[发明专利]一种电火花沉积结合等离子熔覆增强金属轧辊表面的方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属轧辊，特别是一种用电火花沉积结合等离子熔覆增强金属轧辊表面的方法。

背景技术

在冶金钢铁行业，随着我国已成为世界上最大的制造业国家，而轧钢又是钢铁生产中的一个重要领域，轧辊是钢铁厂轧制钢板(钢带)或钢筋的重要工具，也是轧制生产中的主要消耗备件之一。轧辊的工作条件一般十分恶劣，它要承受十分复杂的交变载荷与冲击，以及急冷急热的工作条件，除要求它具有足够的强韧性外，还要求它具有较高的耐磨性、耐热性以及抗冲击性能。因此，提高轧辊表面的硬度，可以减少轧辊使用的磨损量，采用轧辊表面修复与强化技术来提高轧辊表面硬度，已成为延长轧辊寿命的一个主要发展方向和途径，这方面的研究应用已经取得了一些进展。

金属轧辊一般由球墨铸铁、高铬镍铸铁、优质碳素结构钢、合金结构钢经铸造或锻造而成，加工成型后直接安装使用或再经表面硬化处理后安装使用，用于轧辊表面强化的方法主要有激光表面淬火、表面中频淬火、电阻炉整体加热淬火、差温淬火、表面堆焊耐磨材料、表面热喷涂 (包括火焰喷涂、等离子喷涂、电弧喷涂和超音速喷涂) 耐磨耐热材料、激光熔覆合金层等。激光表面淬火硬化层且设备投资大、维护费用高；表面中频淬火、电阻炉整体加热淬火、差温淬火方法适用于碳素结构钢及合金结构钢，但淬火硬化层耐热性差，不能用于热轧；表面堆焊耐磨材料成本高，而且也存在表面加工困难的问题；表面热喷涂前处理一般采用喷砂，有环境污染，涂层加工困难，涂层与基体结合差，涂层易疲劳剥落；激光熔覆合金层所需要的大型激光器造价昂贵，激光熔覆束搭接处缺陷多，熔覆层后加工也较困难。因此，如何对金属轧辊表面进行处理，增强其耐磨性，防止脱落，延长使用寿命，是亟待解决的技术问题。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种用电火花沉积结合等离子熔覆增强金属轧辊表面的方法，对金属轧辊进行电火花沉积结合等离子熔覆处理，可有效解决轧辊的表面的硬度、耐磨性和耐冲击性等性能，延长金属轧辊的使用寿命的问题。

本发明解决的技术方案是，用非氧化性的等离子束流在把合金粉末熔覆在轧辊表面上，形成熔融合金涂层，然后再在等离子熔覆涂层的基础上用电火花沉积WC陶瓷硬质合金，来形成电火花沉积结合等离子熔覆的复合涂层，步骤是：

（1）、配制铁镍合金粉末，该合金粉末是由按重量百分比计的：Ni 31～32%、Cr 26～30%、C 1～2%、Mo 3～4.5%、B 2.5～3%、Si 3.5～5%、W 2～4.5%和余量为Fe 的粉末，混合在一起组成；

（2）、采用等离子熔覆耐磨设备（公知常用设备，如青岛海纳等离子科技有限公司，或河南省煤科院耐磨技术有限公司）对轧辊表面熔覆铁镍合金粉末层，输入电源电压：380V±10%，额定输入容量： 30KVA，输出电压：75V ，工作电压： 10～30V ，输出功率12-15KW,输出电流： 300～600A，扫描速度： 300～600mm/min，送粉器气流：0.65～0.75m³/h，送粉量为250-300g/min，离子气体流量：0.6～0.9m³/h，保护气体流量：0.65～0.75m³/h，喷嘴直径5mm，喷嘴距离工件28－32mm；

（3）、熔覆铁镍合金粉末层方法是，开启等离子熔覆耐磨设备的工作台运行，使等离子炬移到轧辊处理部位上方，打开等离子炬保护气体氩气和电源起弧，以步骤（2）中给出的工艺参数，按等离子熔覆耐磨设备的常规操作方法，对轧辊表面进行等离子束熔覆，在直流等离子束流的高温10000-16000℃下，将步骤（1）中配置好的铁镍合金粉末同步送入等离子炬的等离子束流中，轧辊表面快速依次形成与束流直径尺寸相近的熔池，粉末经快速加热，呈熔化或半熔化状态与熔池金属发生混合扩散反应，随着等离子束流的移动，合金熔池迅速凝固，形成与基体呈冶金结合的等离子熔覆合金涂层；