轧辊辊面强化技术的进展

的解决方案：该设备由万瓦级激光扫描转镜和自动送粉机组成，适用１—１０Ｋｗ的ＣＯ，激光，入射通光孔镜ｄｐ９０ｍｍ，光束扫描宽度１０—５０ｍｍ连续可调，光束摆动频率１０００Ｈｚ且连续可调，扫描线内光强分布均匀。采用该设备单道熔覆宽度最大可达３５ｒａｍ，熔覆厚度为０．２—８ｍｍ。可以将Ｎｉ基、Ｃｏ基或者ＷＣ类的硬质合金粉末包覆在普通钢铁材料表面，从而使其使用寿命延长几倍。

华中科技大学Ｅ１０］应用５ＫＷ连续ｃ０２激光器对７５ＣｒＭｎＭＯ铸钢轧辊进行激光熔凝强化处理，并进行显微组织分析和硬度测试。轧辊钢激光熔凝强化处理后，横截面组织为熔凝和相变硬化区（马氏体＋大量残余奥氏体＋碳化物）；过渡区（高温回火组织）及母材（回火索氏体＋大块专或条状碳化物）。其相变强化区的尺寸取决于激光功率、扫描速度、光斑直径等因素，其硬化区深度可达到２ｍｍ。经激光熔凝强化处理后的轧辊，过钢量由原２０００ｔ提高到４８００—６０００ｔ。

激光合金化技术可以改变基体表面的化学成分，从而提高金属的强度、耐磨性、耐蚀性、高温抗氧化性等。这种技术应用于冷轧辊表面，不仅可以改善轧辊表面的性能，减少轧辊在使用中的重淬次数，而且，还可以制作不同表面形貌的轧辊，以满足生产的需要。清华大学Ｈ１Ｊ对冷轧辊表面激光合金化技术进行了实验研究。

目前国内钢铁企业提高轧辊使用寿命的常用方法是采用堆焊技术，但由于堆焊材料生产和堆焊技术条件的限制，一般堆焊后的硬度只能达到ＨＲＣ５０左右。随着激光表面改性技术的发展，很多轧钢厂家已经将堆焊与激光强化技术结合起来，取长补短，堆焊虽然硬度偏低，但深度大，可以达到５０ｍｍ，而激光强化特点正好与之相反，因此，通常先用堆焊修复磨损超差的轧辊，再用激光技术对堆焊层进行强化，或者直接在新辊上直接激光强化。

由于激光没有惯性，热处理变形小，表面硬化层和硬化区域可准确测定及控制，而且不需淬火介质，因此也可以应用在带孔型的轧辊强化中。轧钢过程中，型钢轧辊受到较大的工作压力及冲击作用，同时孔型表面直接和高温（＞１０００℃）红热轧材接触，还有较大的磨损和热疲劳作用。因此，轧辊的性能要求为整体有较好的强韧性配合，而工作表面要求有较高的耐磨性和抗热疲劳性，即得到合理的性能分布。

北京科技大学与莱芜钢铁集团公司在型钢轧辊的激光强化方面做了积极的探索，根据Ｈ型钢轧制特点，结合轧辊特定的磨损规律，制订了沿辊面进行变参数强化实现等比例磨损的方案。利用金相显微镜可以发现材质为１８０ＣｒＮｉＭｏ的半钢材料表面淬硬层发生了马氏体转变，其基本组织为：残余奥氏体＋隐晶马氏体，有些样品中出现了典型的下贝氏体ｃ１２Ｊ。

对激光处理样品进行宏观硬度测量，其ＨＲＣ硬度（换算之后）平均可比未处理区域提高ｌＯ个单位；淬硬层显微硬度可比基体提高一倍左右，其中最大值接近ＨＶｌ０００。Ｈ２５０×１５０规格的Ｕ２轧机水平辊强化，辊面磨损只有未处理轧辊的１／３—１／４左右［”】，而且处理之后的辊面磨损变化趋势不变；另外，激光处理的的轧辊性能改进还表现在提高了抗粘钢能力［１４１。如图２所示，ａ为经过激光表面强化的轧辊生产下线后的照片，ｂ中所示轧辊未经激光处理，但两只轧辊的轧制量相当。

２１６ａ激光强化轧辊ｂ未经激光处理的轧辊

图２激光强化轧辊实践效果对比