轧机牌坊激光修复

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1、轧机牌坊激光修复沈阳大陆企业集团目录一、牌坊的失效原因1.牌坊概述2.轧机牌坊的工作环境及危害3.牌坊的失效原因二、牌坊的修复方案1．机械加工去除法2．电弧堆焊法三、对比试验的设计与实施1.激光熔覆与堆焊的变形情况对比2.激光熔覆与堆焊的应力对比四、激光熔覆性能检测结果1.抗氧化性能2.耐磨损性能五、工程案例六、标准一、牌坊的失效原因1.牌坊概述轧机牌坊也称为轧机机架如图1所示，用来安装轧辊、轧辊轴承、轧辊调整装置和导卫装置等工作机座中全部零件，同时也是轧钢设备中的重要承载部件，一般都要承受上千吨的载荷，而且除了无头轧制以外，

2、在咬钢时还要承受巨大的冲击载荷。根据轧钢机形式和工作要求牌坊可分为闭式牌坊和开式牌坊。图1牌坊示意图一、牌坊的失效原因1.1闭口式机架的牌坊闭式机架是一个整体框架，具有较高强度和刚度。闭式机架主要用于轧制力较大的初轧机、板坯轧机和板带轧机等。1.2开口式机架的牌坊开式机架有机架本体和上盖两部分组成，它主要用在横列式型钢轧机上，其主要优点是换辊方便。一、牌坊的失效原因2.轧机牌坊的工作环境及危害轧机工作过程中，轧制冷却水遇到红灼的钢坯迅速雾化，夹带着从钢坯表面脱落的氧化铁粉末向四周喷射，这些异物可进入到牌坊的工作面，而工作面还承

3、受着巨大的工作载荷；受轧制的冲击和冷却水腐蚀和氧化粉尘等磨粒存在，造成了轧机机架牌坊内侧窗口面、机架牌坊底面、外机架辊平面和内机架辊安装孔等均出现了不同程度的腐蚀磨损,使轧机机架与轧辊轴承座间隙难以有效控制管理，时常出现轧机机架与轧辊轴承座间隙超过管理极限值现象，造成了轧机工作时对机架的冲击增大，加速了机架的磨损。热连轧机组的精轧机机架窗口面的磨损，轧机牌坊间隙增大,还将直接影响到板形的控制，对产品质量造成很大影响。一、牌坊的失效原因通常一台轧机的设计使用寿命大概是30-40年，理论上轧机牌坊的使用寿命应该与轧机同寿，但是实际

4、工况条件下，轧机牌坊的使用年限却仅为12-15年，造成使用缩短的主要原因就是牌坊工作面的腐蚀和磨损。我国现在大多钢厂使用的轧机牌坊购价介于1500-3000万元之间，个别价值可达2亿元，如果损坏后直接选择更换牌坊，将对钢厂造成很大的经济损失，另外钢厂不但要承担其制造费用，而且由于牌坊的更换约需要6个月左右，停产的时间较长，经济损失巨大。一、牌坊的失效原因3.牌坊的失效原因分析3.1牌坊现场腐蚀产物分析对宝钢条钢厂初轧1#机牌坊表面的黑色腐蚀粉末采用PhilipsXL30扫描电镜（SEM）和能谱（EDAX）分析。形貌观察结果和能

5、谱元素分析结果如图2所示，黑色粉末颗粒主要组成元素为铁和氧，腐蚀粉末主要是25#钢在工况环境中形成的氧化产物。图2轧机牌坊表面黑色腐蚀粉末形貌SEM照片及EDAX分析一、牌坊的失效原因3.2牌坊冷却水分析宝钢轧机牌坊的冷却水样中不含有腐蚀性元素，水质为一般工业用水，检测结果如图3所示，水中基本不含对牌坊基体腐蚀性较强的物质。图3条钢厂初轧单元及2050热轧单元冷却水样测试一、牌坊的失效原因3.3牌坊的失效原因根据分析结果可知：宝钢轧机牌坊的主要失效原因为自然环境中的氧化和高温水蒸气腐蚀。因此根据金属所的检验报告以及牌坊的失效原

6、因，初步设计思路是如何针对牌坊的工作面进行防腐处理，提高牌坊工作面的抗腐蚀与磨损的性能，从而达到延长寿命的目的。二、牌坊的修复方案1.机械加工去除法在线机械加工的方式即通过机械加工去除材料，清除牌坊表面受损层找平接触面，扩大的尺寸通过增加衬板厚度来补偿。这种修复方式操作简单方便，但并未改变牌坊面的性质，使用一段时期后牌坊表面又会受到腐蚀磨损而失效，而且多次机械加工将会对牌坊的强度和刚度产生不利影响。考虑到精轧机对刚度的敏感性，可供加工的余量不多，该修复方法只能是权宜之计。二、牌坊的修复方案2.电弧堆焊法电弧堆焊方法即恢复机加工

7、后去除材料扩大的尺寸，并且通过堆焊一层防腐耐磨材料从而改变牌坊表面的性质，提高牌坊的寿命。在牌坊这样的刚性结构上进行大面积的电弧堆焊可能会造成牌坊结构的变形。如果结构发生扭曲失稳变形这将是致命的，无法再进行矫正，这是工厂生产中绝不允许发生的事情。因此该修复方法将带来较大的风险，一般不予采用。二、牌坊的修复方案3.激光表面熔覆激光表面熔覆为非接触式加工且输入热量可控。激光表面熔覆具有能量密度高，熔覆质量致密，结合强度高，熔覆层组织的稀释率低、热影响区小等特点，采用的规范激光修复方法可以解决其它焊接方法造成焊接残余应力和开裂倾向。

8、因此可以先采用机械加工的方法去除牌坊表面的腐蚀层和磨损的疲劳层，然后选取耐腐蚀性和耐磨性都优于基材的粉末，采用激光熔覆的方法对牌坊进行修复，这样既避免了多次去除材料给牌坊造成的强度下降的缺陷，又避免了堆焊造成的因应力集中导致的变形问题，而且提高了牌坊的耐腐性和耐磨性。三、对比