一种提升轧机导板使用寿命的方法
【专利摘要】本发明公开了一种提升轧机导板使用寿命的方法，其特征在于：为提升轧机导板使用寿命，对原导板材料QT500-7进行微合金化处理，搭配添加合金元素Mn和Cu，以进行微合金化后的QT500-7作为制造导板的材料；在制造导板时，将原导板的尺寸增大；在导板磨损至无法使用时，通过减小导板尺寸以去除磨损部分的方式使导板再生或通过堆焊工艺填补磨损部分的方式使导板再生。本发明技术有效增强轧机导板的耐磨性，极大地提升导板的使用寿命，并可为企业创造显著的经济效益。
【专利说明】一种提升轧机导板使用寿命的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于轧机零件制备及其再生制造领域，具体涉及轧机导板及其再生制造工艺。
【背景技术】
[0002]轧机导板是轧钢厂消耗很大的零件，其在高温下承受较大负荷，并且受到各种磨损、冲击。导板的使用寿命直接关系到轧机的生产效率和轧件的表面质量，因此，延长导板的使用寿命有非常重要的现实意义。轧机导板的主要失效形式是导板头磨损深深的沟槽，但是一般情况下导板失效后直接替换，不维修，不仅浪费了企业资源，而且增加了企业成本。目前为止，轧机导板一般使用的材料是铸铁和高铬镍合金，合肥东方节能科技股份有限公司以前使用的是球墨铸铁QT500-7，性能差，寿命差，但高铬镍合金价格昂贵，韧性差，使用寿命也低。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是为了解决轧机导板在服役时磨损严重、寿命短、替换频繁等问题，提供一种提升轧机导板使用寿命的方法。
[0004]本发明解决技术问题，采用如下技术方案:
[0005]本发明提升轧机导板使用寿命的方法，其特点在于:为提升轧机导板使用寿命，对原导板材料QT500-7进行微合金化处理，搭配添加合金元素Mn和Cu，以进行微合金化后的QT500-7作为制造导板的材料；在制造导板时，将原导板的尺寸增大；在导板磨损至无法使用时，通过减小导板尺寸以去除磨损部分的方式使导板再生或通过以堆焊工艺填补磨损部分的方式使导板再生。
[0006]本发明提升轧机导板使用寿命的方法，其特点也在于:在QT500-7中添加金属元素Mn的质量百分比为0.5%?0.8%,添加金属元素Cu的质量百分比为0.8%?1.2%。
[0007]在制造导板时，将原导板的尺寸增大是指将原导板的槽型尺寸增大4?5mm。
[0008]通过减小导板尺寸以去除磨损部分的方式使导板再生是指通过机械加工的方法切削去除导板外围，使导板槽型尺寸减小1.5?2_，以去除导板磨损部分，实现导板再生。
[0009]通过堆焊工艺填补磨损部分的方式使导板再生的方法为:将Φ3.2的铸308纯镍铸铁电焊条预热至150?200°C，焙烧Ih ;在电流为70?120A的交流电源下，对导板的磨损部位进行堆焊，并在堆焊后锤击焊缝，以消除焊补区应力，避免裂纹。
[0010]本发明与现有技术相比，具有以下三个方面的特征:
[0011]1、在原材料中进行了微合金化处理。原导板的使用材料为QT500-7，本发明对其合金化处理，搭配添加合金元素Mn-Cu,其中添加Mn0.5wt%?0.8wt%,添加Cu0.8wt%?1.2wt%。QT500-7 主要化学成分是:C 含量 3.1wt %?3.7wt%;Si 含量 2.2wt%?2.8wt%；基体组织为铁素体和珠光体，具有很好的塑性和一定的强度，硬度HB180?230，但是其耐磨性不足。合金元素中，搭配添加少量合金元素Mn和Cu可较大提高球铁的耐磨性；加入微量元素Mn可以形成合金渗碳体，Mn融入Fe3C形成的(Fe, Mn) 3C,随着猛含量的增加,组织中珠光体量增加，硬度增加，但伸长率下降，综合考虑其使用性能，故添加Mn0.5wt%?
0.8wt%。但由于Mn的偏析，用锰合金化来获得全部的珠光体组织会带来一些缺陷，因而搭配使用合金元素Cu，添加Cu0.8wt%?1.2wt%，以获得好的耐磨性。铜能够促进石墨形成、稳定奥氏体，有利于得到圆整的石墨，减少因不规则石墨导致的应力集中，导板性能变差的问题。而且在共析转变时，铜显著细化和稳定珠光体，其促进珠光体的能力为锰的3倍。故综合添加合金元素Mn、Cu，获得更多更细小的珠光体，很好的提高球体的耐磨性。
[0012]锰铜微合金化轧机导板的生产方法包括感应电磁炉冶炼、炉前孕育球化、浇注，其中，在感应电磁炉冶炼工序过程中采用锰铁和铜铁进行微合金化。当冶炼温度达到1450°C时，经过光谱仪对成分检测进行微调。炉前球化孕育:采用FeSiMg8RE7、粒度20mm的球化齐U，加入量为铁水总量1.5% ;采用75硅铁、粒度1mm的孕育剂，加入量为铁水总量2.0% ;进行球化孕育处理。孕育、球化时间间隔3分钟左右，孕育后2?3分钟后进行浇注，浇注温度为1400°C。
[0013]2、采用了修复再生制造工艺。本发明在导板设计时，为了增加其重复使用次数，创造性地在一般导板尺寸的基础上增大其尺寸4?5mm ;当导板工作使用一段时间，表面出现一定程度的不规则磨损后，采用机械切削的方法每次将导板槽型尺寸减小1.5?2mm，便可继续使用。生产实践表明，增大或改小导板尺寸几乎不影响轧件表面精度，本发明方法在实际生产中完全可行。导板正常磨损后，一般可再进行2次切削加工，相当于在原导板基础上增加2倍的寿命，可充分利用导板的使用价值，极大地降低其生产成本，取得显著的经济效
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[0014]3、使用了堆焊再生制造技术。导板在经过2次机械加工和重复使用后，不能继续服役时，通过在其工作面进行堆焊，可以使导板继续正常使用。实践证明，使用堆焊再生技术至少可以再次重复利用导板一次，相当于提高了导板I倍的使用寿命。堆焊工艺的具体特征如下:
[0015](I)焊前清理:堆焊前用砂轮清理磨损部位，打磨光亮。
[0016](2)堆焊，其特征如下:
[0017]考虑待堆焊材料基体为QT500-7，堆焊材料必须要具有力学性能和焊接性能，故使用Φ3.2的铸308纯镍铸铁电焊条，焊前焊条预热到150°C?200°C烘焙lh。其中纯镍铸铁电焊条具有良好的抗裂性能和加工性能，能够很好的适应导板恶劣的工作环境。
[0018]QT500-7铸铁焊接性能好，故堆焊前不需要对其进行预热，常温下直接进行堆焊。
[0019]堆焊选择交流电源，电流选择70?120A，防止大电流造成堆焊层硬度不均匀及严重咬边现象。
[0020](3)焊后锤击焊缝，消除焊补区应力，避免裂纹，并将其焊接表面磨平。
[0021]与已有技术相比，本发明具有以下有益效果:
[0022]1、本发明以进行微合金化后的QT500-7作为制造导板的材料，显著提高了导板的耐磨性。添加合金元素后，可提高导板2倍的使用寿命，降低了导板的维修费用，延长了其使用时间。
[0023]2、本发明通过增加导板的尺寸，结合切削和堆焊两种再生方法，使得导板的使用寿命可至少增加3倍，导板的利用率提高，充分挖掘了导板的潜在价值。
[0024]3、本发明通过添加合金元素、引入再生制造工艺等一系列创新，使得导板使用寿命提高了 5?6倍，生产成本大幅度降低，显著提高了企业的经济效益。
【具体实施方式】
[0025]实施例1
[0026]1、微合金化:为提升轧机导板使用寿命，对原导板材料QT500-7进行微合金化处理，在原导板材料QT500-7的基础上添加重量比为0.5%的金属元素Mn和重量比为
1.2%的金属元素Cu，经感应电磁炉冶炼、炉前孕育球化、浇注得轧机导板，导板平均硬度为HB306,耐磨性平均提高2倍。
[0027]2、修复再生:在一般导板的基础上导板槽型尺寸增大4mm，当导板磨损至一定程度后，采用切削加工的办法使导板槽型尺寸减小1.5mm，然后继续使用。如此循环运用，导板可重复利用2次，增加寿命2倍。
[0028]3、堆焊再生:当导板磨损至无法使用时，且也已经不能通过减小导板尺寸的方式再生时时，采用堆焊工艺填补磨损部分使导板再生，具体步骤为:用砂轮清理磨损部位，打磨光亮，将Φ3.2的铸308纯镍铸铁电焊条预热至150°C，焙烧Ih ;在电流为120A的交流电源下，对导板的磨损部位进行堆焊，并在堆焊后锤击焊缝，以消除焊补区应力，避免裂纹，然后将焊接表面磨平。堆焊后导板可再次使用，通过堆焊再次提高了导板I倍的使用寿命。
[0029]实施例2
[0030]1、微合金化:为提升轧机导板使用寿命，对原导板材料QT500-7进行微合金化处理，在原导板材料QT500-7的基础上添加重量比为0.6%的金属元素Mn和重量比为1.0%的金属元素Cu，经感应电磁炉冶炼、炉前孕育球化、浇注得轧机导板，导板平均硬度为HB310,耐磨性平均提高2倍。
[0031]2、修复再生:在一般导板的基础上导板槽型尺寸增大4mm，当导板磨损至一定程度后，采用切削加工的办法使导板槽型尺寸减小1.5mm，然后继续使用。如此循环运用，导板可重复利用2次，增加寿命2倍。
[0032]3、堆焊再生:当导板磨损至无法使用时，且也已经不能通过减小导板尺寸的方式再生时时，采用堆焊工艺填补磨损部分使导板再生，具体步骤为:用砂轮清理磨损部位，打磨光亮，将Φ3.2的铸308纯镍铸铁电焊条预热至160°C，焙烧Ih ;在电流为120A的交流电源下，对导板的磨损部位进行堆焊，并在堆焊后锤击焊缝，以消除焊补区应力，避免裂纹，然后将焊接表面磨平。堆焊后导板可再次使用，通过堆焊再次提高了导板I倍的使用寿命。
[0033]实施例3
[0034]1、微合金化:为提升轧机导板使用寿命，对原导板材料QT500-7进行微合金化处理，在原导板材料QT500-7的基础上添加重量比为0.8%的金属元素Mn和重量比为0.8%的金属元素Cu，经感应电磁炉冶炼、炉前孕育球化、浇注得轧机导板，导板平均硬度为HB318，耐磨性平均提高2倍。
[0035]2、修复再生:在一般导板的基础上导板槽型尺寸增大5mm，当导板磨损至一定程度后，采用切削加工的办法使导板槽型尺寸减小1.5mm，然后继续使用。如此循环运用，导板可重复利用2次，增加寿命2倍。
[0036]3、堆焊再生:当导板磨损至无法使用时，且也已经不能通过减小导板尺寸的方式再生时，采用堆焊工艺填补磨损部分使导板再生，具体步骤为:用砂轮清理磨损部位，打磨光亮，将Φ3.2的铸308纯镍铸铁电焊条预热至170°C，焙烧Ih ;在电流为100A的交流电源下，对导板的磨损部位进行堆焊，并在堆焊后锤击焊缝，以消除焊补区应力，避免裂纹，然后将焊接表面磨平。堆焊后导板可再次使用，通过堆焊再次提高了导板I倍的使用寿命。
[0037]实施例4
[0038]1、微合金化:为提升轧机导板使用寿命，对原导板材料QT500-7进行微合金化处理，在原导板材料QT500-7的基础上添加重量比为0.7%的金属元素Mn和重量比为0.8%的金属元素Cu，经感应电磁炉冶炼、炉前孕育球化、浇注得轧机导板，导板硬度为HB290，耐磨性平均提高2倍。
[0039]2、修复再生:在一般导板的基础上导板槽型尺寸增大5mm，当导板磨损至一定程度后，采用切削加工的办法使导板槽型尺寸减小2mm，然后继续使用。如此循环运用，导板可重复利用2次，增加寿命2倍。
[0040]3、堆焊再生:当导板磨损至无法使用时，且也已经不能通过减小导板尺寸的方式再生时时，采用堆焊工艺填补磨损部分使导板再生，具体步骤为:用砂轮清理磨损部位，打磨光亮，将Φ3.2的铸308纯镍铸铁电焊条预热至180°C，焙烧Ih ;在电流为80A的交流电源下，对导板的磨损部位进行堆焊，并在堆焊后锤击焊缝，以消除焊补区应力，避免裂纹，然后将焊接表面磨平。堆焊后导板可再次使用，通过堆焊再次提高了导板I倍的使用寿命。
[0041]实施例5
[0042]1、微合金化:为提升轧机导板使用寿命，对原导板材料QT500-7进行微合金化处理，在原导板材料QT500-7的基础上添加重量比为0.5%的金属元素Mn和重量比为0.8%的金属元素Cu，经感应电磁炉冶炼、炉前孕育球化、浇注得轧机导板，导板硬度为HB282，耐磨性平均提高1.5倍。
[0043]2、修复再生:在一般导板的基础上导板槽型尺寸增大4mm，当导板磨损至一定程度后，采用切削加工的办法使导板槽型尺寸减小2mm，然后继续使用。如此循环运用，导板可重复利用2次，增加寿命2倍。
[0044]3、堆焊再生:当导板磨损至无法使用时，且也已经不能通过减小导板尺寸的方式再生时时，采用堆焊工艺填补磨损部分使导板再生，具体步骤为:用砂轮清理磨损部位，打磨光亮，将Φ3.2的铸308纯镍铸铁电焊条预热至190°C，焙烧Ih ;在电流为80A的交流电源下，对导板的磨损部位进行堆焊，并在堆焊后锤击焊缝，以消除焊补区应力，避免裂纹，然后将焊接表面磨平。堆焊后导板可再次使用，通过堆焊再次提高了导板I倍的使用寿命。
[0045]实施例6
[0046]1、微合金化:为提升轧机导板使用寿命，对原导板材料QT500-7进行微合金化处理，在原导板材料QT500-7的基础上添加重量比为0.7%的金属元素Mn和重量比为1.0%的金属元素Cu，经感应电磁炉冶炼、炉前孕育球化、浇注得轧机导板，导板硬度为HB310，耐磨性平均提高2倍。
[0047]2、修复再生:在一般导板的基础上导板槽型尺寸增大5mm，当导板磨损至一定程度后，采用切削加工的办法使导板槽型尺寸减小1.5mm，然后继续使用。如此循环运用，导板可重复利用2次，增加寿命2倍。
[0048]3、堆焊再生:当导板磨损至无法使用时，且也已经不能通过减小导板尺寸的方式再生时，采用堆焊工艺填补磨损部分使导板再生，具体步骤为:用砂轮清理磨损部位，打磨光亮，将Φ3.2的铸308纯镍铸铁电焊条预热至150°C，焙烧Ih ;在电流为70A的交流电源下，对导板的磨损部位进行堆焊，并在堆焊后锤击焊缝，以消除焊补区应力，避免裂纹，然后将焊接表面磨平。堆焊后导板可再次使用，通过堆焊再次提高了导板I倍的使用寿命。
[0049]实施例7
[0050]1、微合金化:为提升轧机导板使用寿命，对原导板材料QT500-7进行微合金化处理，在原导板材料QT500-7的基础上添加重量比为0.8%的金属元素Mn和重量比为1.2%的金属元素Cu，经感应电磁炉冶炼、炉前孕育球化、浇注得轧机导板，导板硬度为HB330，耐磨性平均提高2.5倍。
[0051]2、修复再生。在一般导板的基础上导板槽型尺寸增大5mm，当导板磨损至一定程度后，采用切削加工的办法使导板槽型尺寸减小2mm，然后继续使用。如此循环运用，导板可重复利用2次，增加寿命2倍。
[0052]3、堆焊再生:当导板磨损至无法使用时，且也已经不能通过减小导板尺寸的方式再生时时，采用堆焊工艺填补磨损部分使导板再生，具体步骤为:用砂轮清理磨损部位，打磨光亮，将Φ3.2的铸308纯镍铸铁电焊条预热至160°C，焙烧Ih ;在电流为120A的交流电源下，对导板的磨损部位进行堆焊，并在堆焊后锤击焊缝，以消除焊补区应力，避免裂纹，然后将焊接表面磨平。堆焊后导板可再次使用，通过堆焊再次提高了导板I倍的使用寿命。
【权利要求】
1.一种提升轧机导板使用寿命的方法，其特征在于:为提升轧机导板使用寿命，对原导板材料QT500-7进行微合金化处理，搭配添加合金元素Mn和Cu，以进行微合金化后的QT500-7作为制造导板的材料；在制造导板时，将原导板的尺寸增大；在导板磨损至无法使用时，通过减小导板尺寸以去除磨损部分的方式使导板再生或通过以堆焊工艺填补磨损部分的方式使导板再生。
2.根据权利要求1所述的提升轧机导板使用寿命的方法，其特征在于:在QT500-7中添加金属元素Mn的质量百分比为0.5%?0.8%，添加金属元素Cu的质量百分比为0.8%?1.2%。
3.根据权利要求1所述的提升轧机导板使用寿命的方法，其特征在于:在制造导板时，将原导板的尺寸增大是指将原导板槽型尺寸增大4?5_。
4.根据权利要求1所述的提升轧机导板使用寿命的方法，其特征在于: 通过减小导板尺寸的方式使导板再生是指通过机械加工的方法切削去除导板外围，使导板槽型尺寸减小1.5?2_，以去除导板磨损部分，实现导板再生。
5.根据权利要求1所述的提升轧机导板使用寿命的方法，其特征在于: 通过以堆焊工艺填补磨损部分的方式使导板再生的方法为: 将Φ3.2的铸308纯镍铸铁电焊条预热至150?200°C，焙烧Ih ;在电流为70?120A的交流电源下，对导板的磨损部位进行堆焊，并在堆焊后锤击焊缝，以消除焊补区应力，避免裂纹。
【文档编号】C22C33/08GK104400316SQ201410779086
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年12月15日 优先权日:2014年12月15日
【发明者】吴鹏, 李文, 曹文明, 赵仕章, 梁海峰, 郁应海, 王磊, 张有德 申请人:合肥东方节能科技股份有限公司