[發明專利]一種用于軋輥工作面的激光熔覆高硬度材料的工藝方法

有效

• 申請號: 201210036736.5
• 申請日: 2012-02-17
• 公開（公告）號: CN103255412A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 于恩洪;張翼飛;羅勇;賈吉慶
• 申請（專利權）人: 沈陽新松機器人自動化股份有限公司
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富;周秀梅

技術領域

本發明屬于材料表面工程技術領域，具體涉及一種激光熔覆工藝技術，特別是涉及一種用于軋輥工作面的激光熔覆高硬度材料的工藝方法，該方法用于對軋輥工作面進行大面積的多層熔覆。

背景技術

軋輥是使(軋材)金屬產生塑性變形的工具，作為軋機的關鍵備品備件，在軋鋼過程中消耗量巨大，是決定軋機效率和軋材質量和產量的重要消耗部件。軋輥工作時承受各種動靜載荷及周期應力，致使軋輥工作表面損傷十分嚴重乃至報廢，從而使得軋鋼企業的生產成本急劇上升。

近幾年來，中國鋼鐵工業以每年遞增20％～30％的速度迅猛發展，2010年我國年產鋼材已近6.3億噸，占全球鋼產量的44.3％。隨著產鋼量的增加，軋輥消耗量迅速增加。粗略計算，如果按噸鋼消耗軋輥1kg估算，僅2010年的軋輥消耗就約在60萬噸左右，消耗軋輥的價值則在180億元以上。因此，對于報廢舊軋輥的修復再用以及對新軋輥的強化、改性，進而提高軋輥的使用周期及壽命意義重大，已成為我國軋鋼企業降低成本、提高效益的重要舉措，也是符合我國節能降耗、清潔生產、循環經濟的基本國策。目前，對于軋輥的大面積修復還僅局限于較傳統的堆焊修復技術上，如氣體保護焊、電渣焊、埋弧焊、等離子弧焊等，而這些傳統修復方法存在高能耗、自動化生產可控性差、焊層晶粒組織粗大、合金成分分布不均勻、基體稀釋率及熱影響區過大等系列問題。如中國專利CN03116017.4，“大型軋輥硬面堆焊修復方法”，其中存在保溫時間過長，生產效率低的問題；中國專利CN201110126771.1，“激光快速成型修復復合軋輥方法”中，采用的軋輥修復工藝方法存在粉末熔結效率過低、生產周期長、合金焊層薄、設備投入大等問題。為此，有必要開發出一種全新的軋輥修復處理技術，以解決當前軋輥修復所存在的諸多難題。

發明內容

針對傳統軋輥堆焊修復工藝存在的能耗高、焊層晶粒組織粗大、成分均勻性差、硬度偏低、焊層易開裂、脫落等問題，本發明提供一種用于軋輥工作面的激光熔覆高硬度材料的工藝方法，采用該工藝方法將高硬度、紅硬性好的合金粉末材料大面積、多層熔覆于軋輥工作面，所修復、制備的軋輥，其焊層組織細化致密，無裂紋、夾雜等質量缺欠，是軋鋼企業修復再造軋輥、降低生產成本的一種重要技術手段。

本發明的技術方案如下：

一種用于軋輥工作面的激光熔覆高硬度材料的工藝方法，該方法應用激光熔覆技術，將高硬度合金粉末材料多層熔覆于軋輥工作面表面，形成高硬度耐磨合金焊層；具體包括如下步驟：

1)軋輥前期處理：將軋輥表面存在的銹蝕、砂眼、裂紋及疲勞層等缺欠車削去除，以保證激光熔覆時對軋輥基體質量的要求；

2)軋輥預熱處理：將經步驟1)處理后的軋輥進行預熱處理，其中：預熱溫度480～620℃，加熱速度100～200℃/小時并保溫1～2小時；

3)激光熔覆加工：將預熱處理后的軋輥進行激光熔覆加工，激光熔覆工藝參數為：激光功率6.0～10.0KW、掃描速度600～1000mm/min、光斑尺寸15×1.5mm、搭接率40～50％、單道熔覆厚度1.5～3.5mm，熔覆寬度15mm；在激光熔覆過程中，保持軋輥基體溫度為400～600℃；

4)保溫緩冷處理：在激光熔覆加工結束后，將軋輥溫度控制在380±20℃并保溫4～5小時，然后自然冷卻至室溫；

5)檢驗及機械加工：對保溫緩冷處理后的軋輥進行外觀質量、熔覆尺寸、表面硬度及無損探傷檢測，然后根據軋輥使用要求，進行機械加工、復型。

所述軋輥其材質為鑄鋼、鍛鋼等。

所述高硬度合金粉末材料為鐵基合金粉末，粉末粒度80～400目。

所述鐵其合金粉末購于瑞典哈格納斯公司，合金牌號為M2。

經上述方法所形成的合金焊層總厚度為5～35mm、硬度大于HRC?55。

本發明有以下有益效果：

1、本發明基于優化的激光熔覆工藝參數、特定的熔覆粉末材料及預熱保溫緩冷熱處理條件，實現了高硬度材料的大面積、多層的熔覆加工，熔覆層厚度5～35mm，合金焊層硬度大于HRC55，紅硬性好，耐磨性能優良。

2、本發明獲得高質量無缺欠的焊層組織，輥體表面無裂紋、夾雜和氣孔等熔覆缺欠，焊層組織致密細化，母材稀釋率低，焊層合金成分及性能穩定可靠，所修復的軋輥上機使用后，過鋼量優于原材質軋輥，經濟效益十分顯著。

3、本發明工藝方法生產效率高，能源消耗較傳統堆焊方法少，符合國家建設節約型社會、可持續發展的政策需要。

4、本發明工藝可控性好，勞動強度低，易于實現自動化生產。