CN102848058A

CN102848058A - 焊接过程中使用脉冲磁场细化焊缝组织的方法和设备

Info

Publication number: CN102848058A
Application number: CN2011101813299A
Authority: CN
Inventors: 周月明; 傅建钦
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2011-06-30
Filing date: 2011-06-30
Publication date: 2013-01-02
Anticipated expiration: 2031-06-30
Also published as: CN102848058B

Abstract

本发明涉及焊接加工过程中的焊缝组织细化处理技术，尤其涉及一种脉冲磁场细化焊缝结晶组织的方法和装置，属焊接技术领域。一种焊接过程中使用脉冲磁场细化焊缝组织的方法，包括采用普通的熔化极气体保护焊方法进行焊接加工，在熔化极气体保护焊焊接熔池的上方设置外加磁场，所述磁场的机械移动与焊枪移动同步，在焊接过程中，通过所述磁场控制电弧和熔滴过渡行为，促使熔化极气体保护焊熔池内金属熔体强制运动，产生电磁搅拌作用，最终实现焊接过程中细化焊缝组织的目的。本发明的方法和设备在焊接过程中细化焊缝组织、减少焊接缺陷，从而降低成本，提高焊接质量和生产效率。

Description

焊接过程中使用脉冲磁场细化焊缝组织的方法和设备

技术领域

本发明涉及焊接加工过程中的焊缝组织细化处理技术，尤其涉及一种脉冲磁场细化焊缝结晶组织的方法和装置，属焊接技术领域。

背景技术

焊接是机械制造特别是结构件生产中重要的加工手段。对一些大型构件，如压力容器、船板以及大直径厚壁管等，其焊缝性能在很大程度上决定了构件的质量和安全。由于焊接技术本身的特点，加之其它一些因素的限制，实际的焊缝性能很难与母材性能完全一致。相比于母材，焊缝往往存在组织粗大、性能劣化的问题。为保证焊接件的质量和安全，细化焊缝组织、改善焊缝性能是焊接加工中必须解决的问题。

一般认为，凝固过程中晶粒细化主要有化学控制、热力学控制和动力学控制三种方法。化学控制是指向熔体中添加适量其它化学物质来进行晶粒细化的方法，但该方法存在易衰退、吸气、重熔后的有效性降低以及合金污染、金属回收困难等负面效应。热力学控制是通过控制熔体冷却条件获得大的过冷度来使结晶组织细化的方法，可通过熔体过热、深过冷和快速凝固等途径来实现。动力学控制则是利用振动等外来能量使得在凝固初期生长中的枝晶破碎成更多细小晶块，这些晶块在随后的凝固过程中又成为新的结晶核心，从而实现凝固组织细化、性能改善的方法。动力学方法的实现途径可以有机械振动、超声波振动，材料电磁过程等。此外，在金属凝固过程完成后，通过合适的热处理也可实现晶粒细化、组织改善、性能提高的目的。

与一般意义上的凝固过程相比，焊缝凝固又具有特殊性。把电磁场作用于焊接过程是近年来得到发展并逐渐完善的一种新技术，应用也日趋广泛。利用外加磁场可对焊接中的熔滴过渡、熔池金属流动、熔池的结晶形核及结晶生长等过程实施有效干预，使焊缝金属的一次结晶组织细化，化学不均匀性减小，焊缝金属的塑性和韧性提高，结晶裂纹和气体敏感性降低，从而提高焊缝金属的性能，全面改善焊接接头的质量。

熔体凝固过程中脉冲磁场细化结晶组织的原理如下：脉冲磁场使熔体内产生涡流，涡流和磁场之间相互作用产生洛仑兹力和磁压强。洛仑兹力和磁压强是剧烈变化的，且其强度远大于金属熔体的动压强，使得金属熔体产生强烈振动，这种振动一方面增加了熔体凝固中的过冷度，提高了形核率；另一方面在熔体内造成了强迫对流，使得凝固过程中的树枝晶或难以长大或长大过程中被折断、击碎，这些碎裂的枝晶颗粒游离于结晶前沿的液体中又成为新的生长中心，结果使等轴晶比例增加，粗大枝晶减少，最终实现组织细化。通常情况下，脉冲磁场强度愈大，晶粒细化效果愈显著。

关于细化焊缝组织方面的专利文献有，中国专利200810172470.0，名称“钛合金焊接过程细化焊缝组织提高焊缝塑性的方法”的专利，提出了一种在焊接熔池尾端通过一粉末添加装置将同质或异质粉末加入到正在结晶的熔池中，利用未熔尽的粉末作为形核核心，同时也利用粉末的熔化吸热来加速熔池凝固，增加焊缝中同时结晶的晶粒数目，来达到使合金焊缝组织细化，提高钛合金焊接接头塑性的目的。由于添加剂细晶处理方法存在污染环境和被焊材料的问题，加之制取添加粉末成本高，该方法对大型的结构件焊接并不适用。中国专利200710092970.9，发明创造名称为“电磁控制气电立焊方法及其设备”的专利，公开了一种在气电立焊（EGW）熔池上方或/和侧面附近布置外加磁场，利用磁场产生电磁搅拌作用，促使立焊熔池内金属强制运动，进而实现控制焊缝凝固过程，减少焊接缺陷，提高焊接质量的目的。由于该专利中涉及的励磁线圈安装布置极为复杂，对线圈结构和励磁参数以及磁场工作性质的描述并不清晰，加之涉及的设备工位也多，具体操作起来难以实现控制焊缝组织的目标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用脉冲磁场细化焊缝组织的方法和设备，该方法和设备在焊接过程中细化焊缝组织、减少焊接缺陷，从而降低成本，提高焊接质量和生产效率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种焊接过程中使用脉冲磁场细化焊缝组织的方法，包括采用普通的熔化极气体保护焊方法进行焊接加工，在熔化极气体保护焊焊接熔池的上方设置外加磁场，所述磁场的机械移动与焊枪移动同步，在焊接过程中，通过所述磁场控制电弧和熔滴过渡行为，促使熔化极气体保护焊熔池内金属熔体强制运动，产生电磁搅拌作用，最终实现焊接过程中细化焊缝组织的目的。

所述在熔化极气体保护焊焊接熔池的下方同时设置外加磁场，所述磁场的机械移动与焊枪移动同步。

所述外加磁场是由励磁电源提供励磁电流的励磁线圈产生，由励磁线圈产生的外加磁场是恒定磁场，或者是频率、强度、占空比以及方向随时间发生改变的交变磁场。

所述熔化极气体保护焊采用如下焊接工艺参数：焊接电流190~960 A，电弧电压20~45 V，焊接速度0.18~0.90 m/min，送丝速度2.5~10.0 m/min，焊丝直径1.0~6.0 mm，保护气体流量10~40 L/min。所述励磁参数的调节范围是：励磁电流：0-300 A，励磁电压：0-250 V，励磁频率0-40 Hz，占空比0.1-0.8。

一种焊接过程中使用脉冲磁场细化焊缝组织的设备，包括普通的熔化极气体保护焊焊枪，所述设备还包括励磁装置，励磁装置由励磁线圈和为励磁线圈提供励磁电流的励磁电源组成；励磁线圈置于焊接熔池的上方；以及励磁线圈同时也置于焊接熔池的下方；励磁电源提供频率、强度、占空比以及方向随时间交替变化的交变励磁电流或恒定励磁电流。

所述励磁线圈通过支架与焊机头的升降系统固定连接，励磁线圈能作±90°转动，励磁线圈与熔池间距离可上下调整；焊接过程中，励磁线圈与焊枪同步运动，励磁线圈与焊接熔池间始终保持固定距离。

所述的励磁线圈由单个或多个独立的线圈缠绕个体组成。

所述励磁线圈的外部形状为C型，或者为E型。对标准C型线圈，即环形开口结构线圈，其半径r为10~225 mm，开口度范围在60°~180°，所述半径r为环形轮廓中心至环形截面中心距离。对标准E型线圈，其开口半宽h在20 mm-120 mm。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

（1）突破了传统意义上的熔化极气体保护焊方法，提供了一种改进熔化极气体保护焊的新思路。采用外加磁场在熔化极气体保护焊焊接过程中进行电磁搅拌，控制焊接电弧、熔滴过渡和熔池流体的强制运动，促使焊接熔池充分搅拌，改善焊接熔池金属的结晶状况，改变焊接凝固过程和温度场分布，改善焊缝组织和结晶取向，促使焊缝晶粒细化，减小化学不均匀性、焊缝气孔、夹渣，降低焊接缺陷率，提高焊缝强韧性，确保形成优质焊接接头。

（2）扩大了熔化极气体保护焊的应用范围。

（3）减少焊接缺陷，提高焊接质量，降低了焊接成本。

（4）显著改善焊缝的外观成型。

（5）设备简单，易于在实际的大生产中实现和推广应用。

（6）采用单个或多个独立的线圈缠绕个体组成励磁线圈系统，可以获得满足使用要求的外加磁场。对多个独立线圈缠绕个体组成的励磁线圈系统，磁场的可调节参数增加、可控性和灵活性增强，磁场的形式和种类丰富，磁场的强度、均匀性和控制精度提高。对采用单个线圈，成本低，空间尺寸小，可达性好，附加装置简单，作用效果明显。

附图说明

图1　本发明标准C型线圈结构示意图；

图2　本发明标准E型线圈结构示意图；

图3　本发明线圈截面形状示意图；

图4　本发明励磁线圈磁场作用示意图（C型线圈纵向磁场），其中：图4a为主视图，图4b为图4a中间剖视的示意图，图4c为图4a的俯视图；

图5 本发明E型线圈纵向磁场作用示意图，其中：图5a为主视图，图5b为图5a中间剖视的示意图，图5c为图5a的俯视图；

图6　本发明C型线圈横向磁场作用示意图，其中：图6a为主视图，图6b为图6a中间剖视的示意图，图6c为图6a的俯视图；

图7　本发明E型线圈横向磁场作用示意图，其中：图7a为主视图，图7b为图7a中间剖视的示意图，图7c为图7a的俯视图；

图8　本发明模拟验证例钢制模具主要结构尺寸图，其中图8a为主视图，图8b为俯视图；

图9　本发明模拟验证例实施效果图，其中图9a为C型线圈，图9b为E型线圈。

图中，1工件1，2工作2，3焊枪，4脉冲磁场作用线圈（励磁线圈），5、6水冷铜块，7背面线圈（下方线圈），8熔池；11铜线绕组，12导磁体。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

一、熔化极气体保护焊焊接过程中细化焊缝组织的方法

一种焊接过程中使用脉冲磁场细化焊缝组织的方法，适用于熔化极气体保护焊，包括用于高生产率的粗丝射滴过渡CO₂气体保护焊，或喷射过渡活性气体保护焊（MAG焊），或粗丝大电流惰性气体保护焊（MIG焊），主要用于宽厚板结构焊接。

本发明的创新在于两个方面，一是在熔化极气体保护焊（GMAW）的熔池上方设置外加磁场，所述磁场的机械移动与焊枪移动同步，这是一种形式；另一种形式在熔化极气体保护焊焊接熔池的下方同时设置外加磁场，所述磁场的机械移动与焊枪移动同步，即在熔化极气体保护焊焊接熔池的上方和下方同时设置外加磁场，参见图6。所施加外磁场由励磁电源提供励磁电流的励磁线圈产生交变或恒定的电磁搅拌磁场，该电磁场促使焊接熔池金属流体强制运动，产生电磁搅拌作用，最终实现改善焊缝金属凝固组织的效果。二是产生外加磁场的励磁线圈为C型或E型结构。其中对线圈的截面形状和结构尺寸、缠绕和叠放方式，对电源控制和输出、脉冲特征参数和磁场性质有明确要求或限制。

外加磁场为恒定磁场或多种频率、多种强度、多种占空比以及方向交替变化的交变电磁搅拌磁场，以控制焊接电弧、熔滴过渡、熔池流体的强制运动，促使焊接熔体充分搅拌，改善焊接熔池的结晶状况，改变焊接凝固过程和温度场分布，改善焊缝组织和结晶取向，促使焊缝晶粒细化，减小化学不均匀性、焊缝气孔、夹渣，降低焊接缺陷率，以提高焊缝强韧性，形成优质焊接接头，对结构实施有电磁作用的熔化极气体保护焊加工。

所述外加磁场也可由其它方式产生，如由永磁体产生的恒定磁场等。

熔化极气体保护焊中磁场以两种方式—横向或纵向作用于焊缝和焊接电弧。横向磁场是指线圈磁力线重直于焊缝方向的磁场，纵向磁场是指线圈磁力线平行于焊缝方向的磁场。其中以横向磁场为主要的作用形式。

熔化极气体保护焊的焊接电流使用直流，或交流，或脉冲电流。

熔化极气体保护焊的焊接熔滴过渡形式为短路过渡，或滴状过渡，或喷射过渡，或射流过渡。熔化极气体保护焊使用实心焊丝，或药芯焊丝，或粉芯焊丝。

熔化极气体保护焊所用保护气体随所采用焊接方法不同，或为CO₂气体，或氩气加二氧化碳（Ar+CO₂），或氩气加氧气（Ar+O₂），或氩气加氧气和二氧化碳气体（Ar+O2+CO₂），或氩气加氦气和二氧化碳气体（Ar+He+CO₂），或为惰性气体Ar、He或二者的混合气体。

熔化极气体保护焊的工件可以不开坡口，或者开Ⅰ型坡口，或者开V型坡口，或者开X型坡口。

熔化极气体保护焊焊接过程采用如下的工艺参数：

焊接电流190-960 A，电弧电压20-65 V，焊接速度0.18-0.90 m/imn，送丝速度2.5-10.0 m/min 焊丝直径1.0-6.0 mm，保护气体流量10-60 L/min。励磁电流0-300 A，励磁电压0-250 V，励磁频率0-60 Hz，占空比0.10-0.80，励磁脉冲电流的波形为衰减振荡的正弦波。对工件实施电磁场作用下的熔化极气体保护焊加工。

二、熔化极气体保护焊细化焊缝组织的实现途径和设备构成

上述的熔化极气体保护焊细化焊缝组织的方法，通过以下的设备即可加以实现。该设备主要包括：焊枪，焊枪内置的导电嘴，从导电嘴中伸出的焊丝，连接母材与焊枪导电嘴之间的焊接电源，保护气体及其供气系统，高速送丝系统，焊枪摆动及控制系统，焊枪操作机械系统等组成的普通熔化极气体保护焊。

本发明的创新点在于实现焊缝组织细化的励磁处理装置。励磁处理装置由励磁线圈和为励磁线圈提供励磁电流的励磁电源组成。励磁电源可提供多路单独控制的励磁电流输出。

熔化极气体保护焊细化焊缝组织设备中的励磁线圈置于焊接熔池的上方，这是一种形式；另一种形式是在熔化极气体保护焊焊接熔池的下方同时设置励磁线圈，即在熔化极气体保护焊焊接熔池的上方和下方同时设置励磁线圈，参见图6。励磁线圈通过支架与焊机头的升降系统固定连接，励磁线圈可作±90°转动，其与熔池间距离可上下调整。在焊接过程中，励磁装置与焊枪同步运动，励磁线圈与熔池间始终保持固定距离。为保护磁场装置，在励磁线圈下部装有厚为5-30 mm的云母隔热板，或采用水冷铜块作为隔热板。

上述的励磁线圈可以为C型（带开口的环形结构），参见图1，或者为E型结构，参见图2。对标准C型线圈，即环形开口结构线圈，其半径r为10~225 mm，开口度范围在60°~180°，所述半径r为环形轮廓中心至环形截面中心距离。对标准E型线圈，其开口半宽h在20 mm-120 mm。励磁线圈的截面为轴对称的圆柱形结构，或者梯形结构，或者长方形结构，或者正方形结构，或者六角形结构，或者八角形结构，参见图3。励磁线圈带铁芯或不带铁芯。励磁线圈以横向或纵向磁场作用于焊缝组织，其中以横向磁场为主要的作用形式。

图4为C型纵向磁场施加方法。由焊接工件1、2、焊枪3、水冷铜块5、6、C型线圈4和背侧线圈7构成。当两块工件在焊接过程中，正侧C型线圈4以纵向磁场作用于熔体，与焊枪3同步上升，完成对焊缝的脉冲磁场的作用，达到凝固组织细化的目的。同时，背侧线圈7（可以C或E型的纵向或横向磁场）也以同样方式和同步上升作用于对侧焊缝。

图5为E型纵向磁场施加方法。由焊接工件1、2、焊枪3、水冷铜块5、6、E型线圈4和背侧线圈7构成。当两块工件在焊接过程中，正侧E型线圈4以纵向磁场作用于熔体，与焊枪3同步上升，完成对焊缝的脉冲磁场的作用，达到凝固组织细化的目的。同时，背侧线圈7（可以C或E型的纵向或横向磁场）也以同样方式和同步上升作用对侧焊缝。

图6为C型横向磁场施加方法。由焊接工件1、2、焊枪3、水冷铜块5、6、C型线圈4和背侧线圈7构成。当两块工件在焊接过程中，正侧C型线圈4以横向磁场作用于熔体，与焊枪3同步上升，完成对焊缝的脉冲磁场的作用，达到凝固组织细化的目的。同时，背侧线圈7（可以C或E型的纵向或横向磁场）也以同样方式和同步上升作用对侧焊缝。

图7为E型横向磁场施加方法。由焊接工件1、2、焊枪3、水冷铜块5、6、E型线圈4和背侧线圈7构成。当两块工件在焊接过程中，正侧E型线圈4以横向磁场作用于熔体，与焊枪3同步上升，完成对焊缝的脉冲磁场的作用，达到凝固组织细化的目的。同时，背侧线圈7（可以C或E型的纵向或横向磁场）也以同样方式和同步上升作用对侧焊缝。

励磁线圈可由单个或多个独立的线圈缠绕个体组成励磁线圈系统。由多个独立线圈缠绕个体组成的励磁线圈系统，各线圈缠绕个体从励磁电源获取可独立控制的励磁电流输入。磁场的可调节参数增加、可控性和灵活性增强，磁场的形式和种类丰富，磁场的强度、均匀性和控制精度提高。对采用单个线圈，成本低，空间尺寸小，可达性好，附加装置简单，作用效果明显。

作用于焊接熔池、焊接电弧、焊缝金属等熔化极气体保护焊焊接区域的外加磁场，也可是除励磁线圈以外由其它装置或设备或形式产生的磁场，如永磁体等。

三、应用范围

适用于熔化极气体保护焊。按所用保护气体，或CO₂气体保护焊，或活性气体保护焊（MAG焊），或惰性气体保护焊（MIG焊）。保护气体使用二氧化碳，或氩气，或氦气，或氩气加二氧化碳（Ar+CO₂），或氩气加氧气（Ar+O₂），或氩气加氧气和二氧化碳气体（Ar+O₂+CO₂），或氩气加氦气（Ar+He）的混合气体。

适用于高生产率的粗丝射滴过渡CO₂气体保护焊，或喷射过渡活性气体保护焊（MAG焊），或粗丝大电流惰性气体保护焊（MIG焊）。

适用于10-25 mm的中小厚板，25-50 mm的中等厚板，或50 mm 以上的大厚板。

适用于碳钢，低合金钢，高合金钢以及铝、镁、铜、铁及其合金和不锈钢的焊接。具体包括桥梁钢，船舶用钢，结构钢、压力容器钢和管道用钢等。

适用于单面焊，双面焊，单面焊双面成型。

适用于平焊缝，横焊缝，大直径的管环缝，接近垂直的立焊缝。

适用于特种机械设备制造，船舶、管道、桥梁、钢结构建筑，机车车辆、矿山及工程机械，石油、化工、冶金、电站设备和压力容器等工业领域。

实施例

以Al-6.5%Cu铝铜合金作为模拟焊缝材料，将其加热至750℃后浇入600℃预热的钢制封底模中，模拟带垫板的V型坡口内焊缝金属凝固。在其它条件相同的情况下对有无磁场作用时得到的焊缝凝固组织进行对比，以此判定脉冲磁场细化焊缝组织的效果。钢制模具的主要尺寸如图8所示，焊口长70 mm，开口宽度30 mm，底宽１0 mm。C型或E型线圈压放在钢制模具之上，对有磁场作用的情况，磁场磁力线与焊缝方向垂直，模拟的焊缝材料在脉冲磁场作用下凝固。磁场参数为：脉冲电压100 V，脉冲频率10 Hz。

图9给出了有无磁场作用时焊缝中同一部位的等轴晶尺寸对比。其中，图9（a）、9（b）分别为C型和E型线圈的情况。可以看出，受外加脉冲磁场作用后，焊缝凝固组织显著细化。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种焊接过程中使用脉冲磁场细化焊缝组织的方法，包括采用普通的熔化极气体保护焊方法进行焊接加工，其特征是：在熔化极气体保护焊焊接熔池的上方设置外加磁场，所述磁场的机械移动与焊枪移动同步，在焊接过程中，通过所述磁场控制电弧和熔滴过渡行为，促使熔化极气体保护焊熔池内金属熔体强制运动，产生电磁搅拌作用，最终实现焊接过程中细化焊缝组织的目的。

2.根据权利要求1所述的焊接过程中使用脉冲磁场细化焊缝组织的方法，其特征是：所述在熔化极气体保护焊焊接熔池的下方同时设置外加磁场，所述磁场的机械移动与焊枪移动同步。

3.根据权利要求1或2所述的焊接过程中使用脉冲磁场细化焊缝组织的方法，其特征是：所述外加磁场是由励磁电源提供励磁电流的励磁线圈产生，由励磁线圈产生的外加磁场是恒定磁场，或者是频率、强度、占空比以及方向随时间发生改变的交变磁场。

4.根据权利要求1或2所述的焊接过程中使用脉冲磁场细化焊缝组织的方法，其特征是：所述的外加磁场是由永磁体产生的恒定磁场。

5.根据权利要求3所述的焊接过程中使用脉冲磁场细化焊缝组织的方法，其特征是：所述向励磁线圈提供励磁电流的励磁电源能提供多路输出，且各路输出可单独控制。

6.根据权利要求3所述的焊接过程中使用脉冲磁场细化焊缝组织的方法，其特征是：所述励磁线圈产生交变磁场，所述励磁电源输出励磁脉冲电流的波形为振荡衰减的正弦波。

7.根据权利要求6所述的焊接过程中使用脉冲磁场细化焊缝组织的方法，其特征是：所述励磁参数的调节范围是：励磁电流：0-300 A，励磁电压：0-250 V，励磁频率0-40 Hz，占空比0.1-0.8。

8.根据权利要求7所述的焊接过程中使用脉冲磁场细化焊缝组织的方法，其特征是：所述励磁频率为0-15 Hz。

9.根据权利要求1或2所述的焊接过程中使用脉冲磁场细化焊缝组织的方法，其特征是：所述熔化极气体保护焊采用如下焊接工艺参数：焊接电流190~960 A，电弧电压20~45 V，焊接速度0.18~0.90 m/min，送丝速度2.5~10.0 m/min，焊丝直径1.0~6.0 mm，保护气体流量10~40 L/min。

10.一种焊接过程中使用脉冲磁场细化焊缝组织的设备，包括普通的熔化极气体保护焊焊枪，其特征是：所述设备还包括励磁装置，励磁装置由励磁线圈和为励磁线圈提供励磁电流的励磁电源组成；励磁线圈置于焊接熔池的上方；励磁电源提供频率、强度、占空比以及方向随时间交替变化的交变励磁电流或恒定励磁电流。

11.根据权利要求10所述的焊接过程中使用脉冲磁场细化焊缝组织的设备，其特征是：所述设备还包括励磁装置，励磁装置由励磁线圈和为励磁线圈提供励磁电流的励磁电源组成；励磁线圈置于焊接熔池的下方；励磁电源提供频率、强度、占空比以及方向随时间交替变化的交变励磁电流或恒定励磁电流。

12.根据权利要求10或11所述的焊接过程中使用脉冲磁场细化焊缝组织的设备，其特征是：所述励磁线圈通过支架与焊机头的升降系统固定连接，励磁线圈能作±90°转动，励磁线圈与熔池间距离可上下调整；焊接过程中，励磁线圈与焊枪同步运动，励磁线圈与焊接熔池间始终保持固定距离。

13.根据权利要求12所述的焊接过程中使用脉冲磁场细化焊缝组织的设备，其特征是：所述励磁线圈下端面装有隔热板。

14.根据权利要求12所述的焊接过程中使用脉冲磁场细化焊缝组织的设备，其特征是：所述的励磁线圈由单个或多个独立的线圈缠绕个体组成。

15.根据权利要求12所述的焊接过程中使用脉冲磁场细化焊缝组织的设备，其特征是：所述励磁线圈的外部形状为C型，或者为E型。

16.根据权利要求15所述的焊接过程中使用脉冲磁场细化焊缝组织的设备，其特征是：对标准C型线圈，即环形开口结构线圈，其半径r为10~225 mm，开口度范围在60°~180°，所述半径r为环形轮廓中心至环形截面中心距离。

17.根据权利要求15所述的焊接过程中使用脉冲磁场细化焊缝组织的设备，其特征是：对标准E型线圈，其开口半宽h在20 mm-120 mm。