熔凝，磨损大于1mm的部位要求表面微熔，磨损小于1mm的部位要求表面相变强化。

所述步骤(3)中，扫描速度大小根据强化层厚度要求确定，扫描速度在300mm/min～1200mm/min范围内，磨损大的区域档采用慢的扫描速度，磨损小的区域采用快的扫描速度。

本发明根据工具、工件不同部位的磨损程度不同而确定激光淬火的光斑大小、扫描速度和功率等参数，对不同磨损程度的区域有针对性的进行处理，形成不同状态不同厚度的强化层，实现工具、工件的均衡磨损，使用一段时间后，不同磨损程度区域的强化层同时被磨损掉，使修复不存在难以加工的状况。本发明适用于处理用于轧制钢材、铸钢或锻钢的轧辊或者其它磨损量大的工具、工件，特别是磨损量大于1mm，各部位磨损情况有较大差异，需要通过修复重复使用的铸钢或锻钢工具或工件，用本发明处理的铸钢或锻钢轧辊过钢量可提高一倍以上。

附图说明

图1是本发明实施例的轧辊轧槽磨损区域示意图。

具体实施方式

本发明是一种轧辊激光强化淬火工艺方法。

主要包括下列步骤：

首先根据工具、工件的磨损情况，按不同的磨损程度分档将工具、工具的待处理部位划分成不同的处理区域。一般的，可根据使用要求，以需要更换工具、工件时所达到的磨损量为最大磨损量，发生最大磨损的部位为最大磨损区域，其他磨损量较小的部位再分为两档，为次磨损区域和低磨损区域。

然后用吸光涂料对待处理部位进行涂覆预处理。吸光涂料以碳素为骨料，在激光照射时能形成保护气氛，避免强化层氧化、脱碳。

最后进行激光强化处理，首先根据不同的激光器先确定光斑大小和功率，然后确定扫描速度。最好的，磨损大于1.5mm的部位要求表面熔凝，磨损大于1mm的部位要求表面微熔，磨损小于1mm的部位要求表面相变强化。目前轧钢厂家的钢质轧辊材料牌号基本上为70Mn2、60CrNiMo、60CrMnMo、70Cr2NiMo，这些牌号的轧辊经熔凝、微熔或相变强化，硬度均能达到HRC50以上。为配合不同磨损区域而形成不同厚度的加强层，本发明的创新点是引进了“点加热时间”的概念，并用它来控制强化层厚度，所谓“点加热时间”是某一个加工点激光照射的时间，利用金属的导热性能远好于空气这一性质，通过扫描速度和光斑大小来控制点加热时间，扫描速度越小，光斑越大，某一个点激光照射的时间就越长，因此得到的强化层就越厚。通过扫描速度和光斑大小来控制点加热时间，从而控制强化层厚度，强化层厚度要求大于1.5mm时，点加热时间≥0.6秒；强化层厚度要求大于1mm时，点加热时间≥0.45秒；强化层厚度要求小于1mm时，点加热时间＜0.45秒。为达到以上点加热时间，在激光器光斑大小一定的情况下，扫描速度一般在300mm/min～1200mm/min范围内，扫描速度大小根据强化层厚度要求确定，磨损大的区域采用慢的扫描速度，磨损小的区域采用快的扫描速度。

为防止因激光强化而断辊，应避免小光斑激光束切割和避免敏感部位重复淬火必不可少，因此，对容易产生应力集中的部位采取保护措施。过小的光斑容易造成光斑切割轧辊形成应力集中容易断辊，因此最好的，光斑直径D≥4mm。敏感部位重复淬火容易产生淬火裂纹而出现断辊，因此最好的内R角处不重复淬火，搭接量不大于0.5mm。

实施例

一大H型钢轧辊材质为60CrNiMo，计划进行激光强化处理的轧辊规格为300mm×300mm。

首先了解轧辊磨损情况，划分磨损区域。轧辊轧槽磨损情况如图1所示。最大磨损区域1：轧槽外侧槽壁磨损最严重，最大磨损为2mm；次磨损区域2：槽底和轧槽内侧肩部磨损程度次之，磨损为1～1.5mm；低磨损区域3：轧槽内侧槽壁磨损最小，磨损小于0.8mm。

(2)采用碳素吸光涂料对处理部位进行涂覆预处理；

(3)采用Φ6mm圆形光斑，搭接0.5mm，功率N＝4000±200W，最大磨损区域1的扫描速度V＝400mm/min，次磨损区域2的扫描速度V＝600mm/min，低磨损区域3的扫描速度V＝800～900mm/min。

Claims

1、一种轧辊激光强化淬火工艺方法，其特征在于包括下列步骤：

(1)根据工具、工件的磨损情况，按不同的磨损程度分档将工具、工件的待处理部位划分成不同的处理区域；

(2)用吸光涂料对待处理部位进行涂覆预处理；

(3)激光强化处理，通过扫描速度和光斑大小来控制点加热时间，从而控制强化层厚度，强化层厚度要求大于1.5mm时，点加热时间≥0.6秒；强化层厚度要求大于1mm时，点加热时间≥0.45秒；强化层厚度要求小于1mm时，点加热时间＜0.45秒。

2、根据权利要求1所述的轧辊激光强化淬火工艺方法，其特征在于：所述步骤(1)中，根据使用要求以需要更换工具、工件时所达到的磨损量为最大磨损量，发生最大磨损的部位为最大磨损区域；其他磨损量较小的部位再分为两档，为次磨损区域和低磨损区域。

3、根据权利要求1所述的轧辊激光强化淬火工艺方法，其特征在于：所述步骤(2)中，吸光涂料以碳素为骨料。

4、根据权利要求1所述的轧辊激光强化淬火工艺方法，其特征在于：所述步骤(3)中，对容易产生应力集中的部位采取保护措施，其中光斑直径D≥4mm，内R角处不重复淬火，搭接量不大于0.5mm。

5、根据权利要求1所述的轧辊激光强化淬火工艺方法，其特征在于：所述步骤(3)中，根据激光器条件选定光斑大小和功率，磨损大于1.5mm的部位要求表面熔凝，磨损大于1mm的部位要求表面微熔，磨损小于1mm的部位要求表面相变强化。

6、根据权利要求1所述的轧辊激光强化淬火工艺方法，其特征在于：所述步骤(3)中，扫描速度大小根据强化层厚度要求确定，扫描速度在300mm/min～1200mm/min范围内，磨损大的区域档采用慢的扫描速度，磨损小的区域采用快的扫描速度。