[发明专利]粗轧机机架辊定位槽的激光熔覆加在线机加工修复方法

说明书

技术领域

本发明属于表面改性技术与装备维修技术领域，特别是提供了一种粗轧机机架辊定位槽的激光熔覆+在线机加工修复方法；用于轧机牌坊在线修复及表面强化，不但能恢复定位槽的尺寸精度、而且显著改善表面硬度，提高耐磨损、耐腐蚀、耐冲击的特性。

背景技术

随着首钢产品质量和品种规格(强度及精度)的不断升级，产量的不断提高，对设备的要求越来越苛刻。首秦4300轧轧机牌坊常年工作在高温、高湿环境下，承受着巨大的冲击力，而且牌坊材质为铸钢(根据设计图纸，牌坊的材质为GS20Mn5，与国内ZG20SiMn相近，属于低合金铸钢，其表面硬度较低，硬度不大于HB200)，在高温、高湿环境下，易产生变形和腐蚀，导致设备功能精度不断下降与衰退。

由于4300粗轧机多年服役、工况条件苛刻等原因，导致机架牌坊上机架辊定位槽宽350(+0.100)两侧面(即传动侧、操作侧的出口侧和入口侧，共4处8个面)磨损、腐蚀严重(预计在3～8mm)，导致机架辊轴承安装定位精度失效。因此，对钢板轧制精度及机架辊使用寿命影响较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种粗轧机机架辊定位槽的激光熔覆+在线机加工修复方法，恢复定位槽原有的图纸尺寸精度要求，成倍提高修复面的耐磨、耐腐蚀能力和设备使用寿命。

本发明的主要加工设备包括：2500移动机镗铣机、全固态激光器、机械手及操作器、气动送粉器和自制的施工平台等。

本发明的主要工艺流程是：平台搭建---设备导入---设备调整找正固定---粗加工---精密检测探伤---激光熔覆---精密检测探伤---精加工---精密检测探伤---跟踪验证效果等。

本发明的在线修复及表面强化方法的主要工艺步骤及技术参数如下：

1、施工平台搭建

沿轧制方向在机架内侧面将施工用基础平台直接吊运至工作辊换辊轨道上，施 工平台位于轧制中心，为确保施工基础平台牢固，需用箱形梁在轧机下方轨道下箱梁焊接支撑，空隙处用槽钢及花纹板铺设。(重点：不允许在机架牌坊上进行动火作业！)

2、设备就位、设备安装、调整

牌坊在线进行修复机械加工设备的选择也是最主要难点之一，必须充分考虑现场空间允许、加工精度要求、现场找正方式等关键点。2500移动机镗铣机具有承载能力高、运行平稳、摩擦系数小、运行精度高、吸振性能好和导轨无磨损等优点，完全满足使用要求。按轧制方向从入口侧进入轧机机架平台上，按机架内侧面偏中心400放置，调整机床水平度兼顾机床导轨X向与机架窗口内侧面直线度＜0.10mm。

3、定位槽激光熔覆前粗加工

粗加工去除定位槽侧面疲劳层见铁本色，粗加工前镗铣设备校调基准(见附图2所示)，以平衡缸窗口2540(+0.200)安装面，找正直线度，保证定位槽加工后侧面与窗口面平行度＜0.05，以窗口中心线分出，测量确定定位槽各侧面具体激光熔覆厚度。因受机架实际空间条件限制，修复用移动镗铣设备只能选用较小的，故四处定位槽粗加工需分四次移动、找正设备后四次机械加工工序。且定位槽底部机加后根部残留圆弧做清根处理。

4、激光熔覆厚度的测算

定位定位槽两侧面激光熔覆层的厚度测量和计算，主要根据粗加工后实测尺寸确定，首先对粗加工后修复面进行无损探伤检测，然后定量确定修复尺寸(见附图1)。δ、δ0：为磨损厚度；δ1、δ2：为去疲劳层厚度；1mm：为加工余量。通过测量数据分别计算出各定位槽两侧的熔覆厚度分别为：δ+δ1+1mm和δ2+δ0+1mm。

5、激光熔覆 

激光熔覆前的端面着色探伤，检测结果需双方共同确认后，方可进行下道工序操作。如端面发现裂纹等缺陷，由双方现场确定处理方案，对裂纹修补由乙方采用激光熔覆进行处理。

在激光束作用下镍基自熔性合金粉末与基体表面加热(全固态激光器参数设计如下:光斑直径2mm、搭接参数0.5mm、速度240mm/min、功率2000w和每次溶覆厚度0.3～0.42mm)，并熔化光束移开后自激冷却形成稀释率极低，与基体材料呈冶金结合的表面涂层。现场采用全固态激光器在线对损伤面进行激光熔覆，施工时保证24小时作业,在保证检修质量和检修工期的条件下投入3台全固态激光器,实现2开 1备连续工作模式运行。

6、定位槽精加工

精加工时移动镗铣设备校调基准与粗加工工序相同，加工后定位槽尺寸、定位槽侧面与机架窗口直线度和两侧面对面定位槽对称度满足图纸要求；同样精加工时四处定位槽需分四次移动、找正设备后四次机械加工工序。