本发明专利技术公开了角钢压辊的耐磨层材料，其为铁基合金粉末，化学成分及质量百分比为：13～19％Cr、0.8～2.1％Ni、0.5～1.5％Mo、0.8～2％B、1.0～1.8％Si、<0.5％C、<1.0％Mn、余量为Fe。同时，本发明专利技术公开了本发明专利技术角钢压辊的强化工艺，包括以下步骤：①机加工；②前探伤；③激光熔覆：在压辊表面熔覆铁基合金粉末，化学成分及质量百分比为：13～19％Cr、0.8～2.1％Ni、0.5～1.5％Mo、0.8～2％B、1.0～1.8％Si、<0.5％C、<1.0％Mn、余量为Fe；④车削；⑤后探伤。本发明专利技术角钢压辊具备极好的耐磨损、耐高温、耐冲击等性能，其使用寿命相比于传统堆焊或铸造的角钢压辊，提高了2～3倍左右，无需经常更换，降低了其使用成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及材料表面改性领域，特别涉及一种角钢压辊的耐磨层材料和强化工艺。
技术介绍
1、近几年来，我国钢铁行业迅猛发展，各种角钢、工字钢、h型钢等型钢制品产量激增。角钢是型钢中的一种，广泛用于各种建筑结构和工程结构，如房梁、桥梁、输电塔、起重运输机械、船舶、工业炉、反应塔、容器架以及仓库货架等。随着角钢产钢量的增加，角钢轧制中压辊的消耗量也迅速增加，压辊巨大的成本消耗，严重制约了钢厂的发展。因此，如何延长角钢轧制中压辊的使用寿命成为型钢厂亟需解决的问题。
2、角钢钢坯在轧制过程中其温度高达800℃-900℃，即压辊在工作时其辊面温度极高。同时，角钢移动速度较快、最快能达到15m/s，且角钢钢材一般重量较大，压辊要承受极大的冲击及摩擦作用。相应地，角钢轧制压辊需要具有优良的耐高温、耐磨损、耐冲击性能。同时，在轧制过程中，高温轧件通过孔型过载压力大，压辊在热力、压延力、交变应力、轧辊应力和水冷却等因素的影响下，会逐步产生氧化性微细疲劳裂纹，继续轧制裂纹延伸会造成轧件表面裂纹压痕，因此压辊还需具有抗疲劳性。
3、由于角钢压辊工况极其恶劣，极易产生裂纹乃至剥落，目前延长角钢压辊使用寿命的主要方法包括整体铸造、堆焊耐磨层等：钢材整体铸造是在压辊铸造时添加一些高合金材料，成本较高；堆焊则热输入较大、变形大且稀释率较大，需要堆焊多层减小影响，加之堆焊的焊前预热也使热输入极大，导致耐磨层晶粒粗大，力学性能降低。因此，上述这些方法得到的角钢压辊都难以满足角钢产线的使用需求，使用寿命较短，使用成本较高。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的问题是提供一种角钢压辊的耐磨层材料和角钢压辊的强化工艺。本专利技术角钢压辊具备极好的耐磨损、耐高温、耐冲击等性能，其使用寿命相比于传统堆焊或铸造的角钢压辊，提高了2～3倍左右，无需经常更换，降低了其使用成本。
2、本专利技术角钢压辊的耐磨层材料，其为铁基合金粉末，化学成分及质量百分比为：13～19％cr、0.8～2.1％ni、0.5～1.5％mo、0.8～2％b、1.0～1.8％si、<0.5％c、<1.0％mn、余量为fe。
3、其中，铁基合金粉末的化学成分及质量百分比优选如下：15.8-19％cr、1.5～1.9％ni、0.9～1.3％mo、1.0～1.7％b、1.0～1.5％si、<0.2％c、<0.7％mn，余量为fe。
4、其中，铁基合金粉末为气雾化制粉法制成，合金粒径为53μm-150μm。
5、本专利技术角钢压辊的强化工艺，包括以下步骤：
6、①机加工：按照图纸对原始坯料进行机加工，其中压辊外圆车削至小于辊子最终尺寸2mm；
7、②前探伤：对机加工后的输送辊进行着色探伤和超声波探伤，确保压辊无裂纹、气孔、夹杂等缺陷；
8、③激光熔覆：在压辊表面熔覆铁基合金粉末，化学成分及质量百分比为：13～19％cr、0.8～2.1％ni、0.5～1.5％mo、0.8～2％b、1.0～1.8％si、<0.5％c、<1.0％mn、余量为fe。
9、④车削：精车压辊辊面至最终所需尺寸及公差；
10、⑤后探伤：对精车后的压辊进行着色探伤和超声波探伤，确保压辊无裂纹、气孔等缺陷。
11、其中，步骤③激光熔覆：熔覆之前对压辊进行预热，预热温度为100～150℃。压辊预热降低了熔覆层开裂的危险，同时又避免因温度过高造成熔覆成型不好，并避免气孔的出现。
12、其中，步骤③激光熔覆：熔覆的工艺参数为：圆形光斑尺寸φ5mm，激光功率3～4kw，扫描速度12～18mm/s，送粉速率40～65g/min，搭接率40％～60％。
13、其中，步骤③激光熔覆：合金粉末熔覆层厚度为1.7～1.9mm。
14、本专利技术角钢压辊的耐磨层材料的原理及效果如下：一、铁基合金为铁基自熔合金：0.8～2％b、1.0～1.8％si主要是降低合金熔点，形成低熔点共晶体，同时形成crb等硬质相，使得合金的硬度及耐磨性有一定程度的提高；13～19％cr一方面可以提高合金的耐腐蚀性能，另一方面一定量的cr元素在熔覆层表面形成cr2o3保护层，提高合金的抗氧化性能，适应角钢压辊的工作温度较高的情况；0.5～1.5％mo提高合金的耐磨损性能，同时，mo的原子半径较大，形成固溶体时产生的晶格畸变较大，显著强化γ基体，进而显著提高合金的高温强度；二、cr元素可以细化晶粒，ni元素能够促进组织细化，同时含有cr和ni元素的钢的物相均为fe-cr-ni固溶体、fec和cr3c2，可细化晶粒，从而提高耐冲击性能，同时硬度提高，耐冲击性能也有所提高；si能提高钢的弹性极限、屈服强度和屈服比(σs/σb)以及疲劳强度和疲劳比(σ-1/σb)，从而提高抗疲劳性能；三、合金碳含量极低，防止发生晶间腐蚀，提高了机械强度，受到冲击之后表面涂层及基体不易出现裂纹和涂层剥落问题。
15、从上述可以看出，相比于常规使用的铁基材料，本专利技术使用的合金材料兼具极好的耐磨损、耐高温、耐冲击、耐冷热疲劳、耐腐蚀等综合性能，同时本专利技术材料中多种元素单独及耦合作用的结果使其具有较好的加工性能，即在熔覆过程中能显著降低出现裂纹等缺陷的概率。同时，本专利技术角钢压辊的耐磨损、耐高温、耐冲击等性能相比于堆焊或者铸造均有大幅度的提升，经上线使用，其使用寿命相比于传统堆焊或铸造的角钢压辊，提高了2～3倍左右，无需经常更换，降低了其使用成本。
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【技术保护点】
1.角钢压辊的耐磨层材料，其特征是：其为铁基合金粉末，化学成分及质量百分比为：13～19％Cr、0.8～2.1％Ni、0.5～1.5％Mo、0.8～2％B、1.0～1.8％Si、<0.5％C、<1.0％Mn、余量为Fe。
2.根据权利要求1所述的耐磨层材料，其特征是：铁基合金粉末的化学成分及质量百分比优选如下：15.8-19％Cr、1.5～1.9％Ni、0.9～1.3％Mo、1.0～1.7％B、1.0～1.5％Si、<0.2％C、<0.7％Mn，余量为Fe。
3.根据权利要求1所述的耐磨层材料，其特征是：铁基合金粉末为气雾化制粉法制成，合金粒径为53μm-150μm。
4.角钢压辊的强化工艺，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的强化工艺，其特征是：步骤③激光熔覆：熔覆之前对压辊进行预热，预热温度为100～150℃。压辊预热降低了熔覆层开裂的危险，同时又避免因温度过高造成熔覆成型不好，并避免气孔的出现。
6.根据权利要求4所述的强化工艺，其特征是：步骤③激光熔覆：熔覆的工艺参数为：圆形光斑尺寸φ5mm，激光功率3～4kW，扫描速度12～18mm/s，送粉速率40～65g/min，搭接率40％～60％。
7.根据权利要求4所述的强化工艺，其特征是：步骤③激光熔覆：合金粉末熔覆层厚度为1.7～1.9mm。
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【技术特征摘要】
1.角钢压辊的耐磨层材料，其特征是：其为铁基合金粉末，化学成分及质量百分比为：13～19％cr、0.8～2.1％ni、0.5～1.5％mo、0.8～2％b、1.0～1.8％si、<0.5％c、<1.0％mn、余量为fe。
2.根据权利要求1所述的耐磨层材料，其特征是：铁基合金粉末的化学成分及质量百分比优选如下：15.8-19％cr、1.5～1.9％ni、0.9～1.3％mo、1.0～1.7％b、1.0～1.5％si、<0.2％c、<0.7％mn，余量为fe。
3.根据权利要求1所述的耐磨层材料，其特征是：铁基合金粉末为气雾化制粉法制成，合金粒径为53μm...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏鹏程，国竹节，于斌，张琛坤，程云志，李申申，董振启，黄东保，
申请(专利权)人：泰尔重工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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