專利名稱：一種基于鋁熱反應(yīng)的高溫鋼液噴射沉積軋輥修復(fù)技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種軋輥的修復(fù)技術(shù)，尤其涉及一種基于鋁熱反應(yīng)的高溫鋼液噴射沉積軋輥修復(fù)技術(shù)。
背景技術(shù)：
軋輥?zhàn)鳛檐堜摴I(yè)的重要工具，是軋鋼設(shè)備的最主要消耗部件，隨著產(chǎn)鋼量的增力口，軋輥消耗量迅速增加。我國大型鋼鐵企業(yè)軋輥損耗率約為0.8-1. I千克/噸，而大量民營企業(yè)中窄帶及中寬帶單機(jī)架軋機(jī)軋輥消耗量為1-2千克/噸，如冷軋工作輥按I. 2千克/噸鋼產(chǎn)量計(jì)算軋輥損耗，2010年僅冷軋板需消耗軋輥6. 4萬噸。為了適應(yīng)薄板帶增長，鍛鋼軋輥每年需要量將以大于20%的速度增長。隨著近年來對(duì)鋼材質(zhì)量要求的提高，軋制過程的強(qiáng)化，難變形金屬及合金鋼軋制的增加，軋輥的服役條件越來越殘酷，軋輥的損耗也同時(shí)加劇。鑒于軋輥消耗量大，大型軋輥價(jià)格昂貴，如何修復(fù)受損或報(bào)廢軋輥，并同時(shí)提高軋輥的質(zhì)量(如耐磨性、耐急冷急熱工作環(huán)境性能、加工性能、硬度和強(qiáng)度等)是提高軋輥使用壽命，降低鋼材生產(chǎn)成本的關(guān)鍵。因此，軋輥的修復(fù)長期以來受到軋鋼行業(yè)以及有色金屬加工行業(yè)的高度關(guān)注。軋輥的損耗或失效形式主要是磨損，目前修復(fù)軋輥的技術(shù)有堆焊、熱噴涂、熱噴焊等。堆焊修復(fù)技術(shù)工藝復(fù)雜，生產(chǎn)率低，硬度不太高，軋輥在堆焊時(shí)容易產(chǎn)生裂縫、夾渣、焊瘤和脫落；熱噴涂修復(fù)技術(shù)的缺點(diǎn)是涂層與基材結(jié)合強(qiáng)度較低(25MPa 80MPa)，因其結(jié)合機(jī)理主要是機(jī)械結(jié)合，所以涂層存在孔隙和殘余應(yīng)力，韌性差，切削加工性較差等問題；熱噴焊修復(fù)技術(shù)的缺點(diǎn)是熱噴焊材料必須與基材相匹配，噴焊材料和基材范圍比熱噴涂窄得多，且熱噴焊工藝中基材的變形比熱噴涂大得多。由上述得知，修復(fù)軋輥技術(shù)的關(guān)鍵在于，能產(chǎn)生成分與厚度可控、達(dá)到一定的硬度和耐蝕耐磨性能的修復(fù)層，且該修復(fù)層與軋輥基體具有良好的冶金結(jié)合，以大大提高軋輥的使用壽命，從而大幅度地降低軋鋼業(yè)的生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于鋁熱反應(yīng)的高溫鋼液噴射沉積軋輥修復(fù)技術(shù)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案一種基于鋁熱反應(yīng)的高溫鋼液噴射沉積軋輥修復(fù)技術(shù)，其特征在于將鋁熱反應(yīng)和噴射沉積技術(shù)結(jié)合，利用鋁熱反應(yīng)產(chǎn)出的合金液體，采用噴射沉積工藝直接沉積在待修復(fù)的軋輥表面，通過調(diào)整氣液比和沉積高度，使初始沉積層在軋輥表面重熔，從而形成與軋輥冶金結(jié)合的高合金沉積層。本發(fā)明所述的一種基于鋁熱反應(yīng)的鋼液噴射沉積修復(fù)軋輥的技術(shù)，其特征在于所述的鋁熱反應(yīng)中使用的鋁熱劑為鋁和三氧化二鐵的混合物。本發(fā)明所述的一種基于鋁熱反應(yīng)的鋼液噴射沉積修復(fù)軋輥的技術(shù)，所述的鋁熱反應(yīng)添加按照一定比例配制的高熔點(diǎn)或強(qiáng)碳化物形成的元素，使得從鋁熱反應(yīng)中獲得的高溫、鋼液成分和待修復(fù)軋輥表面成分一致。本發(fā)明所述的一種基于鋁熱反應(yīng)的鋼液噴射沉積修復(fù)軋輥的技術(shù)，其特征在于采用橫向移動(dòng)噴射沉積裝置，軋輥(5)以30 60r/min旋轉(zhuǎn)，滑板(6)移動(dòng)速率為5 30mm/s，鋼液液流直徑為5 8mm，噴嘴至軋輥表面高度即霧化高度為80 200mm，霧化氮?dú)獾膲毫?0. 8 I. 4MPa。本發(fā)明所述的高熔點(diǎn)或強(qiáng)碳化物為C、Cr、Ni、Mo粉末合金元素。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明在保持沉積層組織致密、晶粒細(xì)小、力學(xué)性能優(yōu)異的同時(shí)，使得沉積層界面冶金結(jié)合良好，結(jié)合層抗拉強(qiáng)度提高，且本發(fā)明工藝過程簡單，且沉積層成分和厚度可控。


圖I是本發(fā)明軋輥修復(fù)技術(shù)的原理示意圖；圖2是本發(fā)明噴射沉積實(shí)驗(yàn)沉積層的金相照片；其中1.減速機(jī)，2.傳動(dòng)鏈條，3.齒輪盤，4.夾具，5.軋輥，6.滑板，7.霧化噴槍，8.坩堝，9.鋁熱劑，10.陶瓷過濾層，11.導(dǎo)液管，12.氮?dú)猓?3.霧化錐，14.滾輪，15.沉積層，16.收塵出口，17.霧化室，18.掃描方向。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述圖I中，電機(jī)通過減速機(jī)I和傳動(dòng)鏈條2驅(qū)動(dòng)齒輪盤3轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪盤經(jīng)過夾具4帶動(dòng)軋輥5沿軸旋轉(zhuǎn)?；煊泻辖鹪氐匿X熱劑9置于坩堝8中，鋁熱劑被燃燒的鎂帶點(diǎn)燃后發(fā)生鋁熱反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)生的高溫高合金鋼液通過陶瓷過濾層10，過濾掉鋁熱反應(yīng)的副產(chǎn)品氧化物浮渣，液流經(jīng)導(dǎo)液管11導(dǎo)至霧化器噴槍7，最終與通過霧化噴槍7的高壓氮?dú)?2在霧化焦點(diǎn)相匯并充分霧化，同時(shí)形成霧化液流13，霧化后的高溫合金鋼液在軋輥表面形成沉積層15。坩堝8和噴槍7安裝在滑板6上，滑板6在滾輪14上通過曲柄連桿帶動(dòng)，使坩堝和噴槍在掃描方向18上橫向掃描，霧化室17中塵埃和氮?dú)馔ㄟ^收塵出口 16收集。圖2所示為樣品的金相照片。以模擬鉻鑰球墨普通鑄鐵軋輥為實(shí)施對(duì)象，對(duì)相同成分的板材進(jìn)行噴射沉積實(shí)驗(yàn)。利用圖I所示的噴射沉積裝置進(jìn)行試驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)步驟如下
I.先向坩堝8中加入質(zhì)量比為3:1的Fe2O3與Al的市售鐵鋁熱劑4Kg，再向其中添加5%的-200目鉻粉、2%的-200目鎳粉、0. 03%的-325目石墨粉、0. 3%的-200目鑰粉和釩粉，然后混合均勻；2.向霧化噴槍7通入氮?dú)?，霧化壓力為I. OMPa，再用鎂帶點(diǎn)燃鋁熱劑；3.待反應(yīng)完全后，鋼液液流直徑為5mm，滑板6沿軋輥軸向移動(dòng)，橫向移動(dòng)速率為10mm/S，噴嘴至軋輥表面高度即霧化高度為100mm。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，在鋼板中部沉積層與基體結(jié)合部位取樣，進(jìn)行檢測(cè)。樣品的洛氏硬度為 68HRC。以上結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作了說明，但這些說明不能被理解為限制了本發(fā)明的范圍，任何在本發(fā)明權(quán)利要求上的改動(dòng)都是本發(fā)明的保護(hù)范圍，且發(fā)明未詳述之處，均為本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種基于鋁熱反應(yīng)的高溫鋼液噴射沉積軋輥修復(fù)技術(shù)，其特征在于將鋁熱反應(yīng)和噴射沉積技術(shù)結(jié)合，利用鋁熱反應(yīng)產(chǎn)出的合金液體，采用噴射沉積工藝直接沉積在待修復(fù)的軋輥表面，通過調(diào)整氣液比和沉積高度，使初始沉積層在軋輥表面重熔，從而形成與軋輥冶金結(jié)合的高合金沉積層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于鋁熱反應(yīng)的鋼液噴射沉積修復(fù)軋輥的技術(shù)，其特征在于所述的鋁熱反應(yīng)中使用的鋁熱劑為鋁和三氧化二鐵的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于鋁熱反應(yīng)的鋼液噴射沉積修復(fù)軋輥的技術(shù)，所述的鋁熱反應(yīng)添加按照一定比例配制的高熔點(diǎn)或強(qiáng)碳化物形成的元素，使得從鋁熱反應(yīng)中獲得的高溫鋼液成分和待修復(fù)軋輥表面成分一致。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于鋁熱反應(yīng)的鋼液噴射沉積修復(fù)軋輥的技術(shù)，其特征在于采用橫向移動(dòng)噴射沉積裝置，軋輥(5)以30 60r/min旋轉(zhuǎn)，滑板(6)移動(dòng)速率為5 30mm/s，鋼液液流直徑為5 8mm，噴嘴至軋輥表面高度即霧化高度為80 200mm，霧化氮?dú)獾膲毫?. 8 I. 4MPa。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高熔點(diǎn)或強(qiáng)碳化物為C、Cr、Ni、Mo粉末合金元素。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于鋁熱反應(yīng)的鋼液噴射沉積修復(fù)軋輥的技術(shù)，本發(fā)明將鋁熱反應(yīng)和噴射沉積技術(shù)結(jié)合，利用鋁熱反應(yīng)產(chǎn)出的合金液體，采用噴射沉積工藝直接沉積在待修復(fù)的軋輥表面，通過調(diào)整氣液比和沉積高度，使初始沉積層在軋輥表面重熔，從而形成與軋輥冶金結(jié)合的高合金沉積層。利用本發(fā)明修復(fù)軋輥提高了軋輥的耐磨性能，延長了軋輥的使用壽命，大大降低了軋鋼業(yè)的生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)C23C4/06GK102747315SQ20121023444
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月16日
發(fā)明者楊全毅, 楊現(xiàn), 涂川俊, 范才河, 陳剛 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)