本發(fā)明涉及一種輥?zhàn)拥闹圃旆椒ǎ绕渖婕耙环N穿孔輥制造方法。

背景技術(shù)：

1、無(wú)縫鋼管是一種被廣泛應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性鋼材，在無(wú)縫鋼管的生產(chǎn)過(guò)程中，尤其是高合金鋼生產(chǎn)過(guò)程中，穿孔輥輥面磨損非常嚴(yán)重，這不但影響管材表面質(zhì)量，還造成使用壽命降低，增加了換輥時(shí)間，嚴(yán)重影響高合金鋼的產(chǎn)能。

2、通過(guò)激光熔覆進(jìn)行穿孔輥表面改性可以在穿孔輥基體表面熔覆含有不同作用元素成分的材料，制備出一層與基體為冶金結(jié)合的有優(yōu)良的耐磨、耐蝕、耐疲勞、抗氧化等性能的涂層。

3、然而，由于穿孔過(guò)程軋制工藝和變形受力復(fù)雜，入口錐中間位置受力最大、磨損最深，出口錐磨損量非常小，不同位置磨損程度存在差異。同時(shí)為增大摩擦力保證咬入，入口錐進(jìn)行了開(kāi)槽。激光熔覆修復(fù)穿孔輥在使用過(guò)程中仍然存在諸多問(wèn)題，如入口錐單層熔覆厚度不足，磨損過(guò)快；輥面高點(diǎn)后50mm內(nèi)出現(xiàn)凹坑存在質(zhì)量隱患；熔覆后開(kāi)槽位置磨損過(guò)快導(dǎo)致管子表面出現(xiàn)裂紋缺陷等。

4、公開(kāi)號(hào)為cn110396689a，公開(kāi)日為2019年11月1日，名稱為“一種激光熔覆強(qiáng)化離心輥的制備方法”的中國(guó)專利文獻(xiàn)公開(kāi)了以下步驟：s1、對(duì)離心輥進(jìn)行預(yù)處理：將加工好的離心輥沿著工作輥面進(jìn)行車削并對(duì)車削后表面進(jìn)行清洗，去除氧化皮、雜質(zhì)以及油污；s2、配制耐高溫磨損耐巖漿沖刷的合金粉末；s3、將離心輥安裝于大功率半導(dǎo)體激光器的加工機(jī)床上，通過(guò)激光掃描同步輸送到位的合金粉末，利用合金粉末對(duì)離心輾工作輥面進(jìn)行表面激光熔覆；s4、對(duì)激光熔覆層進(jìn)行著色探傷，之后對(duì)激光熔覆層進(jìn)行磨削加工；s5、將經(jīng)過(guò)激光熔覆強(qiáng)化的離心輥包裝待用。其制備的強(qiáng)化離心輥使用壽命達(dá)到傳統(tǒng)堆焊不銹鋼離心輥的使用壽命3倍以上。但是該方案仍然無(wú)法適應(yīng)無(wú)縫鋼管穿孔的特殊工況條件，無(wú)法應(yīng)用在穿孔輥的表面熔覆上。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種無(wú)縫鋼管穿孔輥的增材制造方法，該方法能夠提高穿孔輥的耐磨性，降低穿孔輥磨損速度，減小總換輥時(shí)間，提高單周期產(chǎn)能。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種無(wú)縫鋼管穿孔輥的增材制造方法，其施加于無(wú)縫鋼管穿孔輥，所述無(wú)縫鋼管穿孔輥包括沿其軸向方向銜接的入口錐和出口錐；所述增材制造方法包括步驟：

3、對(duì)無(wú)縫鋼管穿孔輥的輥面進(jìn)行整體車削；

4、在輥面上的多層熔覆區(qū)域開(kāi)若干個(gè)沿圓周方向分布的長(zhǎng)型槽，各長(zhǎng)型槽之間具有間隔，所述長(zhǎng)型槽的長(zhǎng)度方向與無(wú)縫鋼管穿孔輥的長(zhǎng)度方向一致；所述多層熔覆區(qū)域?yàn)樗鋈肟阱F的輥面以及與入口錐銜接的出口錐的第一段的輥面；所述出口錐的剩余部分為單層熔覆區(qū)域；

5、對(duì)無(wú)縫鋼管穿孔輥進(jìn)行輥面預(yù)熱；

6、在所述多層熔覆區(qū)域進(jìn)行至少一次激光熔覆，每次激光熔覆后將所述長(zhǎng)型槽修復(fù)出來(lái)；

7、對(duì)輥面整體進(jìn)行一層蓋面激光熔覆，并在蓋面激光熔覆后將所述長(zhǎng)型槽修復(fù)出來(lái)；

8、緩慢冷卻。

9、進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的無(wú)縫鋼管穿孔輥的增材制造方法中，對(duì)無(wú)縫鋼管穿孔輥的輥面進(jìn)行整體車削具體包括：基于設(shè)定的熔覆層數(shù)、穿孔輥輥面最大磨損深度以及單層熔覆厚度確定車削深度，以對(duì)穿孔輥的輥面進(jìn)行整體車削。

10、更進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的無(wú)縫鋼管穿孔輥的增材制造方法中，所述車削深度s改車為：

11、s改車＝(k-1)×s單層+s最深+2～6；

12、其中k表示設(shè)定的熔覆層數(shù)，s單層表示單層熔覆厚度；s最深表示測(cè)量得到的穿孔輥輥面最大磨損深度，其中單層熔覆厚度、穿孔輥輥面最大磨損深度和車削深度的單位參量均為mm。

13、進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的無(wú)縫鋼管穿孔輥的增材制造方法中，所述多層熔覆區(qū)域包括沿?zé)o縫鋼管穿孔輥的軸向方向排布的多個(gè)熔覆層數(shù)彼此不同的子區(qū)域，其中沿著從入口錐端面指向出口錐端面的方向，各子區(qū)域的熔覆層數(shù)遞減。

14、也即，在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，多層熔覆區(qū)域又可以被劃分為多個(gè)子區(qū)域，這些子區(qū)域具有不同的熔覆層數(shù)。

15、在一些實(shí)施方式中，沿著從入口錐端面指向出口錐端面的方向，各子區(qū)域的熔覆層數(shù)遞減，例如該多層熔覆區(qū)域被劃分為三個(gè)子區(qū)域，三個(gè)子區(qū)域的熔覆層數(shù)依次可以是5、4、3，或者4、3、2。

16、在另外一些實(shí)施方式中，多層熔覆區(qū)域全部都施加相同的熔覆層數(shù)，例如3層或2層。

17、進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的無(wú)縫鋼管穿孔輥的增材制造方法中，所述出口錐的第一段為自高點(diǎn)向出口錐端面的方向延伸50mm的區(qū)域，所述高點(diǎn)為出口錐和入口錐銜接的位置。

18、進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的無(wú)縫鋼管穿孔輥的增材制造方法中，在對(duì)無(wú)縫鋼管穿孔輥的輥面進(jìn)行整體車削步驟之后，在輥面上的多層熔覆區(qū)域開(kāi)若干個(gè)沿圓周方向分布的長(zhǎng)型槽步驟之前，還包括步驟：

19、在多層熔覆區(qū)域和單層熔覆區(qū)域交接的位置加工30-60°的倒角。

20、該操作步驟可以避免應(yīng)力集中。

21、進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的無(wú)縫鋼管穿孔輥的增材制造方法中，所述長(zhǎng)型槽在長(zhǎng)度方向上的起始位置為距離入口錐端面100-300mm處。

22、進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的無(wú)縫鋼管穿孔輥的增材制造方法中，所述長(zhǎng)型槽的長(zhǎng)度為200-400mm，寬度為15-30mm，深度為0.3-2mm。

23、在輥面上開(kāi)設(shè)長(zhǎng)型槽可以增大穿孔輥與被加工金屬材的摩擦力。

24、進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的無(wú)縫鋼管穿孔輥的增材制造方法中，在所述長(zhǎng)型槽的邊緣加工30-60°的倒角。

25、該操作步驟可以以避免激光熔覆時(shí)落粉厚度不足以及應(yīng)力集中。

26、進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的無(wú)縫鋼管穿孔輥的增材制造方法中，在對(duì)無(wú)縫鋼管穿孔輥進(jìn)行輥面預(yù)熱的步驟中，控制輥面整體溫度≥150℃，熔覆區(qū)的溫度為300～350℃。

27、進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的無(wú)縫鋼管穿孔輥的增材制造方法中，激光熔覆所采用的合金粉末為鎳基合金粉末或鈷基合金粉末。

28、進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的無(wú)縫鋼管穿孔輥的增材制造方法中，激光熔覆功率可以為2700-3200w，光斑直徑φ3-4mm，掃描速度可以為1800-2500mm/min，搭接量可以為0.6-1mm，出粉量可以為18-28g/min，每層熔覆層的厚度可以為0.8-1.5mm。

29、本發(fā)明所述的無(wú)縫鋼管穿孔輥的增材制造方法具有如下所述的優(yōu)點(diǎn)以及

30、有益效果：

31、本發(fā)明根據(jù)穿孔輥入口錐和出口錐磨損程度不同設(shè)定不同的熔覆層厚度，穿孔輥入口錐和高點(diǎn)后的一部分出口錐熔覆多層，出口錐其余部分熔覆一層，有利于高效且低成本的實(shí)現(xiàn)技術(shù)效果；

32、本發(fā)明在工序上采用了先開(kāi)長(zhǎng)型槽后熔覆，熔覆后確定長(zhǎng)型槽位置再加工的方法，從而保證了開(kāi)槽位置和輥面其他位置保持一致的厚度，避免熔覆厚度不一導(dǎo)致磨損深度差異大造成鋼管表面缺陷；

33、在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，根據(jù)激光熔覆層厚度和最深磨損深度提出了舊輥車削厚度公式，應(yīng)用該公式可以方便地確定輥面改車厚度；

34、在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，為了避免多層和單層熔覆交接位置、開(kāi)槽邊緣位置出現(xiàn)熔覆質(zhì)量缺陷和應(yīng)力集中，進(jìn)行倒角，以方便落粉和熔覆。