CN101264549B - 无取向电工钢头尾闪光焊接的工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冷轧酸轧联合机组生产中使用的无取向电工钢头尾闪光焊接的工艺方法，可有效提高焊缝的质量。该工艺方法为：前卷无取向电工钢与后卷无取向电工钢之间插入与无取向电工钢同厚度和同宽度的低碳低硅钢系列钢材，使低碳低硅钢系列钢材的头部与前卷无取向电工钢的尾部焊接，低碳低硅钢系列钢材的尾部与后卷无取向电工钢的头部焊接，低碳低硅钢系列钢材采用DX、IF或St系列的钢材，在焊接完成以后，无取向电工钢的焊缝质量可大幅度提高，无搭接现象，现场杯突试验合格，可避免接头断带。焊缝不仅可以通过酸槽，还可以正常通过过轧机进行轧制，无须抬辊减小压力、张力和降速，尤其适合在冷轧酸轧联合机组的带钢生产作业中推广使用。

Description

无取向电工钢头尾闪光焊接的工艺方法

技术领域

本发明涉及一种焊接工艺操作方法，尤其是涉及一种冷轧酸轧联合机组生产中使用的无取向电工钢头尾闪光焊接的工艺方法。

背景技术

目前，在现代大型冷轧生产过程中，热轧钢带在进行酸洗前均需将生产的各个钢卷通过焊机焊接形成一条整带，以保证酸洗和轧制的连续生产，而一般采用快速闪光焊接工艺进行连接。钢带接头处的焊缝是冷轧生产过程中的最大薄弱环节，质量较差的焊缝过轧机时需采取抬高轧辊辊缝、减小压力和张力、降低轧制速度等措施。冷轧酸轧联合机组对钢带头尾的焊接质量要求更高，希望连接焊缝应在不减小压下、不减张和不降速的条件下通过轧制而不断带。因此，焊缝的质量尤其重要。而在冷轧酸轧中使用的无取向电工钢的硅含量在0.2％～1.5％，由于硅含量较高，在前后两卷钢带直接对接闪光焊接时生成的SiO2粘稠、流动性差，在焊接顶锻过程中不容易挤压干净而残留在焊缝中，导致焊缝力学性能降低。在冷轧酸轧联合机组的酸洗线中，焊缝承受拉矫辊的单向拉伸应力作用和反复弯曲，焊缝特别容易开裂和断带。在轧机轧制过程中，焊缝处于双向应力状态不，不仅承受纵向张力，而且在厚度方向还承受轧制应力，开裂和断带的几率大幅增加。硅是显著提高冷作硬化指数的主要元素之一，在含硅0.2％～1.5％wt的条件下，焊缝在高速冷轧轧制变形时，其硬度大幅度提高而变脆，恶化了焊缝的性能，导致电工钢焊缝更容易断带。

而在现有技术中，对于冷轧酸轧联合机组中的带钢头尾焊接，有采用激光焊接工艺，提高焊缝的机械性能，使其基本与母材一致，降低断带，但成本高，维护技术要求高，一般应用在含硅1.5％以上的高硅取向硅钢生产线。也有通过试验研究、控制闪光焊接头形状和相对硬度差，提高焊缝性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可有效提高焊缝质量的无取向电工钢头尾闪光焊接的工艺方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：无取向电工钢头尾闪光焊接的工艺方法，包括以下步骤：

a在生产线前端的第一上卷位置装入前卷无取向电工钢，待前卷无取向电工钢生产且尾部离开第一上卷位置后，在第一上卷位置上装入后卷无取向电工钢，并在前卷无取向电工钢与后卷无取向电工钢之间插入与无取向电工钢同厚度和同宽度的低碳低硅钢系列钢材，所述低碳低硅钢系列钢材采用DX、IF或St系列的钢材；

b将前卷无取向电工钢的尾部夹紧在固定端电极内，移动低碳低硅钢系列钢材，使低碳低硅钢系列钢材的头部夹紧在活动端电极内，将活动端电极向固定端电极移动并闪光焊接，使低碳低硅钢系列钢材的头部焊接到前卷无取向电工钢的尾部；

c移动焊接好的前卷无取向电工钢和低碳低硅钢系列钢材，使低碳低硅钢系列钢材的尾部夹紧在固定端电极内，然后移动第一上卷位置上的后卷无取向电工钢，将后卷无取向电工钢的头部夹紧在活动端电极内，将活动端电极向固定端电极移动并闪光焊接，使后卷无取向电工钢的头部焊接到低碳低硅钢系列钢材的尾部。

作为上述技术方案的优选方案，在生产线的前端还设置有第二上卷位置，在第二上卷位置处设置有剪切刀，低碳低硅钢系列钢材装入第二上卷位置；在步骤b完成后，使前卷无取向电工钢和低碳低硅钢系列钢材的接头回退，利用剪切刀剪切出一段低碳低硅钢系列钢材。

进一步的是，利用剪切刀剪切后，位于生产线上的低碳低硅钢系列钢材长度为100mm～10000mm。

进一步的是，所述活动端电极向固定端电极移动的过程中，活动端电极先向固定端电极缓慢移动激发闪光，再使活动端电极快速向固定端电极闪光顶锻完成焊接过程。

进一步的是，第一上卷位置处设置剪切刀，在移动后卷无取向电工钢前，将后卷无取向电工钢的头部进行剪切。

进一步的是，活动端电极与固定端电极之间设置焊机圆盘剪，在低碳低硅钢系列钢材焊接到前卷无取向电工钢或后卷无取向电工钢出现焊接质量时，利用焊机圆盘剪将出现焊接质量的焊缝剪切掉进行二次焊接。

本发明的有益效果是：通过低碳低硅钢系列钢材将前卷无取向电工钢与后卷无取向电工钢焊接为一条整带，由于低碳低硅钢系列钢材具有很好的塑性和韧性，因此，在焊接完成以后，无取向电工钢的焊缝质量可大幅度提高，无搭接现象，现场杯突试验合格，可避免接头断带。焊缝不仅可以通过酸槽，还可以正常通过过轧机进行轧制，无须抬辊减小压力、张力和降速，尤其适合在冷轧酸轧联合机组的带钢生产作业中推广使用。

附图说明

图1是前卷无取向电工钢的尾部离开第一上卷位置后的状态图；

图2是前卷无取向电工钢的尾部与低碳低硅钢系列钢材的头部焊接在一起后的状态图；

图3是低碳低硅钢系列钢材被剪切刀剪切后的状态图；

图4是后卷无取向电工钢的头部与低碳低硅钢系列钢材的尾部焊接在一起后的状态图。

图中标记为：前卷无取向电工钢1、第二上卷位置2、固定端电极3、低碳低硅钢系列钢材4、第一上卷位置5、后卷无取向电工钢6、活动端电极7、剪切刀8、剪切刀9、焊机圆盘剪10。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1～图4所示，本发明的无取向电工钢头尾闪光焊接的工艺方法，包括以下步骤：

a在生产线前端的第一上卷位置5装入前卷无取向电工钢1，待前卷无取向电工钢1生产且尾部离开第一上卷位置5后，在第一上卷位置5上装入后卷无取向电工钢6，并在前卷无取向电工钢1与后卷无取向电工钢6之间插入与无取向电工钢同厚度和同宽度的低碳低硅钢系列钢材4；这里所指的前卷无取向电工钢1是生产中先装入第一上卷位置5进行生产加工的一卷无取向电工钢，相应地，后卷无取向电工钢6指前卷无取向电工钢1后在第一上卷位置5装入的又一卷无取向电工钢。

b将前卷无取向电工钢1的尾部夹紧在固定端电极3内，移动低碳低硅钢系列钢材4，使低碳低硅钢系列钢材4的头部夹紧在活动端电极7内，将活动端电极7向固定端电极3移动并闪光焊接，使低碳低硅钢系列钢材4的头部焊接到前卷无取向电工钢1的尾部；

c移动焊接好的前卷无取向电工钢1和低碳低硅钢系列钢材4，使低碳低硅钢系列钢材4的尾部夹紧在固定端电极3内，然后移动第一上卷位置5上的后卷无取向电工钢6，将后卷无取向电工钢6的头部夹紧在活动端电极7内，将活动端电极7向固定端电极3移动并闪光焊接，使后卷无取向电工钢6的头部焊接到低碳低硅钢系列钢材4的尾部。

通过上述三个步骤，使得前卷无取向电工钢1与后卷无取向电工钢6通过低碳低硅钢系列钢材4焊接为一条整带；而当后卷无取向电工钢6的尾部离开第一上卷位置5后，又采用相同的方法重复操作，实现将多卷无取向电工钢焊接为一条整带进行酸洗、轧制。

在上面的实施方式中，在插入低碳低硅钢系列钢材4时，可以在第一上卷位置5与前卷无取向电工钢1的尾部之间的生产线上直接插入一段长度适配的低碳低硅钢系列钢材4实现，作为优选的方式，在生产线的前端还设置有第二上卷位置2，在第二上卷位置2处设置有剪切刀8，低碳低硅钢系列钢材4装入第二上卷位置2；在步骤b完成后，使前卷无取向电工钢1和低碳低硅钢系列钢材4的接头回退，利用剪切刀8剪切出一段低碳低硅钢系列钢材4。这样，在每一卷无取向电工钢的尾部离开第一上卷位置5后，在第二上卷位置2处的低碳低硅钢系列钢材4开始向焊机移动，将低碳低硅钢系列钢材4的头部焊接在无取向电工钢的尾部后，低碳低硅钢系列钢材4回退进行剪切，使焊接在前卷无取向电工钢1与后卷无取向电工钢6的低碳低硅钢系列钢材4的带钢长度适中，如剪切后可取低碳低硅钢系列钢材4长度为100mm～10000mm，可节约低碳低硅钢系列钢材(此部分材料在轧制后剪切扔掉)。

在以上实施方式中，所述活动端电极7向固定端电极3移动的过程中，活动端电极7先向固定端电极3缓慢移动激发闪光，再使活动端电极7快速向固定端电极3闪光顶锻完成焊接过程。焊件(即无取向电工钢)装配成对接接头，使焊件端面缓缓地移近到局部接触，利用产生的电阻热使接触点很快被加热至高温，产生强烈的金属飞溅，形成闪光，即烧化过程。继续移近焊件端面，使之进一步闪光和加热直至整个端面在一定深度范围内达到预定温度时，则迅速施加顶锻力完成焊接。

为更好提高焊接质量，所述低碳低硅钢系列钢材4采用DX、IF或St系列的钢材。DX为镀锌钢板用材料，IF钢为无间隙原子钢，St钢为德国标准的低碳钢板，三种钢材的共同特点是碳、硅含量极低，一般含量在0.04％以下，甚至仅0.005％，强度低，塑性好，焊接性能好。

在后卷无取向电工钢6通过在第一上卷位置5处设置剪切刀9，在移动后卷无取向电工钢6前，将后卷无取向电工钢6的头部进行剪切。使后卷无取向电工钢6的头部平整，提高焊接质量。

而当低碳低硅钢系列钢材4与前卷无取向电工钢1或后卷无取向电工钢6焊接时在焊接处出现焊缝质量时，为便于进行修正，活动端电极7与固定端电极3之间设置焊机圆盘剪10，这样，在低碳低硅钢系列钢材4焊接到前卷无取向电工钢1或后卷无取向电工钢6出现焊接质量时，利用焊机圆盘剪10将出现焊接质量的焊缝剪切掉进行二次焊接，使焊缝质量达到要求。

实施例1：在冷轧酸轧联合机组中，当前卷无取向电工钢1进入酸槽，尾部离开第一上卷位置5后，将后卷无取向电工钢6放在第一上卷位置5，同厚度和同宽度的DX系列的低碳低硅钢系列钢材4放在第二上卷位置2，低碳低硅钢系列钢材4可在第二上卷位置2来回往复地向前放料和回退收料。已经进入酸槽的前卷无取向电工钢1的尾部与DX系列的低碳低硅钢系列钢材4头部完成第一次闪光焊接后，在第二上卷位置2的低碳低硅钢系列钢材4带动已焊接的焊缝向焊机活动端电极7侧回退，剪切刀9剪切保留长度100mm的DX系列低碳低硅钢系列钢材4，然后拉动进入酸槽的前卷无取向电工钢1向固定端电极3侧移动，使刚剪切的DX系列低碳低硅钢系列钢材4的尾部进入焊机的固定端电极3处，新的后卷无取向电工钢6的头部进入焊机的活动端电极7处，移动活动端电极7向固定端电极3快速靠拢闪光焊接，将后卷无取向电工钢6的头部焊接到DX系列低碳低硅钢系列钢材4的尾部，焊接完成后的整条钢卷继续向前移动进入酸槽完成两卷无取向电工钢的过渡焊接。以后再次循环重复焊接，实现连续生产，在生产中，采用DX系列低碳低硅钢系列钢材焊接后的焊缝不仅可以通过酸槽，还可以正常通过过轧机进行轧制，无须抬辊减小压力、张力和降速。

实施例2：在冷轧酸轧联合机组中，当前卷无取向电工钢1进入酸槽，尾部离开第一上卷位置5后，将后卷无取向电工钢6放在第一上卷位置5，同厚度和同宽度的IF系列的低碳低硅钢系列钢材4放在第二上卷位置2，低碳低硅钢系列钢材4可在第二上卷位置2来回往复地向前放料和回退收料。已经进入酸槽的前卷无取向电工钢1的尾部与IF系列的低碳低硅钢系列钢材4头部完成第一次闪光焊接后，在第二上卷位置2的低碳低硅钢系列钢材4带动已焊接的焊缝向焊机活动端电极7侧回退，剪切刀9剪切保留长度2000mm的IF系列低碳低硅钢系列钢材4，然后拉动进入酸槽的前卷无取向电工钢1向固定端电极3侧移动，使刚剪切的IF系列低碳低硅钢系列钢材4的尾部进入焊机的固定端电极3处，新的后卷无取向电工钢6的头部进入焊机的活动端电极7处，移动活动端电极7向固定端电极3快速靠拢闪光焊接，将后卷无取向电工钢6的头部焊接到IF系列低碳低硅钢系列钢材4的尾部，焊接完成后的整条钢卷继续向前移动进入酸槽完成两卷无取向电工钢的过渡焊接。以后再次循环重复焊接，实现连续生产，在生产中，采用IF系列低碳低硅钢系列钢材焊接后的焊缝不仅可以通过酸槽，还可以正常通过过轧机进行轧制，无须抬辊减小压力、张力和降速。

实施例3：在冷轧酸轧联合机组中，当前卷无取向电工钢1进入酸槽，尾部离开第一上卷位置5后，将后卷无取向电工钢6放在第一上卷位置5，同厚度和同宽度的St系列的低碳低硅钢系列钢材4放在第二上卷位置2，低碳低硅钢系列钢材4可在第二上卷位置2来回往复地向前放料和回退收料。已经进入酸槽的前卷无取向电工钢1的尾部与St系列的低碳低硅钢系列钢材4头部完成第一次闪光焊接后，在第二上卷位置2的低碳低硅钢系列钢材4带动已焊接的焊缝向焊机活动端电极7侧回退，剪切刀9剪切保留长度2000mm的St系列低碳低硅钢系列钢材4，然后拉动进入酸槽的前卷无取向电工钢1向固定端电极3侧移动，使刚剪切的St系列低碳低硅钢系列钢材4的尾部进入焊机的固定端电极3处，新的后卷无取向电工钢6的头部进入焊机的活动端电极7处，移动活动端电极7向固定端电极3快速靠拢闪光焊接，将后卷无取向电工钢6的头部焊接到St系列低碳低硅钢系列钢材4的尾部，焊接完成后的整条钢卷继续向前移动进入酸槽完成两卷无取向电工钢的过渡焊接。以后再次循环重复焊接，实现连续生产，在生产中，采用St系列低碳低硅钢系列钢材焊接后的焊缝不仅可以通过酸槽，还可以正常通过过轧机进行轧制，无须抬辊减小压力、张力和降速。

Claims (6)

1.无取向电工钢头尾闪光焊接的工艺方法，包括以下步骤：

a在生产线前端的第一上卷位置(5)装入前卷无取向电工钢(1)，待前卷无取向电工钢(1)生产且尾部离开第一上卷位置(5)后，在第一上卷位置(5)上装入后卷无取向电工钢(6)，并在前卷无取向电工钢(1)与后卷无取向电工钢(6)之间插入与无取向电工钢同厚度和同宽度的低碳低硅钢系列钢材(4)，所述低碳低硅钢系列钢材(4)采用DX、IF或St系列的钢材；

b将前卷无取向电工钢(1)的尾部夹紧在固定端电极(3)内，移动低碳低硅钢系列钢材(4)，使低碳低硅钢系列钢材(4)的头部夹紧在活动端电极(7)内，将活动端电极向固定端电极移动并闪光焊接，使低碳低硅钢系列钢材(4)的头部焊接到前卷无取向电工钢(1)的尾部；

c移动焊接好的前卷无取向电工钢(1)和低碳低硅钢系列钢材(4)接头，使低碳低硅钢系列钢材(4)的尾部夹紧在固定端电极(3)内，然后移动第一上卷位置(5)上的后卷无取向电工钢(6)，将后卷无取向电工钢(6)的头部夹紧在活动端电极(7)内，将活动端电极向固定端电极移动并闪光焊接，使后卷无取向电工钢(6)的头部焊接到低碳低硅钢系列钢材(4)的尾部。

2.如权利要求1所述的无取向电工钢头尾闪光焊接的工艺方法，其特征是：在生产线的前端还设置有第二上卷位置(2)，在第二上卷位置(2)处设置有剪切刀(8)，低碳低硅钢系列钢材(4)装入第二上卷位置(2)；在步骤b完成后，使前卷无取向电工钢(1)和低碳低硅钢系列钢材(4)的接头回退，利用剪切刀(8)剪切出一段低碳低硅钢系列钢材(4)。

3.如权利要求2所述的无取向电工钢头尾闪光焊接的工艺方法，其特征是：利用剪切刀(8)剪切后，位于生产线上的低碳低硅钢系列钢材(4)长度为100mm～10000mm。

4.如权利要求1所述的无取向电工钢头尾闪光焊接的工艺方法，其特征是：所述活动端电极(7)向固定端电极(3)移动的过程中，活动端电极(7)先向固定端电极(3)缓慢移动激发闪光，再使活动端电极(7)快速向固定端电极(3)闪光顶锻完成焊接过程。

5.如权利要求1所述的无取向电工钢头尾闪光焊接的工艺方法，其特征是：第一上卷位置(5)处设置剪切刀(9)，在移动后卷无取向电工钢(6)前，将后卷无取向电工钢(6)的头部进行剪切。

6.如权利要求1所述的无取向电工钢头尾闪光焊接的工艺方法，其特征是：活动端电极(7)与固定端电极(3)之间设置焊机圆盘剪(10)，在低碳低硅钢系列钢材(4)焊接到前卷无取向电工钢(1)或后卷无取向电工钢(6)出现焊接质量时，利用焊机圆盘剪(10)将出现焊接质量的焊缝剪切掉进行二次焊接。

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