轧机支撑辊辊面裂纹的修复方法

摘要

本发明提出了一种轧机支撑辊辊面裂纹的修复方法，包括：（a）裂纹预处理；（b）修复利用镍基合金粉末通过激光器对待修复部位进行熔覆；进行振动时效处理；其中镍基合金粉末的化学组分及组分的质量百分比如下：C：0.5%；Cr：18-20%；Mo：2-3%；Mn：0.5-1%；Si：2-3%；Fe：3.5-4.5%；W：1.5-3%；Co：1.5-2%；CeO：2-3%；Ni：余量；矩形光斑进行叠层熔覆；（c）后处理。本发明采用激光熔覆技术进行辊面裂纹修复，不需要预热就可以修复辊面裂纹，而且后续磨量小，不产生冶金裂纹，硬度可达到新辊使用要求（HRC60以上）。

说明书

技术领域

本发明涉及机械器材表面修复技术领域，特别是指一种轧机支撑辊辊面裂 纹的修复方法。

背景技术

激光熔覆技术是—种涉及光、机、电、计算机、材料、物理、化学等多门 学科的跨学科高新技术。它由上个世纪60年代提出，并于1976年诞生了第一 项论述高能激光熔覆的专利。进入80年代，激光熔覆技术得到了迅速的发展， 结合CAD技术兴起的快速原型加工技术，为激光熔覆技术又添了新的活力。

激光熔敷技术进一步应用面临的主要问题是：①激光熔覆技术在国内尚未 完全实现产业化的主要原因是熔覆层质量的不稳定性。激光熔覆过程中，加热 和冷却的速度极快，最高速度可达1012℃/s.由于熔覆层和基体材料的温度梯度 和热膨胀系数的差异，可能在熔覆层中产生多种缺陷，主要包括气孔、裂纹、 变形和表面不平度。②激光熔敷过程的检测和实施自动化控制。③激光熔覆层 的开裂敏感性，仍然是困扰国内外研究者的一个难题，也是工程应用及产业化 的障碍，虽然已经对裂纹的形成扩进行了研究，但控制方法方面还不成熟。

申请号为200810124711.4，申请日2008.09.01的专利文件中记载了一种炉 卷轧机支撑辊辊面的修复方法及其专用修复粉末，该修复方法中需要进行保温 20-28小时，然后逐步降至室温。由于需要进行保温，所以很容易导致表面二次 开裂，达不到修复的目的。

发明内容

本发明提出一种轧机支撑辊辊面裂纹的修复方法，解决了现有技术中修复 效果不好、易于二次开裂的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种轧机支撑辊辊面裂纹的修复方法，包括：

（a）裂纹预处理

清除辊面裂纹缺陷区域；

探伤：确认是否有氢脆、置裂或内裂倾向；

（b）修复

利用镍基合金粉末通过激光器对待修复部位进行熔覆；进行振动时效处理， 去除辊面残余应力或拉应力；调速范围（r/min）：1000-8000；

其中镍基合金粉末的化学组分及组分的质量百分比如下：

C：0.5%；Cr：18-20%；Mo：2-3%；Mn：0.5-1%；Si：2-3%；Fe：3.5-4.5%；

W：1.5-3%；Co：1.5-2%；CeO：2-3%；Ni：余量；

熔覆：输出功率1500-2800W，单道熔覆厚度0.5-10mm，熔化温度1200-1300

℃；矩形光斑进行叠层熔覆；

（c）后处理

将经过步骤（b）处理后的辊面进行磨加工，即得。

作为优选的技术方案，所述镍基合金粉末的颗粒度为：-150/+300。

作为优选的技术方案，所述单道熔覆厚度控制在0.5-2mm。

作为优选的技术方案，所述镍基合金粉末的送粉方式为同步送粉法（气载旁

轴送粉）或预置送粉法。

作为优选的技术方案，所述矩形光斑的大小为1×6mm或1×10mm。

作为优选的技术方案，所述振动时效处理的频率200Hz。

有益效果

（1）本发明采用激光熔覆技术进行辊面裂纹修复，不需要预热就可以修复 辊面裂纹，而且后续磨量小，不产生冶金裂纹，硬度可达到新辊使用要求（HRC60 以上）。

（2）镍基合金加入1.5-2%钴元素能降低熔覆层开裂敏感性；加入2-3%CeO 元素提高熔覆层的韧性及抑制热裂纹的产生。本发明采用矩形光斑，相较于普 通熔覆光斑，激光宽带熔覆利用光束整形技术获得矩形光斑，改进激光圆形光 斑高能量分布不均匀性。矩形光斑熔覆区域宽且减少搭接量，避免相邻扫描带 的结合处出现二次加热，从而增加熔覆质量。激振器引起共振，使用频率200Hz 低频振动，激发分子活动，将金属内晶界发生位移，使熔覆层内部的应力释放 直至消除。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方案或现有技术中的技术方案，下面将对实 施方案或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面 描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方案，对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1本发明实施例1的工艺流程图。

图中：

1-激光器，2-气载旁轴自动送粉器，3-光束整形系统，4-质量检测系统，5- 粉末喷嘴，6-数字摄像头，7-熔覆层，8-基体。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描 述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中 的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其 他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提及了一种轧机支撑辊辊面裂纹的修复方法，该修复方法在激光熔 覆后不需要二次保温，不会导致二次开裂。且本发明中的镍基合金粉末加入 1.5-2%钴元素能降低熔覆层开裂敏感性；加入2-3%CeO元素提高熔覆层的韧性 及抑制热裂纹的产生，能够更好的修复裂纹。下面详述过程。

实施例1

一种轧机支撑辊辊面裂纹的修复方法（参见图1所示），包括：

（a）裂纹预处理

清除辊面裂纹缺陷区域；

采用磁粉探伤、X射线探伤、荧光探伤或者显示探伤法对去除裂纹缺陷处 进行探伤。确认是否有氢脆、置裂或内裂倾向。

（b）修复

利用镍基合金粉末通过激光器对待修复部位进行熔覆，设备：3000W高功 率全固态激光器。熔覆时注意熔覆层均匀、连续、无裂纹、气孔等冶金缺陷。

进行振动时效处理，设备：自动激振时效器。激振器引起共振，使用频率 200Hz低频振动，激发分子活动，将金属内晶界发生位移，使熔覆层内部的应力 释放直至消除。调速范围（r/min）：1000-8000。

送粉方式为气载旁轴送粉。

使用的镍基合金粉末的化学组分及组分的质量百分比如下：（镍基合金粉 末的颗粒度为：-150/+300）

C：0.5%；Cr：18%；Mo：3%；Mn：1%；Si：2%；Fe：3.5%；W：1.5%；

Co：1.5%；CeO：3%；Ni：余量；

熔覆：输出功率2800W，单道熔覆厚度0.5-1mm，熔化温度1200-1300℃；

矩形光斑（1×6mm）进行叠层熔覆。

（c）后处理

将经过步骤（b）处理后的辊面进行磨加工，确认激光熔覆后辊面无任何缺 陷。经上述工艺处理可以将辊面裂纹恢复如新。

实施例2

一种轧机支撑辊辊面裂纹的修复方法，包括：

（a）裂纹预处理

清除辊面裂纹缺陷区域；

采用磁粉探伤、X射线探伤、荧光探伤或者显示探伤法对去除裂纹缺陷处 进行探伤。确认是否有氢脆、置裂或内裂倾向。

（b）修复

利用镍基合金粉末通过激光器对待修复部位进行熔覆，设备：3000W高功 率全固态激光器。熔覆时注意熔覆层均匀、连续、无裂纹、气孔等冶金缺陷。

进行振动时效处理，设备：自动激振时效器。激振器引起共振，使用频率 200Hz低频振动，激发分子活动，将金属内晶界发生位移，使熔覆层内部的应力 释放直至消除。调速范围（r/min）：1000-8000。

送粉方式为预置送粉法。

使用的镍基合金粉末的化学组分及组分的质量百分比如下：（镍基合金粉 末的颗粒度为：-150/+300）

C：0.5%；Cr：20%；Mo：2%；Mn：0.5%；Si：3%；Fe：4.5%；W：3%；

Co：2%；CeO：2%；Ni：余量；

熔覆：输出功率1500W，单道熔覆厚度2-10mm，熔化温度1200-1300℃；

矩形光斑（1×10mm）进行叠层熔覆。

（c）后处理

将经过步骤（b）处理后的辊面进行磨加工，确认激光熔覆后辊面无任何缺 陷。经上述工艺处理可以将辊面裂纹恢复如新。

本发明采用激光熔覆技术进行辊面裂纹修复，不需要预热就可以修复辊面 裂纹，而且后续磨量小，不产生冶金裂纹，硬度可达到新辊使用要求（HRC60 以上）。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发 明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发 明的保护范围之内。