光纤激光轧辊毛化工艺研究

中科院力学所科技成果——YAG激光毛化技术及装备中科院力学所科技成果——YAG激光毛化技术及装备技术介绍及特点YAG激光毛化技术是中国科学院力学研究所研创发展的材料表面形貌改性技术。

该技术的应用，可有效抑制金属表面微裂纹的萌生和发展，提高部件使用寿命；可有效增加表面涂镀层的结合力，减小涂镀层的开裂剥落；在有润滑条件的摩擦副表面，能有效减少摩擦副表的摩擦系数，改善密封。

中科院力学所已售出27台套YAG激光毛化冷轧辊装备在工厂运行。

其毛化设备及加工方法已经成熟运用在钢铁冶金的精密带钢、冷轧薄板、镀锌板、镀锡板、不锈钢板带的生产上。

激光毛化能够提高轧辊使用寿命、减少辊耗、克服退火粘连，对板、带能够提高产品冲压性能、改善表面涂镀附着力，增加光亮度，改善板型等。

优质冷轧板带箔表面必须要有一定的粗糙度形貌，以提高其成型性能和涂镀性能。

毛化板带箔表面的这种粗糙度形貌是由轧辊毛化后通过轧机轧制转移的。

YAG激光毛化是通过特殊的声光调制将连续的YAG激光转化为高重频脉冲激光束，然后聚焦到旋转轧辊表面，以形成分布均匀的带熔凝凸台微坑来实现辊面毛化。

技术特点：高重频脉冲激光波形调制技术二维可控分布毛化技术（及图形刻蚀技术）全随机分布毛化技术辊面自动对焦系统技术装备：YAG激光毛化冷轧辊扎装备大型激光毛化设备主要用于年产50万吨以上冷轧板材的钢铁企业，中型激光毛化设备主要用于年产20～50万吨冷轧板、带的中型钢铁企业，小型激光毛化设备主要用于年产20万吨以下冷轧板材的中小型钢铁企业。

A、大型激光毛化设备1、可毛化轧辊最大尺寸：辊径：650mm，辊面宽：2500mm，全辊长度：5000mm，辊重：6t；2、辊面可毛化粗糙度范围：Ra=0.5-6.5μm（可调）；3、辊面毛化点密度：线密度：3-9点/mm或面密度：9-81点/mm2（可调）；4、毛化点凸台硬度：Hv≥850；5、激光器基本性能参数：波长：1.06μm；输出连续功率：400W，功率不稳定度＜3%；调制频率范围：5～25kHz可调6、毛化点可控分布，有序及随机分布，辊面跟踪控制功能。

2020.10科学技术创新控制面板指示灯增加了智能分布式通信异常告警灯。

c 、定义了“故障切除”“故障隔离”信号，规定了“智能分布式功能启用/闭锁”、“故障切除成功/失败”、“故障隔离成功/失败”，“转供电成功/失败”，“转供线路过载”，“网络通信故障”，“联络开关确认”，“信号复归”等智能分布式馈线自动化信号并配置在主站光字牌。

d 、规定了互操作事项必须在互操作设备的事件记录中记录。

4智能分布式容错机制4.1当开关判断与相邻开关通信异常时，如果检测到故障电流，在失压无流后跳闸并向主站发出“通信异常”及“事故跳闸”信号。

线路上其他开关按照正常逻辑进行事故处理（缓动）。

4.2当开关拒动时，开关向双侧开关发出“开关拒动”信号，并向主站发出“开关拒动”信号。

拒动信号发出4秒后复归。

上一级开关接收到拒动信号，如果检测到故障电流则发出分闸指令并在开关动作后发出“故障切除成功”信号；如果开关接收到拒动信号，但未检测到故障电流则发出分闸指令，并在开关动作后发出“故障隔离成功”信号。

5自动化开关选型及附属设备配置技术要求10kV 断路器柜自动化成套设备：（1）采用模块化设计的成套设备。

配置断路器本体、具备通信模块的控制单元、三相CT 、独立零序CT 。

（2）配置网络式保护（缓动型智能分布式）、电压-电流型馈线自动化速断、过流、零序保护及自动重合闸功能，具备遥控功能。

（3）自动化成套设备配置进线及出线线路PT ，母线电压可采用独立母线PT ，也可采用进出线电压合成方式并有独立的母线电压端子及独立的母线电压遥测量上送主站。

（4）配置兼有无线通信与网络通信的通信安防模块，具备加密功能。

6智能分布式需改进及应用前景智能分布式结合以整条馈线组为单位进行改造建设，目前国标没有制订统一的技术规范，存在不同厂家点对点之间通信互联互通的制约和策略逻辑有不同实现方式，建议同一馈线组采用同一厂家设备。

其特点可以适应网架较为复杂的电缆线路和混合线路，对供电可靠性要求高的A+类地区和政府、商业等，停电到转供电实现毫秒级突破。

“大型轧辊表面激光毛化装备及工艺”通过省级鉴定
佚名
【期刊名称】《《现代制造》》
【年(卷),期】2005(000)017
【摘要】2005年6月5日，云南省科技厅在昆钢组织同行专家，对“大型轧辊表面激光毛化设备及工艺”项目进行了鉴定。

鉴定委员会一致认为：该项目中的毛化工艺达国际先进水平，激光毛化设备具国际领先水平。

这项成果是昆钢钢铁股份有限公司与武汉华工激光工程有限责任公司共同完成的。

【总页数】1页(P18)
【正文语种】中文
【中图分类】TG333.17
【相关文献】
1.轧辊表面激光毛化技术与装备 [J], 肖序呈;祝青;
2.轧辊激光毛化及冷轧工艺对铝材表面亚光特性的影响 [J], 徐涛
3.轧辊表面光纤激光毛化工艺研究 [J], 张瑞华;韩帅;梁海娇;李宝磊;尹燕;张岩
4.轧辊表面激光毛化技术及装备 [J], 钟如涛;王玉涛;黄治军
5.激光毛化冷轧辊技术及装备 [J],
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大型轧辊热处理工艺模拟及其实验研究的开题报告1、研究背景大型轧辊是重要的金属加工设备之一，它在钢铁、有色金属、轧制异型材等行业中发挥着重要作用。

随着工程机械、装备制造业的快速发展，大型轧辊的需求量也不断增加，热处理工艺是大型轧辊制造中不可缺少的环节之一，热处理工艺会直接影响到轧辊的性能和寿命。

传统的大型轧辊热处理工艺主要采用经验式的方式进行设计和优化，但该方法存在经验主观性、不易改进等缺点，并不能提高产品的质量和工艺的可控性。

目前，计算机模拟在工业生产中的应用越来越广泛，大型轧辊热处理工艺模拟是一种新的研究方法，它能够快速、准确地计算出热处理过程中的各项参数，从而为制定优化方案提供可靠的理论基础。

2、研究目的本研究旨在开展大型轧辊热处理工艺模拟及其实验研究，具体包括以下几个方面：（1）建立大型轧辊热处理工艺数值模拟模型，分析热处理过程中温度场、应力分布、相变和组织演化等参数变化规律。

（2）通过对模拟结果进行修正和验证，确定最优的大型轧辊热处理工艺制定方案。

（3）对采用最优热处理工艺制作的大型轧辊进行实验研究，验证其性能和寿命等方面的指标。

（4）将研究结果应用于生产实践中，提高大型轧辊制造的质量和效率。

3、研究方法（1）建立大型轧辊热处理工艺数值模拟模型，采用有限元方法模拟轧辊加热、保温、冷却等过程中的温度场和应力分布，采用相变动力学理论模拟相变行为和组织演化过程。

（2）通过对模拟结果进行修正和验证，确定最优的大型轧辊热处理工艺制定方案。

根据实验结果进行调整和改进。

（3）对采用最优热处理工艺制作的大型轧辊进行实验研究，验证其性能和寿命等方面的指标。

（4）将研究结果应用于生产实践中，在实际生产过程中应用优化的大型轧辊热处理工艺方案，提高轧辊制造的质量和效率。

4、研究内容及进度安排（1）研究内容①大型轧辊热处理工艺数值模拟方法研究；②大型轧辊热处理工艺数值模拟模型建立和验证；③制定最优的大型轧辊热处理工艺方案；④大型轧辊热处理实验研究；⑤生产应用研究。

中科院科技成果——YAG激光毛化技术及装备
项目简介
为了生产优质冷轧薄板、优质涂镀板，企业需要对工作轧辊表面进行毛化处理。

以往轧辊毛化的方法是喷丸处理，但难以精确控制轧辊表面的形貌和粗糙度，为了解决这一问题，中科院力学所于1994年成功开发出YAG激光毛化轧辊技术及装备，目前该技术已在我国十余家企业得到应用，为企业创造了数十亿元的经济效益，为我国冷轧板带产品水平的提升做出积极的贡献。

2007年该技术被评为国家科技发明二等奖。

YAG激光毛化技术采用特殊声光调制的高重频激光脉冲经光学系统聚焦，对辊面进行均匀扫描，在辊面形成间距稳定的熔凝微坑和凸台，从而完成辊面的均匀毛化。

设备具有独特的二维可控无规则毛化分布技术，可实现毛化点菱形、矩形和无规则分布毛化，大大改善了毛化的均匀性。

应用领域
激光毛化工作辊可用于厚钢铁、有色冶金的精密带钢、特种带钢、冷轧薄板、铝板箔、镀锌板、不锈钢带。

还有新型亚光铝板箔生产（厚：0.01-1.0mm）、亚光不锈钢板带；光亮铝板、不锈钢板、隐形花纹板；热轧辊毛化-强化开发；军工重要部件镀铬层强化；内燃机及重载摩擦部件表面减摩擦；印刷包装业大型陶瓷网纹辊精密刻蚀；面粉生产线磨辊毛化。

激光表面改性技术——激光毛化技术讲解2014项目申请表主要性能、特点、应用范围及市场前景：一、主要性能、特点激光毛化技术（Laser Texturing或Laser Surface Texturing，LT、LST）是将经过特殊调制的高能量密度脉冲激光束聚焦后照射到材料表面，材料吸收激光能量后温度升高，并产生熔化、气化形成光致等离子体等阶段。

使材料在表面一个微小区域内熔化，形成熔池。

在表面张力或辅助气体的作用下，熔池会发生变形。

当光束停止照射时，由于快速的热传导，熔池会很快凝固，这样就会形成一个边缘微凸的毛化坑，如果需要还可以将一定成分的辅助气体吹向熔池，以得到特定形貌的毛化坑。

通过控制激光束和材料的相对运动，就可以在材料表面形成一系列均匀分布的毛化坑。

材料表面的激光毛化过程中的组织变化，相当于是一次快速激光淬火，即相变硬化过程，可以提高被加工材料（如轧辊等）的表面硬度及耐磨性，从而提高其使用寿命。

与传统的喷丸毛化处理及电火花毛化处理技术相比，激光毛化技术具有如下特点：1.可控性高，通过控制激光毛化过程及辅助气体量的大小，在材料表面可以得到任意的毛化形貌及粗糙度；2.环境友好，毛化过程中，不产生任何对环境有害的物质；3.毛化表面的性能可控，可通过改变激光毛化的气体氛围或通过在需毛化的材料表面预铺设相应的材料，在毛化过程中，调控毛化层组织，实现毛化层所需的性能要求；4.工艺流程简约，激光毛化对材料表面要求较低，无需预处理；5.加工速度快，性价比高；6.加工材料不受限制，激光毛化技术是利用激光热效应的原理，可在任意金属及非金属表面实现毛化处理；7.克服毛化过程中出现的划痕、边浪。

二、应用范围及市场前景在工业生产微细化、精密化、智能化、自动化的快速发展的今天，涉及了光学、摩擦学、生物医学、材料学、流体动力学等，具有高可控性、高效率、高性能、高性价比、高附加值和环境友好特性的激光毛化技术，适用于任意材料的表面毛化处理领域，如钢铁轧板及轧辊的表面毛化，具有极好的市场及发展前景。