CN102728954A

CN102728954A - 一种降低酸轧机组激光焊缝断带率的方法

Info

Publication number: CN102728954A
Application number: CN2012102419538A
Authority: CN
Inventors: 钟如涛; 黄治军; 王靓; 牟文广
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Priority date: 2012-07-12
Filing date: 2012-07-12
Publication date: 2012-10-17

Abstract

本发明公开了一种降低酸轧机组激光焊缝断带率的方法，该方法对钢板之间的焊缝，采用激光加填丝的焊接方式，其中所述填丝的重量百分比组成为：0.05～0.10%的C、0.4～0.6%的Si、1.0～1.4%的Mn、0～0.02%的S、0～0.025%的P、0.2～0.4%的Cr、0.25～0.50%的Ni、0.25～0.50%的Cu，余量为铁；所述激光的功率为10000～12000W，焊接速度为3～6m/min，填丝的送丝速度为3～6m/min。本方法可使焊缝饱满、裂纹消除、避免了焊缝缺陷、使其达到了母材性能指标，解决的了厚度大于4.5mm的钢板、硅钢、含P耐候钢等的激光焊接焊缝易于断裂的技术问题。

Description

一种降低酸轧机组激光焊缝断带率的方法

技术领域

本发明涉及激光焊接技术领域，具体地指一种降低酸轧机组激光焊缝断带率的方法。

背景技术

钢带拼焊技术是生产冷轧板材的关键技术之一，一般采用闪光焊和电阻焊，采用激光焊接取代现有的电阻焊或闪光焊设备，具有很多优点。因此，世界大型钢铁企业纷纷投资建设激光带钢拼焊生产线。

在冷轧板生产过程中，为了保证生产线连续运转，要将热轧钢卷开卷后的头、尾焊接起来，再酸洗、轧制，目前在大型钢铁公司，这个焊接过程一般由激光焊接机完成。其特点是：激光功率高，焊接速度快（>3m/min）；焊接钢板厚度范围宽（1～6mm）；焊接钢板种类多、材质变化快，焊接工艺不易控制。而且焊缝受力复杂，即受拉又受反复弯曲，对焊缝性能提出了更高的要求，轧制过程中，稍不注意极易发生断带。检修难度大，降低产品质量和生产效率。其中以厚度4.5～6mm的钢板、硅钢、含P耐候钢等特殊钢种的激光焊缝最易发生断裂。

具体来说，对于厚度4.5～6mm的钢板，一方面焊接边的剪切误差导致激光焊缝凹陷；另一方面较快的焊接速度和焊缝冷却速度超过结晶生长速度，在焊缝中心形成纵向裂纹，导致断带；对于硅钢，由于含硅量较高，激光焊缝铁素体晶粒粗大，焊缝软化，且激光焊缝应力较大，导致硅钢的激光焊接易于断带；对于含P耐候钢，由于激光高速焊接时，焊缝快速冷却和凝固，导致焊缝中的P来不及扩散，在晶界形成偏析。且P与铁形成的Fe₃P，既脆又硬，在焊缝中产生裂纹，导致容易断带。

因此，急需一种能同时解决上述几种激光高速焊接缺陷的方法，以提高焊缝机械性能，降低带钢轧制时的断带率，而现有技术中尚无解决上述技术问题的技术手段。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中厚度4.5～6mm的钢板、硅钢、含P耐候钢等特殊钢种在进行冷轧时导致激光焊缝易于断裂的几种缺陷，提供一种能够增强焊缝机械性能、使其不易断裂，降低酸轧机组激光焊缝断带率的方法。

为实现上述目的，本发明所设计的降低酸轧机组激光焊缝断带率的方法，该方法对钢板之间的焊缝，采用激光加填丝的焊接方式，其中所述填丝的重量百分比组成为：0.05～0.10%的C、0.4～0.6%的Si、1.0～1.4%的Mn、0~0.02%的S、0~0.025%的P、0.2～0.4%的Cr、0.25～0.50%的Ni、0.25～0.50%的Cu，余量为铁；所述激光的功率为10000~12000W，焊接速度为3～6m/min，填丝的送丝速度为3～6m/min。

优选地，针对厚度在4.5~6mm的钢板之间的焊缝，上述方法中所述激光的功率为12000W，焊接速度为3m/min，填丝的送丝速度为4m/min。

优选地，针对硅钢之间的焊缝，上述方法中所述激光的功率为10200W，焊接速度为4.2m/min，填丝的送丝速度为4.2m/min。

优选地，针对含P耐候钢之间的焊缝，上述方法中所述激光的功率为11500W，焊接速度为3.45m/min，填丝的送丝速度为3.45m/min。

为了能同时克服激光高速焊接时的几种缺陷，对填充金属的要求是具有好的可焊性，较高的强度，较好的韧性，较低的S、P含量，并具有一定的耐腐蚀性能。因此，本发明中填丝的成分以C-Mn为基，再加少量的Cr、Ni、Cu等元素，其中，各元素的主要功能简述如下：

C在钢中主要起固溶强化作用，是用于强化钢材最合适的元素，但碳含量如果过高，则将降低钢的塑韧性，特别是损害钢的焊接和成型性能，而碳含量过低，则将降低钢的强度，因此，填充丝采用了较低的C含量（0.05～0.10%），再通过添加其他合金元素提高强度。

Mn能够对铁素体晶粒尺寸有细化作用，另外，Mn还是一个较强的固溶强化的元素，常被作为主要合金元素而被广泛应用。故选Mn作为主要强化元素之一，其含量在1.0～1.4%之间。

Cr与Mn联合使用有利于得到细晶粒的针状铁素体而不是粗大的多边形铁素体，提高钢的淬透性，有利用于强度的提高，故加入少量Cr（0.2～0.4%），进一步提高强度，进一步适应4.5～6mm厚的多品种钢板。

Ni能细化铁素体晶粒，提高钢的塑性和韧性，并能改善钢的耐腐蚀性能，故加入少量的Ni(0.25～0.50%),以提高塑性、韧性和耐腐蚀性能。

Cu含量在0.15%～0.85%时，对焊缝能起到强化和韧化作用，当与P同时使用时，可提高钢的抗大气腐蚀性能，因此进一步加入少量的Cu（0.25～0.50%）。

本发明的有益效果：采用本发明的降低酸轧机组激光焊缝断带率的方法，可以在激光焊接带钢时，使焊缝饱满、裂纹消除、避免了焊缝缺陷、焊缝性能达到了母材性能指标，解决了厚度4.5～6mm的钢板、硅钢、含P耐候钢等的激光焊接焊缝易于断裂的技术问题。

附图说明

图1a为现有激光焊接的4.5～6mm钢板焊缝剖面的金相图。

图1b为图1a的裂纹放大图。

图1c为采用降低酸轧机组激光焊缝断带率的方法焊接的4.5～6mm钢板焊缝剖面的金相图。

图2a为现有激光焊接的硅钢焊缝剖面的金相图。

图2b为采用降低酸轧机组激光焊缝断带率的方法焊接的硅钢焊缝剖面的金相图。

图3a为现有激光焊接的含磷耐候钢焊缝剖面的金相图。

图3b为图3a的裂纹放大图。

图3c为采用降低酸轧机组激光焊缝断带率的方法焊接的含磷耐候钢焊缝剖面的金相图。

图4a为图2a中硅钢焊缝的显微硬度分布图。

图4b为图2b中硅钢焊缝的显微硬度分布图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

本发明降低酸轧机组激光焊缝断带率的方法中，所采用的激光焊接填丝的重量百分比组成为：0.05～0.10%的C、0.4～0.6%的Si、1.0～1.4%的Mn、0~0.02%的S、0~0.025%的P、0.2～0.4%的Cr、0.25～0.50%的Ni、0.25～0.50%的Cu，余量为铁。下述实施例1~3均采用此填丝。

实施例1

JZZ是一种汽车轴瓦用耐磨合金的基层，板厚6mm，此钢种属于低碳钢，一般来说，焊接性能较好，但现有的生产中此钢种存在焊缝凹陷（图1a）；焊缝中心形成纵向裂纹（图1b），易于断带。

采用激光加填丝的焊接方式，激光功率P＝12kW，焊接速度v=3.0m/min，填丝的送丝速度v=4.0m/min。焊缝外观较饱满、无凹陷、内部无缺陷（图1c），焊缝性能达到要求。

实施例2

对于厚度2.3mm的无取向硅钢50ww600，由于含硅量较高，现有激光焊缝组织为饼形铁素体，晶粒粗大，焊缝硬度较低，明显软化(图2a)，且激光焊缝应力较大，导致易于断带。

采用激光加填丝的焊接方式，激光功率P＝10.2kW，焊接速度v=4.2m/min，填充丝速度v=4.2m/min。焊缝外观较饱满、无凹陷、内部无缺陷，焊缝组织为贝氏体+铁素体，焊缝硬度明显较母材提高，且较为均匀(图2b)，焊缝性能达到要求。

将本实施例中激光填丝焊接的硅钢和现有激光焊接的硅钢进行硬度测试，结果如图4a和4b所示，对比发现采用本发明的方法焊接所得到硅钢其焊缝强度显著提高。

实施例3

对于5.5mm的含P耐候钢06CuPRE，在现有激光高速焊接时，焊缝快速冷却和凝固，导致焊缝中的P来不及扩散，在晶界形成偏析。且P与铁形成的Fe3P，既脆又硬，最终导致焊缝产生裂纹（图3a、3b）。

采用激光加填丝的焊接方式，激光功率P＝11.5kW，焊接速度v=3.45m/min，送丝速度v=3.45m/min。焊缝外观较平整、无凹陷，避免了焊缝缺陷（图3c），焊缝性能达到了要求。

Claims

1.一种降低酸轧机组激光焊缝断带率的方法，其特征在于：该方法对钢板之间的焊缝，采用激光加填丝的焊接方式，其中所述填丝的重量百分比组成为：0.05～0.10%的C、0.4～0.6%的Si、1.0～1.4%的Mn、0～0.02%的S、0～0.025%的P、0.2～0.4%的Cr、0.25～0.50%的Ni、0.25～0.50%的Cu，余量为铁；所述激光的功率为10000～12000W，焊接速度为3～6m/min，填丝的送丝速度为3～6m/min。

2.根据权利要求1所述的降低酸轧机组激光焊缝断带率的方法，其特征在于：该方法对厚度在4.5～6mm的钢板之间的焊缝，所述激光的功率为12000W，焊接速度为3m/min，填丝的送丝速度为4m/min。

3.根据权利要求1所述的降低酸轧机组激光焊缝断带率的方法，其特征在于：该方法对硅钢之间的焊缝，所述激光的功率为10200W，焊接速度为4.2m/min，填丝的送丝速度为4.2m/min。

4.根据权利要求1所述的降低酸轧机组激光焊缝断带率的方法，其特征在于：该方法对含P耐候钢之间的焊缝，所述激光的功率为11500W，焊接速度为3.45m/min，填丝的送丝速度为3.45m/min。