利用合金粉末提高连续退火炉输送辊寿命的激光加工方法技术

本发明专利技术涉及一种利用合金粉末提高连续退火炉输送辊寿命的激光加工方法，所述激光熔覆使用的合金粉末组成成分包括C：0.24

【技术实现步骤摘要】
利用合金粉末提高连续退火炉输送辊寿命的激光加工方法


[0001]本专利技术涉及激光熔覆加工领域，具体涉及一种利用合金粉末提高连续退火炉输送辊寿命的激光加工方法。

技术介绍

[0002]钢厂硅钢生产线的连续退火炉输送辊常由Cr28Ni48W5的镍铬合金管材制造而成，在900
‑
1100摄氏度的工况环境下，该管材常因磨损、变形、结瘤等问题进行下线修复或报废。该输送辊的的辊面壁厚仅为10
‑
14mm，常用的修复方式为超音速喷涂或火焰喷涂，但是该修复方式存在问题点是涂层的致密性差以及涂层与基材结合力弱，会造成喷涂后的涂层结瘤问题会进一步加剧和涂层掉块现象。超音速喷涂或火焰喷涂修复后的工件在上线仅为15～30天左右就需要下线修复一次，平均修复8次以后，该输送辊就进入报废流程。所以钢铁行业内迫切需要一种热输出低、涂层致密、涂层与基材结合力强的增材制造方法来代替现有的喷涂技术，激光熔覆技术可以解决以上行业问题，激光熔覆技术利用了单位面积上能量密度高的特点，与传统堆焊相比其热输出小，与喷涂相比其涂层致密且与基材是冶金结合。
[0003]公布号为CN110747465A的中国专利公开了一种热轧退火炉炉底辊的激光制造方法，该方法使用的两种合金粉末均为高碳(0.8
‑
2.0wt％)、高钨(7
‑
15wt％)型的钴基合金粉末，熔覆层的硬度为35
‑
45HRC，该粉末主要存在以下三点不足：第一是高碳和高钨组合的粉末在激光熔覆时抗裂效果差。该辊为管材制作而成，壁厚仅为10
‑
14mm，在激光熔覆时辊面的温升很快(平均450℃/min)，同样，在熔覆结束后，温降又很迅速，巨大的变形收缩力将撕裂熔覆层且该专利技术中并未提到使用一些降低开裂风险的措施；第二是钴基合金熔覆层与镍铬合金基材的热膨胀系数有差异，在900
‑
1100摄氏度的高温环境中，会加速输送辊的变形，导致硅钢片在连续退火是出现行业内所谓的“磕头”现象，影响产线的连续作业；第三是钴基合金的价格昂贵，每公斤的价格大约在500元左右，另一方面，以直径为150mm、长度为3.26m的连续退火炉输送辊为例，一根辊子的价格大概在4万人民币左右，在每根辊子的平均使用面积在1.22平方米，以平均熔覆厚度在3mm的情况下，单根辊子所使用的粉末成本就在1.34万元以上，其粉末成本就占新辊成本的三成以上，使得旧辊修复成本昂贵。
[0004]综上所述，现需一种使得激光熔覆层能与连续退火炉输送辊紧密结合且能适应连续退火炉使用工况，且具备出色的高温红硬性和抗开裂性能的合金粉末解决上述问题。

技术实现思路

[0005]为解决上述问题，本专利技术新型提出了一种用于提高连续退火炉输送辊寿命的激光加工用的合金粉末，其特征在于：所述合金粉末的组成成分包括C：0.24
‑
0.26wt％；Cr：24.5
‑
25.5wt％；Co：29.8
‑
30.2wt％；Mn：0.2
‑
0.30wt％；Mo：2.9
‑
3.1wt％；Nb：0.21
‑
0.23wt％；Si：0.7
‑
1.1wt％；O：≤0.015wt％；S:≤0.030wt％；P:≤0.030wt％；Ni为余量。
[0006]进一步的，上述合金粉末在激光熔覆加工领域的用途，合金粉末用于在激光熔覆
加工时抑制连续退火炉输送辊熔覆层热裂纹和疲劳裂纹的产生。
[0007]进一步的，上述合金粉末在激光熔覆加工领域的用途，合金粉末用于在激光熔覆加工时提高连续退火炉输送辊熔覆层的高温红硬性。
[0008]进一步的，一种利用上述的合金粉末提高连续退火炉输送辊寿命的激光加工方法，其特征在于：包括如下步骤:
[0009]S1、使用直接输出半导体激光器在连续退火炉输送辊表面进行激光熔覆；
[0010]S2、激光熔覆时使用加热带加热已经熔覆好的熔覆层，保持连续退火炉输送辊温度在恒定；
[0011]S3、激光熔覆结束后，立即将连续退火炉输送辊放置在电阻炉里面进行保温12小时，然后随炉冷却至230
‑
250摄氏度，取出连续退火炉输送辊，立即再将连续退火炉输送辊放置在校直机上进行校正；
[0012]S4、将连续退火炉输送辊冷却至室温，将连续退火炉输送辊放置在车床之上，对冷却后的连续退火炉输送辊进行抛光。
[0013]进一步的，步骤S1直接输出半导体激光器光斑大小为2x6mm、功率为5800
‑
6000w，单次单边熔覆厚度为1.4
‑
1.6mm、线速度为30
‑
32mm/s、搭接率为光斑长度的53
‑
55％，共熔覆两次。
[0014]进一步的，步骤S2中连续退火炉输送辊温度为650
‑
700摄氏度。
[0015]进一步的，步骤S3电阻炉内温度为640
‑
660摄氏度。
[0016]进一步的，步骤S3校正后连续退火炉输送辊的整体变形量不超过0.3mm。
[0017]进一步的，步骤S4中抛光作业包括使用托架将连续退火炉输送辊固定在车床上，使用分段式砂轮抛光的方法对熔覆层进行加工抛光作业包括使用托架将连续退火炉输送辊固定在车床上，使用分段式砂轮抛光的方法对熔覆层进行加工。
[0018]进一步的，步骤S4连续退火炉输送辊固定间隔为0.5m，抛光后工件表面熔覆层厚度不小于1.0mm。
[0019]有益效果：
[0020]利用激光熔覆技术单位面积上能量密度高的特点，使金属涂层与输送辊面壁紧密结合，使用加热带对熔覆后的熔覆加热控制温度，减小激光熔覆时输送琨温度变化造成的输送琨外形变形，另一方面通过对产品进行校直机对输送琨进行校减少输送琨变形量，提高了输送琨修复品质。
[0021]合金粉末粉末选用与基材主元素相同的镍元素作为主合金元素，保证熔覆层与输送琨基材的热膨胀系数一致然后利用钴元素的耐热性能和Ni、Co两元素的促中强碳化物和金属间化合物析出强化的能力，配制了熔覆层中适量的M
‑
C型碳化物和G相金属间化合物，该析出相不但抑制了热裂纹和疲劳裂纹的产生，还进一步提高了高温红硬性从而提高输送琨耐磨性能延长了输送琨使用寿命，相对现有的钴基合金粉末本专利技术的合金粉末成本低廉，节约了修复成本。
附图说明
[0022]图1为激光熔覆连续退火炉输送辊的示意图；
[0023]图2为连续退火炉输送辊在激光熔覆后的热处理示意图；
[0024]图3本专利技术提供的合金粉末在激光熔覆时的二元平衡相图。
[0025]附图标记说明如下：1、激光器
‑
粉末系统；2、连续退火炉输送辊；3、加热带。
具体实施方式
[0026]下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于提高连续退火炉输送辊寿命的激光加工用的合金粉末，其特征在于：所述合金粉末的组成成分包括C：0.24
‑
0.26wt％；Cr：24.5
‑
25.5wt％；Co：29.8
‑
30.2wt％；Mn：0.2
‑
0.30wt％；Mo：2.9
‑
3.1wt％；Nb：0.21
‑
0.23wt％；Si：0.7
‑
1.1wt％；O：≤0.015wt％；S:≤0.030wt％；P:≤0.030wt％；Ni为余量。2.根据权利要求1所述的合金粉末在激光熔覆加工领域的用途，其特征在于所述合金粉末用于激光熔覆加工时抑制连续退火炉输送辊熔覆层热裂纹和疲劳裂纹的产生。3.根据权利要求1所述的合金粉末在激光熔覆加工领域的用途，其特征在于所述合金粉末用于在激光熔覆加工时提高连续退火炉输送辊熔覆层的高温红硬性。4.一种利用权利要求1中所述的合金粉末提高连续退火炉输送辊寿命的激光加工方法，其特征在于：包括如下步骤:S1、使用直接输出半导体激光器在连续退火炉输送辊表面进行激光熔覆；S2、激光熔覆时使用加热带加热已经熔覆好的熔覆层，保持连续退火炉输送辊温度在恒定；S3、激光熔覆结束后，立即将连续退火炉输送辊放置在电阻炉里面进行保温12小时，然后随炉冷却至230
‑
250摄氏度，取出连续退火炉输送辊，立即再将连续退火炉输送辊放置在校直机上进行校正；S4、将连续退火炉输送辊冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄圣坤，曹伟业，
申请(专利权)人：湖南瑞华新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：