一种提高耐磨性轧辊激光熔覆合金材料及使用方法

摘要

本发明提供了一种提高耐磨性轧辊激光熔覆合金材料及使用方法，含有以下重量百分比的原料：C0.33‑0.54％、Si0.8‑4％、Cr3‑4％、V2.2‑4％、B0.5‑1.5％、Y0.05‑0.5％、Zr0.01‑0.3％、Sm0.03‑0.1％、P≤0.03％、S≤0.03％、膨胀石墨0.50‑3％、余量为Ni。熔覆时，预处理控制轧辊升温速度，然后再熔覆，保证熔覆层的均匀性、更好的与轧辊表面融合。然后，熔覆后控制保温缓冷速度，防止温度过低熔覆层突然收缩产生裂纹。与现有技术相比，本发明轧辊具有高硬度，高耐磨性，不出现开裂脱落的情况，还能提高轧辊的导热能力，减少轧辊损伤，延长轧辊的使用寿命。

说明书

技术领域

本发明属于金属材料领域，具体涉及一种提高耐磨性轧辊激光熔覆合金材料及使用方法。

背景技术

轧辊是工业轧制过程中的重要耗材之一，轧辊的品种和制造工艺随冶金技术的进步和轧钢设备的演变而不断发展。中世纪轧制软的有色金属时使用强度低的灰铸铁轧辊。18世纪中叶英国掌握了轧制钢板用的冷硬铸铁轧辊的生产技术。19世纪下半叶欧洲炼钢技术的进步要求轧制更大吨位的钢锭，无论是灰铸铁或冷硬铸铁轧辊的强度均已不能满足要求。含碳量为0.4％～0.6％普通铸钢轧辊相应诞生。重型锻压设备的出现更使这种成分的锻造轧辊的强韧性得到进一步提高。20世纪初期合金元素的使用和热处理的引入显著改善铸钢和锻钢热轧辊和冷轧辊的耐磨性和强韧性。热轧板带用的铸铁轧辊中加入钼后改善了轧材的表面质量。冲洗法复合浇注明显提高了铸造轧辊的芯部强度。

为了满足生产的需要，对轧辊的强度、硬度、耐磨性、耐高温的、韧性等提出了更高的要求。

激光熔覆技术是20世纪70年代随着大功率激光器的发展而兴起的一种新的表面改性技术，是指激光表面熔覆技术是在激光束作用下将合金粉末或陶瓷粉末与基体表面迅速加热并熔化，光束移开后自激冷却形成稀释率极低，与基体材料呈冶金结合的表面涂层，从而显著改善基体表面耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性等的一种表面强化方法。

现在也越来越多的激光熔覆技术应用在轧辊上，修复破损轧辊，延长轧辊寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高耐磨性轧辊激光熔覆合金材料，提高轧辊的硬度和耐磨性，而且，具有良好的润滑性，使熔覆层表面光滑，进一步提高耐磨性。

本发明还提供了一种提高耐磨性轧辊激光熔覆合金材料的使用方法，根据熔覆合金材料，进行熔覆前预处理，和熔覆后保温缓冷，控制温度和冷却速度，使熔覆层均匀的熔覆在轧辊表面，具有高硬度，高耐磨性，不出现开裂、脱落的情况。

本发明具体技术方案如下：

本发明提供的一种提高耐磨性轧辊激光熔覆合金材料，含有以下重量百分比的原料：

优选的，所述轧辊激光熔覆合金材料，含有以下重量百分比的原料：

进一步的，上述轧辊激光熔覆合金材料粒径控制在30-50μm。

本发明提供的一种提高耐磨性轧辊激光熔覆合金材料的使用方法，将合金材料熔覆于轧辊表面，具体包括以下步骤：

1)轧辊预处理；

2)激光熔覆；

3)保温缓冷，即可。

步骤1)预处理具体为：

去除轧辊表面油脂、裂纹、腐蚀斑点；然后将轧辊加热按照60-85℃/h的加热速度加热至560-610℃，保温40-150min。

步骤2)所述激光熔覆具体为：功率3000-3800W，搭接率35％-45％，光斑直径3-4mm，扫描速度600-1000mm/min，送粉速度18-25g/min。

步骤3)所述保温缓冷具体为：以15-20℃/min速率降温至250-280℃，再保温2-3小时后，再空气缓冷至室温。

进一步的，熔覆层厚度为3-12mm。

与现有技术相比，本发明加入膨胀石墨具有润滑性，而且，控制合金材料的粒径，使材料能够均匀的涂覆在轧辊表面，使熔覆层均匀，减少甚至避免开裂的情况，其润滑性还能减少磨损，提高耐磨性。另外，加入的膨胀石墨还有具有良好的导热性，形成网络结构，使材料各个方向均能够良好导热，减少轧辊损耗，延长轧辊寿命。而且，本发明控制轧辊激光熔覆合金材料中各元素的用量比，加入V、B、Y、Zr和Sm，形成化合物，进一步提高熔覆层的稳定性、耐磨性和耐腐蚀性，避免发生开裂的情况，是轧辊的使用寿命更长。而且，熔覆时，先进行熔覆前预处理，控制轧辊升温速度，然后再熔覆，保证熔覆层的均匀性、更好的与轧辊表面融合。然后，熔覆后控制保温缓冷速度，防止温度过低熔覆层突然收缩产生裂纹，使熔覆层更好的与轧辊表面融合。经过本发明处理的轧辊具有高硬度，高耐磨性，不出现开裂、脱落的情况，还能提高轧辊的导热能力，减少轧辊损伤，延长轧辊的使用寿命。

具体实施方式

实施例1

一种提高耐磨性轧辊激光熔覆合金材料，含有以下重量百分比的原料：

上述轧辊激光熔覆合金材料的使用方法，将合金材料熔覆于轧辊表面，具体包括以下步骤：

1)轧辊预处理：去除轧辊表面油脂、裂纹、腐蚀斑点等，再将轧辊加热按照65℃/h的加热速度加热至565℃，保温100min,再熔覆；

2)进行激光熔覆，具体为：功率3500W，搭接率38％，光斑直径3mm，扫描速度800mm/min，送粉速度20g/min。

3)保温缓冷，以18℃/min速率降温至380℃，保温2小时后，再空气缓冷至室温，熔覆层厚度为8mm，即可。

实施例2

一种提高耐磨性轧辊激光熔覆合金材料，含有以下重量百分比的原料：

上述轧辊激光熔覆合金材料的使用方法，将合金材料熔覆于轧辊表面，具体包括以下步骤：

1)轧辊预处理：去除轧辊表面油脂、裂纹、腐蚀斑点；然后将轧辊加热按照70℃/h的加热速度加热至600℃，保温120min，再熔覆；

2)进行激光熔覆，具体参数为：功率3500W，搭接率42％，光斑直径3.5mm，扫描速度1000mm/min，送粉速度25g/min。

3)保温缓冷，以20℃/min速率降温至280℃，保温3小时后，再空气缓冷至室温，熔覆层厚度为8mm，即可。

对比例1

一种轧辊激光熔覆合金材料，含有以下重量百分比的原料：

上述轧辊激光熔覆合金材料的使用方法，同实施例1。

对比例2

一种提高耐磨性轧辊激光熔覆合金材料，含有以下重量百分比的原料：

同实施例2。

上述轧辊激光熔覆合金材料的使用方法，不经过预处理，直接进行进行激光熔覆，具体参数为：功率3500W，搭接率42％，光斑直径3.5mm，扫描速度1000mm/min，送粉速度25g/min，即完成，不经过缓冷。

对比例3

未作处理的轧辊。

实施例1、实施例2、对比例1和对比例2、对比例3处理后的轧辊，分别取100个，对其耐磨性、耐腐蚀性、熔覆层表面质量和使用寿命(相同工作条件下)进行检测，结果如下表1：

表1检测结果

与现有技术相比，本发明提供的激光熔覆合金材料具有优异的耐磨性，而且，耐腐蚀性、表面质量和使用寿命均提高。