一种铸铁轧辊辊面复合修复方法与流程

文档序号:14023344阅读:1393来源:国知局

本发明属于机械加工技术领域,特别涉及一种轧辊辊面的修复方法。



背景技术:

轧辊是使金属产生塑性变形的工具,是决定轧机效率和轧材质量的重要消耗部件。轧辊是轧钢厂轧钢机上的重要零件,利用一对或一组轧辊滚动时产生的压力来轧碾钢材。它主要承受轧制时的动静载荷,磨损和温度变化的影响。轧辊种类很多,常用的轧辊品种有铸钢轧辊、铸铁轧辊和锻造轧辊三大类。铸铁轧辊有良好的耐磨性,但脆性大,抗热疲劳冲击性差,一般用于板、线、管和小型钢轧机精轧机架。轧辊的工作条件较为复杂,轧辊在制造和使用前的准备工序中会产生残余应力和热应力。使用时又进一步受到了各种周期应力的作用,包括有弯曲、扭转、剪力、接触应力和热应力等。这些应力沿辊身的分布是不均匀的、不断变化的,其原因不仅有设计因素,还有轧辊在使用中磨损、温度和辊形的不断变化。此外,轧制条件经常会出现异常情况。轧辊在使用后冷却不当,也会受到热应力的损害。所以轧辊除磨损外,还经常出现裂纹、断裂、剥落、压痕等各种局部损伤和表面损伤。

对于铸铁轧辊的辊面损坏,目前常采用普通堆焊的方式进行修复,但其工艺存在诸多弊端,如堆焊焊接表面温度较高,会使辊道受热产生热裂纹,存在较大修复失败的风险,且焊接过程中还要控制焊接层间温度,导致堆焊修复后的表面耐磨性和抗腐蚀性能都打不到理想的效果。如中国专利cn03116017.4,“大型轧辊硬面堆焊修复方法”,其应用于铸铁轧辊修复时就存在保温时间过长,生产效率低,修复效果欠佳等问题。因此,面对铸铁轧辊大批量磨损失效的现状,对了降低企业生产和修复成本,开发一种更加行之有效的铸铁轧辊修复方法是十分有必要的。



技术实现要素:

本发明的目的在于解决现有技术存在的问题,提供一种能够有效延长铸铁轧辊使用寿命、提高辊面使用性能的铸铁轧辊辊面复合修复方法,。

本发明是通过以下技术方案实现的:

(1)对轧辊辊面进行探伤,用抛光片或砂轮片清除待修复辊面的铁锈、疲劳层,打磨出金属光泽即可;

(2)用氧炔焰对待修复部分进行加热,使辊面温度达190℃—200℃,并适当扩大加热范围以减小热应力影响;

(3)若待修复辊面有轻微辊面脱落,则选用耐磨专用焊条修复;若修复辊面有严重辊面脱落,则选用结构钢焊条修复;使用前将所述焊条在300℃烘烤箱内保温2小时,烘干后100℃恒温储存;

(4)对待修复辊面进行埋弧焊堆焊,电流:100-120a,直流极性正接,焊接速度140-180mm/min,焊接后马上对焊接位置及周边进行敲击以减少应力,堆焊完成后冷却至室温;

(5)对堆焊后辊面进行机加工复型,将轧辊直径加工到比原始直径小0.5mm;

(6)对机加工后辊面抛光,并用丙酮清洗,将轧辊装夹到激光合金化机床上准备加工;

(7)合金化材料采用陶瓷合金粉末,陶瓷合金粉末成分的质量百分比为tic:wc:nicrc:fe60=20:10:10:60,粉末粒度为200-400nm,将合金粉末用机械混粉器混合2-3小时,用烘干机烘干后冷却至室温备用。

(8)进行激光合金化加工,激光器输出功率为2800-3500w,矩形光斑2×14mm,扫描速度为1200-1500mm/min,搭接率为45%-50%,单道合金化厚度为0.5-1mm,加工过程中保持轧辊温度为400-500℃,采用惰性气体保护,所述惰性气体为氩气;

(9)激光合金化结束后,将轧辊温度控制为300℃,保温3-4小时后自然冷却到室温即可。

(10)对处理后的轧辊进行初步探伤,没损伤后进行机械加工复型,到达尺寸和精度要求后,再进行探伤和表面性能检测。

本发明与现有技术相比具有如下优点:

1、采用了埋弧堆焊与激光合金化双重工艺,既可以修复较大表面损伤,又可以解决铸铁材料脆性大,抗热疲劳冲击性差等性能问题。

2、大大延长了铸铁轧辊的使用寿命,减少了企业生产成本。

3、修复后的辊面堆焊面的平均硬度显著提高到hrc60左右,基材面的平均硬度也提高到hrc62左右,表面硬度分布均匀且超出原有技术要求约10个硬度值,明显提高了轧辊表面质量。

具体实施方式

实施例1

铸铁轧辊辊面有裂纹,无较大损伤。首先,对轧辊辊面进行探伤,用砂轮片清除待修复辊面的铁锈、疲劳层,打磨出金属光泽。用氧炔焰对待修复部分进行加热,加热至辊面温度达190℃,并适当扩大加热范围以减小热应力影响。选用耐磨专用焊条,在300℃烘烤箱内保温2小时,烘干后100℃恒温储存,然后用该焊条对待修复辊面进行埋弧焊堆焊,电流:100a,直流极性正接,焊接速度180mm/min,焊接后马上对焊接位置及周边进行敲击以减少应力,堆焊完成后堆焊完成后冷却至室温。对堆焊后辊面进行机加工复型,加轧辊直径加工到比原始直径小0.5mm。对机加工后辊面抛光,并用丙酮清洗,将轧辊装夹到激光合金化机床上进行激光合金化加工。合金化材料采用陶瓷合金粉末,陶瓷合金粉末成分的质量百分比为tic:wc:nicrc:fe60=20:10:10:60,将合金粉末用机械混粉器混合2小时,用烘干机烘干后冷却至室温备用,粉末粒度为200nm。激光合金化工艺参数:激光器输出功率为2800w,矩形光斑2×14mm,扫描速度为1500mm/min,搭接率为45%,单道合金化厚度为0.5mm,加工过程中保持轧辊温度为400℃,采用惰性气体保护,所述惰性气体为氩气。激光合金化结束后,将轧辊温度控制为300℃,保温3小时后自然冷却到室温即可。对处理后的轧辊进行初步探伤,没损伤后进行机械加工复型,到达尺寸和精度要求后,再进行探伤和表面性能检测。

实施例2

铸铁轧辊辊面有裂纹和小型孔洞。首先,对轧辊辊面进行探伤,用砂轮片清除待修复辊面的铁锈、疲劳层,,打磨出金属光泽。用氧炔焰对待修复部分进行加热,加热至辊面温度达200℃,并适当扩大加热范围以减小热应力影响。准备进行堆焊,选用耐磨专用焊条,在300℃烘烤箱内保温2小时,烘干后100℃恒温储存,然后用该焊条对待修复辊面进行埋弧焊堆焊,电流:110a,直流极性正接,焊接速度150mm/min,焊接后马上对焊接位置及周边进行敲击以减少应力,堆焊完成后堆焊完成后冷却至室温。对堆焊后辊面进行机加工复型,加轧辊直径加工到比原始直径小0.5mm。对机加工后辊面抛光,并用丙酮清洗,将轧辊装夹到激光合金化机床上进行激光合金化加工。合金化材料采用陶瓷合金粉末,陶瓷合金粉末成分的质量百分比为tic:wc:nicrc:fe60=20:10:10:60,将合金粉末用机械混粉器混合2小时,用烘干机烘干后冷却至室温备用,粉末粒度为300nm。激光合金化工艺参数:激光器输出功率为3200w,矩形光斑2×14mm,扫描速度为1300mm/min,搭接率为47%,单道合金化厚度为0.8mm,加工过程中保持轧辊温度为450℃,采用惰性气体保护,所述惰性气体为氩气。激光合金化结束后,将轧辊温度控制为300℃,保温3小时后冷却到室温即可。对处理后的轧辊进行初步探伤,没损伤后进行机械加工复型,到达尺寸和精度要求后,再进行探伤和表面性能检测。

实施例3

铸铁轧辊辊面有明显裂纹和较大型缺损。首先,对轧辊辊面进行探伤,用砂轮片清除待修复辊面的铁锈、疲劳层,,打磨出金属光泽。用氧炔焰对待修复部分进行加热,加热至辊面温度达200℃,并适当扩大加热范围以减小热应力影响。准备进行堆焊,选用结构钢焊条,在300℃烘烤箱内保温2小时,烘干后100℃恒温储存,然后用该焊条对待修复辊面进行埋弧焊堆焊,电流:120a,直流极性正接,焊接速度140mm/min,焊接后马上对焊接位置及周边进行敲击以减少应力,堆焊完成后堆焊完成后冷却至室温。对堆焊后辊面进行机加工复型,加轧辊直径加工到比原始直径小0.5mm。对机加工后辊面抛光,并用丙酮清洗,将轧辊装夹到激光合金化机床上进行激光合金化加工,合金化材料采用陶瓷合金粉末,陶瓷合金粉末成分的质量百分比为tic:wc:nicrc:fe60=20:10:10:60,将合金粉末用机械混粉器混合3小时,用烘干机烘干后冷却至室温备用,粉末粒度为400nm。激光合金化工艺参数:激光器输出功率为3500w,矩形光斑2×14mm,扫描速度为1200mm/min,搭接率为50%,单道合金化厚度为1mm,加工过程中保持轧辊温度为500℃,采用惰性气体保护,所述惰性气体为氩气。激光合金化结束后,将轧辊温度控制为300℃左右,保温4小时后自然冷却到室温即可。对处理后的轧辊进行初步探伤,没损伤后进行机械加工复型,到达尺寸和精度要求后,再进行探伤和表面性能检测。

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