專(zhuān)利名稱(chēng)：一種帶鋼卷取機(jī)空心軸缺陷處理修復(fù)再造的新工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光熔覆復(fù)合功能材料技術(shù)領(lǐng)域，特別一種帶鋼巻取機(jī)空心軸 缺陷處理修復(fù)再造的新工藝方法。
技術(shù)背景鋼廠熱連軋板生產(chǎn)線中的巻取機(jī)是成巻軋制和帶鋼精整機(jī)組中的重要設(shè)備，巻取機(jī)的作用是將軋制的成品巻取成巻，鋼巻單重約15-30噸，以適應(yīng)生產(chǎn)、 運(yùn)輸、儲(chǔ)存及用戶(hù)的需要。巻取機(jī)有很大的張力以保證降低軋制壓力，減少帶 鋼翹曲現(xiàn)象，從而提高帶鋼產(chǎn)品質(zhì)量。巻取機(jī)巻筒的結(jié)構(gòu)為二斜面四菱錐軸、 弓形塊、空心軸和鉗口組成?？招妮S作為巻取機(jī)核心設(shè)備部件，部件單重4.5噸， 新件制造周期12個(gè)月以上，費(fèi)用極高，目前還有許多生產(chǎn)線釆用進(jìn)口件。因空 心軸工作在高速、高溫、交變重載荷工作環(huán)境易出現(xiàn)超磨損、高溫氧化腐蝕、 局部裂紋并快速延展損壞失效而報(bào)廢，有效壽命僅80萬(wàn)噸鋼巻加工量。給企業(yè) 帶來(lái)極高的配件消耗成本，檢修成本，生產(chǎn)作業(yè)率下降，安全隱患增多，直接 影響到工廠的安全生產(chǎn)和效益。由于巻取機(jī)空心軸材料要求嚴(yán)格，精度高，可 焊性差，加工制造復(fù)雜，周期長(zhǎng)，費(fèi)用高， 一直未找到一個(gè)經(jīng)濟(jì)有效、安全可 靠恢復(fù)功能修復(fù)利用的好方法，目前解決的辦法只有更換新的空心軸，給鋼廠 企業(yè)帶來(lái)及高的配件消耗成本。2007年岳陽(yáng)大陸激光技術(shù)有限公司和武鋼股份 有限公司設(shè)備管理部經(jīng)雙方技術(shù)論證，利用激光熔覆技術(shù)的工藝原理和特點(diǎn)以 及復(fù)合功能材料技術(shù)成功的進(jìn)行了空心軸缺陷修復(fù)處理再造，并取得良好的使 用效果
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)背景技術(shù)中存在的缺點(diǎn)和問(wèn)題加以改進(jìn)，提供一種帶 鋼巻取機(jī)空心軸缺陷處理修復(fù)再造的新工藝方法，達(dá)到恢復(fù)缺陷空心軸的機(jī)械 性能及可再用功能的新件水平，且技術(shù)可靠性高、經(jīng)濟(jì)性好。本發(fā)明包括以下工藝步驟-1) 對(duì)裂紋進(jìn)行無(wú)損探傷檢查，確定裂紋的數(shù)量和走向，選擇其中幾條相對(duì) 比較深的裂紋進(jìn)行清理，了解裂紋形貌和空間走向，對(duì)磨損和腐蝕區(qū)域進(jìn)行清理去除損傷層；2) 根據(jù)實(shí)際檢測(cè)結(jié)果，結(jié)合激光熔覆的特點(diǎn)設(shè)計(jì)裂紋打磨工藝坡口的截面 形狀、底部寬度和深度的設(shè)計(jì)；3) 去除表面附著物和磨損部位疲勞層，分別對(duì)每條裂紋按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行 坡口清理打磨，裂紋清理干凈后，并對(duì)其進(jìn)行殘余應(yīng)力消除，最后潔凈技術(shù)處 理；4乂 T^/t)微兀;W《菱叉-a 乂J《S， 1X^ffl^'Kf農(nóng)^C"乂l""i 1^L+^兀附T發(fā)W 口 ^口 口 WU義問(wèn)、金相組織穩(wěn)定和優(yōu)異的抗裂性專(zhuān)用鎳基合金底層材料，面層使用耐腐蝕性、耐磨性專(zhuān)用鈷基材料的表面功能復(fù)合材料至設(shè)計(jì)尺寸并留加工最佳余量；5) 激光熔覆復(fù)合完后進(jìn)行加工至所需尺寸和表面粗糙度；6) 品質(zhì)檢測(cè)，對(duì)再造區(qū)域進(jìn)行表面磁粉探傷和超聲波探傷檢測(cè)，硬度檢測(cè)， 表面粗糙度檢測(cè)。本發(fā)明所述的鎳基合金材料的化學(xué)成分組成重量份為0.34份C、 21.04份 Cr、 8,11份Mo、 1.5份A1、 3.08份Ti。本發(fā)明所述的鈷基合金材料的化學(xué)成分組成的重量份為1.0-1.3份C、28-30份Cr、 3. 0份Fe、 0. 50份Mn、 l.OO份Mo、 3. OO份Ni、 1.55份Si、 5.5 份W、其它為Co。
本發(fā)明所述的無(wú)損探傷檢查為表面著色滲透探傷檢測(cè)。本發(fā)明所述的工藝坡口設(shè)計(jì)為上大下小的梯形的端面形貌、底部寬度5mm、 斜邊按角度為25-30。C進(jìn)行打磨，深度根據(jù)裂紋的深度而定，并做消除應(yīng)力處理。本發(fā)明所述的激光熔覆打底的工藝參數(shù)為激光功率為2000-3500W，光斑 直徑為3-4 ram，掃描速度為350-500mm/min，搭接率20-30%，氬氣保護(hù)；合金 材料使用送粉器用同步送粉方式將材料送入激光熔覆的熔池，并使用自動(dòng)編程 完成激光熔覆操作，以提高熔覆質(zhì)量。本發(fā)明所述的激光熔覆面層的工藝參數(shù)為激光功率為3000-4500W，光斑 直徑為2. 5-4. 5腿，掃描速度為400-600mm/min，搭接率20-30%，氬氣保護(hù)； 合金材料預(yù)制在底層熔覆材料表面。本發(fā)明所述的激光復(fù)合的表層的厚度為3-4. 5mm。本發(fā)明所述的加工按照著色探傷檢測(cè)、粗打磨、粗銑和精銑處理，使用專(zhuān) 用胎具對(duì)研和拋光處理。本發(fā)明所述的品質(zhì)檢測(cè)為對(duì)再造區(qū)域表面磁粉探傷和超聲波探傷檢測(cè)，硬 度檢測(cè)，表面粗糙度檢測(cè)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果解決了傳統(tǒng)振動(dòng)焊、氫弧焊、噴涂、鍍層等傳 統(tǒng)修理方法無(wú)法解決的材料選用局限性、工藝過(guò)程熱應(yīng)力、熱變形、材料晶粒 粗大、基體材料結(jié)合強(qiáng)度差、熱焊加工對(duì)母材機(jī)構(gòu)性能影響大等一系列技術(shù)難 題。與傳統(tǒng)的方法相比，激光熔覆復(fù)合層與基體均無(wú)粗大組織，熔覆層及基界 面組織致密，晶粒細(xì)小，熔覆組織無(wú)裂紋、夾雜等缺陷；熔覆層與基體形成冶 金結(jié)合，不脫落；熱變形小，應(yīng)力低，表面硬度高；對(duì)基體稀釋率低，熔覆層 尺寸大小和位置可以精確控制，熔覆后機(jī)械加工余量小，復(fù)合功能層具有高耐 腐蝕性、高耐磨性的特點(diǎn)。為各大鋼鐵企業(yè)在熱連軋板生產(chǎn)線上的巻取機(jī)空心 軸的修復(fù)提供了一種新的技術(shù)手段，本發(fā)明無(wú)環(huán)境污染、生產(chǎn)率高、能耗低，
大大減少企業(yè)配件消耗成本。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例去除空心軸工作表面附著物，對(duì)軸整體使用著色探傷檢測(cè)，確定磨損區(qū)域 和裂紋的數(shù)量和走向，對(duì)裂紋的清理打磨按照工藝設(shè)計(jì)開(kāi)底寬5mm斜邊按30 。C的上大底小的梯形截面形狀的坡口，并進(jìn)行應(yīng)力消除處理；對(duì)磨損區(qū)域去除 疲勞層，清理完成后做潔凈技術(shù)處理。利用送粉裝置把熔合性好、結(jié)合強(qiáng)度高、 金相組織穩(wěn)定性和優(yōu)異的抗裂性專(zhuān)用鎳基合金底層材料做打底熔覆，具體熔覆 工藝參數(shù)如下激光功率3100W，光斑直徑3.2誦，掃描速度500腿/min，搭接 率20%，氬氣保護(hù)，使用自動(dòng)編程完成激光熔覆操作，以提高熔覆質(zhì)量。在面層 使用耐腐蝕性、耐磨性專(zhuān)用鈷基合金材料進(jìn)行熔覆，工藝參數(shù)為激光功率 4500W，光斑直徑4. 5 mm，掃描速度600mm/min，搭接率25°/。。最后加工按照著色探傷檢測(cè)、粗打磨、粗銑和精銑處理，使用專(zhuān)用胎具對(duì)研和拋光處理成型，表面粗糙達(dá)到^以上。最終進(jìn)行品質(zhì)檢測(cè)，使用表面磁粉探傷和超聲波探傷檢 測(cè)，檢測(cè)修復(fù)區(qū)域的表面質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量，進(jìn)行硬度檢測(cè)。經(jīng)過(guò)上述實(shí)施例處理的空心軸，在熱連軋板生產(chǎn)線上使用效果表明，達(dá)到 機(jī)組正常使用要求并延長(zhǎng)使用壽命，改善產(chǎn)品質(zhì)量。本發(fā)明所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行的描述，并非對(duì) 本發(fā)明構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)思想的前題下，本領(lǐng)域中工 程技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的保 護(hù)范圍，本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)內(nèi)容，已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書(shū)中。
權(quán)利要求
1、一種帶鋼卷取機(jī)空心軸缺陷處理修復(fù)再造的新工藝方法，其特征在于包括以下工藝步驟1)對(duì)裂紋進(jìn)行無(wú)損探傷檢查，確定裂紋的數(shù)量和走向，選擇其中幾條相對(duì)比較深的裂紋進(jìn)行清理，了解裂紋形貌和空間走向，對(duì)磨損和腐蝕區(qū)域進(jìn)行清理去除損傷層；2)根據(jù)實(shí)際檢測(cè)結(jié)果，結(jié)合激光熔覆的特點(diǎn)設(shè)計(jì)裂紋打磨工藝坡口的截面形狀、底部寬度和深度的設(shè)計(jì)；3)去除表面附著物和磨損部位疲勞層，分別對(duì)每條裂紋按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行坡口清理打磨，裂紋清理干凈后，并對(duì)其進(jìn)行殘余應(yīng)力消除，最后潔凈技術(shù)處理；4)采用激光熔覆復(fù)合方法，在軸母體裂紋坡口區(qū)域先熔覆熔合結(jié)合強(qiáng)度高、金相組織穩(wěn)定和優(yōu)異的抗裂性專(zhuān)用鎳基合金底層材料，面層使用耐腐蝕性、耐磨性專(zhuān)用鈷基材料的表面功能復(fù)合材料至設(shè)計(jì)尺寸并留加工最佳余量；5)激光熔覆復(fù)合完后進(jìn)行加工至所需尺寸和表面粗糙度；6)品質(zhì)檢測(cè)，對(duì)再造區(qū)域進(jìn)行表面磁粉探傷和超聲波探傷檢測(cè)，硬度檢測(cè)，表面粗糙度檢測(cè)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶鋼巻取機(jī)空心軸缺陷處理修復(fù)再造的新工 藝方法，其特征在于所述的鎳基合金材料的化學(xué)成分組成重量份為0.34份C、 21.04份Cr、 8.11份Mo、 1.5份A1、 3.08份Ti。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶鋼巻取機(jī)空心軸缺陷處理修復(fù)再造的新工 藝方法，其特征在于所述的鈷基合金材料的化學(xué)成分組成的重量份為1.0-1.3 份C、 28-30份Cr、 3. 0份Fe、 0. 50份Mn、 l.OO份Mo、 3. OO份Ni、 1.55份Si、 5. 5份W、其它為Co。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶鋼巻取機(jī)空心軸缺陷處理修復(fù)再造的新工 藝方法，其特征在于所述的無(wú)損探傷檢查為表面著色滲透探傷檢測(cè)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶鋼巻取機(jī)空心軸缺陷處理修復(fù)再造的新工 藝方法，其特征在于所述的工藝坡口設(shè)計(jì)為上大下小的梯形的端面形貌、底部 寬度5mm、斜邊按角度為25-3(TC進(jìn)行打磨，深度根據(jù)裂紋的深度而定，并做消 除應(yīng)力處理。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶鋼巻取機(jī)空心軸缺陷處理修復(fù)再造的新工 藝方法，其特征在于所述的激光熔覆打底的工藝參數(shù)為激光功率為 2000-3500W，光斑直徑為3-4mm，掃描速度為350-500mm/min，搭接率20-30%， 氬氣保護(hù)；合金材料使用送粉器用同步送粉方式將材料送入激光熔覆的熔池， 并使用自動(dòng)編程完成激光熔覆操作，以提高熔覆質(zhì)量。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶鋼巻取機(jī)空心軸缺陷處理修復(fù)再造的新工 藝方法，其特征在于所述的激光瑢覆面層的工藝參數(shù)為激光功率為 3000-4500W，光斑直徑為2.5-4.5腿，掃描速度為400-600ram/min，搭接率 20-30%，氬氣保護(hù)；合金材料預(yù)制在底層熔覆材料表面。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的一種帶鋼巻取機(jī)空心軸缺陷處理修復(fù)再造的 新工藝方法，其特征在于所述的激光復(fù)合的表層的厚度為3-4. 5mm。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶鋼巻取機(jī)空心軸缺陷處理修復(fù)再造的新工 藝方法，其特征在于所述的加工按照著色探傷檢測(cè)、粗打磨、粗銑和精銑處理， 使用專(zhuān)用胎具對(duì)研和拋光處理。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶鋼巻取機(jī)空心軸缺陷處理修復(fù)再造的新 工藝方法，其特征在于所述的品質(zhì)檢測(cè)為對(duì)再造區(qū)域表面磁粉探傷和超聲波探 傷檢測(cè)，硬度檢測(cè)，表面粗糙度檢測(cè)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種帶鋼卷取機(jī)空心軸缺陷處理修復(fù)再造的新工藝方法。本發(fā)明解決了材料選用局限性、工藝過(guò)程熱應(yīng)力、熱變形、材料晶粒粗大、基體材料結(jié)合強(qiáng)度差、熱焊加工對(duì)母材機(jī)構(gòu)性能影響大等一系列技術(shù)難題。激光熔覆復(fù)合層與基體均無(wú)粗大組織，熔覆層及基界面組織致密，晶粒細(xì)小，熔覆組織無(wú)裂紋、夾雜等缺陷；熔覆層與基體形成冶金結(jié)合，不脫落；熱變形小，應(yīng)力低，表面硬度高；對(duì)基體稀釋率低，熔覆層尺寸大小和位置可以精確控制，熔覆后機(jī)械加工余量小，復(fù)合功能層具有高耐腐蝕性、高耐磨性的特點(diǎn)。本發(fā)明無(wú)環(huán)境污染、生產(chǎn)率高、能耗低，大大減少企業(yè)配件消耗成本。
文檔編號(hào)C23C24/00GK101397663SQ20081018148
公開(kāi)日2009年4月1日 申請(qǐng)日期2008年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月11日
發(fā)明者倪勇仁, 周武軍, 寇漢萍, 朱慶強(qiáng), 溫曙光, 云 羅 申請(qǐng)人:岳陽(yáng)大陸激光技術(shù)有限公司;寇漢萍;朱慶強(qiáng)