CN109267060A - 一种粗轧机主轴扁头套磨损后的修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种粗轧机主轴扁头套磨损后的修复方法，包括如下步骤：S1:确定粗轧机主轴扁头套的损伤部位及磨损量；S2:对粗轧机主轴扁头套进行金相检测；S3:清理粗轧机主轴扁头套损伤部位的疲劳层、露出新鲜金属面；S4：分析粗轧机主轴扁头套的化学成分，根据分析结果确定修复用的合金粉末；S5：对粗轧机主轴扁头套进行预热；S6:调节激光器的工作参数，开启激光器发出高能量密度的激光束，将修复用的合金粉末与粗轧机主轴扁头套母材表面一起熔凝，在损伤部位形成熔覆层；S7:保温处理。本方法修复形成的熔覆层硬度高于母材、晶粒细小且组织致密，具有良好的耐汽蚀性和热稳定性、与母材结合力强、不易掉块和脱落、耐磨性好，修复后可完全满足使用要求。

Description

一种粗轧机主轴扁头套磨损后的修复方法

技术领域

本发明涉及粗轧机设备维护技术领域，尤其一种粗轧机主轴扁头套磨损后的修复方法。

背景技术

在钢铁行业使用粗轧机采用万向轴连接形式，十字万向轴具备承载能力大、使用寿命长、传递效率超高、轴线倾角大、运行平稳、维护方便等优点。但在使用过程中由于要承受冲击、振动等作用，其扁头套很容易被压溃、磨损，甚至出现断裂。国内外的粗轧机主轴扁头套大多采用中碳CrMo钢等材料整体制造，然后通过表面渗氮等处理手段来达到45-50HRC的硬度要求，因而粗轧机主轴扁头套制造成本非常高，磨损失效后又由于修复难度很大，即便采用传统方法修复也很难满足使用要求，所以目前对磨损后的扁头套一般都做报废处理，如此则造成非常大的浪费。

发明内容

（一）要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种粗轧机主轴扁头套磨损后的修复方法，该修复方法采用激光熔覆法，对磨损后的粗轧机主轴扁头套进行修复，使修复的粗轧机主轴扁头套耐磨性好，且本发明的修复方法具有修复层裂纹少、熔覆层与(粗轧机主轴扁头套的)母材融合率高的优点。

（二）技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种粗轧机主轴扁头套磨损后的修复方法，采用激光熔覆法对对磨损后的粗轧机主轴扁头套进行修复，所述方法包括如下步骤：

S1:确定粗轧机主轴扁头套的损伤部位及磨损量；

S2:对粗轧机主轴扁头套进行金相检测；

S3:清理粗轧机主轴扁头套损伤部位的疲劳层，直至露出新鲜金属面；

S4：分析粗轧机主轴扁头套的化学成分，根据分析结果确定修复用的合金粉末，将合金粉末装入激光器的送料器；

S5：对粗轧机主轴扁头套进行预热；

S6: 调节激光器的工作参数，开启激光器发出高能量密度的激光束，将修复用的合金粉末与粗轧机主轴扁头套母材表面一起熔凝，在粗轧机主轴扁头套的损伤部位形成熔覆层；

S7:保温处理，保温150-200℃、保温6-8h。

优选地，步骤S1中，通过对粗轧机主轴扁头套进行清洗、及对表面尺寸进行精确测量，来确定损伤部位及磨损量。其中，在清洗后，进一步对粗轧机主轴扁头套的灰尘、水垢、锈蚀进行清理。

优选地，步骤S3中，清理粗轧机主轴扁头套损伤部位的疲劳层的厚度为0.5-1mm。

优选地，步骤S4中，所述修复用的合金粉末包含5wt%Cu、3.5wt% Si、 1.5wt%B、27.0wt%Cr、60wt%Ni和3wt%Fe；或者，所述修复用的合金粉末包含5wt%Cu、3.5wt% Si、1.5wt%B、27.0wt%Cr、58wt%Ni、3wt%Fe和2 wt%其他元素。

优选地，步骤S5中，对粗轧机主轴扁头套进行预热至150-200℃，优选为180℃。预热母材，使熔覆层与母材能尽可能地熔合为一体, 防止熔覆后熔覆层与母材表面产生再热裂纹。

优选地，步骤S6中，调节激光器的工作参数，所述激光器的工作参数包括功率、光斑直径、搭接率及扫描速度。优选地，调节激光器的功率为1kw，光斑直径为2mm，搭接率20-40%，扫描速度16-18mm/s。

而根据生产经验，光斑直径为2mm时熔覆效果最佳，其余数据可按照激光器的固定值。优选地，调节激光器的功率为1kw，搭接率40%，扫描速度16mm/s。

优选地，步骤S7的保温温度为180℃，保温时间为6h或7h。保温处理，可改善熔覆后粗轧机主轴扁头套金相组织性能和消除熔覆后的残余应力。而对于粗轧机主轴扁头套，其材料仅有在此温度范围内才能使其组织性能达到最佳状态。

优选地，在步骤S6-S7之间，还包括机械加工处理步骤S67：对焊接粗轧机主轴扁头套的修复部位进行机械加工，使之回复至初始的设计参数。

优选地，在步骤S7之后，还包括修复效果检测步骤：对粗轧机主轴扁头套修复表面进行着色探伤和超声波探伤，以评估修复效果。

优选地，在步骤S7之后，还包括硬度检测步骤：对粗轧机主轴扁头套的修复部位进行硬度检测，并与粗轧机主轴扁头套母材硬度进行比较，以评估修复效果。

（三）有益效果

本发明的有益效果是：

与现有技术相比，本发明的修复方法首先通过对粗轧机主轴扁头套进行分析（金相检测和化学成分分析），确定激光熔覆修复的合金粉末，并据此调节激光器的工作参数，再利用激光熔覆技术完成对粗轧机主轴扁头套的修复。修复后的粗轧机主轴扁头套，其熔覆层的硬度高于母材本身45HRC，且熔覆层组织致密，晶粒细小，具有良好的耐汽蚀性和热稳定性、强度高、熔覆层与母材结合力强、不易掉块和脱落，耐磨性好，高温变型量小，在使用中不会产生掉块和脱落等现象，使用寿命长。修复后经安装至粗轧机上进行实际的生产和使用，验证其完全满足原使用要求。

附图说明

图1为本发明一种粗轧机主轴扁头套磨损后的修复方法的流程图。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

参见图1所示，本发明的一种粗轧机主轴扁头套磨损后的修复方法基本包括四大部分，即修复前准备、激光熔覆修复、修复后保温和修复后检测及效果评估，而具体地修复步骤如下：

第一部分：修复前准备

（1）清洗粗轧机主轴扁头套，对粗轧机主轴扁头套的灰尘、水垢、锈蚀进行清洗，检测修复部位尺寸，确定损伤部位及其磨损量；

（2）对粗轧机主轴扁头套工件进行金相检测，利用金相检测对工件进行失效分析和寿命评估；

（3）使用镗铣床去除粗轧机主轴扁头套损伤部位（即磨损部位）疲劳层1mm，将疲劳层清理干净至出现新鲜金属加工面；

（4）检测粗轧机主轴扁头套的硬度和化学成分，由此确定修复用的合金粉末，结合损伤部位和磨损量，计算修复用的合金粉末需求量，并根据计算的需求量上浮一定比例，得到实际合金粉末用量，将其装入与激光器配合使用的送料器中；

一般情况下，修复粗轧机主轴扁头套的使用的合金粉末包含5wt%Cu、3.5wt% Si、1.5wt%B、27.0wt%Cr、60wt%Ni和3wt%Fe；或者包含5wt%Cu、3.5wt% Si、 1.5wt%B、27.0wt%Cr、58wt%Ni、3wt%Fe和2 wt%其他元素。

（5）对粗轧机主轴扁头套进行预热处理，预热温度为150-200℃。

第二部分：修复过程

（1）根据第一部分中的金相检测、硬度和化学成分检测结果，调节激光器的工作参数：例如，调节激光器的功率为1kw，光斑直径为2mm，搭接率40%，扫描速度18mm/s。

（2）开启激光器，发出高能量密度的激光束，将送料器输出的合金粉末和粗轧机主轴扁头套母材的表面薄薄一层一起熔化并快速凝固，合金粉末将熔覆在粗轧机主轴扁头套表面（具体是第一部分中步骤（3）形成的新鲜金属加工面处），熔覆层厚度约为0.5mm-1.2mm。

第三部分：修复后的保温处理

按照粗轧机主轴扁头套原始设计参数，对修复部位进行机械加工，用镗铣床或打磨方法去除熔覆层多余的部分材料，焊接粗轧机主轴扁头套，完成后对粗轧机主轴扁头套进行保温处理，温度为150-200℃，优选180℃，保温6-8h，然后冷却到室温。

第四部分：修复后的检测和评估

（1）对加工后的粗轧机主轴扁头套进行表面着色探伤及整体超声波探伤，评估修复效果；

（2）对修复后的粗轧机主轴扁头套进行硬度检测、对修复部位表面的粗糙度进行检测，与原始新的粗轧机主轴扁头套相关参数进行比较，

评估修复效果。

应用实施例

某钢铁厂一种粗轧机主轴扁头套汽蚀、磨损的激光熔覆方法，参照以下过程进行：

修复前的准备：对要修复的粗轧机主轴扁头套进行清洗、烘干，然后检测各部位尺寸，确定损伤部位及其磨损量；对粗轧机主轴扁头套进行金相检测，借此进行失效分析及寿命评估；使用镗铣床将损伤部位的疲劳层去除1mm直至露出新的加工面；检测母材的材质及硬度，确定材质为43CrMo，硬度为45HRC。

修复：选用铁镍基合金粉末作为修复用合金粉末，其包含：包含5wt%Cu、3.5wt%Si、 1.5wt%B、27.0wt%Cr、58wt%Ni、3wt%Fe和2 wt%其他元素（锰、铜、铌等微量元素），将这些粉末混合装入激光熔覆设备的送料器内。调节激光器的功率为1kw，光斑直径为2mm，搭接率40%，扫描速度18mm/s。开启激光器，将送料器输出的合金粉末熔化涂覆在粗轧机主轴扁头套的损伤部位，合金粉末与粗轧机主轴扁头套的母材表面熔合为一体，形成一层厚度为0.5mm熔覆层。

修复后处理：将粗轧机主轴扁头套进行保温处理，处理工艺为：保温180℃，保温7h，然后冷却到室温，按照该粗轧机主轴扁头套原始的

设计图纸，对粗轧机主轴扁头套进行机械加工，如镗铣、打磨等。

修复效果检测：对修复后的粗轧机主轴扁头套表面进行着色探伤和超声波探伤，检测粗轧机主轴扁头套有无缺陷，并对修复面进行硬度检测和金相分析，检验其修复质量是否合格。

检测结果证明：

修复后的粗轧机主轴扁头套，其熔覆层的硬度高于母材本身45HRC，且熔覆层组织致密，晶粒细小，具有良好的耐汽蚀性和热稳定性、强度高、熔覆层与母材结合力强、不易掉块和脱落，耐磨性好，高温变型量小，在使用中不会产生掉块和脱落等现象。修复后经安装至粗轧机上进行实际的生产和使用，验证其完全满足原使用要求。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种粗轧机主轴扁头套磨损后的修复方法，包括如下步骤：

S1:确定粗轧机主轴扁头套的损伤部位及磨损量；

S2:对粗轧机主轴扁头套进行金相检测；

S3:清理粗轧机主轴扁头套损伤部位的疲劳层，直至露出新鲜金属面；

S4：分析粗轧机主轴扁头套的化学成分，根据分析结果确定修复用的合金粉末，将合金粉末装入激光器的送料器；

S5：对粗轧机主轴扁头套进行预热；

S6: 调节激光器的工作参数，开启激光器发出高能量密度的激光束，将修复用的合金粉末与粗轧机主轴扁头套母材表面一起熔凝，在粗轧机主轴扁头套的损伤部位形成熔覆层；

S7:保温处理，保温150-200℃、保温6-8h。

2.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于，步骤S1中，通过对粗轧机主轴扁头套进行清洗、及对表面尺寸进行精确测量，来确定损伤部位及磨损量。

3.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于，步骤S3中，清理粗轧机主轴扁头套损伤部位的疲劳层的厚度为0.5-1mm。

4.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于，步骤S4中，所述修复用的合金粉末包含5wt%Cu、3.5wt% Si、1.5wt%B、27.0wt%Cr、60wt%Ni和3wt%Fe；或者，所述修复用的合金粉末包含5wt%Cu、3.5wt% Si、1.5wt%B、27.0wt%Cr、58wt%Ni、3wt%Fe和2 wt%其他元素。

5.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于，步骤S5中，对粗轧机主轴扁头套进行预热至150-200℃，优选为180℃。

6.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于，步骤S6中，调节激光器的工作参数:功率为1kw，光斑直径为2mm，搭接率20-40%，扫描速度16-18mm/s。

7.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于，步骤S7的保温温度为180℃，保温时间为6h或7h。

8.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于，在步骤S6-S7之间，还包括机械加工处理步骤S67：对焊接粗轧机主轴扁头套的修复部位进行机械加工，使之回复至初始的设计参数。

9.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于，在步骤S7之后，还包括修复效果检测步骤：对粗轧机主轴扁头套修复表面进行着色探伤和超声波探伤，以评估修复效果；和/或

在步骤S7之后，还包括硬度检测步骤：对粗轧机主轴扁头套的修复部位进行硬度检测，并与粗轧机主轴扁头套母材硬度进行比较，以评估修复效果。

10.一种粗轧机主轴扁头套，是按照权利要求1-9所述的修复方法对磨损后的粗轧机主轴扁头套进行修复得到。