CN102002709B - 一种轧机滑板的激光表面熔覆方法 - Google Patents

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Abstract

一种轧机滑板的激光表面熔覆方法。步骤如下：（1）轧机滑板表面喷砂净化处理；（2）按照70~90%:10~30%的重量比，将粒度为53~150μm的Fe基合金粉末与碳化铬粉末混合后置于轧机滑板表面上，厚度0.5~2mm；（3）调整CO2激光器功率为3000~8000W，激光束宽为2~10mm，激光熔覆速度为300~2000mm/min，激光搭接率为30~70%，在惰性气体保护下激光熔覆；（4）激光熔覆后缓慢冷却，退火，打磨抛光熔覆层，即得到轧机滑板的碳化铬复合涂层。本发明方法制备的碳化铬复合涂层具有硬度高、耐磨损、耐氧化，与基体为牢固的冶金结合，使用寿命长，并具有制备成本低等优点，可用于报废轧机滑板的修复。

Description

一种轧机滑板的激光表面熔覆方法
技术领域
本发明属于钢铁行业中厚板生产线上滑板表面熔覆技术领域，具体涉及到一种轧机滑板的激光表面熔覆方法。
背景技术
轧机滑板是钢板生产线上的关键部件，它安装在轧机牌坊上以及工作辊、支撑辊的轴承座上，保护这些贵重部件在轧钢过程中不受损坏。轧机滑板的表面质量和使用寿命，还直接影响到轧钢过程的稳定性、轧机的作业效率、钢板质量和生产成本。在轧钢高轧制力以及氧化铁皮的作用下，轧机滑板的表面磨损和腐蚀严重，导致失效报废，造成巨大的材料损耗，提高轧机滑板使用寿命一直钢铁工业急需解决的重要课题。
在轧机滑板表面制备一层耐磨金属陶瓷复合涂层，是提高其使用寿命的一种有效手段。在耐磨陶瓷材料中，碳化铬具有使用温度高（～900℃）、硬度高、耐磨性能好等优点，在航空、航天、机械、冶金、石油、船舶等领域获得了应用。目前，主要采用热喷涂技术制备碳化铬涂层，这种技术较好的解决了涂层的耐磨性能，但热喷涂涂层与基体是机械咬合，结合力低，在轧钢高轧制力作用下，涂层很容易过早剥落失效，难以满足该恶劣工况的实际使用要求，生产中急需一种涂层与基体结合牢固，显著提高轧机滑板表面耐磨、抗氧化性能、且成本较低的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种轧机滑板的激光表面熔覆方法，该方法制备的碳化铬复合涂层具有硬度高、耐磨损、耐氧化，与基体为牢固的冶金结合，使用寿命长，并具有制备成本低等优点。
本发明的技术方案是这样实现的，步骤如下：（1）轧机滑板表面喷砂净化处理；（2）按照70~90%:10~30%的重量比，将粒度为53~150μm的Fe基合金粉末与碳化铬粉末混合后置于轧机滑板表面上，厚度0.5~2mm；（3）调整CO2激光器功率为3000~8000W，激光束宽为2~10mm，激光熔覆速度为300~2000mm/min，激光搭接率为30~70%，在惰性气体保护下激光熔覆；（4）激光熔覆后缓慢冷却，退火，打磨抛光熔覆层，即得到轧机滑板的碳化铬复合涂层。
所述Fe基合金粉末的元素含量为Cr:10~12%，Si:2.5~3.5%，B:0.3~1.2%，C:0.8~1.0%，Fe为余量。
所述球形铸造碳化铬粉末的碳化铬含量为10~30%。
本发明的优点在于：（1）采用激光表面熔覆技术，制备与基体冶金结合的熔覆涂层，结合强度高，保证涂层在使用过程中不剥落失效；（2）选用球形碳化铬颗粒，可以降低熔覆层的内应力、避免因局部应力集中导致熔覆层的开裂。球形碳化铬颗粒还具有流动性、稳定性好的特点、能够保证碳化铬颗粒在熔覆层中分布均匀，减少碳化铬颗粒的分解，提高熔覆层的耐磨性能。本发明工艺即可用于轧机滑板表面熔覆，也可用于报废的轧机滑板的修复再制造，节约了生产成本，降低了滑板的损耗，能够在钢铁行业产生较好的经济和社会效益。
附图说明
图1为实施例1的激光熔覆铁基合金+10%碳化铬的金相显微组织。
图2为实施例2的激光熔覆铁基合金+20%碳化铬的金相显微组织。 
图3为实施例3的激光熔覆镍基合金+30%碳化铬的金相显微组织。
图4为对比例的激光熔覆铁基合金的金相显微组织。
具体实施方式
实施例1
（1）将轧机滑板用丙酮除油，喷砂净化处理，粗糙度为Ra3~5μm；
（2）按照90%:10%的重量比，将粒度为53~150μm的Fe基合金粉末
与球形铸造碳化铬粉末混合后置于轧机滑板表面上，厚度0.5mm；
（3）调整CO2激光器功率为3000W，激光束宽为2mm，激光熔覆速度为300mm/min，激光搭接率为30%，在氩气保护下激光熔覆；
（4）将步骤（3）得到的轧机滑板缓慢冷却，放入500℃热处理炉中，保温4小时退火，打磨抛光熔覆层，得到轧机滑板的碳化铬复合涂层。
实施例2
（1）将轧机滑板用丙酮除油，喷砂净化处理，粗糙度为Ra3~5μm；
（2）按照80%:20%的重量比，将粒度为53~150μm的Fe基合金粉末
与球形铸造碳化铬粉末混合后置于轧机滑板表面上，厚度1mm；
（3）调整CO2激光器功率为5000W，激光束宽为5mm，激光熔覆速度为1000mm/min，激光搭接率为50%，在氩气保护下激光熔覆；
（4）将步骤（3）得到的轧机滑板缓慢冷却，放入500℃热处理炉中，保温4小时退火，打磨抛光熔覆层，得到轧机滑板的碳化铬复合涂层。
实施例3
（1）将轧机滑板用丙酮除油，喷砂净化处理，粗糙度为Ra3~5μm；
（2）按照70%:30%的重量比，将粒度为53~150μm的Fe基合金粉末
与球形铸造碳化铬粉末混合后置于轧机滑板表面上，厚度2mm；
（3）调整CO2激光器功率为8000W，激光束宽为10mm，激光熔覆速度为2000mm/min，激光搭接率为70%，在氩气保护下激光熔覆；
（4）将步骤（3）得到的轧机滑板缓慢冷却，放入500℃热处理炉中，保温4小时退火，打磨抛光熔覆层，得到轧机滑板的碳化铬复合涂层。
对比例
（1）将轧机滑板用丙酮除油，喷砂净化处理，粗糙度为Ra3~5μm；
（2）将粒度为53~150μm的Fe基合金粉末预置于轧机滑板表面，厚度为1mm；
（3）调整CO2激光器功率为6000W，激光束宽为6mm，激光熔覆速度为1200mm/min，激光搭接率为55%，在氩气保护下激光熔覆；
（4）将步骤（3）得到的轧机滑板缓慢冷却，放入500℃热处理炉中，保温4小时退火，打磨抛光熔覆层，得到轧机滑板的Fe基合金涂层。
图1、2、3分别是实施例1、2、3添加不同含量球形碳化铬复合涂层的金相显微组织，图4是激光熔覆铁基合金的金相显微组织。可以看出：激光熔覆制备的碳化铬复合涂层与基体为冶金结合，无裂纹、孔洞等缺陷，球形铸造碳化铬颗粒仍保持球状形貌，均匀分布在熔覆层中。
表1列出了实施例1、2、3与对比例中熔覆层的耐磨性能，由表1数据可知，与Fe基合金相比，球形碳化铬复合涂层耐磨性能大幅度提高，其中铁基合金+10%球形碳化铬复合涂层的耐磨性能提高了0.8倍，铁基合金+20%球形碳化铬复合涂层的耐磨性能提高了1.7倍，铁基合金+30%球形碳化铬复合涂层的耐磨性能提高了2.4倍。
表1 摩擦磨损试验结果
  组成 磨损失重（mg）
实施例1 Fe基合金+10% Cr2C3 32.5
实施例2 Fe基合金+20% Cr2C3 21.7
实施例3 Fe基合金+30% Cr2C3 17.2
对比例 Fe基合金 58.6
注：摩擦磨损试验条件：载荷30N；磨损长度64m。

Claims (2)

1.一种轧机滑板的激光表面熔覆方法，其特征是步骤如下：（1）轧机滑板表面喷砂净化处理；（2）按照70~90%:10~30%的重量比，将粒度为53~150μm的Fe基合金粉末与碳化铬粉末混合后置于轧机滑板表面上，厚度0.5~2mm，所述碳化铬粉末为球形铸造碳化铬粉末，碳化铬含量为10~30%；（3）调整CO2激光器功率为3000~8000W，激光束宽为2~10mm，激光熔覆速度为300~2000mm/min，激光搭接率为30~70%，在惰性气体保护下激光熔覆；（4）激光熔覆后缓慢冷却，退火，打磨抛光熔覆层，即得到轧机滑板的碳化铬复合涂层。
2.根据权利要求1所述激光表面熔覆方法，其特征是所述的Fe基合金粉末的元素含量为Cr:10~12%，Si:2.5~3.5%，B:0.3~1.2%，C:0.8~1.0%，Fe为余量。
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