[发明专利]铸铁轧辊激光表面合金化用合金粉末及其制法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属激光表面合金化用合金粉末材料及其制备方法和应用，特别是应用于铸铁轧辊激光表面合金化用合金粉末及其制法以及它的应用，属于冶金技术领域。

背景技术

轧辊是一般轧钢厂耗量最大的配件之一。目前我国吨钢辊耗3kg/t，其中轧制带钢的热轧辊辊耗最高，一个中型的带钢厂一年的辊耗约占年利润的10％。因此，降低辊耗是钢铁企业急需解决的重要课题。提高轧辊的硬度、耐磨性和抗腐蚀性是降低轧钢辊耗研究的重要方向。目前在轧制棒材和高速线材上，国内外先后采用高速钢轧辊和硬质合金复合轧辊，其使用效果良好。但在铸铁系热轧带材上还未见到成功使用的报导。铸铁系热轧的工况条件较差，它既要同1000～1100℃的红热钢胚直接接触，还要承受室温冷水的强制冷却，同时还要承受约300t/m²以上的轧制力，在这种热力交变的工况条件下，轧辊需要很高的硬度、耐磨性和抗腐蚀性能，以及耐冷热冲击强度。传统的轧辊表面修复与强化技术主要包括轧辊表面的堆焊技术、热喷涂技术、热喷焊技术和激光熔覆技术等。前三者主要属于机械结合，结合强度不够，不能有效的提高轧辊表面高温磨损和抗开裂的能力；而后者(即激光熔覆技术)一般用铁粉用作骨料，添加一定比例的Mo、W、Co等合金元素，容易在硬化层产生裂纹。因此开发新的技术来进行轧辊表面的强化与修复意义十分重大。目前为止，还没有一种理想的专门用于铸铁轧辊激光表面合金化用合金粉末，因此，研发专用于铸铁轧辊激光表面合金化用合金粉末材料成为亟待解决的关键问题。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种铸铁轧辊激光表面合金化用合金粉末及其制法和应用。本发明所提供的合金粉末均匀性好，用于铸铁轧辊激光表面合金化后形成的合金化层组织细小、无孔洞和裂纹，合金化层与基材呈冶金结合，结合强度高，且所形成的合金化层具有硬度高、耐磨性强、耐腐蚀及耐冷热冲击强度高等特点。

本发明是这样构成的：一种铸铁轧辊激光表面合金化用合金粉末，按照重量份计算，它是由下述原料粉末混合而成的：TiO₂ 22～28份、Al₂O₃ 12～18份、SiO₂ 3～6份、Cr₂O₃ 8～12份、Cr 4～7份、Si 10～16份、W 10～14份、Co 3～6份和Mo 6～10份。

按照重量份计算，前述合金粉末优选由下述原料粉末混合而成：TiO₂ 25份、Al₂O₃ 15份、SiO₂ 5份、Cr₂O₃ 10份、Cr 5份、Si 15份、W 12份、Co 5份和Mo 8份。

前述铸铁轧辊激光表面合金化用合金粉末的制备方法为：按配方及比例称取粒度不大于140目且不小于280目的各种原料粉末，然后在研钵中研磨使之充分混合，即得产品。

前述原料粉末在研钵中的研磨时间为6～8小时。若研磨时间过长则生产成本增加、降低效益，若研磨时间过短则这些原料粉末不能够充分地混合均匀，达不到最佳的使用效果。

本发明所述铸铁轧辊激光表面合金化用合金粉末的应用：将所述合金粉末用于铸铁轧辊的激光表面合金化。

具体的应用方法为：将所述合金粉末用粘接剂涂覆于需要进行合金化的铸铁轧辊表面，在激光输出功率P＝1.7～2.5KW，扫描速度V＝3～8mm/s，光斑尺寸D＝2～4mm的条件下，进行激光合金化。

优选的应用方法为：将所述合金粉末用粘接剂涂覆于需要进行合金化的铸铁轧辊表面，在激光输出功率P＝2.2KW，扫描速度V＝5mm/s，光斑尺寸D＝3mm的条件下，进行激光合金化。前述激光合金化的工艺参数是发明人经过多次试验筛选出来的：如在光斑直径为3.0mm、焦距为320mm的设定值下，先选定4mm/s的扫描速度，分别用1.7kw、2.0kw、2.2kw、2.5kw的功率进行激光合金化，然后观察分析不同功率下的合金化层的组织性能，进行对比，得到最佳功率参数；再选定2.2KW的最佳功率，分别用不同的速度3mm/s、5mm/s、6mm/s、7mm/s进行扫描，然后观察分析不同扫描速度下的合金化层的组织性能，进行对比，得到最佳的扫描速度。