在轧钢生产过程中,炉底辊、输送辊等工作辊与红热的钢板直接接触,长期运行后,辊面会产生大量裂纹、掉块等缺陷而失效。因此,采取合适的表面工程技术对损坏的辊面进行修复及强化尤为重要。相对于热喷涂、堆焊等工艺方法,感应重熔技术在修复和强化冶金辊面时具有独特的优势。但目前传统的感应重熔设备大多以人工观察控制为主,自动化程度低。感应重熔过程受到电磁-热耦合场作用的影响,很难用精确的数学公式来准确分析其加热过程。工件感应重熔过程中,操作人员需要通过工件表面出现的“镜面效应”来判断工件表面重熔状况,对操作人员技术水平要求较高。同时冶金辊工作时受强磨损与高温腐蚀综合作用,常规Ni60合金涂层逐渐难以满足使用要求。针对上述问题,本文在以下几方面进行了相关研究。第一部分,采用ANSYS软件多场求解法对感应重熔过程进行数值模拟仿真。通过建立几何模型、定义单元属性、确定网格划分形式以及对一些相关边界条件的约束,模拟计算了感应重熔电流、频率、感应圈间隙等工艺参数变化对工件表面温度的影响规律,并对感应重熔数值计算结果进行分析。同时,搭建了验证重熔参数变化对工件表面温度影响的实验平台,研究表明,实验结果与模拟结果有较高的吻合度,验证了数值模拟研究能为实际感应重熔工况提供数据支持。第二部分,基于对感应重熔工艺流程分析,确定了自动化感应重熔控制系统总体设计方案。在此方案上,通过对各子系统需要实现的功能要求和性能指标,完成相应设备的硬件结构设计与选型工作,同时设计了自动感应重熔控制系统的相关电路图。最后,在硬件选型确定的基础上完成PLC控制程序的软件设计,并在触摸屏上编写了参数设定、操作等界面。设备调试证明系统响应速度快,稳定性较好,能够满足生产需求。第三部分,探讨CeO₂对Ni60合金感应重熔涂层组织与性能的影响。首先利用火焰喷涂技术将含不同质量分数的CeO₂-Ni60复合合金粉末喷涂于45#钢基体表面,然后再对预喷涂涂层进行感应重熔处理。采用金相显微镜、附带能谱仪的扫描电镜以及X射线衍射仪对重熔涂层组织结构与成分进行观察分析;采用显微硬度计、磨损试验机、电化学工作站对重熔涂层的硬度、耐磨性及耐蚀性进行测试。实验结果表明:与未添加CeO₂的重熔涂层相比,添加适量的CeO₂可以使重熔涂层组织晶粒得到细化,组织致密均匀,涂层显微硬度、耐磨性及耐蚀性都得到了提高,但添加过量的CeO₂会使重熔涂层组织晶粒变大,性能下降。