鋼鐵冷軋輥冷軋板多頭CO2激光毛化設(shè)備概述

1、鋼鐵冷軋輥冷軋板多頭CO2 激光毛化設(shè)備概述 為了改善冷軋薄鋼板的板型、深沖性、延伸率和涂鍍性能，在冷軋薄板生產(chǎn)工藝中，要求對(duì)冷軋工作輥的輥面進(jìn)行毛化處理，然后軋制出滿足用戶特殊 工 藝要求的冷軋毛化鋼板。目前用以滿足軋輥毛化處理的技術(shù)有： 噴丸毛化 SB 技術(shù)、電火花毛化EDT技術(shù)、激光毛化技術(shù)LT等。激光毛化鋼板在深沖 性能和涂鍍鮮映度方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。一、CO 2 激光毛化的作用1 CO2 激光毛化點(diǎn)型貌控制CO2激光毛化可以在軋輥外表形成凸起毛化點(diǎn)，該凸起點(diǎn)在隨后的軋制過 程中翻印在鋼帶外表形成均勻、 孤立的凹坑，在鋼板變形中潤(rùn)滑油在高壓 下的坑中保持封閉狀態(tài)，在鋼板與模具間形成緩沖墊

2、，提高了抗擦傷性。2 CO2 激光毛化對(duì)軋輥外表的強(qiáng)化作用 激光毛化處理后的軋輥壽命至少比普通軋輥可提高 1 倍以上。3 提高鋼板涂裝性能和鮮映度 鋼板與涂層的結(jié)合強(qiáng)度大大提高，同時(shí)鋼板保 持“鏡面板高的外表光亮 度。4 CO2 激光毛化對(duì)軋制工藝具有積極作用防止軋制時(shí)“粘鋼 、提高軋制速度和壓下率、減輕軋制“橫紋 、消 除退火產(chǎn)生的“粘連、 改善軋件外表質(zhì)量、在普通冷帶軋機(jī)上實(shí)現(xiàn)異步軋 制等。二、多頭 CO2 激光毛化的優(yōu)點(diǎn)單頭 CO2 激光毛化技術(shù)推廣中遇到的最大問題是加工效率低，特別是在 頂峰值數(shù) Pc 值 要求下加工效率無法滿足生產(chǎn)要求，深入的研究說明高 Pc 值低粗糙度恰恰是高質(zhì)量冷

3、軋薄板的開展方向。最新推出的多頭CO2 激光毛化徹底 克服了單頭 CO2 激光毛化的缺點(diǎn)，同時(shí)通過實(shí)踐說明具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、毛化加工的速度比單頭斬光盤技術(shù)成倍提高， 可以到達(dá)與電火花加工相當(dāng)；2、 采用了光點(diǎn)跟蹤技術(shù)，克服了斬光盤技術(shù)橢圓形毛化點(diǎn)的缺點(diǎn)， 獲得圓形毛化點(diǎn)，保證鋼板兩個(gè)方向的性能一致 ；毛化點(diǎn)直徑比斬光盤技術(shù)橢圓 形毛化點(diǎn) 更小，因此毛化點(diǎn)密度更高，毛化點(diǎn)密度可以到達(dá)7X 7/mm2；3、每個(gè)聚焦鏡所承受的功率只是單頭毛化聚焦鏡承受激光功率的一半，因此毛 化效果更穩(wěn)定一致。三、多頭 CO2 激光毛化設(shè)備組成總體結(jié)構(gòu)由高功率 CO2 激光器、外光路系統(tǒng)和脈沖分光系統(tǒng)、 激光聚焦 和

4、毛 化裝置、紅光準(zhǔn)直指示、毛化機(jī)床、數(shù)控系統(tǒng)、總控制臺(tái)和冷卻系統(tǒng)等 局部組 成。? 高功率 CO2 激光器? 冷水機(jī)組? 西門子 840D 數(shù)控機(jī)床? 接觸式位移傳感器? 多棱鏡分光和外光路系統(tǒng)核心技術(shù)，原創(chuàng)專利? 毛化設(shè)備所配現(xiàn)場(chǎng)電器采用國(guó)外進(jìn)口或中外合資企業(yè)的產(chǎn)品。四、雙頭CO2激光毛化加工工藝：軋輥置于機(jī)床旋轉(zhuǎn)軸上，啟動(dòng)數(shù)控機(jī)床， 使軋輥按設(shè)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)； 激光器輸出的連續(xù)激光束進(jìn)入安裝在工作平 臺(tái)上的多棱鏡分光機(jī)構(gòu)，多棱 鏡的工作外表在旋轉(zhuǎn)過程中將激光束依次 掃過 2 個(gè)分光頭，每個(gè)分光頭在 激光掃過時(shí)接受到一局部激光， 這樣多 棱鏡分光機(jī)構(gòu)將進(jìn)入的連續(xù)激光束 分成 2 路脈沖激光輸出

5、 ，激光功率無 損耗；由多棱鏡分光機(jī)構(gòu)輸出的 2 路脈沖激光束分別經(jīng) 2 個(gè)聚焦頭聚焦，焦點(diǎn) 垂 直落在旋轉(zhuǎn)的軋輥工件外表， 2 個(gè)聚焦頭對(duì)軋輥工件同時(shí)進(jìn)行雙頭毛 化加 工，形成 2 條螺旋掃描線點(diǎn)陣毛化坑分布， 毛化加工頭的橫向移動(dòng) 螺距是 單頭加工的 2 倍，因此毛化所需時(shí)間是單頭加工的一半； 在機(jī)床 對(duì)軋輥工件轉(zhuǎn)速、多棱鏡轉(zhuǎn)速、工作平臺(tái)平移速度的集中控制下， 獲得 所需的毛化點(diǎn)密度要求。通過上面的描述，雙頭毛化設(shè)備同時(shí)進(jìn)行兩條螺旋線毛化點(diǎn)的加工，因此在同樣的轉(zhuǎn)速下雙頭毛化頭橫向移動(dòng)的螺距是單頭加工的2倍，因此加工速度加倍。雙頭單光點(diǎn)CO2激光毛化設(shè)備單頭雙光點(diǎn)C02激光毛化設(shè)備圓形毛化點(diǎn)

6、分布五、多頭分光原理多棱鏡分光的原理是：激光照射在多棱鏡的某個(gè)外表，多 棱鏡的這個(gè)面在旋轉(zhuǎn)過程中將激光束依次掃過 N個(gè)聚焦鏡，每一個(gè)聚焦鏡在 激光掃過時(shí)接受到一局部激光。這樣當(dāng)激光依次掃過 N個(gè)聚焦鏡時(shí)，相當(dāng)于 給每個(gè)聚焦鏡分配一 個(gè)激光脈沖。當(dāng)多棱鏡旋轉(zhuǎn)時(shí)，每一個(gè)多棱鏡面都給所 有的聚焦鏡分配一個(gè)脈沖，這樣實(shí)際上旋轉(zhuǎn)多棱鏡相當(dāng)于將一個(gè)連續(xù)激光分 割成為N路脈沖激光，每 一路激光完全相同。六、主要性能技術(shù)數(shù)據(jù)最大輸入電功率 100kW毛化粗糙度Rm 0.56 im可調(diào)設(shè)備總重量25000kg粗糙度均勻性土 4%工件最大長(zhǎng)度4500mm毛化點(diǎn)密度 3 X 37 X 7點(diǎn)/mm2 可 調(diào)工件最大直

7、徑660mm/毛化點(diǎn)直徑120-250 pm可調(diào)工作最小直徑200mm毛化時(shí)間2035分鐘/支毛化最大長(zhǎng)度2500mm機(jī)床的外型尺寸 長(zhǎng)X寬X高單位：mm9670 X 2610 X 3088七、生產(chǎn)能力分析多頭毛化設(shè)備的加工效率主要取決于軋輥機(jī)床的轉(zhuǎn)速。對(duì)于大型軋輥機(jī)床，提高軋輥轉(zhuǎn)速的要求必然帶來設(shè)備造價(jià)的提高，這也是目前激光毛化設(shè) 備售價(jià) 居高不下的原因國(guó)外報(bào)價(jià)500萬美元左右。在保證相同毛化效 率的前提下，毛化頭數(shù)越多，對(duì)軋輥轉(zhuǎn)速的要求越低。以目前雙頭軋輥激光毛化設(shè)備為例，長(zhǎng)度為1800的軋輥要求在30分鐘完 成點(diǎn)密度6 X 6/mm2的毛化，軋輥轉(zhuǎn)速要求到達(dá) 180rpm。單頭毛化設(shè)備在

8、 180rpm轉(zhuǎn)速下30分鐘內(nèi)只能完成點(diǎn)密度3X 3/mm2的毛化。反之，如果能夠 采用四頭毛 化，那么軋輥轉(zhuǎn)速只需要到達(dá)90rpm，顯然這將大大降低設(shè)備的總體技術(shù)要求同時(shí)大大提高設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定可靠性。多頭毛化技術(shù)的靈活應(yīng)用為激光毛化設(shè)備的開展提供了全新的思路。下表是采用雙頭激光毛化設(shè)備的毛化時(shí)間分析，分析的依據(jù)是：大型軋輥轉(zhuǎn)速140轉(zhuǎn)/分鐘最高可到200轉(zhuǎn)/分以上，留有余地考慮到機(jī)床的長(zhǎng)期穩(wěn)定 工作， 軋機(jī)工作輥的點(diǎn)密度選擇為 Pc值取30-70點(diǎn)密度2 /mm雙頭毛化時(shí)間min 軋輥轉(zhuǎn)速/脈沖頻率3 X 313(140rpm/10990Hz)4 X 418(140rpm/14653 Hz)5 X 522(140rpm/18316 Hz)6 X 626(140rpm/21980 Hz)7 X 730.