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激光再制造技术在钢铁冶金行业中的应用

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钢铁冶金行业是国家的基础行业，同时属于国家的重工业，且其设备繁杂、种类多、吨位重。由于摩擦、磨损等各种原因的存在，要维持设备的正常运转，每年将消耗大量的备品备件。据统计，2003年济南钢铁股份公司达到年产量334万t钢的规模，而公司每年用于设备修理的备品备件制造费用就高达1.2亿元，备品备件修旧利废数量达150t以上，创经济效益2000万元左右。因此，减少备品备件的消耗和对已使用设备的再制造修复对降低生产成本，提高企业的经济效益具有积极的促进作用，且降低成本的空间很大。其中激光再制造技术对做好备品备件的修理、修复工作，对企业节能降耗具有非常现实的意义。激光再制造技术的主要种类激光淬火激光淬火技术是利用聚焦后的激光束入射到钢铁材料表面，使其温度迅速升高到相变点以上，当激光移开后，由于仍处于低温的内层材料的快速导热作用，使受热表层快速冷却到马氏体相变点以下，进而实现工件的表面相变硬化。如大型轧辊表面激光熔凝淬火的最大淬硬层深度可以达到2毫米以上。 ② 激光熔覆与合金化激光熔覆技术是采用激光束在选定工件表面熔覆一层特殊性能的材料, 以改善工件表面性能的工艺。对于冶金行业轧辊、导位、输送辊、夹送辊、剪刃等大量易损件来说，激光熔覆与合金化技术的最大好处是将轧辊的整体合金化变成表面合金化或者熔覆，使轧辊等易损件的使用寿命大幅度提高的同时，生产成本增加有限。显然，合金粉末的设计、选择与使用正确与否是该项技术能否成功的关键。 ③激光焊接激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一。其原理是将高强度的激光辐射至金属表面，通过激光与金属的相互作用，使金属熔化形成焊接。由于其独特的优点，已成功地应用于微、小型零件的精密焊接中。如目前我国钢铁行业处于主导地位的典型冷轧工艺路线是：转炉冶炼－炉外精炼－初轧开坯－热连轧－酸洗－冷轧－退火－平整－镀锌（锡）－成产品。在此典型的冷轧工艺中，带材焊接设备必不可少。在运行过程中，先行钢带与后行钢带必需进行焊接，才能保证生产线的连续作业。硅钢板带在线运行时，需经多次“S”型弯曲变形和承受一定的运行张力，从而对焊缝的性能和质量有很高要求。（图片）轴头的激光堆焊修复（图片）液压件的激光粉末熔敷强化激光再制造技术在钢铁冶金行业中的应用 1、轧辊的修复与强化冶金行业生产设备大部分是在高(交变)应力、高热应力的恶劣环境下工作，如连铸辊、校直辊、槽型辊、半钢辊、铸管模、热(冷)轧工作辊、高炉溜槽、料钟等。在这些设备中，各种轧辊无疑是其中最关键的设备零件，其消耗量大，价格昂贵，寿命长短不仅与产品成本密切相关，而且直接决定钢铁制品的质量，尤其是表面质量和板型。采用激光堆焊修复各种轧辊，其中以小型轧辊和局部修复更为擅长。性能如能新件。激光淬火技术可对各种导轨、大型齿轮、轴颈、汽缸内壁、模具、减振器、摩擦轮、轧辊、滚轮零件进行表面强化。激光毛化汽车板由于涂漆后反射映像光泽度高，在国外被称为“镜面钢板”，它是生产高级轿车面板的优质板材。因此，激光毛化冷轧薄板（带）是汽车、家电、电子和轻工业生产需求的重要原材料。 2、各种轴类零件磨损、抱瓦、裂纹的修复各种轴类零件经激光堆焊处理后堆焊层无粗大的铸造组织，堆焊层及界面组织细密，晶粒细化，无孔、砂眼、夹杂、裂纹等缺陷，性能如同新件。 3、冶金行业中的各种高附加值的大、中、小型齿轮类零件的修复与强化激光堆焊技术可使各种高附加值的大、中、小型齿轮类零件性能得到恢复。验收指标仍按原制造标准进行。 4、高压高速风机叶片的修复叶片因其工作环境较为恶劣，叶轮叶片进风口部位易严重腐蚀与磨损，一般使用3 000～4 000 h即因叶轮叶片腐蚀与磨损失去平衡而报废。采用激光堆焊技术可以使修复层与原基材为冶金结合，硬度达到HRC55左右。服役性能如同新件。（图片）冶金轧辊轴头的激光堆焊恢复尺寸的修复激光再制造技术的成本分析激光加工最大的成本在于设备的一次性投资比较昂贵，一旦设备投入之后，在不考虑设备投入成本的前提下，运行成本比较低。由于钢铁冶金设备中的轧辊、轴类零件、叶片以及齿轮等都是高附加值的零件，激光加工的费用均在原值的25%以下。而且激光加工的周期短，可以大大节约维修的时间，从而保证了及时生产，并且性能如同新件。高附加值铸件、特种零件、泵阀等部件表面缺陷的无损修复。关键件的失效分析与诊断。 11/10/2008

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