[发明专利]高碳合金轧辊表面的激光修复工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光熔覆方法，尤其是一种轧辊表面的激光熔覆修复方法。

背景技术

从20世纪90年代开始，中国的钢铁行业迅速发展，2006年产钢4.23亿吨，占世界钢产量的三分之一，2010年我国钢产量进一步提升，达6.27亿吨，创历史新高。为实现高等级钢材产品的轧制需求，国内高端轧辊的研制和开发进程加快，大量替代进口的轧辊在短时间研制成功并取代进口，极大地满足了国内钢铁工业发展的需求。轧辊作为轧钢工业的重要工具，是轧钢设备的最主要消耗部件，随着产钢量的增加，轧辊消耗量迅速增加。粗略计算，如果按吨钢消耗轧辊1kg估算，仅2010年的轧辊消耗就约在60万吨左右。轧辊损耗失效的形式主要是磨损及因长期高压力下产生的疲劳性失效，如硬度的降低、裂纹、变形及尺寸的变化等。以前的轧辊材料，如60CrMo、9Cr2Mo、86CrMoV7等，通常是直接更换新轧辊或采用氩弧焊、埋弧焊等堆焊技术进行小面积的修复。而现在的轧辊都采用新的轧辊材料如MC3系列、MC5系列，由于此类钢在化学成分上的调整，其整体机械性能、热处理性能都有很大的提高，顺应了市场的需求，但焊接性却有很大的降低。采用普通的堆焊方法就会极易出现裂纹、气孔、硬度不足等缺陷，使此材质类型的轧辊修复陷入困境。

激光熔覆是指以不同的添料方式在被熔覆基体表面上放置被选择的涂层材料经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化，并快速凝固后形成稀释度极低，与基体成冶金结合的表面涂层，显著改善基层表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性的工艺方法，从而达到表面改性或修复的目的。与堆焊、喷涂、电镀和气相沉积相比，激光熔覆具有稀释度小、组织致密、涂层与基体结合好、适合熔覆材料多、粒度及含量变化大等特点。如何将激光熔覆技术有效的应用于轧辊表面修复，是本领域的技术人员需要解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种对轧辊表面进行激光熔覆，使其尺寸达到使用要求的高碳合金轧辊表面的激光修复工艺。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高碳合金轧辊表面的激光修复工艺，包括以下步骤：

A.对轧辊表面进行处理，对轧辊进行失效分析；

B.根据轧辊的失效分析结果，优化工艺参数，进行激光熔覆；

采用预置送粉的方式，以快速横流二氧化碳激光器为光源对轧辊进行连续螺旋进给搭接扫描；激光功率为1700W至2100W，标高为260mm至275mm，光斑尺寸为10mm×1.8mm，扫描速度为120mm/min至150mm/min，搭接量为3mm，送粉量为6g/min 至12g/min；所采用的合金粉末的组分及重量百分比含量是C≤0.15%，Cr：12.5%至14.5%，B：1.3%至1.8%，Si：0.5%至1.5%，Mo：0.5%至1.5%，其余为Fe；

C.进行检测。

为了使得修复过后的高碳合金轧辊的辊径能够达到要求，一种优选的技术方案是：上述激光熔覆的熔覆层厚度为1mm至3mm。

为了使得待修复的高碳合金轧辊在激光熔覆的过程中修复成功，并且获得更好的修复效果，一种优选的技术方案是：上述步骤A是将轧辊上的灰尘、油污、锈蚀清除；检测轧辊各部位的尺寸，确定失效部位及其磨损量；对轧辊进行径向、端面跳动检验，确定轧辊变形量；去除轧辊失效部位的疲劳层0.5mm至2mm，并进行清洗。

为了保证修复后的高碳合金轧辊的质量，一种优选的技术方案是：上述步骤C是检测轧辊表面硬度；检测轧辊变形量；对轧辊表面进行机械加工；进行探伤、校验。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：本发明的高碳合金轧辊表面的激光修复工艺中采用的合金粉末利用Cr、Mo元素对铁基合金进行元素强化，通过添加适量的B、Si使合金在凝固后形成以奥氏体为主的基体，以满足其硬度要求，且同时具有良好的润湿性和自熔性，能够防止在熔覆过程中产生裂纹。该工艺采用宽带激光束，效率更高。该工艺采用预置送粉的方式，严格控制送粉量，并对激光功率、扫描速度、搭接量等进行了优化，使得熔覆层的组织均匀性好、厚度和硬度均匀。该工艺使得熔覆层与轧辊失效部位的基体的熔合率高、结合紧密，轧辊变形量小，轧辊表面没有裂纹和气孔，硬度达到55HRC以上，具有极好的耐磨性。

具体实施方式

本实施例的高碳合金轧辊表面的激光修复工艺的具体步骤如下：

A.对待修复的轧辊表面进行处理，对轧辊进行失效分析。