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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910088502.7 (22)申请日 2019.01.30 (71)申请人 沈阳大陆激光工程技术有限公司 地址 110136 辽宁省沈阳市沈北新区沈北 路29号 (72)发明人 倪春雷 陈海涛 董思远 (74)专利代理机构 沈阳亚泰专利商标代理有限 公司 21107 代理人 史力伏 (51)Int.Cl. C22C 38/54(2006.01) C22C 38/50(2006.01) C22C 38/02(2006.01) C23C 24/10(2006.01) (54)。
2、发明名称 一种激光熔覆修复精轧除鳞箱夹送辊的功 能层合金粉末及方法 (57)摘要 本发明提供了一种激光熔覆修复精轧除鳞 箱夹送辊的功能层合金粉末， 该合金粉末由以下 质量分数组分组成： TiC粉末2%-15%、 C 0.1%- 1.1%、 Si 2.0%-5.0%、 B 3%-6%、 Cr 5%-10%、 Ni 1%-5%、 Fe余量。 同时本发明提供了一种激光熔覆 修复精轧除鳞箱夹送辊的修复方法， 通过该方法 修复除鳞箱夹送辊， 可恢复原辊径尺寸， 同时高 温耐磨性、 抗热疲劳性能均有所提高， 减少了修 复成本， 增加了精轧除鳞箱夹送辊的使用寿命， 降低了辊耗， 缩减了企业的生产成本。 权利。
3、要求书1页 说明书4页 CN 109576603 A 2019.04.05 CN 109576603 A 1.一种激光熔覆修复精轧除鳞箱夹送辊的功能层合金粉末， 其特征在于， 由以下组分 组成： TiC、 C、 Si、 B、 Cr、 Ni和Fe。 2.一种激光熔覆修复精轧除鳞箱夹送辊的功能层合金粉末， 其特征在于， 由以下质量 分数组分组成： TiC 2%-15%、 C 0.1%-1.1%、 Si 2.0%-5.0%、 B 3%-6%、 Cr 5%-10%、 Ni 1%-5%、 Fe 余量。 3.根据权利要求1-2任一所述的激光熔覆修复精轧除鳞箱夹送辊的功能层合金粉末， 其特征在于， 所述Ti。
4、C粉末粒度为150-200目， 纯度为95%以上。 4.一种激光熔覆修复精轧除鳞箱夹送辊的修复方法， 包括以下步骤： （1） 粉末配比 TiC粉末 2%-15%、 C 0.1%-1.1%、 Si 2.0%-5.0%、 B 3%-6%、 Cr 5%-10%、 Ni 1%-5%、 Fe 余 量， 将上述粉末混合均匀； （2） 预处理 修复前， 失效辊先进行去疲劳层加工， 并将去除疲劳层后的辊道清理干净， 利用着色探 伤法对去疲劳层后的辊道进行探伤， 保证辊面没有裂纹、 夹杂、 气孔等缺陷存在， 然后进行 堆焊， 恢复到可熔覆尺寸； （3） 激光熔覆 粗加工后进行激光熔覆， 激光熔覆工艺参数： 精轧。
5、除鳞箱夹送辊预热温度为180-200 ， 送粉量10g/min-20g/min， 激光功率3kw-4kw， 光斑直径3.5mm， 扫描速度800mm/min- 1200mm/min， 步进1.5mm， 单层熔覆厚度1mm-3mm； （4） 精加工 熔覆后的辊径需进行精加工， 恢复标准尺寸。 权 利 要 求 书 1/1 页 2 CN 109576603 A 2 一种激光熔覆修复精轧除鳞箱夹送辊的功能层合金粉末及 方法 技术领域 0001 本发明属于辊道类工件损伤修复技术领域， 具体涉及一种激光熔覆修复精轧除鳞 箱夹送辊的功能层合金粉末及方法。 背景技术 0002 精轧机除鳞箱是整个轧线的关键设备。
6、， 它是利用高压水清除中间坯表面的氧化铁 皮等杂质， 使精轧机轧出的带钢表面具有较高的光洁度。 夹送辊位于除鳞箱的入口及出口 处， 主要分为上夹送辊、 下夹送辊， 在工作时承受热载荷、 摩擦和冲蚀磨损的共同作用， 夹送 辊的表面应具有良好的耐磨耐蚀及抗热疲劳性能， 以保证产品的质量及除鳞箱的正常使 用。 同时， 夹送辊使用周期的长短与企业的生产成本密切相关。 因此， 提高辊面的使用性能 的研究已经收到了国内外广泛关注。 0003 精轧机除鳞箱夹送辊的失效方式主要是摩擦磨损、 冲蚀磨损及长期的热疲劳导致 辊径减尺严重， 除鳞水外溢， 除鳞箱无法正常工作。 辊面一旦出现磨损失效， 将导致整个辊 道。
7、停用， 影响整个轧线的生产成本和生产作业率。 通常情况下， 夹送辊的使用寿命只有4个 月左右。 由此可见， 夹送辊辊面的性能对其使用寿命来说至关重要。 若将夹送辊整体更换为 高速钢辊或硬质合金辊会大幅度增加成本， 而且对于辊心的材料是极大的浪费， 因此如何 修复失效的夹送辊、 提高修复后辊面的使用寿命成为了行业的重大难题。 0004 堆焊修复是目前行业中修复辊类部件最长用的修复方法， 夹送辊的堆焊修复是指 去除了疲劳层或缺陷以后， 采用合理的堆焊工艺和堆焊材料， 将减尺后的辊道恢复到标准 尺寸。 其优点是可以保留原有辊道的整体材料， 仅修复面层， 修复后辊径不变。 但堆焊后辊 面硬度较低， 工。
8、艺难以控制， 修复后的辊道在使用中容易出现裂纹、 掉块等缺陷。 热喷涂技 术也可以作为一种辊道类部件的修复方法， 但该技术的主要缺点在于涂层与基材的结合力 低， 无法保证修复后辊道的使用寿命。 激光熔覆技术是一种高效便捷的表面改性技术， 具有 以下优点：（1） 熔覆层稀释率较低， 可实现精确控制；（2） 对基体材料的热影响较小， 可进行 局部熔覆或整体熔覆；（3） 熔覆层厚度可控；（4） 适用材料范围广泛；（5） 工艺灵活， 容易实现 自动化、 产业化。 基于以上优点， 利用激光熔覆技术修复失效辊道成为了辊道修复的重要途 径， 得到了广泛的研究。 发明内容 0005 本发明的目的在于提供一种激。
9、光熔覆修复精轧除鳞箱夹送辊的功能层合金粉末。 采用该材料对精轧除鳞箱夹送辊修复后， 可提高辊面的高温耐磨性能， 延长辊道的使用寿 命； 同时， 该发明还提供了一种利用激光熔覆技术对失效辊道的进行修复的修复方法， 采用 该方法可有效解决因辊径磨损较大导致的激光熔覆成本提高的问题。 0006 本发明是通过以下技术方案实现的。 0007 一种激光熔覆修复精轧除鳞箱夹送辊的功能层合金粉末， 该合金粉末由以下质量 说 明 书 1/4 页 3 CN 109576603 A 3 分数组分组成： TiC粉末 2%-15%、 C 0.1%-1.1%、 Si 2.0%-5.0%、 B 3%-6%、 Cr 5%-1。
10、0%、 Ni 1%- 5%、 Fe 余量。 0008 其中， TiC粉末粒度为150-200目， 纯度为95%以上。 0009 其中， C、 Si、 B、 Cr、 Ni和Fe的粉末粒度为120-300目。 0010 本发明还提供了一种激光熔覆修复精轧除鳞箱夹送辊的修复方法， 具体步骤如 下。 0011 （1） 粉末配比。 0012 TiC粉末 2%-15%、 C 0.1%-1.1%、 Si 2.0%-5.0%、 B 3%-6%、 Cr 5%-10%、 Ni 1%-5%、 Fe 余量， 将上述粉末混合均匀。 0013 （2） 预处理。 0014 修复前， 失效辊先进行去疲劳层加工， 并将去除疲劳。
11、层后的辊道清理干净， 利用着 色探伤法对去疲劳层后的辊道进行探伤， 保证辊面没有裂纹、 夹杂、 气孔等缺陷存在， 然后 进行堆焊， 恢复到可熔覆尺寸。 0015 （3） 激光熔覆。 0016 粗加工后进行激光熔覆， 优选的熔覆工艺参数： 精轧除鳞箱夹送辊预热温度为180 -200， 送粉量10g/min-20g/min， 激光功率3kw-4kw， 光斑直径3.5mm， 扫描速度800mm/ min-1200mm/min， 步进1.5mm， 单层熔覆厚度1mm-3mm； 为达到夹送辊的原表面精度、 耐磨性 等， 可进行多层熔覆。 0017 （4） 精加工。 0018 熔覆后的辊径需进行精加工， 。
12、恢复标准尺寸。 0019 采用此方案修复的精轧除鳞箱夹送辊可恢复原辊径尺寸， 同时高温耐磨性、 抗热 疲劳性能均有所提高， 减少了修复成本， 增加了精轧除鳞箱夹送辊的使用寿命， 降低了辊 耗， 缩减了企业的生产成本。 0020 本发明的有益效果体现在。 0021 （1） 合金材料选用TiC为硬质添加相， 可保证熔覆层在高温900时的耐磨性， 同时 选用TiC的纯度在95%以上， 可避免有害杂质对熔覆层性的影响， 并且在合适的粒度下保证 熔覆送粉的稳定性与均匀性， 避免熔覆层内的硬质颗粒的分布均匀， 保证辊面的均匀磨损。 0022 （2） 合金材料中加入2%-15%的TiC， 在特定的激光功率下。
13、使用部分TiC分解， 使部分 Ti与粘结相中的元素发生反应形成新的强化质点， 提高粘结相的耐磨性与耐腐性， 可减少 粘结相材料中的合金元素的添加， 降熔覆难度与成本。 0023 （3） 合金材料中加入了Si 2.0%-5.0%、 B 3%-6%， 使其在合适的激光熔覆参数下对 能够对熔池进行保护， 不会使硬质相TiC过多的分解， 并提高熔覆池的纯净度； 若B、 Si加入 量过少则不会起到相应的作用， 加入量过多则会造成熔覆层韧性下降， 使熔覆层在使用过 程中不能有效抵抗钢坯的撞击， 造成裂纹甚至剥落。 0024 （4） 合金材料中加入了适当的Cr元素， 可提高粘结相材料的抗腐蚀能力， 提高对硬。
14、 质颗粒的把持能力， 并且保证熔覆层具有合适的硬度避免过高的硬度， 降低熔覆难度。 0025 （4） 合金材料中加入了1%-5%的Ni元素， 提高了熔覆层的韧性， 同时提高熔覆层在 高温坑氧化能力， 使熔覆层的高温抗腐蚀能力进一步提高； 但Ni的加入量超过5%时， 会使熔 覆层的硬度降低， 不利于粘结相的耐磨性， 并降低熔覆层的导热能力， 易在熔覆时出现热裂 说 明 书 2/4 页 4 CN 109576603 A 4 纹， 也不利于辊子在使过程中的冷却降温。 0026 （6） 采用上述粉末及工艺进行失效辊修复， 可提高夹送辊的高温耐磨性、 抗热疲劳 性能及耐蚀性能， 减少冷却水的外溢， 提高。
15、除鳞效果， 提高了精轧除鳞箱夹送辊的使用寿 命， 降低了辊耗， 缩减了企业的生产成本。 具体实施方式 0027 实施例1。 0028 某钢厂2150线精轧除鳞箱夹送辊的方法， 包括如下步骤。 0029 合金粉末的选择及混合。 0030 针对该夹送辊应用中存在热疲劳、 磨损及腐蚀等工况条件， 选择具有优良耐腐蚀、 耐磨损及抗热疲劳性能较好的铁基自熔合金混合粉末作为加送辊功能层修复材料。 其中， TiC的质量分数为： 2%； 铁基合金粉末的化学成分质量分数为： 0.1%的C、 2.0%的Si、 3%的B、 5% 的Cr、 1%的Ni， 其余为Fe。 优选的TiC粉末粒度为150-200目， 纯度为。
16、95%以上； 优选的铁基合 金粉末粒度为120-300目。 利用混粉器进行粉末混合， 混合时间不少于3h。 0031 修复前夹送辊预处理。 0032 失效夹送辊需进行整体去疲劳层机加， 并对机加后的夹送辊进行着色探伤， 确保 其表面无裂纹、 气孔、 夹杂等缺陷存在。 0033 夹送辊修复。 0034 探伤无缺陷的夹送辊需进行预热， 温度在180。 达到预热温度后， 对辊径损失较 大的夹送辊进行堆焊处理， 恢复辊径尺寸， 堆焊后进行粗加工， 使辊径恢复到可熔覆尺寸。 0035 将粗加工后的夹送辊进行保温处理， 控制温度在200左右， 进行激光熔覆修复工 作。 选用气体激光器， 具体工艺参数为送粉。
17、量10g/min， 激光功率3kw， 光斑直径3.5mm， 扫描 速度800mm/min， 步进1.5mm， 单层熔覆厚度1mm。 之后对夹送辊进行精加工， 使夹送辊恢复到 原图纸的精度要求。 0036 实施例2。 0037 某钢厂2250线精轧除鳞箱夹送辊的方法， 包括如下步骤。 0038 合金粉末的选择及混合。 0039 针对该夹送辊应用中存在热疲劳、 磨损及腐蚀等工况条件， 选择具有优良耐腐蚀、 耐磨损及抗热疲劳性能较好的铁基自熔合金混合粉末作为加送辊功能层修复材料。 其中， TiC的质量分数为： 15%； 铁基合金粉末的化学成分质量分数为： 1.1%的C、 5.0%的Si、 6%的B、。
18、 10%的Cr、 5%的Ni， 其余为Fe。 优选的TiC粉末粒度为150-200目， 纯度为95%以上； 优选的铁基 合金粉末粒度为120-300目。 利用混粉器进行粉末混合， 混合时间不少于3h。 0040 修复前夹送辊预处理。 0041 失效夹送辊需进行整体去疲劳层机加， 并对机加后的夹送辊进行着色探伤， 确保 其表面无裂纹、 气孔、 夹杂等缺陷存在。 0042 夹送辊修复。 0043 探伤无缺陷的夹送辊需进行预热， 温度在200。 达到预热温度后， 对辊径损失较 大的夹送辊进行堆焊处理， 恢复辊径尺寸， 堆焊后进行粗加工， 使辊径恢复到可熔覆尺寸。 0044 将粗加工后的夹送辊进行保温。
19、处理， 控制温度在200左右， 进行激光熔覆修复工 说 明 书 3/4 页 5 CN 109576603 A 5 作。 选用气体激光器， 具体工艺参数为送粉量20g/min， 激光功率4kw， 光斑直径3.5mm， 扫描 速度1200mm/min， 步进1.5mm， 单层熔覆厚度3mm。 后对夹送辊进行精加工， 使夹送辊恢复到 原图纸的精度要求。 0045 通过对修复后的功能层检测， 其硬度可达到50HRC左右， 是原夹送辊的1倍以上； 耐 蚀性能可提高1.2倍以上； 耐热疲劳性能也得到了显著的提高， 其使用寿命可提高1倍以上， 下线后的辊子直径减小在3mm以内。 说 明 书 4/4 页 6 CN 109576603 A 6 。