轧机牌坊的复合制造方法.pdf

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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 202010291429.6 (22)申请日 2020.04.14 (71)申请人 西安工程大学 地址 710048 陕西省西安市碑林区金花南 路19号 (72)发明人 符寒光成小乐屈银虎胥光申 刘毅刘少飞徐洁 (74)专利代理机构 西安弘理专利事务所 61214 代理人 罗笛 (51)Int.Cl. B22F 3/105(2006.01) B22C 9/02(2006.01) B22C 9/22(2006.01) C21D 1/28(2006.01) C21D 6/00(200。

2、6.01) C21D 9/00(2006.01) C22C 38/02(2006.01) C22C 38/04(2006.01) C22C 38/06(2006.01) C22C 38/20(2006.01) C22C 38/28(2006.01) C22C 38/34(2006.01) C22C 38/46(2006.01) C22C 38/48(2006.01) C22C 38/50(2006.01) C22C 38/54(2006.01) B23K 9/16(2006.01) B23K 35/30(2006.01) B33Y 10/00(2015.01) (54)发明名称 一种轧机牌坊的。

3、复合制造方法 (57)摘要 一种轧机牌坊的复合制造方法， 先用电弧炉 冶炼中碳低合金钢钢水， 然后采用水玻璃砂型将 钢水浇注成轧机牌坊毛坯， 轧机牌坊毛坯经粗加 工和正火处理后， 再采用CMT电弧增材制造方法， 以冷金属过渡电弧作为热源， 通过焊丝熔化， 逐 层堆敷在轧机牌坊工作部位， 制造厚度10 .0- 12.0mm的耐磨耐蚀涂层， 获得耐磨耐蚀性好的轧 机牌坊， 使用寿命比普通铸钢轧机牌坊提高3倍 以上， 还可以提高轧材精度， 减轻工人劳动强度， 推广应用具有良好的经济和社会效益。 权利要求书2页 说明书9页 CN 111545748 A 2020.08.18 CN 111545748 。

4、A 1.一种轧机牌坊的复合制造方法， 其特征在于， 具体按照以下步骤实施： 步骤1、 用电弧炉冶炼中碳低合金钢钢水， 钢水升温至1637-1648时， 将钢水出炉到钢 包； 步骤2、 采用水玻璃砂型将钢水浇注成轧机牌坊毛坯； 步骤3、 对轧机牌坊毛坯依次进行粗加工和热处理； 步骤4、 对经过热处理的轧机牌坊工作部位预热处理后采用CMT电弧增材制造方法， 以 冷金属过渡电弧作为热源， 通过合金钢焊丝熔化， 逐层堆敷制造耐磨耐蚀涂层。 2.根据权利要求1所述的一种轧机牌坊的复合制造方法， 其特征在于， 所述步骤1中中 碳低合金钢钢水按照质量百分比由以下原料组分构成： 0.30-0.36C， 0.1。

5、9-0.29Si， 0.61-0.74Mn， 0.33-0.42Cr， 0.040-0.073Ti， 0.037-0.051N， 0.018S， 0.020 P， 余量Fe， 以上各原料含量的总和应为100。 3.根据权利要求1所述的一种轧机牌坊的复合制造方法， 其特征在于， 所述步骤1中钢 包底部加入了占进入钢包内钢水质量分数0.12的金属铝和0.08的铜镁合金。 4.根据权利要求3所述的一种轧机牌坊的复合制造方法， 其特征在于， 所述铜镁合金按 照质量百分比由以下原料组分构成： 85-88Cu， 12-15Mg， 以上各原料含量的总和应为 100。 5.根据权利要求1所述的一种轧机牌坊的复。

6、合制造方法， 其特征在于， 所述步骤2中钢 水浇注过程中， 随钢水流浇入颗粒尺寸为1.5-2.5mm的高碳钢颗粒， 所述高碳钢颗粒加入量 占进入铸型内钢水质量分数的1.2-1.5， 所述高碳钢颗粒按照质量百分比由以下原料组 分构成： 1.46-1.55C， 0.66-0.85Si， 0.62-0.75Mn， 0.025S,0.028P， 余量Fe， 以 上各原料含量的总和应为100。 6.根据权利要求1所述的一种轧机牌坊的复合制造方法， 其特征在于， 所述步骤2中钢 水浇注温度为1553-1562， 钢水浇注完毕72-78h后， 开箱取出铸件， 得到轧机牌坊毛坯。 7.根据权利要求1所述的一种。

7、轧机牌坊的复合制造方法， 其特征在于， 所述步骤3中热 处理具体为， 将经过粗加工的轧机牌坊毛坯随炉加热至905-915， 保温6-8h后， 出炉空冷， 当轧机牌坊表面温度降至420-480时， 将其重新入炉加热至500-510， 保温30-35h后， 炉 冷至温度低于120后， 出炉空冷至室温。 8.根据权利要求1所述的一种轧机牌坊的复合制造方法， 其特征在于， 所述步骤4中合 金钢焊丝按照质量百分比由以下原料组分构成： 0.23-0.29C， 2.51-2.69Si， 0.15- 0.23Al， 0.37-0.43B， 28.77-28.98Cr， 2.57-2.78Ni， 0.45-0.。

8、68Mn， 0.26-0.35 Nb， 0.44-0.56V， 0.09-0.14Ce， 0.08-0.14Zr， 0.13-0.17Ca， 0.08-0.13N， 0.030S， 0.032P， 余量Fe和不可避免杂质， 以上各原料含量的总和应为100， 所述合 金钢焊丝直径为1.2-1.5mm。 9.根据权利要求1所述的一种轧机牌坊的复合制造方法， 其特征在于， 所述步骤4具体 为， 将经过热处理的轧机牌坊工作部位采用火焰加热方式进行预热处理， 使工作部位的温 度达到650-850， 然后采用CMT电弧增材制造方法， 使用冷金属过渡电弧作为热源， 合金钢 焊丝作为熔化极由冷金属过渡电弧焊枪。

9、送出， 冷金属过渡电弧焊枪位于轧机牌坊工作部位 上方， 冷金属过渡电弧焊枪外设有保护气喷嘴， 保护气喷嘴预通保护气40-70秒后， 在轧机 牌坊工作部位上选定起弧位置， 其中冷金属过渡电弧焊枪的中轴线与轧机牌坊表面的夹角 权利要求书 1/2 页 2 CN 111545748 A 2 为60-70 ， 保护气喷嘴的中轴线与轧机牌坊表面的夹角为40-60 ， 通过合金钢焊丝的熔化， 在轧机牌坊工作部位逐层堆焊成形， 每道堆焊层高为1.2-2.0mm， 层宽为4.0-6.0mm， 最终制 造成厚度10.0-12.0mm的耐磨耐蚀涂层， 再经过精加工至规定尺寸和精度。 10.根据权利要求9所述的一种轧。

10、机牌坊的复合制造方法， 其特征在于， 所述CMT电弧增 材制造方法中焊机为CMT焊机， 焊接电流为80-150A， 焊接电压8-15V， 冷金属过渡电弧焊枪 的送丝速度2.5-6.0m/min， 冷金属过渡电弧焊枪的焊接速度700-800mm/min， 层间温度为 95-148， 保护气为纯氩气， 保护气体的流量为20-25L/min。 权利要求书 2/2 页 3 CN 111545748 A 3 一种轧机牌坊的复合制造方法 技术领域 0001 本发明属于轧机制造技术领域， 涉及了一种轧机牌坊的复合制造方法。 背景技术 0002 轧机牌坊又称轧机机架、 架体， 是一个整体框架结构， 在轧机中主。

11、要起到支撑和固 定作用， 是热轧、 冷轧、 连轧等轧机的重要构成部分。 轧机牌坊是轧机工作机座中尺寸和重 量最大的部件， 主要由截面厚大的立柱及横梁组成， 整套轧辊和轧辊调整装置都安装在轧 机牌坊上。 在轧制时轧机牌坊要承受全部的轧制力和咬入钢坯时巨大的冲击载荷作用， 而 且轧机牌坊是轧机的永久性零部件， 因而对它的强度有很高的要求。 轧机牌坊经过长时间 的负荷运行及轧制冷却水、 氧化铁5皮的复合侵袭， 轧机牌坊接触面腐蚀磨损严重， 滑板固 定螺孔失效， 窗口难以调控， 影响着轧制的稳定顺行和产品质量。 常规的人工焊接插补修磨 和扩孔攻丝难以保证维修质量， 效果不佳。 0003 为了延长轧机牌。

12、坊的使用寿命， 中国发明专利CN 110528001公开了一种修复轧机 牌坊的激光熔覆装置， 装置包括激光熔覆单元和龙门式直线模组， 激光熔覆单元包括激光 发射器、 激光熔覆加工头和送粉器， 激光发射器通过传输光纤与激光熔覆加工头的输出光 接头连接， 用以将激光发射器发出的激光通过激光熔覆加工头发出， 送粉器通过送粉管与 激光熔覆加工头的送粉通道连接， 用以在进行激光辐照时将熔覆粉末输送到光斑辐照区域 的熔池内实现激光熔覆加工， 激光熔覆加工头挂载于直线模组上， 直线模组固定于轧机牌 坊上待修复区域， 并使激光熔覆加工头正对轧机牌坊上待修复区域， 通过直线模组带动激 光熔覆加工头相对于轧机牌坊。

13、表面进行多个方向直线移动， 以调整激光熔覆加工头相对于 轧机牌坊待修复区域的位置。 0004 中国发明专利CN110216381公开了一种基于双面胶金属粉膜预置粉末的激光熔覆 修复轧机牌坊的方法， 涉及金属表面处理技术领域。 该发明包括以下步骤： (1)将金属粉末 喷洒在双面胶的一侧胶面上并进行滚压处理， 得到双面胶金属粉膜； 所述金属粉末的组分 包括C、 Cr、 Ni、 Mo和Fe； (2)将所述双面胶金属粉膜的另一侧胶面粘结于待修复的轧机牌坊 的窗口面和槽口面上， 实现双面胶金属粉膜的预置； (3)对所述预置的双面胶金属粉膜进行 激光熔覆， 得到激光熔覆金属层。 该发明提供的方法极大地提高。

14、了金属粉末的利用率， 并提 高了激光熔覆效率， 降低了修复成本， 同时可显著提高修复后轧机牌坊的使用寿命。 0005 中国发明专利CN109868469公开了一种用于激光制造轧机牌坊和轧辊轴承座复合 衬板的粉末材料及其制造方法， 该粉末材料由以下组分按质量百分比组成： C:0.1-0.2、 Cr： 15-23、 Si： 0.2-0.7、 Mo： 0.5-2、 Ni： 23、 B:0.2-0.7、 Mn： 0.2-1.0、 MnN： 0.02-0.2、 Y： 0.1-0.5、 Fe： 余量； 然后将上述粉末材料通过激光熔覆在基材上， 并进行 后续的热处理和机加工以完成衬板的制造。 该发明制备出的。

15、衬板其耐腐蚀能力突出， 其使 用寿命是原衬板的至少2倍以上， 并能够降低生产成本。 0006 中国发明专利CN109759451公开了一种实现轧机牌坊在线快速智能修复装置及使 用方法， 该装置包括： 机架和激光器， 所述机架为正四棱框式支撑结构， 在机架相对面外侧 说明书 1/9 页 4 CN 111545748 A 4 分别设置有升降平台， 所述两个升降平台底面下侧设置有与水平伸缩电机连接的伸缩板， 在伸缩板上设置有激光器和通过驱动电机驱动的动力头； 所述升降平台、 驱动电机和水平 伸缩电机均与数控柜连接； 该使用方法包括： 搭建装置平台、 吊装、 缺陷工作面镗铣加工、 补 焊、 补焊后粗加。

16、工、 激光熔覆、 抛光、 质量检测。 该发明可以满足轧机牌坊两个工作面同时进 行修复加工， 缩短轧机牌坊加工周期， 减少人为吊装设备时间， 保证抛光后工作面的平整 度， 提高修复后成品表面质量。 0007 中国发明专利CN107160096公开了一种在线修复热轧带钢轧机牌坊的方法， 依次 包括以下步骤： 步骤一， 拆除清理； 步骤二， 定基准检测磨损量； 步骤三， 修复受损牌坊面； 步 骤四， 使用定位模板和钻床在线修复牌坊面上的失效螺纹孔； 步骤五， 安装上下滑板,最终 检测尺寸； 该发明有如下的优点： 采用在线修复技术保证牌坊面、 螺栓孔的尺寸公差和形位 公差， 提高了焊接材料与轧机牌坊的。

17、结合强度和稳定性， 在线修复提高效率缩短修复时间。 0008 中国发明专利CN107175459公开了一种采用定位法修复轧机牌坊磨损工艺， 采取 以下步骤： 1)在配合零部件上设置固定螺母； 2)在固定螺母上安装定位螺栓和锁紧螺母； 3) 去除牌坊表面杂质； 4)将配合零部件装配到牌坊上； 5)用塞尺测量牌坊与配合零部件各部 位的配合间隙； 6)将配合零部件拆除； 7)取用高分子复合材料并充分调和均匀； 8)在牌坊磨 损部位涂抹相应厚度的高分子复合材料； 9)安装配合零部件并测量装配尺寸， 保证装配公 差在要求公差范围内； 10)材料固化后， 拆除定位螺栓、 锁紧螺母， 完成修复。 该发明由于。

18、高 分子复合材料涂层的保护， 避免了冷却水对轧机牌坊的腐蚀， 并且可以吸收轧辊组件对牌 坊的冲击， 从而延长牌坊使用寿命。 0009 中国发明专利CN105081422公开了一种在线修复轧机牌坊的高效方法， 步骤有1. 预制U型底座2.轧机牌坊的拆除、 测量3.机下安装机床4.机床就位5.机床精调整6.加工。 该 方法安装方法先进， 简便易行， 在没有停机的条件下可以预先调整机床， 节约在线调整时 间。 机床就位方式独特， 安装基准为换辊轨道， 精度高。 可以利用换辊小车直接送入预定部 位， 无需传统的辊杠及倒链多次导入。 安全性高， 机械化程度高， 劳动强度低。 现场拆除量 小， 安装量小，。

19、 节约时间， 降低工程的劳动强度。 一次找正加工两个平面， 加工精度高， 平行 度不大于0.03mm,并且实现360度可转位切削， 灵活方便。 0010 中国发明专利CN104759828还公开了一种在线修复热轧带钢轧机牌坊的方法， 依 次包括以下步骤： 步骤一， 拆除清理； 步骤二， 定基准检测磨损量； 步骤三， 修复受损牌坊面； 步骤四， 使用定位模板和钻床在线修复牌坊面上的失效螺纹孔； 步骤五， 安装上下滑板,最 终检测尺寸； 本发明有如下的优点： 采用在线修复技术保证牌坊面、 螺栓孔的尺寸公差和形 位公差， 提高了焊接材料与轧机牌坊的结合强度和稳定性， 在线修复提高效率缩短修复时 间。。

20、 0011 采用上述普通修复方法修复轧机牌坊， 修复技术操作更加简单方便， 可对牌坊局 部受损处进行修补， 但由于涂层与轧机牌坊本体结合强度低， 牌坊工作过程中承受较大的 冲击会造成修补涂层的剥落。 采用较为先进的激光熔覆技术对轧机牌坊表面进行修复， 用 具有很好的防腐耐磨性能的涂层材料， 彻底改变牌坊表面的特性， 提高牌坊寿命， 避免牌坊 变形， 避免对牌坊表面频繁的机加工修复带来的危害， 则需要对牌坊进行离线修复。 快节奏 的生产实际状况， 不允许任何一架牌坊的离岗离线， 因此该修复技术目前无法适应快节奏 生产的需要。 本领域技术人员通过多种方法方式都无法解决上述难题。 采用激光熔覆方法 。

21、说明书 2/9 页 5 CN 111545748 A 5 修复轧机牌坊， 还存在效率较低和修复成本高的不足。 发明内容 0012 本发明的目的是提供一种轧机牌坊的复合制造方法， 解决了现有技术中存在的涂 层与轧机牌坊本体结合强度低， 熔覆需要进行离线修复不能适应快节奏生产需要同时效率 较低和修复成本高的问题。 0013 本发明所采用的技术方案是， 一种轧机牌坊的复合制造方法， 具体按照以下步骤 实施： 0014 步骤1、 用电弧炉冶炼中碳低合金钢钢水， 钢水升温至1637-1648时， 将钢水出炉 到钢包； 0015 步骤2、 采用水玻璃砂型将钢水浇注成轧机牌坊毛坯； 0016 步骤3、 对轧。

22、机牌坊毛坯依次进行粗加工和热处理； 0017 步骤4、 对经过热处理的轧机牌坊工作部位预热处理后采用CMT电弧增材制造方 法， 以冷金属过渡电弧作为热源， 通过合金钢焊丝熔化， 逐层堆敷制造耐磨耐蚀涂层。 0018 本发明的特点还在于： 0019 步骤1中中碳低合金钢钢水按照质量百分比由以下原料组分构成： 0.30-0.36C， 0.19-0.29Si， 0.61-0.74Mn， 0.33-0.42Cr， 0.040-0.073Ti， 0.037-0.051N， 0.018S， 0.020P， 余量Fe， 以上各原料含量的总和应为100。 0020 步骤1中钢包底部加入了占进入钢包内钢水质量分。

23、数0.12的金属铝和0.08的 铜镁合金。 0021 铜镁合金按照质量百分比由以下原料组分构成： 85-88Cu， 12-15Mg， 以上各原 料含量的总和应为100。 0022 步骤2中钢水浇注过程中， 随钢水流浇入颗粒尺寸为1.5-2.5mm的高碳钢颗粒， 所 述高碳钢颗粒加入量占进入铸型内钢水质量分数的1.2-1.5， 所述高碳钢颗粒按照质量 百分比由以下原料组分构成： 1.46-1.55C， 0.66-0.85Si， 0.62-0.75Mn， 0.025S, 0.028P， 余量Fe， 以上各原料含量的总和应为100。 0023 步骤2中钢水浇注温度为1553-1562， 钢水浇注完毕。

24、72-78h后， 开箱取出铸件， 得 到轧机牌坊毛坯。 0024 步骤3中热处理具体为， 将经过粗加工的轧机牌坊毛坯随炉加热至905-915， 保 温6-8h后， 出炉空冷， 当轧机牌坊表面温度降至420-480时， 将其重新入炉加热至500-510 ， 保温30-35h后， 炉冷至温度低于120后， 出炉空冷至室温。 0025 步骤4中合金钢焊丝按照质量百分比由以下原料组分构成： 0.23-0.29C， 2.51- 2.69Si， 0.15-0.23Al， 0.37-0.43B， 28.77-28.98Cr， 2.57-2.78Ni， 0.45-0.68 Mn， 0.26-0.35Nb， 0。

25、.44-0.56V， 0.09-0.14Ce， 0.08-0.14Zr， 0.13-0.17Ca， 0.08- 0.13N， 0.030S， 0.032P， 余量Fe和不可避免杂质， 以上各原料含量的总和应为 100， 所述合金钢焊丝直径为1.2-1.5mm。 0026 步骤4具体为， 将经过热处理的轧机牌坊工作部位采用火焰加热方式进行预热处 理， 使工作部位的温度达到650-850， 然后采用CMT电弧增材制造方法， 使用冷金属过渡电 弧作为热源， 合金钢焊丝作为熔化极由冷金属过渡电弧焊枪送出， 冷金属过渡电弧焊枪位 说明书 3/9 页 6 CN 111545748 A 6 于轧机牌坊工作部。

26、位上方， 冷金属过渡电弧焊枪外设有保护气喷嘴， 保护气喷嘴预通保护 气40-70秒后， 在轧机牌坊工作部位上选定起弧位置， 其中冷金属过渡电弧焊枪的中轴线与 轧机牌坊表面的夹角为60-70 ， 保护气喷嘴的中轴线与轧机牌坊表面的夹角为40-60 ， 通 过合金钢焊丝的熔化， 在轧机牌坊工作部位逐层堆焊成形， 每道堆焊层高为1.2-2.0mm， 层 宽为4.0-6.0mm， 最终制造成厚度10.0-12.0mm的耐磨耐蚀涂层， 再经过精加工至规定尺寸 和精度。 0027 CMT电弧增材制造方法中焊机为CMT焊机， 焊接电流为80-150A， 焊接电压8-15V， 冷 金属过渡电弧焊枪的送丝速度2。

27、.5-6.0m/min， 冷金属过渡电弧焊枪的焊接速度700-800mm/ min， 层间温度为95-148， 保护气为纯氩气， 保护气体的流量为20-25L/min。 0028 本发明的有益效果是： 0029 1)通过本发明方法制造的轧机牌坊强度高， 韧性好， 其中抗拉强度超过1200MPa， 屈服强度超高1000MPa， 屈强比高， 冲击韧性 KU超过60J/cm2， 确保轧机牌坊使用中不出现变 形， 有利于提高轧材精度； 0030 2)通过本发明方法制造的轧机牌坊工作部位采用CMT电弧增材制造方法， 制造成 厚度10-12mm的耐磨耐蚀涂层， 硬度超过58HRC， 比轧机牌坊本体硬度提高。

28、1倍以上， 耐蚀性 比轧机牌坊本体提高10倍以上； 0031 3)通过本发明方法制造的轧机牌坊具有优异的耐磨耐蚀性， 使用寿命比普通轧机 牌坊提高3倍以上， 还可以提高轧材精度， 减轻工人劳动强度， 推广应用具有良好的经济和 社会效益。 具体实施方式 0032 下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。 0033 本发明一种轧机牌坊的复合制造方法， 具体按照以下步骤实施： 0034 首先用电弧炉冶炼中碳低合金钢钢水， 中碳低合金钢钢水的化学组成及其质量 分数是0.30-0.36C,0.19-0.29Si,0.61-0.74Mn,0.33-0.42Cr,0.040-0.073Ti, 0.037-。

29、0.051N,0.018S,0.020P,余量Fe； 钢水升温至1637-1648时， 将钢水出炉 到钢包， 并在钢包底部加入了占进入钢包内钢水质量分数0.12的金属铝和0.08的铜镁 合金， 其中铜镁合金的化学组成及其质量分数是85-88Cu,12-15Mg； 然后采用水玻璃砂 型将钢水浇注成轧机牌坊毛坯， 并在钢水浇注过程中， 随钢水流浇入颗粒尺寸1.5-2.5mm的 高碳钢颗粒， 高碳钢颗粒加入量占进入铸型内钢水质量分数的1.2-1.5， 高碳钢颗粒的化 学组成及其质量分数是1.46-1.55C,0.66-0.85Si,0.62-0.75Mn,0.025S, 0.028P,余量Fe， 钢。

30、水浇注温度1553-1562； 钢水浇注完毕72-78h后， 开箱取出铸件， 得 到轧机牌坊毛坯； 轧机牌坊毛坯经粗加工后， 随炉加热至905-915， 保温6-8h后， 出炉空 冷， 当轧机牌坊表面温度降至420-480时， 将其重新入炉加热至500-510， 保温30-35h 后， 炉冷至温度低于120后， 出炉空冷至室温； 0035 将步骤中热处理后的轧机牌坊工作部位采用火焰加热方式进行预热处理， 使 工作部位的温度达到650-850； 然后将化学组成及质量分数为0.23-0.29C,2.51- 2.69Si,0.15-0.23Al,0.37-0.43B,28.77-28.98Cr,2.。

31、57-2.78Ni,0.45-0.68 Mn,0.26-0.35Nb,0.44-0.56V,0.09-0.14Ce,0.08-0.14Zr,0.13-0.17Ca,0.08- 说明书 4/9 页 7 CN 111545748 A 7 0.13N,0.030S,0.032P,余量Fe和不可避免杂质的合金钢焊丝， 合金钢焊丝直径 1.2-1.5mm， 采用CMT电弧增材制造方法， 使用冷金属过渡电弧作为热源， 合金钢焊丝作为熔 化极由冷金属过渡电弧焊枪送出， 冷金属过渡电弧焊枪位于轧机牌坊工作部位上方， 冷金 属过渡电弧焊枪外设有保护气喷嘴， 保护气喷嘴预通保护气40-70秒后， 在轧机牌坊工作部。

32、 位上选定起弧位置， 其中冷金属过渡电弧焊枪的中轴线与轧机牌坊表面的夹角为60-70 ， 保护气喷嘴的中轴线与轧机牌坊表面的夹角为40-60 ； 通过合金钢焊丝的熔化， 在轧机牌 坊工作部位逐层堆焊成形， 每道堆焊层高为1.2-2.0mm， 层宽为4.0-6.0mm， 最终制造成厚度 10.0-12.0mm的耐磨耐蚀涂层； 最后精加工至规定尺寸和精度。 0036 CMT电弧增材制造方法中焊机为CMT焊机， 焊接电流为80-150A， 焊接电压8-15V， 冷 金属过渡电弧焊枪的送丝速度2.5-6.0m/min， 冷金属过渡电弧焊枪的焊接速度700-800mm/ min， 层间温度为95-148。

33、， 保护气为纯氩气， 保护气体的流量为20-25L/min。 0037 本发明一种轧机牌坊的复合制造方法， 先用电弧炉冶炼中碳低合金钢钢水， 采用 电弧炉熔炼钢水， 可以减少钢水中O、 H、 N等有害元素含量。 中碳低合金钢钢水的化学组成及 其质量分数是0.30-0.36C,0.19-0.29Si,0.61-0.74Mn,0.33-0.42Cr,0.040- 0.073Ti,0.037-0.051N,0.018S,0.020P,余量Fe。 其中加入0.61-0.74Mn, 0.33-0.42Cr， 可以提高铸钢强度， 加入0.040-0.073Ti,0.037-0.051N， 可以细化铸 钢晶。

34、粒， 提高铸钢强韧性。 为了进一步净化钢水， 当钢水升温至1637-1648时， 将钢水出炉 到钢包， 并在钢包底部加入了占进入钢包内钢水质量分数0.12的金属铝和0.08的铜镁 合金。 特别是0.08的铜镁合金(铜镁合金的化学组成及其质量分数是85-88Cu,12-15 Mg)的加入， 可以进一步脱硫、 脱氧， 改善夹杂物形态和分布， 进一步提高铸钢强韧性。 采用 水玻璃砂型将钢水浇注成轧机牌坊毛坯， 水玻璃砂型强度高， 而轧机牌坊重量大， 可以确保 浇注安全。 由于轧机牌坊重量大， 壁厚， 凝固时间长， 极易产生缩孔和疏松， 降低轧机牌坊的 强度和韧性， 导致轧机牌坊使用时易产生变形， 影。

35、响轧制产品的精度。 本发明在钢水浇注过 程中， 随钢水流浇入颗粒尺寸1.5-2.5mm的高碳钢颗粒， 高碳钢颗粒的化学组成及其质量分 数是1.46-1.55C,0.66-0.85Si,0.62-0.75Mn,0.025S,0.028P,余量Fe； 高碳 钢颗粒加入量占进入铸型内钢水质量分数的1.2-1.5， 钢水浇注温度1553-1562。 高碳 钢颗粒的熔点明显低于钢水温度， 随流加入钢水中， 其表面会局部熔化， 成为钢水的结晶核 心， 促进钢水的结晶凝固， 细化轧机牌坊凝固组织， 消除轧机牌坊中的缩孔和疏松缺陷， 提 高轧机牌坊的强韧性。 0038 本发明当钢水浇注完毕72-78h后， 开。

36、箱取出铸件， 得到轧机牌坊毛坯。 轧机牌坊毛 坯经粗加工后， 随炉加热至905-915， 保温6-8h后， 出炉空冷， 进行正火处理， 可以消除铸 态组织中的铁素体组织， 提高轧机牌坊的强度。 当轧机牌坊表面温度降至420-480时， 将 其重新入炉加热至500-510， 保温30-35h后， 炉冷至温度低于120后， 出炉空冷至室温。 主要是为了控制轧机牌坊的内应力， 并使轧机牌坊全部获得强韧性好的细小珠光体基体组 织。 0039 本发明为了提高轧机牌坊工作部位的耐磨耐蚀性， 在轧机牌坊的工作部位进行表 面强化， 采用CMT电弧增材制造方法， 以冷金属过渡电弧作为热源， 通过焊丝熔化， 逐层。

37、堆敷 在轧机牌坊工作部位， 制造厚度10.0-12.0mm的耐磨耐蚀涂层。 为了防止轧机牌坊的开裂， 在轧机牌坊工作部位表面处理前， 需要先对热处理后的轧机牌坊工作部位采用火焰加热方 说明书 5/9 页 8 CN 111545748 A 8 式进行预热处理， 使工作部位的温度达到650-850。 本发明采用CMT电弧增材制造方法， 使 用冷金属过渡电弧作为热源， 合金钢焊丝作为熔化极由冷金属过渡电弧焊枪送出， 冷金属 过渡电弧焊枪位于轧机牌坊工作部位上方， 冷金属过渡电弧焊枪外设有保护气喷嘴， 保护 气喷嘴预通保护气40-70秒后， 在轧机牌坊工作部位上选定起弧位置， 其中冷金属过渡电弧 焊枪。

38、的中轴线与轧机牌坊表面的夹角为60-70 ， 保护气喷嘴的中轴线与轧机牌坊表面的夹 角为40-60 。 本发明合金钢焊丝的化学组成及质量分数为0.23-0.29C,2.51-2.69Si, 0.15-0.23Al,0.37-0.43B,28.77-28.98Cr,2.57-2.78Ni,0.45-0.68Mn,0.26- 0.35Nb,0.44-0.56V,0.09-0.14Ce,0.08-0.14Zr,0.13-0.17Ca,0.08-0.13N, 0.030S,0.032P,余量Fe和不可避免杂质。 焊丝中加入0.37-0.43B,0.23-0.29C, 0.26-0.35Nb和0.44-。

39、0.56V， 可以确保堆焊层中， 生成较多高硬度的硼碳化物， 提高对 焊层硬度。 焊丝中加入2.51-2.69Si和0.37-0.43B， 可以提高堆焊层的外观和内在质 量， 防止堆焊层表面出现夹杂物。 焊丝中加入2.57-2.78Ni， 可以提高堆焊层强度， 特别是 加入28.77-28.98Cr， 可以大幅度提高堆焊层耐蚀性， 也有利于耐磨性的进一步提高。 焊 丝中加入0.15-0.23Al， 可以提高堆焊层抗高温氧化性能。 焊丝中加入0.09-0.14Ce, 0.08-0.14Zr,0.13-0.17Ca,0.08-0.13N， 可以细化堆焊层凝固组织， 改善堆焊层中 夹杂物的形态和分布。

40、， 提高堆焊层的强韧性和耐蚀性。 为了确保堆焊的平稳性， 将合金钢焊 丝直径控制在1.2-1.5mm。 本发明采用CMT电弧增材制造方法， 在轧机牌坊工作部位制造耐 磨耐蚀涂层， 选用的焊机为CMT焊机， 焊接电流为80-150A， 焊接电压8-15V， 可以确保焊接时 轧机牌坊升温小， 不变形。 冷金属过渡电弧焊枪的送丝速度2.5-6.0m/min， 冷金属过渡电弧 焊枪的焊接速度700-800mm/min； 层间温度为95-148； 保护气为纯氩气， 保护气体的流量 为20-25L/min。 本发明通过合金钢焊丝的熔化， 在轧机牌坊工作部位逐层堆焊成形， 每道堆 焊层高为1.2-2.0mm。

41、， 层宽为4.0-6.0mm， 最终制造成厚度10.0-12.0mm的耐磨耐蚀涂层； 最 后精加工至规定尺寸和精度， 即可获得耐磨耐蚀性好、 强韧性好和不变形的轧机牌坊。 0040 以下结合实施例对本发明做进一步详述： 0041 实施例1： 0042 一种轧机牌坊的复合制造方法， 先用电弧炉冶炼中碳低合金钢钢水， 然后采用水 玻璃砂型将钢水浇注成轧机牌坊毛坯， 轧机牌坊毛坯经粗加工和正火处理后， 再采用CMT电 弧增材制造方法， 以冷金属过渡电弧作为热源， 通过焊丝熔化， 逐层堆敷在轧机牌坊工作部 位， 制造厚度10.0-10.2mm的耐磨耐蚀涂层， 具体工艺步骤如下： 0043 首先用电弧炉。

42、冶炼中碳低合金钢钢水， 中碳低合金钢钢水的化学组成及其质量 分数是0.30C,0.29Si,0.61Mn,0.42Cr,0.040Ti,0.051N,0.016S,0.015 P,余量Fe； 钢水升温至1637时， 将钢水出炉到钢包， 并在钢包底部加入了占进入钢包内钢 水质量分数0.12的金属铝和0.08的铜镁合金(所述铜镁合金的化学组成及其质量分数 是85Cu,15Mg)； 然后采用水玻璃砂型将钢水浇注成轧机牌坊毛坯， 并在钢水浇注过程 中， 随钢水流浇入颗粒尺寸1.5-2.5mm的高碳钢颗粒(所述高碳钢颗粒的化学组成及其质量 分数是1.55C,0.66Si,0.75Mn,0.023S,0.。

43、026P,余量Fe)， 高碳钢颗粒加入量占 进入铸型内钢水质量分数的1.2， 钢水浇注温度1553； 钢水浇注完毕72h后， 开箱取出铸 件， 得到轧机牌坊毛坯； 轧机牌坊毛坯经粗加工后， 随炉加热至905， 保温8h后， 出炉空冷， 当轧机牌坊表面温度降至420-450时， 将其重新入炉加热至500， 保温35h后， 炉冷至温 说明书 6/9 页 9 CN 111545748 A 9 度低于120后， 出炉空冷至室温； 0044 将步骤中热处理后的轧机牌坊工作部位采用火焰加热方式进行预热处理， 使 工作部位的温度达到650-680； 然后将化学组成及质量分数为0.23C,2.69Si,0.1。

44、5 Al,0.43B,28.77Cr,2.78Ni,0.45Mn,0.35Nb,0.44V,0.14Ce,0.08Zr, 0.17Ca,0.08N,0.021S,0.030P,余量Fe和不可避免杂质的合金钢焊丝， 合金钢焊 丝直径1.2mm， 采用CMT电弧增材制造方法， 所述焊机为CMT焊机， 焊接电流为80A， 焊接电压 15V， 使用冷金属过渡电弧作为热源， 合金钢焊丝作为熔化极由冷金属过渡电弧焊枪送出， 冷金属过渡电弧焊枪位于轧机牌坊工作部位上方， 冷金属过渡电弧焊枪外设有保护气喷 嘴， 保护气喷嘴预通保护气40秒后， 在轧机牌坊工作部位上选定起弧位置， 其中冷金属过渡 电弧焊枪的中轴。

45、线与轧机牌坊表面的夹角为60 ， 保护气喷嘴的中轴线与轧机牌坊表面的 夹角为40 ； 冷金属过渡电弧焊枪的送丝速度2.5m/min， 冷金属过渡电弧焊枪的焊接速度 700mm/min； 层间温度为95-98； 保护气为纯氩气， 保护气体的流量为20L/min； 通过合金钢 焊丝的熔化， 在轧机牌坊工作部位逐层堆焊成形， 每道堆焊层高为1.2mm， 层宽为4.0mm， 最 终制造成厚度10.0-10.2mm的耐磨耐蚀涂层； 最后精加工至规定尺寸和精度。 轧机牌坊力学 性能见表1。 0045 实施例2： 0046 一种轧机牌坊的复合制造方法， 先用电弧炉冶炼中碳低合金钢钢水， 然后采用水 玻璃砂型。

46、将钢水浇注成轧机牌坊毛坯， 轧机牌坊毛坯经粗加工和正火处理后， 再采用CMT电 弧增材制造方法， 以冷金属过渡电弧作为热源， 通过焊丝熔化， 逐层堆敷在轧机牌坊工作部 位， 制造厚度11.9-12.0mm的耐磨耐蚀涂层， 具体工艺步骤如下： 0047 首先用电弧炉冶炼中碳低合金钢钢水， 中碳低合金钢钢水的化学组成及其质量 分数是0.36C,0.19Si,0.74Mn,0.33Cr,0.073Ti,0.037N,0.011S,0.015 P,余量Fe； 钢水升温至1648时， 将钢水出炉到钢包， 并在钢包底部加入了占进入钢包内钢 水质量分数0.12的金属铝和0.08的铜镁合金(所述铜镁合金的化学。

47、组成及其质量分数 是88Cu,12Mg)； 然后采用水玻璃砂型将钢水浇注成轧机牌坊毛坯， 并在钢水浇注过程 中， 随钢水流浇入颗粒尺寸1.5-2.5mm的高碳钢颗粒(所述高碳钢颗粒的化学组成及其质量 分数是1.46C,0.85Si,0.62Mn,0.020S,0.023P,余量Fe)， 高碳钢颗粒加入量占 进入铸型内钢水质量分数的1.5， 钢水浇注温度1562； 钢水浇注完毕78h后， 开箱取出铸 件， 得到轧机牌坊毛坯； 轧机牌坊毛坯经粗加工后， 随炉加热至915， 保温6h后， 出炉空冷， 当轧机牌坊表面温度降至460-480时， 将其重新入炉加热至510， 保温30h后， 炉冷至温 度低。

48、于120后， 出炉空冷至室温； 0048 将步骤中热处理后的轧机牌坊工作部位采用火焰加热方式进行预热处理， 使 工作部位的温度达到820-850； 然后将化学组成及质量分数为0.29C,2.51Si,0.23 Al,0.37B,28.98Cr,2.57Ni,0.68Mn,0.26Nb,0.56V,0.09Ce,0.14Zr, 0.13Ca,0.13N,0.021S,0.027P,余量Fe和不可避免杂质的合金钢焊丝， 合金钢焊 丝直径1.5mm， 采用CMT电弧增材制造方法， 所述焊机为CMT焊机， 焊接电流为150A， 焊接电压 8V， 使用冷金属过渡电弧作为热源， 合金钢焊丝作为熔化极由冷金。

49、属过渡电弧焊枪送出， 冷 金属过渡电弧焊枪位于轧机牌坊工作部位上方， 冷金属过渡电弧焊枪外设有保护气喷嘴， 保护气喷嘴预通保护气70秒后， 在轧机牌坊工作部位上选定起弧位置， 其中冷金属过渡电 说明书 7/9 页 10 CN 111545748 A 10 弧焊枪的中轴线与轧机牌坊表面的夹角为70 ， 保护气喷嘴的中轴线与轧机牌坊表面的夹 角为60 ； 冷金属过渡电弧焊枪的送丝速度6.0m/min， 冷金属过渡电弧焊枪的焊接速度 800mm/min； 层间温度为145-148； 保护气为纯氩气， 保护气体的流量为25L/min； 通过合金 钢焊丝的熔化， 在轧机牌坊工作部位逐层堆焊成形， 每道堆。

50、焊层高为2.0mm， 层宽为6.0mm， 最终制造成厚度11.9-12.0mm的耐磨耐蚀涂层； 最后精加工至规定尺寸和精度。 轧机牌坊力 学性能见表1。 0049 实施例3： 0050 一种轧机牌坊的复合制造方法， 先用电弧炉冶炼中碳低合金钢钢水， 然后采用水 玻璃砂型将钢水浇注成轧机牌坊毛坯， 轧机牌坊毛坯经粗加工和正火处理后， 再采用CMT电 弧增材制造方法， 以冷金属过渡电弧作为热源， 通过焊丝熔化， 逐层堆敷在轧机牌坊工作部 位， 制造厚度11.0-11.1mm的耐磨耐蚀涂层， 具体工艺步骤如下： 0051 首先用电弧炉冶炼中碳低合金钢钢水， 中碳低合金钢钢水的化学组成及其质量 分数是。