一种超强耐磨复合轧辊的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种复合轧辊的制备方法，特别是一种超强耐磨复合轧辊的制备方法。采用具有超强耐磨性能的自熔性合金粉末的堆焊技术与爆炸硬化工艺或者激光表面硬化工程技术的复合技术制造。轧辊由轧辊芯部和轧辊工作层组成，轧辊工作层由在轧辊芯部上用堆焊工艺制备。轧辊芯部材质为QT400-QT800-2球铁、235-450铸钢，表面工作层复合材料组分为42CrMo粉，65镍合金粉，纳米碳化钨粉，铝粉和石墨粉。用这种复合技术制造的轧辊表面具有超强耐磨性能。轧辊所用材料的百分之八十以上都可以进入循环再制造的流程中，制造工艺具有绿色制造的特征。轧辊的形式分为板材轧辊和型材轧辊两种。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种复合轧辊的制备方法，特别是。采用具有超强耐磨性能的自熔性合金粉末的堆焊技术与爆炸硬化工艺或者激光表面硬化工程技术的复合技术制造。轧辊由轧辊芯部和轧辊工作层组成，轧辊工作层由在轧辊芯部上用堆焊工艺制备。轧辊芯部材质为QT400-QT800-2球铁、235-450铸钢，表面工作层复合材料组分为42CrMo粉，65镍合金粉，纳米碳化钨粉，铝粉和石墨粉。用这种复合技术制造的轧辊表面具有超强耐磨性能。轧辊所用材料的百分之八十以上都可以进入循环再制造的流程中，制造工艺具有绿色制造的特征。轧辊的形式分为板材轧辊和型材轧辊两种。【专利说明】
本专利技术涉及一种复合轧辊的制备方法，特别是。属于冶金机械设备绿色设计的再制造领域。
技术介绍
轧辊作为轧钢过程中的一个重要消耗部件，在正常的轧制过程中，会因很多原因遭到破坏。但主要原因还是轧辊表面应力、热疲劳、冲击疲劳以及硬度、硬度均化缺陷导致过钢量不能最大化，尤其是轧辊硬度，是衡量轧辊材料软硬程度的力学性能的重要指标。硬度并不是材料的基本性能，而只是一项实用的工程性能，用来对材料强度，热处理状态或加工硬化程度等实施简单的无损评估，根据其测试方法，硬度被定义为材料抗永久压痕的能力。轧辊都要求耐磨，但由于测量难度较大，硬度便成了日常控制指标。但硬度和耐磨性并非无条件统一的，依其随温度的变化率和结构特征，室温硬度较高的轧辊在热轧条件下不一定更耐磨，所以在选择轧辊时，除硬度外，还要看其成分、生产方法、组织结构、其他性能和残余应力。此外，硬度越高，轧辊的抗事故性越差，所以在选择轧辊硬度时，还要看轧机条件、轧制条件、轧件品种和操作经验。轧辊的硬度指标实际包括三部分内容，即平均硬度、硬度均匀性和硬度随深度的分布，它们都是统计值。测量轧辊硬度时，测值精度取决于仪器精度、轧辊表面粗糙度、轧辊表面质量(氧化、脱碳和清洁程度)以及操作的稳定性。统计平均硬度时，把轧辊硬度视为单一真值，此时，其准确性取决于粗大误差的识别方法、测点分配、测量次数和数据分组方法等。统计轧辊硬度均匀性时，承认被测系统本身是不均匀的。此时，其准确性取决于总体数据的统计方法和把测量误差从统计结果中分解出去的方法。统计硬度随深度的分布时，须对应力的影响加以修正。这是因为轧辊硬度的测值实际上是材料硬度和残余应力影响叠加的结果，而残余应力随深度有较大的变化。残余应力主要是对动态测定的硬度值影响较大，对肖氏硬度影响最大，对里氏硬度次之，对静态测试的影响则很小，对维氏硬度几乎没有影响。轧机在轧制生产过程中，轧辊处于复杂的应力状态。热轧轧辊的工作环境更为恶劣:轧辊与轧件接触加热，轧辊水冷引起的周期性热应力，轧制负荷引起的接触应力及残余应力等。而轧制时卡钢造成局部发热所引起的热冲击、轧辊边部压靠、局部机械应力等，都易使轧辊失效。除此之外，轧辊制造厂家方面的原因，诸如轧辊辊面砂眼、气孔、夹杂等各种缺陷形式，也会引发轧辊的失效。轧辊的主要失效形式有裂纹、剥落和断裂等，其中任何一种失效形式都会影响轧辊使用寿命，造成轧辊工作层的无谓浪费，使轧辊辊耗增力口，同时降低了生产成品率，从而影响企业效益。轧辊裂纹一般发生于轧辊表面薄层，是因多次温度循环产生的热应力所造成的逐渐破裂。在轧制过程中，轧辊受冷热交替变化剧烈，从而在轧辊表面产生严重应变，逐渐导致热疲劳裂纹的产生。这种裂纹是热循环应力、拉应力及塑性应变等多种因素综合形成的，塑性应变使得裂纹出现，拉应力使其扩展。剥落为轧辊主要的损坏形式，其有两种形式，一是轧辊表面裂纹引起的剥落，车L制过程中由于热冲击在辊面产生裂纹并扩展；或磨削后辊面存在残余裂纹，在随后上机轧制时裂纹扩展；或辊面局部区域应力集中，造成超出材料接触疲劳强度引起剥落。二是内部裂纹引起的剥落，可能与轧辊内部存在夹杂物和结合层缺陷有关，在轧制力作用下产生裂纹并扩展导致剥落。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述问题，提供。它将球磨铸铁的高冲击韧性和高强度与具有高耐磨性的表面工作层复合起来使得轧辊具有超强耐磨的特性。本专利技术的技术方案是:，其特征是:该超强耐磨复合轧辊由轧辊芯部和轧辊工作层或辊巢工作层组成，轧辊材心部简称辊芯；轧辊工作层或辊巢工作层在轧辊芯部上用堆焊工艺制备，并用爆炸硬化工艺或激光表面硬化工艺进行硬化处理；轧辊的形式分为板材轧辊和型材轧辊两种。 所述的板材轧辊的制备方法包括如下步骤: 步骤I)采用牌号为QT400--QT800-2的球磨铸铁、325—450铸钢铸造板材轧辊材芯部，芯部直径比轧辊最终名义直径小5mm~50mm ； 步骤2)采用空心焊条对辊芯进行堆焊，使辊芯表面形成堆焊层A，堆焊层A的厚度为5~50mm ;空心焊条空心腔内装有复合粉末，其成分为:42CrMo粉、65镍合金粉、纳米碳化鹤粉、招粉和石墨粉； 步骤3)对堆焊层A采用高能定向爆炸热处理工程技术，强化和均化堆焊层硬度，使其在堆焊层A表面形成爆炸硬化层； 步骤4)对爆炸硬化层进行退火；退火温度为400°C~800°C;退火保温时间为3小时~6小时；退火后表面硬度58~63HRC。步骤5)对爆炸硬化层采用金刚石精细磨床，磨至使用尺寸；使成品辊的粗糙度Ra为 4.6 ~12um。上述步骤I)中的辊芯直径为500mm~2000mm ;辊芯表面粗糙度Ra为18~58um ； 上述步骤2)中的空心焊条的空心腔体中填充的42CrMo粉、65镍合金粉、纳米碳化钨粉、铝粉和石墨，其比例如下:42CrMo粉重量比百分含量为45%~55%，粒度为-200目全粉；65镍合金粉重量比百分含量为15%~30%，粒度为-200目全粉；纳米碳化钨重量百分比为5%~16%，粒度为20nm~200nm ;铝粉重量百分比含量为12%~28%，粒度为-200目全粉；石墨重量百分比含量为1.5%~5.5%，粒度为-325目全粉； 上述步骤2)中堆焊时辊芯表面需加热到280至300°C。所述的型材轧辊的制备方法包括如下步骤: 步骤I)采用牌号为QT800-2的球磨铸铁铸造板材轧辊材心部，心部直径比轧辊最终名义直径小5_~50_ ;并在棍芯设置棍巢预留槽； 步骤2)采用空心焊条对预留槽处进行堆焊，填满预留槽形成堆焊层B ;空心焊条空心腔内装有复合粉末，其成分为:42CrMo粉、65镍合金粉、纳米碳化钨粉、铝粉和石墨粉；堆焊填实预留槽至辊芯外径一致的加工尺寸；填实预留槽即为辊巢；步骤3)对辊巢的外表面采用激光表面硬化技术处理，提高和均化辊巢工作层硬度；步骤4)对辊巢工作层进行退火；退火温度为400°C~800°C;退火保温时间为3小时~6小时；退火后表面硬度58~63HRC ； 步骤5)对辊巢工作层采用金刚石精细磨床，磨至使用尺寸；使成品辊的粗糙度Ra为4.6 ~12um。所述的型材轧辊的制备方法中: 所述步骤I)中的棍芯直径为500mm~2000mm ;棍巢预留槽的宽度范围为30mm~90mm、深度范围为20mm~60mm ;步骤I)的辊芯表面粗糙度Ra为18~58um ； 所述步骤2)中的空心焊条的空心腔体中填充的42CrMo粉、65镍合金粉、纳米碳化钨粉、铝粉和石墨，其比例如下:42CrMo粉重量比百分含量为45%~55%，粒度为-20本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超强耐磨复合轧辊的制备方法，其特征是：该超强耐磨复合轧辊由轧辊芯部和轧辊工作层或辊巢工作层组成，轧辊材心部简称辊芯；轧辊工作层或辊巢工作层在轧辊芯部上用堆焊工艺制备，并用爆炸硬化工艺或激光表面硬化工艺进行硬化处理；轧辊的形式分为板材轧辊和型材轧辊两种。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张军，
申请(专利权)人：龙钢集团华山冶金设备有限公司， 西安奥奈特固体润滑工程学研究有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61