[实用新型]一种用于轧辊工作面激光熔覆的设备

说明书

技术领域

本实用新型属于激光加工技术领域，具体地说是一种用于轧辊工作面激光熔覆的设备。

背景技术

轧辊是轧钢过程的关键部件，轧钢时钢坯通过轧辊辊型轧制而直接压出扎材，轧辊辊面的质量直接影响轧制钢材表面的质量、轧机作业率和生产成本及过钢量等。高效轧制技术的发展对轧辊质量提出了更高的要求，高强度、高耐磨性、耐腐蚀性成为衡量轧辊质量的重要指标。从大量实践证明，轧辊的辊面磨损是其主要失效形式，严重影响轧制质量、轧制效率及生产成本。目前，在一般钢铁企业，轧辊由于磨损失效需要修复时，多采用车削或磨削方式修正辊型。这种方式对提高轧辊寿命意义不大，只是一种“补救”措施。一般一套轧辊轧制一个工作周期后就要对其外圆进行修磨，经修磨后其轧制量会大大下降，且大约修磨3～5次后外圆过小将彻底报废。只有通过尺寸和性能的恢复才能真正解决轧辊修复问题，如轧辊堆焊技术是在轧辊表面上堆敷一层具有一定性能材料的工艺过程。轧辊堆焊的费用很低，而使用性能往往比新轧辊还高。堆焊旧轧辊的费用仅为新轧辊费用的30％，而轧制金属量却比新轧辊提高了1～2倍。轧辊的堆焊过程须有严格的工艺规范和操作规程，配以适当的焊接材料，以保证所焊接出的轧辊有很好的红硬性、高温耐磨性和较高的冲击韧性。常规的轧辊堆焊方法电弧堆焊，其优点是堆焊效率高，但堆焊过程热输入量很大，造成堆焊过程基材熔化量很大，对堆焊层的稀释很大，如埋弧焊稀释率为45％，造成堆焊层成分不可控，性能无法保证，最终堆焊效果也不稳定。

近年来，出现了大功率激光在轧辊表面进行激光熔覆工艺的研究；获得低稀释率的激光熔覆耐磨合金熔覆层，与电弧相比，具有稀释率低(约0～10％)、熔层组织细密均匀的特点。然而，目前轧辊激光熔覆的设备均采用大功率CO₂激光器，该激光器在金属对激光的吸收率和光束质量等方面与工业化高功率操作光纤激光器相比都存在较大劣势。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种用于轧辊工作面激光熔覆的设备。该用于轧辊工作面激光熔覆的设备满足轧辊表面进行激光熔覆工艺的可实施性，同时获得的激光熔覆涂层满足轧辊恶劣的工作环境，提高了轧辊的性能和使用寿命。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种用于轧辊工作面激光熔覆的设备，其特征在于：包括激光系统、机器人执行系统、激光熔覆头、自动供粉系统、在线局部预热系统、轧辊旋转系统及整机控制系统，其中激光系统、自动供粉系统和在线局部预热系统均与激光熔覆头连接，所述激光熔覆头位于轧辊旋转系统中待加工的轧辊的上方、并安装在所述机器人执行系统的执行端，所述机器人执行系统带动所述激光熔覆头上、下或沿轧辊的轴向移动，完成对轧辊的表面感应加热、粉末供给及激光整形；所述激光系统、自动供粉系统、在线局部预热系统及轧辊旋转系统均与所述整机控制系统电连接。

所述激光系统包括激光器、操作光纤及激光聚焦系统，其中激光聚焦系统安装在所述激光熔覆头上，所述激光器通过操作光纤与激光聚焦系统连接，激光器与所述整机控制系统电连接。

所述机器人执行系统包括机器人、机器人滑轨、机器人控制柜及机器人外部轴电机，其中机器人安装在机器人滑轨上，所述机器人滑轨通过机器人外部轴电机驱动，所述机器人的腕端连接所述激光熔覆头，所述机器人与机器人控制柜电连接。

所述自动供粉系统包括气载送粉器、一级送粉管及料斗，其中料斗安装在所述激光熔覆头上，所述气载送粉器通过一级送粉管与料斗连通，所述料斗的上、下部分别设有上限位置传感器和下限位置传感器，所述气载送粉器与所述整机控制系统电连接。所述料斗的底部连接有重力送粉主机，所述重力送粉主机通过二级送粉管与分粉器连接，所述分粉器通过三级送粉管与送粉嘴连接，所述送粉嘴对应于待加工轧辊的外表面，所述重力送粉主机与所述整机控制系统电连接。

所述在线局部预热系统包括超音频感应电源、超音频水电管、便携变压器及感应器，其中超音频感应电源通过超音频水电管与便携变压器连接，所述便携变压器与感应器连接，所述便携变压器及感应器均安装在所述激光熔覆头上，所述超音频感应电源与所述整机控制系统电连接。所述在线局部预热系统还包括水冷机A，该水冷机A与所述超音频水电管连接、并通过超音频水电管对所述感应器进行冷却，所述水冷机A与所述整机控制系统电连接。

所述轧辊旋转系统包括床头箱、卡盘、尾座及平台，其中床头箱与尾座分别安装在平台的两端，所述卡盘安装在床头箱的输出端，待加工轧辊安装在卡盘与尾座之间，所述床头箱通过变频电机驱动、并与所述整机控制柜连接。