·260· 北京科技大学 学 报 2003年第3期 (a)垂直扫描方向 一■- 3:01) 0 2 4 6 S (b)光束前进方向 00.20.40.60.81.0 1.2 tis 0) 2 图5激光扫描过程中不同深度处的热循环规律 常 Fig.5 Thermal circular principle in different depths dur- ing laser quenching 烟 0 1 2 16 12 (c)扫描带内 12 2 4 赵 0 4 6 8 10 //mm 0.00.20.40.60.81.0 1.2 图7光斑附近区域的温度梯度分布 t/s Fig.7 Distribution of thermal gradient in the area near the 图6扫描方向上不同位置处的热循环曲线 laser spot Fig.6 Thermal circular curves at different locations in the 14 scanning direction 12 过程，激光扫描时在光束附近将产生极高的温度 梯度. :0) 图7(a)是光斑外部垂直扫描方向上的温度梯 度分布状况.可见，在光斑两侧1mm范围内存在 极大温度梯度，而且它自身的衰减变化速率也非 00.20.40.60.81.01.2 常快，该分布规律的获得为计算表面应力场，进 tis 而分析裂纹产生根源提供了依据， 图8光束内部不同位置处的热循环曲线 Fig.8 Thermal circular curves at different locations in the 图7(b),(©)是沿扫描方向的温度梯度分布状 laser spot 况.其中前者代表前进方向，后者代表扫描带内 的分布.可见，激光扫描方向上的温度梯度远小 4轧辊激光强化的对比实验 于光束两侧垂直方向上的数值，扫描带内由于激 为验证激光强化技术对提高半钢轧辊耐磨 光作用的结果，向后的温度梯度值比前进方向要 性的效果，现场利用3kWCO激光器对生产H250 小很多 mm×125mm规格轧材的一对水平辊做了激光扫 图8中】代表扫描带中束斑中心点位置在-一 描实验，并选择另外一对同规格、同材质(180Cr 次热循环中的温度变化规律，2则代表光束边缘 NMo)的轧辊作了对比分析.两对实验辊先后上 点.由图可见，光束中心无论在加热强度还是冷 线轧钢，激光试验辊最终轧制量为2060t,对比辊 却速度方面都要高于边缘，因而光斑中心点所对 轧钢2488t,下线后辊面质量检测发现，经激光处 应的淬硬层深度必大于其他位置，对于能量分布 理后的辊面能有效抑制粘钢现象，同时对四支轧 均匀的光斑，淬硬层断面形状必定以高次曲线形 辊表面磨损情况也都进行了测量，对比效果如 式存在，即显微分析中常见的“月牙形”. 图9所示年 第 期 一 厂 一 落 一 上 ︵ 一一︶侧珍尸明一李 图 激 光 扫 描 过 程 中不 同深 度 处 的热循环规律 啥 免 ， 一 描带内 一一 一 一一 一一 一一 一 一 一 一 ︵ 一日 · 七︶侧珍划蛆沪一、 一 该 挤 欲 试六 一 ， 一 ’ 一 一 ， 斗 勺 今 万气 一 一 尹气 犷签了袄了 丁八权 一 ▲一 一 沪气 孟 丫 发 飞‘ 、 、 一， 一 “ 么荡辫 一 一 一闷一 七︶︵尸、一 图 ‘ 扫 描方 向上不 同位 里处 的热循 环 曲线 图 光 斑 附 近 区 域 的温度梯 度 分 布 过程 ︵七︶尸勺一 ， 激光扫描 时在光束 附近将产 生 极 高 的温度 梯度 图 是光斑外 部垂直 扫描方 向上 的温度梯 度 分布状况 可 见 ， 在 光斑两 侧 范 围 内存在 极 大温度 梯 度 ， 而且 它 自身 的衰减 变化速 率也非 常快 ， 该分布规律 的获 得 为计算 表 面应 力 场 ， 进 而分析裂 纹 产 生 根 源 提供 了依据 图 ， 是沿 扫描 方 向的温度 梯度 分 布状 况 其 中前 者代 表前进 方 向 ， 后 者 代 表 扫 描 带 内 的分布 可 见 ， 激 光扫 描 方 向上 的温 度 梯 度 远 小 于光束两 侧垂直方 向上 的数值 ， 扫描带 内 由于激 光作用 的结果 ， 向后 的温度梯 度值 比前进 方 向要 小 很 多 图 中 代 表 扫描带 中束 斑 中心 点 位 置 在 一 次热循 环 中的温 度 变 化 规 律 ， 则 代表光 束边 缘 点 由图可 见 ， 光 束 中心 无论 在 加 热 强 度 还 是 冷 却速度方 面都要 高 于边 缘 ， 因而光斑 中心 点所对 应 的淬硬层深度 必大于 其他位 置 ， 对 于 能量 分 布 均匀 的光斑 ， 淬硬层 断 面形 状必 定 以 高次 曲线 形 式存在 ， 即显 微分析 中常见 的 “ 月 牙 形 ” ，生 少杖 图 光 束 内部 不 同位 里 处 的热循环 曲线 免 轧辊激 光 强化 的对 比 实 验 为 验 证 激 光 强 化 技 术 对 提 高半 钢 轧 辊 耐 磨 性 的效果 ， 现场利 用 激光器对生 产 ‘ 规格 轧 材 的一 对 水 平 辊 做 了激光 扫 描 实 验 ， 并选 择 另 外一 对 同规 格 、 同材 质 的轧辊作 了对 比分析 两 对 实 验 辊 先后 上 线 轧钢 ， 激光试验辊 最终 轧制 量 为 ， 对 比辊 轧钢 下 线 后 辊 面质 量检测 发现 ， 经激光处 理后 的辊 面能有 效抑 制 粘 钢 现象 ， 同时对 四 支轧 辊 表 面 磨 损 情 况 也 都进 行 了测 量 ， 对 比效 果 如 图 所示