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先进制造技术

YAG激光毛化技术及装备

项目概况: 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,中科院力学所研究所于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激光毛化技术可以精确控制所加工轧辊表面的形貌和粗糙度,使轧制生产的激光毛面钢板具有优良的冲压成形性能和涂漆光亮度,其塑性变形能力有所改善,明显优于同材质的光面板和喷丸毛面板。激光毛化技术可以在毛化的同时,使激光作用区的材料获得超常硬度,给轧面带来超常的强韧化效果,延长轧辊使用寿命,一般激光毛化辊寿命是普通辊的2~3倍。此外激光毛化加工也可改善轧辊使用性能;由于优化摩擦条件,轧制时不易打滑和粘连,轧制速度可提高一倍以上;消除板卷退火粘结现象;甚至可用激光辊实现异步轧制。 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。激光毛化工作辊可用于厚0.02~2.0mm钢板的轧制和平整。在热镀锌线生产中,可用于基板轧制和镀锌后光整。 技术创新点: 1、YAG激光毛化技术及装备具有高重频激光波形调制技术、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。 2、获奖情况 中科院科技进步一等奖(1994)、“八五” 国家科技攻关重大成果奖(1996)、“八五”、“九五”国家技术创新优秀奖(1997,2001)、中国专利发明创 造金奖(1997) 3、装备主要配置: (1)毛化机床:主轴变频调速,X、Z向为伺服电机调速,有辊型自动跟踪系统,实现等光程毛化,可自动、手动操作。 (2)总控系统:可控毛化分布软件对轧辊可进行可控分布(如菱形、矩形、随机分布),总控工控机对机床、激光器系统、水路、气路、毛化过程统一控制,有多种监测保护功能。 (3)实时监测系统:对光、电、水温、气压有连续监测功能。 (4)安全系统:装备采用全封闭光路,激光不会散射外漏,保证人身安全。 主要应用范围: 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。 应用案例: YAG激光毛化技术在1992年首次应用于龙腾精密带钢公司,提高产品成材率30%以上,使该公司四个月扭亏为盈。1994年10月,我国首台YAG激光毛化冷轧辊装备在天津市冷轧薄板厂投入生产应用,1995年实现全厂人均创汇2.7万美元。该台装备稳定运行13年,生产优质毛化板175万吨,实现销售收入67亿元,世界上首次实现YAG激光毛化技术成功用于规模生产。至2006年底,已有10台生产装备和2台试验装备在工厂生产运行,2004~2006年,根据已有的工厂证明,生产激光毛化的板和精密带钢93.03万吨,新增产值40.97亿元,新增利税1.444亿元。 该技术经历了十几年的研究、提高和完善,目前已在我国10余家大中型钢铁企业中得到应用,如上海宝山钢铁集团、本溪钢铁有限公司、天津里碑有限公司鞍山天力精密带钢有限公司、福建凯西不锈钢有限公司、中冶赛迪工程技术公司(唐山贝氏体钢铁集团)、山东东海薄板有限公司等。共为企业创造了60多亿元的经济效益。 合作方式: 技术装让 技术许可 成立公司

环境保护与资源综合利用

等离子体处理垃圾

项目概况: 城市生活垃圾是全球性问题,现采用的填埋、焚烧等方法因环保问题而遭群众反对,选址困难。采用低温热等离子体技术,环保效果极好,尾气量少,能源回收效率高,经济效益好,占地面积少,将成为新的一代垃圾处理替代技术,近年得到各国政府的充分重视。力学所具有十年以上在等离子体处理危险废物方面的研究积累和工程经验,在国际上处于先进行列,相关的基础研究种类最全,水平得到国际同行的充分认同。 技术创新性: 力学所掌握等离子体处理的全部相关技术,具有完全的知识产权,建设了国内第一条化工废物处理线和第一个危险废物POPs处理示范工程(已经得到运营许可证)。本项目拟在河北省衡水市建成一套等离子体气化处理垃圾中试示范系统,处理规模为15吨/天,其中耐高温耐腐蚀耐热震的反应器、抗HCl腐蚀的合成气余热回收系统、小型一体化合成气脱酸除尘装置等均属首创。设备投资约一千万元,场地及配套六百万元。 尽管受限于投资额,示范项目仅为中试规模,但系统配备和工艺的完整性优于国际上所有建成的项目(全世界仅5个),二次污染排放达到最严格的环保标准,垃圾电耗不高于0.5 kWh/kg,合成气热值不低于5 MJ/Nm3,投资回收期7年左右,设备投资为国外技术的1/3。 技术研发及产业化发展方向: 通过示范工程的建设,组织一支完整的队伍,包括工程建设、等离子体炬、等离子体反应器、尾气净化、热能回收与发电等核心设备制造商,为今后形成产业化队伍打下基础。 同时,研发用于等离子体垃圾气化与发电的专用大功率、长寿命、低成本的等离子体炬。目前国际上国际上专用炬的最大功率仅为300kW,通用炬功率虽可达2.4MW,但是其气体类型、流量、与焓值不匹配,结构也需改变。已与烟台龙源达成研发800-1000kW级专用炬意向。还要研发专用等离子体反应器等。预计2013年完成上述示范工程工作和核心设备研发,完成产业化准备。 社会经济效益: 因城市生活垃圾处理的市场巨大,新的一代技术将能产生重大经济和社会效益,如果在10年实现替代中国10%的垃圾焚烧技术,可以形成年产值数十亿的一支新的高端制造业。关于此点,已经向北京市政府提出了打造高端制造业的建议。

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