专利名称：轧辊堆焊及堆焊厚度检测控制方法
技术领域：
本发明涉及机械加工领域，尤其是一种堆焊工艺中堆焊及堆焊厚度的检
测控制方法。
背景技术：
轧辊作为轧机的关键备品备件，在轧钢过程中消耗量非常大，当轧辊使 用到报废极限时，通过修复增强轧辊耐磨性，延长轧辊使用寿命。而堆焊技 术则是机械制造行业的 一个重要制造和维修手段，经过堆坪修复后的轧辊具 有成本低、寿命长、使用效果好等优点，对于推进循环经济成效明显。
轧辊修复主要针对大型轧辊， 一般轧辊重量在几十吨至一百多吨，轧辊
直径最大可达2m左右。轧辊在堆焊时因堆焊层容易开裂，所以必须先对轧辊 进行预热，预热温度为40(TC左右，并且在整个堆焊过程中要保持这个温度， 在堆焊结束后还要求轧辊进加热炉保温緩冷，避免堆焊层开裂或脱落。
轧辊的表面堆焊工艺一般是轧辊旋转，焊枪沿轧辊轴向行走，使堆焊轨 迹呈螺旋线轨迹，其中要求后一道螺旋线的堆焊层宽度与前一道螺旋线的堆 焊层宽度重叠(搭接量)50%左右，当一层堆焊完毕后，焊枪反向行走再堆焊 下一层，连续不断地在轧辊表面均匀堆焊一层层耐磨金属。
现有技术对轧辊的表面堆焊厚度的控制， 一般只能通过每层焊接厚度来 估算焊接层数从而达到对厚度的控制。这种模糊的控制为保证堆焊层厚度满 足规定要求，只能在堆焊时将堆焊余量加大，在轧辊表面根据经验多堆焊几 层来确保厚度，从而也造成后期加工余量加大。
现在国内进行堆焊修复的轧辊基本上都是热轧轧辊，对于堆焊修复的技 术要求较低。而目前国内的冷轧轧辊由于对轧辊的硬度、硬度的均匀性、轧 辊的尺寸精度均较高，基本上还没有对大型冷轧轧辊采用堆焊修复技术，大型冷轧轧辊如磨损，就只能更换新的，成本很高。
轧辊堆焊对堆焊层的厚度要求比较严格，如果堆焊厚度不够，容易造成
扎制过程中轧辊的堆焊层开裂或脱落；堆焊厚度太厚，不仅增加堆焊时间， 浪费焊丝及能源，造成后期车削及磨削的余量加大，还会因轧辊加热时间过 长，影响堆焊层的金属组织，使得硬度下降。现在一些轧辊堆焊采用药芯焊 丝进行堆焊，堆焊后的表面硬度可达到HRC60以上，这样高的硬度已经无法 采用车削的方式加工，只能采用磨削方式进行轧辊的表面加工，磨削的加工 量较小，外圓磨的加工时间将会非常长。而且由于轧辊堆焊厚度无法准确检 测并反馈，只能在轧辊上多堆焊几层来保证堆焊的厚度，造成后期需要花费 大量的时间及能源将多余的堆焊层去除掉，达到标准中要求的堆焊厚度及轧 辊外径尺寸。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种自动化性强、可降低劳 动强度的、快速的轧辊堆焊及堆焊厚度检测控制方法。
本发明是这样实现的fr
一种轧辊堆焊及堆焊厚度检测控制方法，包括下述步骤
在堆焊前，在轧辊上自由移动的激光检测装置中的激光测距传感器对轧 辊堆焊表面轴向全长进行高速扫描，扫描将轧辊沿长度分为若干监测点，对 每一点的数据进行检测后存储；
焊枪对轧辊进行堆焊，堆焊完一层或若干层后，激光检测装置再对轧辊 堆焊表面轴向全长进行扫描记录，通过伺服电机的位置控制，对原设定监测 点进行堆焊层高度的检测，将每一监测点采集的数据与相对应监测点第一次 检测的数据进行对比，准确掌握轧辊的堆焊厚度以及堆焊厚度的变化量；
堆焊层接近控制系统中堆焊厚度的设定值时，控制系统根据堆焊的剩余 厚度自动计算最后一至两层的堆焊量，并且对焊接参数进行控制，使堆焊高度满足设定值的要求。
作为本发明的一种优选方案，所述方法可包括下述步骤
在堆焊前，将设置有激光测距传感器的激光检测装置通过移动小车安装 在轧辊的横梁导轨上，伺服电机通过滚珠丝杠及直线滑轨带动移动小车高速
移动；在移动小车的带动下激光检测装置对轧辊堆焊表面轴向全长进行高速 扫描，扫描将轧辊沿长度分为若干监测点，对每一点的数据进行检测后存储；
至少两个焊枪在伺服电机驱动沿轧辊轴向移动，闭环控制行走速度；根 据轧辊直径尺寸及焊枪数量，堆焊时对轧辊的的加热时间控制在10 ~ 12小时；
堆焊完一层或若干层后'，激光检测装置再对轧辊堆焊表面轴向全长进行 扫描记录，通过伺服电机的位置控制，对原设定监测点进行堆焊层高度的检 测，将每一监测点采集的数据与相对应监测点第一次检测的数据进行对比， 准确掌握轧辊的堆焊厚度以及堆焊厚度的变化量；
堆焊层接近控制系统中堆焊厚度的设定值时，控制系统根据堆焊的剩余 厚度自动计算最后一至两层的堆焊量，并且对焊接参数进行控制，使最终的 堆焊高度满足设定值的要求。
控制系统将每一监测点采集的数据与相对应监测点第一次检测的数据进 行对比，准确掌握轧辊的堆焊厚度以及堆焊厚度的变化量，根据堆焊的剩余 厚度自动计算最后一至两层的堆焊量，并且对焊接参数进行控制若最后一 层堆焊厚度小于平均堆焊厚度，则经过控制系统计算后匹配焊接参数，适当 提高轧辊的旋转速度、焊枪的纵向行走速度，减小搭接量，并适当降低焊接 电流，这样就会稀释减小最后一层堆焊层的厚度，从而达到精确控制堆焊厚 度的目的；同样，若最后一层厚度大于平均堆焊厚度，则经过控制系统计算 后匹配焊接参数，把原来最后一层堆焊分摊到两层来进行，通过对最后两层 的参数进行实时控制，确保最后的堆焊高度满足设定值的要求。
通过试—睑-〖正明，如果轧辊堆焊时的加热时间控制在10~12小时内，轧辊的硬度以及均匀性均不会发生太大改变，但是超过这个时间，因金属的结晶 体组织发生改变，轧辊的性能将会急剧下降，不适合作为冷轧轧辊进行表面 堆焊修复。因冷轧轧辊在^制是因轧制板材在不加热的情况下进行轧制，所 以轧辊受力较大，对轧辊的耐磨性、硬度及均匀性等要求较高。如果冷轧辊 要采用表面堆焊的工艺，必须将堆焊时间严格控制在这个范围内。
本发明通过对轧辊堆焊厚度的激光检测，使得轧辊在堆焊过程中能实时 地检测、采样、反馈轧辊的堆焊厚度，并通过控制系统实时控制焊接参数， 对每一层堆焊厚度都能精确地控制，从而达到对轧辊总厚度的准确控制。同 时使得轧辊堆焊过程时间比原有工艺大为缩短，同样也减少了轧辊后期的加 工周期、加工量，使轧辊整个加工周期从原来的至少半个月时间减少到一周
左右；而且从减少堆焊层的切削量来看，本发明节约了大量的能源。
另外，通过该手段减少多余的堆焊量，缩短堆焊时间，加上多组焊枪配 合同时进行堆焊，可极大地减少轧辊的整体加热、堆焊过程时间，使得大型 冷轧轧辊的修复堆焊成为可能。
具体实施例方式
下面将结合附图
以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意 性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
本实施例提供的轧辊堆焊及堆焊厚度检测控制方法包括下述步骤
在堆焊前，将设置有^i光测距传感器的激光检测装置通过移动小车安装 在轧辊的横梁导轨上，伺服电机通过滚珠丝杠及直线滑轨带动移动小车高速 移动；在移动小车的带动下激光检测装置对轧辊堆焊表面轴向全长进行高速 扫描记录，扫描将轧辊沿长度分为若干监测点(例如分为8个监测点)，对每 一点的数据进行;险测后存储；
至少两个焊枪在伺服电机驱动沿轧辊轴向移动，闭环控制行走速度；堆 焊时对轧辊的的加热时间为10~12小时；堆焊完一层或若干层后(可在控制系统中进行设定)，激光检测装置再对 轧辊堆焊表面轴向全长进行扫描记录，通过伺服电机的位置控制，对原设定 监测点进行堆焊层高度的检测，将每一监测点采集的数据与相对应监测点第
一次检测的数据进行对比，准确掌握轧辊的堆焊厚度以及堆焊厚度的变化量；
堆焊层接近控制系统中,堆焊厚度的设定值时，控制系统根据堆焊的剩余 厚度自动计算最后一至两层的堆焊量，并且对焊接参数进行控制，使最终的 堆焊高度满足设定值的要求。
控制系统将每一监测点采集的数据与相对应监测点第一次检测的数据进 行对比，准确掌握轧辊的堆焊厚度以及堆焊厚度的变化量，根据堆焊的剩余
厚度自动计算最后一至两层的堆焊量，并且对焊接参数进行控制若最后一 层堆焊厚度小于平均堆焊厚度，则经过控制系统计算后匹配焊接参数，适当 提高轧辊的旋转速度、焊枪的纵向行走速度，减小搭接量，并适当降低焊接 电流，这样就会稀释减小最后一层堆焊层的厚度，从而达到精确控制堆焊厚 度的目的；同样，若最后一'层厚度大于平均堆焊厚度，则经过控制系统计算 后匹配焊接参数，把原来最后一层堆焊分摊到两层来进行，通过对最后两层 的参数进行实时控制，确保最后的堆焊高度满足设定值的要求。
权利要求
1、一种轧辊堆焊及堆焊厚度检测控制方法，其特征在于所述方法包括下述步骤在堆焊前，在轧辊上自由移动的激光检测装置中的激光测距传感器对轧辊堆焊表面轴向全长进行高速扫描，扫描将轧辊沿长度分为若干监测点，对每一点的数据进行检测后存储；焊枪对轧辊进行堆焊，堆焊完一层或若干层后，激光检测装置再对轧辊堆焊表面轴向全长进行扫描记录，通过伺服电机的位置控制，对原设定监测点进行堆焊层高度的检测，将每一监测点采集的数据与相对应监测点第一次检测的数据进行对比，准确掌握轧辊的堆焊厚度以及堆焊厚度的变化量；堆焊层接近控制系统中堆焊厚度的设定值时，控制系统根据堆焊的剩余厚度自动计算最后一至两层的堆焊量，并且对焊接参数进行控制，使堆焊高度满足设定值的要求。
2、 如权利要求1所述的轧辊堆焊及堆焊厚度^r测控制方法，其特征在于 所述方法包括下述步骤在堆焊前，将设置有激光测距传感器的激光检测装置通过移动小车安装 在轧辊的横梁导轨上，伺服电机通过滚珠丝杠及直线滑轨带动移动小车高速 移动；在移动小车的带动下激光检测装置对轧辊堆焊表面轴向全长进行高速 扫描，扫描将轧辊沿长度分为若干监测点，对每一点的数据进行检测后存储；至少两个焊枪在伺服电机驱动沿轧辊轴向移动，闭环控制行走速度；根 据轧辊直径尺寸及焊枪数量，堆焊时对轧辊的加热时间控制在10~ 12小时；堆焊完一层或若干层后，激光检测装置再对轧辊堆焊表面轴向全长进行 扫描记录，通过伺服电机的位置控制，对原设定监测点进行堆焊层高度的检 测，将每一监测点采集的数据与相对应监测点第一次检测的数据进行对比， 准确掌握轧辊的堆焊厚度以及堆焊厚度的变化量；堆焊层接近控制系统中堆焊厚度的设定值时，控制系统根据堆焊的剩余厚度自动计算最后一至两层的堆焊量，并且对焊接参数进行控制，使堆焊高 度满足设定值的要求。
全文摘要
本发明公开了一种轧辊堆焊及堆焊厚度检测控制方法，属于机械加工领域。所述方法包括下述步骤在堆焊前，激光检测装置轧辊堆焊表面轴向全长分为若干监测点进行高速扫描、记录、存储；焊枪对轧辊进行堆焊，堆焊完一层或若干层后，激光检测装置再对轧辊堆焊表面进行堆焊层高度的检测，将每一监测点采集的数据与相对应监测点第一次检测的数据进行对比；控制系统根据堆焊的剩余厚度自动计算最后一至两层的堆焊量，并且对焊接参数进行控制，使堆焊高度满足设定值的要求。本发明可实时地检测、采样、反馈轧辊的堆焊厚度，达到对轧辊总厚度的准确控制，工艺缩短，减少了轧辊的加热时间，以及后期的加工周期、加工量，并节约了能源。
文档编号G01B11/06GK101412173SQ20081021931
公开日2009年4月22日 申请日期2008年11月21日 优先权日2008年11月21日
发明者严 庄, 隆有树 申请人:成都焊研科技有限责任公司