[发明专利]一种连铸辊辊套的修复方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种机械零件的修复方法，尤其涉及一种连铸辊辊套的修复方法。

背景技术

连铸机是冶金领域重要的铸钢设备，连铸机上所使用的辊套是连铸机中最重要的零件之一，并且在结晶器、支撑导向段中都有所应用，它性能的优劣及使用寿命则直接影响连铸机作业率、设备精度，钢坯的质量及维修成本。连铸辊辊套一般是由35CrMo或42CrMo材质经锻坯、调质热处理以及精加工而成，然而由于辊套外表面直接与高温钢坯接触，此时高温钢坯温度在900～1100℃之间，使辊套外表面温度达到600～700℃，极易产生氧化，加上冷却水喷淋会导致严重的水汽腐蚀，辊套外表面受到不间断的加热、冷却的反复作用，会产生热疲劳裂纹破坏。由于实际生产中这种高温、多水、多蒸汽的恶劣情况，经常会使辊套的表面产生龟裂，并继而发展成环状裂纹，导致辊套断裂失效，直接影响辊套的使用寿命。此外，如果连铸辊辊套的磨损和弯曲严重，将会导致铸机的精度降低，从而使生产出来的钢坯出现严重的质量问题。所以，辊套经常损坏，不仅造成直接生产成本增加，更重要的是还直接影响连铸机的作业率，增加维修成本。

针对上述问题，国内外开展了多方面的研究工作，主要在辊套材料冶炼过程中合金化学成分配比、热处理工艺等方面展开了研究，制备适合连铸辊辊套工况条件的材质，但是，由于这些材质均采用单一材料，其价格、硬度、耐磨性、热震性及强度、塑性和韧性等指标难以达到兼顾，无法满足连铸辊辊套复杂工况的特殊要求，不具备良好的适应性。另外，对于大量的待修复连铸辊辊套还需进行修复，目前，连铸辊辊套主要采用堆焊技术进行修复，如埋弧堆焊、明弧堆焊、带极堆焊等，但是由于堆焊焊丝成分、质量及堆焊技术本身特点等问题，在实际生产中容易在修复后的辊套中存在夹渣、气孔、裂痕等，这就严重影响了修复后辊套的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不仅提高辊套使用寿命，降低消耗，耐磨、耐热性强，而且工艺简单，可控性强，节省合金材料，成本低，生产率高的连铸辊辊套的修复方法。

本发明主要是利用激光熔覆对连铸辊辊套的疲劳损伤表面部位进行熔覆修复，其技术方案如下：

a.     检测待修复连铸辊辊套各部分的尺寸，查看是否适合激光熔覆修复标准，并且确定磨损部位以及疲劳损伤程度；

b.     依据疲劳损伤情况对连铸辊辊套的表面进行车削处理，即采用车削加工方法去除连铸辊辊套表面的疲劳层，一般车削量为1～3mm；

c.     对车削后的辊套进行磁粉探伤和超声波探伤，确保车削后连铸辊辊套表面以及内部无裂纹等缺陷；

d.     检测辊套本体材料的硬度及成分；

e.     根据辊套硬度以及成分的检测结果制备Ni45与WC合金粉末，将Ni45粉末最好是100～350目Ni45粉末与WC粉末最好是80～325目WC粉末按比例混合，其中Ni45粉末占总质量的60%～95%，WC粉末占总质量的5%～40%，最好，将Ni45粉末与WC粉末放入机械式混粉器中，混合1～2小时后得到Ni45与WC合金粉末；

f.       对连铸辊辊套采用整体预热的方式进行预热；所述连铸辊辊套的预热温度为300～350℃，保温时间为1～2小时；

g.     将上述制得的Ni45与WC合金粉末熔覆在预热后的辊套表面，将辊套固定在激光加工机床上，采用同轴送粉方式，送粉器的粉末传输速度为100～250g/min，采用CO₂激光器对连铸辊辊套进行熔覆扫描， CO₂激光器的优选工艺参数为：激光功率为1000～4800w，光斑直径4mm，搭接率5%～25%，扫描速度300mm/min～1400mm/min，使辊套表面熔覆3～5层Ni45与WC合金粉末，合金熔覆层厚度为3～5mm；

h.     为了降低熔覆区的残余应力，保持熔覆金属硬度的均匀一致性，防止产生冷裂纹，对熔覆后的辊套整体进行去应力退火，温度为350～500℃，保温5小时，并随炉缓冷；

i.       辊套冷却后，进行粗加工，采用磁粉进行表面探伤，检测熔覆层是否存在气孔、夹渣、裂痕等缺陷，如有气孔、夹渣、裂痕等缺陷可再次激光熔覆Ni45与WC合金粉末进行局部修补；