CN109536956A - 一种型钢传输辊道的激光强化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种型钢传输辊道的激光强化方法，具体步骤如下：选取在生产线上具有典型损伤的辊道，利用测量工具记录辊面磨损实际数值；根据数值确定磨损与未磨损区域；根据确定的区域建造辊面加工模型；根据模型确定激光修复工艺。本发明与传统工艺相比，本发明运用数学分析方法并结合建模分析可行性，取代辊身全面使用激光修复的传统方法。对激光强化部位具有针对性，节约激光加工成本，缩短了激光加工周期，并达到同样的使用效果。

Description

一种型钢传输辊道的激光强化方法
技术领域
本发明属于激光表面处理技术领域，特别涉及一种型钢传输辊道的激光强化方法。
背景技术
现代冶金行业中，整个生产过程需要使用大量的传输辊道。传输辊道在生产过程中起着至关重要的作用，严重影响产品质量及生产效率。辊道表面存在缺陷，出现凹凸不平现象，钢材在运输过程中会出现撞击辊道，导致产品受损质量下降。传输辊道不仅辊道在生产不仅要对钢材进行传输，将钢材从这道工序传输到下一道工序，同时承受着钢材的撞击，而且在辊道表面还需要承受钢材本身的热效应，经受钢材在运输过程中对表面的磨损。部分传输辊道还会受到轧制液、高压水等液体的侵蚀。
型钢在整个生产过程中与板材生产不同，型钢钢坯较方较小，会对传输辊道造成不同位置的多次损伤，使辊道造成多处不同的缺陷。型钢在生活中运用广泛，如高铁轨道、工业建筑、桥梁、使用化工及电力等设备结构。因此型钢的质量优劣严重影响着人们的生活质量水平，关系到人们的生命安全。在生产过程中控制型钢产品的质量是重中之重。通过改善传输辊道表面质量可以有效的提高型钢质量。
现代对辊道的修复方法普遍采用激光熔覆技术，可以使新型材料和基材有效结合具有提高基材性能的作用，可以提高辊道表面硬度、耐腐蚀性和耐磨性能等。现在国内专利有普遍介绍运用激光修复的方法对轧辊或者辊道进行表面强化，但是缺少对辊面缺陷产生的原因进行具体分析，形成具有针对性的修复方案及修复方法，造成修复成本提高，增加修复时间。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供了一种实现轧机牌坊在线快速智能修复的装置及使用方法，它可以用于牌坊多个工作面同时加工，缩短了牌坊加工周期，提高效率。同时，配合牌坊修复方案，提高其使用寿命，节约生产成本。
本发明的技术方案是：
一种型钢传输辊道的激光强化方法，具体步骤如下：
（1）选取在生产线上具有典型损伤的辊道，利用测量工具记录辊面磨损实际数值；
（2）根据数值确定磨损与未磨损区域；
（3）根据确定的区域建造辊面加工模型；
（4）根据模型确定激光修复工艺。
进一步的，所述步骤（1）中，测量工具为游标卡尺、钢卷尺、塞尺。
进一步的，所述步骤（1）中，选取典型辊道数量≥10支，选取在磨损圆周面深度数值数量≥5。
进一步的，所述步骤（2）中，运用数据统计软件为Office Excel，根据辊道位置信息和磨损情况进行辊道分类及区域确定。
进一步的，所述步骤（3）中，运用建模软件为Solidwork2012，直观建立模型确定可行性。
进一步的，所述步骤（3）中，确定激光修复工艺步骤如下：
(3-1)对传输辊道根据磨损情况，对疲劳层进行去除，去除后的辊身直径减少，呈轴形状；
(3-2)用高性能焊丝堆焊恢复外径尺寸，并进行热处理退火，消除焊接应力；(3-3)根据建模图形，将需要激光熔覆的部分车削至直径比标准尺寸小2.6~4mm；
(3-4)对需要进行激光熔覆的部位实行加工，所使用的激光熔覆粉末为合金粉末与WC粉末混合，混合比例为2:1；
(3-5)激光熔覆后，对辊身进行机加，恢复辊道直径尺寸，保证辊面粗糙度。
进一步的，所述步骤(3-4)中，合金粉末成分为：C-0.2~0.3%、Si-3~4%、 B-1~2%、Cr-7.5~8.5%、Fe-7.5~8.5%、Cu-14.5~15.5%、其余量为Ni。
进一步的，所述步骤(3-4)中激光工艺参数为：激光功率3000~8000W；光斑直径3.2~4.0mm，熔覆线速度V=500~1000mm/min，搭接宽度0.5~4mm，熔覆层厚度为1.5~2.2mm。
本发明的有益效果是：与传统工艺相比，本发明运用数学分析方法并结合建模分析可行性，取代辊身全面使用激光修复的传统方法。对激光强化部位具有针对性，节约激光加工成本，缩短了激光加工周期，并达到同样的使用效果。
附图说明
图1为本发明流程示意图；
图2为实例1建模示意图；
图3为实例2建模示意图。
具体实施方式
实施例1：型钢轧制五道次轧机前后传输辊道修复
基本情况：型钢轧机轧制过程主要为五道次轧制，取前后典型辊道10支收取数据，共修复辊道33支。
具体制作步骤：
（1）选取在生产线上具有典型损伤的辊道，利用测量工具记录辊面磨损实际数值；
（2）根据数值确定磨损与未磨损区域。磨损区域主要有五处：距离操作侧16~19cm处，深度6~7mm；距离操作侧51~57cm，处深度8~10mm；距离操作侧105~113cm，处深度8~10mm；距离操作侧150~156cm，处深度6~7mm；距离操作侧175~180cm，处深度6~7mm；
（3）根据确定的区域建造辊面加工模型，运用三维建模软件Soildwork，建立模型，并运用动画模拟生产条件，确定模型的可行性；
（4）根据模型加工范围对辊道进行表面加工，单边去除疲劳层12mm，使用08A焊丝堆焊至外径尺寸，并进行超声波探伤，合格后进行退火消除焊接应力；
（5）根据模型确定的范围，将辊道辊面五个区域内的直径车削比标准尺寸小3mm，并进行激光加工；
（6）对需要进行激光熔覆的部位实行加工。所使用的激光熔覆粉末为合金粉末成分为：C-0.24%、Si-3.6%、B-1.2%、Cr-7.8%、Fe-7.8%、Cu-14.9%、其余量为Ni，该合金粉末与WC粉末混合，混合比例为2:1，此混合粉末为激光熔覆粉末；
（7）制定合理的激光熔覆工艺，其工艺参数为激光工艺参数为：激光功率4000W；光斑直径3.5mm，熔覆线速度V=600mm/min，搭接宽度1.5mm，熔覆层厚度为1.5mm；
（8）激光熔覆后，对辊身进行机加，恢复辊道直径尺寸，保证辊面粗糙度。
实施例2：型钢轧制七道次轧机前后传输辊道修复
基本情况：型钢轧机轧制过程主要为七道次轧制，取前后典型辊道10支收取数据，共修复辊道29支。
具体制作步骤
（1）选取在生产线上具有典型损伤的辊道，利用测量工具记录辊面磨损实际数值；
（2）根据数值确定磨损与未磨损区域，磨损区域主要有2处：距离操作侧350~650mm处，深度3~4mm；距离操作侧720~1250mm，处深度4~5mm；
（3）根据确定的区域建造辊面加工模型，运用三维建模软件Soildwork，建立模型，并运用动画模拟生产条件，确定模型的可行性；
（4）根据模型加工范围对辊道进行表面加工，单边去除疲劳层7mm，使用08A焊丝堆焊至外径尺寸，并进行超声波探伤，合格后进行退火消除焊接应力；
（5）根据模型确定的范围，将辊道辊面两个区域内的直径车削比标准尺寸小3mm，并进行激光加工；
（6）对需要进行激光熔覆的部位实行加工。所使用的激光熔覆粉末为合金粉末成分为：C-0.26%、 Si-3.3%、 B-1.8%、 Cr-8%、 Fe-8%、Cu-15.1%、其余量为Ni，该合金粉末与WC粉末混合，混合比例为2:1，此混合粉末为激光熔覆粉末；
（7）制定合理的激光熔覆工艺，其工艺参数为激光工艺参数为：激光功率5000W；光斑直径4mm，熔覆线速度V=500mm/min，搭接宽度2mm，熔覆层厚度为1.5mm；
（8）激光熔覆后，对辊身进行机加，恢复辊道直径尺寸，保证辊面粗糙度。
以上对本发明创造的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明创造范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种型钢传输辊道的激光强化方法，其特征在于，具体步骤如下：
选取在生产线上具有典型损伤的辊道，利用测量工具记录辊面磨损实际数值；
根据数值确定磨损与未磨损区域；
根据确定的区域建造辊面加工模型；
根据模型确定激光修复工艺。
2.根据权利要求1所述的一种型钢传输辊道的激光强化方法，其特征在于：所述步骤（1）中，测量工具为游标卡尺、钢卷尺、塞尺。
3.根据权利要求1所述的一种型钢传输辊道的激光强化方法，其特征在于：所述步骤（1）中，选取典型辊道数量≥10支，选取在磨损圆周面深度数值数量≥5。
4.根据权利要求1所述的一种型钢传输辊道的激光强化方法，其特征在于：所述步骤（2）中，运用数据统计软件为Office Excel，根据辊道位置信息和磨损情况进行辊道分类及区域确定。
5.根据权利要求1所述的一种型钢传输辊道的激光强化方法，其特征在于：所述步骤（3）中，运用建模软件为Solidwork2012，直观建立模型确定可行性。
6.根据权利要求1所述的一种型钢传输辊道的激光强化方法，其特征在于：所述步骤（3）中，确定激光修复工艺步骤如下：
(3-1)对传输辊道根据磨损情况，对疲劳层进行去除，去除后的辊身直径减少，呈轴形状；
(3-2)用高性能焊丝堆焊恢复外径尺寸，并进行热处理退火，消除焊接应力；
(3-3)根据建模图形，将需要激光熔覆的部分车削至直径比标准尺寸小2.6~4mm；
(3-4)对需要进行激光熔覆的部位实行加工，所使用的激光熔覆粉末为合金粉末与WC粉末混合，混合比例为2:1；
(3-5)激光熔覆后，对辊身进行机加，恢复辊道直径尺寸，保证辊面粗糙度。
7.根据权利要求6所述的一种型钢传输辊道的激光强化方法，其特征在于：所述步骤(3-4)中，合金粉末成分为：C-0.2~0.3%、 Si-3~4%、B-1~2%、Cr-7.5~8.5%、Fe-7.5~8.5%、Cu-14.5~15.5%、其余量为Ni。
8.根据权利要求6所述的一种型钢传输辊道的激光强化方法，其特征在于：所述步骤(3-4)中激光工艺参数为：激光功率3000~8000W；光斑直径3.2~4.0mm，熔覆线速度V=500~1000mm/min，搭接宽度0.5~4mm，熔覆层厚度为1.5~2.2mm。
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