一種應用於軋輥的雷射熔覆方法
2023-05-27 23:41:36 1
一種應用於軋輥的雷射熔覆方法
【專利摘要】本發明涉及一種應用於軋輥的雷射熔覆方法。其特徵在於具體步驟如下：1）提供一軋輥；2）預熱所述軋輥，使所述軋輥表面保持在第一預定溫度；3）將塗層材料雷射熔覆於所述預熱後的軋輥表面形成一熔覆層，在該雷射熔覆過程中保持所述軋輥表面在一第二預定溫度，該第二預定溫度小於該第一預定溫度，且該第二預定溫度與第一預定溫度的溫差不超過50℃；以及保溫緩冷處理所述雷射熔覆後的軋輥。本發明的有益效果：可獲得高質量的無缺欠的緻密細化熔覆層組織，且熔覆層合金成分及性能穩定可靠；可實現高硬度材料的大面積、多層的熔覆加工，生產效率高，耗能少，工藝可控性好，勞動強度低，易於實現自動化生產。
【專利說明】一種應用於軋輥的雷射熔覆方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種應用於軋輥的雷射熔覆方法。
【背景技術】
[0002]雷射熔覆始於20世紀70年代，是一種新型的材料表面加工技術，其利用雷射作為能源，將熔覆材料預置在基體材料表面形成耐磨塗層。高速線材軋輥是線材生產的重要工具，傳統的高速線材軋輥採用硬質合金粉末燒結成輥環，與滾軸通過機械結合構成軋輥。我國已連續多年鋼產量世界第一，其中線材產量佔鋼鐵總產量的17.996。每年生產線材需求消耗幾百噸硬質合金輥環。當輥環破裂或因磨損尺寸超標時，輥環就會報廢，造成大量貴重金屬的浪費。
【發明內容】
[0003]針對現有技術中存在的問題，本發明的目的在於提供一種應用於軋輥的雷射熔覆方法的技術方案。
[0004]所述的一種應用於軋輥的雷射熔覆方法，其特徵在於該軋輥含有以下重量百分比的組份: C 1.50-2.20%, Si ≤ 0.060%, Mn 0.40-1.20%, P≤ 0.030%, S ≤ 0.025%,Cr 3.00-8.00%, Ni 0.00-1.50%, Mo 2.00-8.00%, V 2.00-9.00%, W 0.00-3.00%, Nb0.00-0.85%，Al 0.00-1.20%，餘量為Fe ;具體步驟如下:1)提供一軋輥；2)預熱所述軋輥，
使所述軋輥表面保持在第一預定溫度；3)將塗層材料雷射熔覆於所述預熱後的軋輥表面形成一熔覆層，在該雷射熔覆過程中保持所述軋輥表面在一第二預定溫度，該第二預定溫度小於該第一預定溫度，且該第二預定溫度與第一預定溫度的溫差不超過50°C ;以及保溫緩冷處理所述雷射熔覆後的軋輥。
[0005]所述的一種應用於軋輥的雷射熔覆方法，其特徵在於所述雷射熔覆的工藝參數為:雷射功率為8.0-10.0千瓦，雷射熔覆掃描速率為600毫米/分鐘至720毫米/分鐘，聚焦光斑尺寸為15毫米X 1.5毫米寬，搭接率為20%至50%，單道熔覆厚度為3.0毫米至3.5毫米，送粉寬度為5毫米至25毫米，送粉量為300克/分鐘至400克/分鐘。
[0006]所述的一種應用於軋輥的雷射熔覆方法，其特徵在於所述第一預定溫度為320-580 O。
[0007]所述的一種應用於軋輥的雷射熔覆方法，其特徵在於所述第二預定溫度為300-540。。。
[0008]所述的一種應用於軋輥的雷射熔覆方法，其特徵在於所述保溫緩冷處理為將所述雷射熔覆後的軋輥溫度控制在360-400°C之間並保溫5-7小時，然後緩冷至室溫。
[0009]所述的一種應用於軋輥的雷射熔覆方法，其特徵在於所述預熱包括以下步驟:將所述軋輥分成多個區段；實時採集每個區段內軋輥的局部溫度；根據採集到的軋輥各個所述區域內的溫度，動態調節每個所述區段內軋輥的溫度，使每個所述區段內軋輥的溫度均保持在所述第一預定溫度。[0010]所述的一種應用於軋輥的雷射熔覆方法，其特徵在於所述保溫緩冷的步驟之前重複上述預熱、雷射熔覆以在所述軋輥表面形成多層熔覆層。
[0011]所述的一種應用於軋輥的雷射熔覆方法，其特徵在於所述塗層材料為鎳基、鐵基以及鈷基合金粉末中的一種，該塗層材料的粒度為100目至400目。
[0012]所述的一種應用於軋輥的雷射熔覆方法，其特徵在於所述塗層材料為鐵基合金粉末，粒度為140目420目，該鐵基合金粉末中各個成分的質量百分比為:碳0.90%，矽:0.30%，錳:0.25%，鉻:4.5%，鎢:6.2%，鑰:5.1%，釩:1.8%，餘量為鐵。
[0013]所述的一種應用於軋輥的雷射熔覆方法，其特徵在於所述塗層材料通過氬氣氣載送粉方式輸送到所述軋輥表面，並在所述雷射熔覆過程中利用氬氣進行保護。
[0014]本發明的有益效果:
1)可獲得高質量的無缺欠的緻密細化熔覆層組織，且熔覆層合金成分及性能穩定可
罪；
2)可實現高硬度材料的大面積、多層的熔覆加工，熔覆層厚度達到35毫米，熔覆面積在4平米以上，焊層硬度能達HRC 60-65標準；
3)生產效率高，耗能少，所述塗層材料熔結效率達到17.5千克/小時，能源消耗較傳統堆焊方法可減少50% ；
4)工藝可控性好，勞動強度低，易於實現自動化生產；
5)本發明所修復的軋輥上機使用後，過鋼量提高2.2倍以上，而輥耗降低30%多。【具體實施方式】
[0015]本發明是一種應用於軋輥的雷射熔覆方法，該軋輥含有以下重量百分比的組份:C 1.50-2.20%, Si ( 0.060%, Mn 0.40-1.20%, P ≤ 0.030%, S ≤ 0.025%, Cr 3.00-8.00%,Ni 0.00-1.50%, Mo 2.00-8.00%, V 2.00-9.00%, W 0.00-3.00%, Nb 0.00-0.85%, Al
0.00-1.20%，餘量為Fe ;具體雷射熔覆步驟如下:1)提供一軋輥；2)預熱所述軋輥，使所述軋輥表面保持在第一預定溫度；3)將塗層材料雷射熔覆於所述預熱後的軋輥表面形成一熔覆層，在該雷射熔覆過程中保持所述軋輥表面在一第二預定溫度，該第二預定溫度小於該第一預定溫度，且該第二預定溫度與第一預定溫度的溫差不超過50°C ;以及保溫緩冷處理所述雷射熔覆後的軋輥。
[0016]本發明雷射熔覆的工藝參數為:雷射功率為8.0-10.0千瓦，雷射熔覆掃描速率為600暈米/分鐘至720暈米/分鐘,聚焦光斑尺寸為15暈米X 1.5暈米寬，搭接率為20%至50%，單道熔覆厚度為3.0毫米至3.5毫米，送粉寬度為5毫米至25毫米，送粉量為300克
/分鐘至400克/分鐘。
[0017]本發明的第一預定溫度為320_580°C，第二預定溫度為300_540°C，保溫緩冷處理為將所述雷射熔覆後的軋輥溫度控制在360-400°C之間並保溫5-7小時，然後緩冷至室溫。
[0018]本發明預熱包括以下步驟:將所述軋輥分成多個區段；實時採集每個區段內軋輥的局部溫度；根據採集到的軋輥各個所述區域內的溫度，動態調節每個所述區段內軋輥的溫度，使每個所述區段內軋輥的溫度均保持在所述第一預定溫度。
[0019]在保溫緩冷的步驟之前重複上述預熱、雷射熔覆以在所述軋輥表面形成多層熔覆層。[0020]本發明塗層材料為鎳基、鐵基以及鈷基合金粉末中的一種，該塗層材料的粒度為100目至400目；塗層材料為鐵基合金粉末，粒度為140目420目，該鐵基合金粉末中各個成分的質量百分比為:碳0.90%，矽:0.30%，錳:0.25%，鉻:4.5%，鎢:6.2%，鑰:5.1%，釩:1.8%，餘量為鐵；塗層材料通過氬氣氣載送粉方式輸送到所述軋輥表面，並在所述雷射熔覆過程中利用氬氣進行保護。
[0021]本發明的有益效果:
1)可獲得高質量的無缺欠的緻密細化熔覆層組織，且熔覆層合金成分及性能穩定可罪；
2)可實現高硬度材料的大面積、多層的熔覆加工，熔覆層厚度達到35毫米，熔覆面積在4平米以上，焊層硬度能達HRC 60-65標準；
3)生產效率高，耗能少，所述塗層材料熔結效率達到17.5千克/小時，能源消耗較傳統堆焊方法可減少50% ；
4)工藝可控性好，勞動強度低，易於實現自動化生產；
5)本發明所修復的軋輥上機使用後，過鋼量提高2.2倍以上，而輥耗降低30%多。
【權利要求】
1.一種應用於軋輥的雷射熔覆方法，其特徵在於該軋輥含有以下重量百分比的組份:C 1.50-2.20%, Si ( 0.060%, Mn 0.40-1.20%, P 0.030%, S 0.025%, Cr 3.00-8.00%,Ni 0.00-1.50%, Mo 2.00-8.00%, V 2.00-9.00%, W 0.00-3.00%, Nb 0.00-0.85%, Al0.00-1.20%，餘量為Fe ;具體步驟如下:1)提供一軋輥；2)預熱所述軋輥，使所述軋輥表面保持在第一預定溫度；3)將塗層材料雷射熔覆於所述預熱後的軋輥表面形成一熔覆層，在該雷射熔覆過程中保持所述軋輥表面在一第二預定溫度，該第二預定溫度小於該第一預定溫度，且該第二預定溫度與第一預定溫度的溫差不超過50°C ;以及保溫緩冷處理所述雷射熔覆後的軋輥。
2.根據權利要求1所述的一種應用於軋輥的雷射熔覆方法，其特徵在於所述雷射熔覆的工藝參數為:雷射功率為8.0-10.0千瓦，雷射熔覆掃描速率為600毫米/分鐘至720毫米/分鐘，聚焦光斑尺寸為15毫米X 1.5毫米寬，搭接率為20%至50%，單道熔覆厚度為3.0毫米至3.5毫米，送粉寬度為5毫米至25毫米，送粉量為300克/分鐘至400克/分鐘。
3.根據權利要求1所述的一種應用於軋輥的雷射熔覆方法，其特徵在於所述第一預定溫度為 320-580°C。
4.根據權利要求1所述的一種應用於軋輥的雷射熔覆方法，其特徵在於所述第二預定溫度為 300-540°C。
5.根據權利要求1所述的一種應用於軋輥的雷射熔覆方法，其特徵在於所述保溫緩冷處理為將所述雷射熔覆後的軋輥溫度控制在360-400°C之間並保溫5-7小時，然後緩冷至室溫。
6.根據權利要求1所述的一種應用於軋輥的雷射熔覆方法，其特徵在於所述預熱包括以下步驟:將所述軋輥分成多個區段；實時採集每個區段內軋輥的局部溫度；根據採集到的軋輥各個所述區域內的溫度，動態調節每個所述區段內軋輥的溫度，使每個所述區段內軋輥的溫度均保持在所述第一預定溫度。
7.根據權利要求1所述的一種應用於軋輥的雷射熔覆方法，其特徵在於所述保溫緩冷的步驟之前重複上述預熱、雷射熔覆以在所述軋輥表面形成多層熔覆層。
8.根據權利要求1所述的一種應用於軋輥的雷射熔覆方法，其特徵在於所述塗層材料為鎳基、鐵基以及鈷基合金粉末中的一種，該塗層材料的粒度為100目至400目。
9.根據權利要求8所述的一種應用於軋輥的雷射熔覆方法，其特徵在於所述塗層材料為鐵基合金粉末，粒度為140目420目，該鐵基合金粉末中各個成分的質量百分比為:碳0.90%，矽:0.30%，錳:0.25%，鉻:4.5%，鎢:6.2%，鑰:5.1%，釩:1.8%，餘量為鐵。
10.根據權利要求1所述的一種應用於軋輥的雷射熔覆方法，其特徵在於所述塗層材料通過氬氣氣載送粉方式輸送到所述軋輥表面，並在所述雷射熔覆過程中利用氬氣進行保護。
【文檔編號】C22C38/36GK103484853SQ201310428050
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月22日 優先權日:2013年9月22日
【發明者】黃金榮, 範銀芳 申請人:湖州市銀鑫軋輥有限公司