激光再制造技术在钢铁冶金行业中的应用.doc

激光再制造技术在钢铁冶金行业中的应用一、激光再制造技术提出的市场背景再制造工程是以产品全寿命周期理论为指导的工程实践。装备的论证、设计、制造、使用、维修、回收的全部费用称作全寿命周期费用，传统上只重视装备的“前半生”，(这个周期仅占20~40%的费用)，而往往忽略了“后半生”，即使用、维修和报废阶段的费用。装备的再制造工程是以装备的“后半生”为对象，以提高利用率、节约资源、环境保护、坚持可持续发展的一门工程技术。再制造技术的发展必须融入高新技术、使得陈旧部件和装备获得重新获得高品质，高附加值的产品，所以再制造业是实现跨越式发展，完全符合国家政策的一项重要技术。美国的再制造业产值达530亿美元，从业人员达48万人，他们称“再制造业是潜在的巨人”。我国政府高度重视发展再制造产业。2005年，国务院发布了关于加快发展循环经济的若干意见和做好建设节约型社会近期重点工作的通知，明确提出要积极支持废旧机电产品再制造。但从整体上看，我国再制造产业发展缓慢，仍处于起步探索阶段，与发达国家相比还有很大的差距。中国再制造产业发展存在的主要问题：一是再制造作为一个新的理念还没有被人们广泛认识，各方面对发展再制造产业的重要意义缺乏足够的认识；二是再制造还没有形成产业基础，技术和管理水平还比较低；三是现行法规政策在某些方面制约了零部件再制造产业的发展。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。二、激光再制造技术的可行性分析（一）激光再制造技术的主要特点●激光加工是无接触加工，对工件无直接冲击，因此无机械变形；●激光加工过程中无"刀具"磨损，无"切削力"作用于工件；●激光加工过程中，激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工，对非激光照射部位没有或影响极小。因此，其热影响的区域小，工件热变形小后续加工最小；●由于激光束易于导向、聚焦、实现方向变换，极易与数控系统配合及对复杂工件进行加工，因此它是一种极为灵活的加工方法；●生产效率高，加工质量稳定可靠，经济效益和社会效益好；（二）激光加工的优势激光具有的宝贵特性决定了激光在加工领域中存在的优势：①由于它是无接触加工，并且高能量激光束的能量及其移动速度均可调，因此可以实现多种加工的目的。②它可以对多种金属、非金属加工，特别是可以加工高硬度、高脆性、及高熔点的材料。③激光加工过程中无“刀具”磨损，无“切削力”作用于工件。④激光加工过程中，激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工，对非激光照射部位没有影响或影响极小。因此，其热影响区小，工件热变形小，后续加工量小。⑤它可以通过透明介质对密闭容器内的工件进行各种加工。⑥由于激光束易于导向、聚集实现作各方向变换，极易与数控系统配合和对复杂工件进行加工，因此是一种极为灵活的加工方法。⑦使用激光加工生产效率高、质量可靠、经济效益好。三、激光再制造技术的主要种类①激光淬火与毛化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。图1轴头的激光堆焊修复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－