CN105149810B - 预防高碳当量带钢焊缝断带的焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种预防高碳当量带钢焊缝断带的焊接方法，带钢之间的焊缝焊接采用激光焊接方式，所述激光焊接采用的焊丝成分为：C0.08‑0.09％、Si 0.7‑0.88％、Mn 1.3‑1.47％、P≤0.011％、S≤0.008％、Cu0.11‑0.14％、Ni 0.004‑0.007％、Cr 0.040‑0.046％，余量为Fe；采用的焊机功率为9000～11000W，焊机的焊接速度为2～6m/min，送丝速度为2～7m/min，退火电流为100～160A，退火温度为500～900℃。本发明提供的预防高碳当量带钢焊缝断带的激光焊接方法，解决了碳当量大于0.5％的高碳当量带钢的焊缝易发生断裂的技术问题。

Description

预防高碳当量带钢焊缝断带的焊接方法
技术领域
本发明属于酸轧机组焊接技术领域，特别涉及一种预防碳当量大于0.5％的带钢焊缝断带的焊接方法。
背景技术
焊机是酸洗连轧机组的关键设备，它直接影响着机组的生产效率和产量。在冷轧带钢生产过程中，焊机的功能就是把热轧原料两带钢头尾焊接起来，以保证带钢在机组中连续通过。目前国内大型钢铁企业的连续酸轧机组采用的焊机一般为激光焊机。激光焊接是利用高功率密度的激光束使材料瞬时加热到气化温度而实现的熔化—凝固过程。由于激光束的发散角很小，光束能够聚焦成很小尺寸的光斑，功率密度通常达到106W/cm2，可对常规方法难以加工的高熔点、高硬度和脆性材料进行焊接。
激光焊接过程的稳定性是影响材料焊接质量和接头组织性能的重要方面，也往往成为生产的关键环节。钢的焊接性能可由碳当量进行判定，碳当量越大，焊接性能就越差。碳当量小于0.4％时，焊接性良好；在0.4-0.6％时，带钢的淬硬倾向逐渐增大，焊接性差，焊接时需要预热并采取其他措施防止裂纹；如果碳当量大于0.6％，焊接时需要较高的预热温度(或退火温度)以及严格的工艺措施。
由于部分钢种的碳当量较大，焊接过程难以获得稳定的深熔焊接，因此需要大大提高输入功率密度，同时对焦点位置也尤为敏感，故高碳当量带钢出现不稳定焊接过程的几率相对于低碳当量带钢要大，激光焊接不稳定的工艺参数范围更宽。因此高碳当量带钢要获得稳定的激光深熔焊接过程，需要严格控制激光焊接工艺参数。
为此，需要一种能够有效预防高碳当量带钢激光焊缝断带的工艺控制方法，以降低带钢轧制时断带事故的发生率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种预防碳当量大于0.5％的带钢焊缝在冷轧变形以及大张力的条件下发生断带事故的焊接方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种预防高碳当量带钢焊缝断带的焊接方法，所述带钢之间的焊缝焊接采用激光焊接方式，所述焊接采用的焊丝成分为：C 0.08-0.09％、Si 0.7-0.88％、Mn 1.3-1.47％、P≤0.011％、S≤0.008％、Cu 0.11-0.14％、Ni0.004-0.007％、Cr 0.040-0.046％，余量为Fe。
进一步地，所述激光焊接采用的焊机功率为9000～11000W，焊机的焊接速度为2～6m/min，送丝速度为2～7m/min，退火电流为100～160A，退火温度为500～900℃。
优选地，所述激光焊接采用的焊丝成分为：0.08％C、0.88％Si、1.47％Mn、0.011％P、0.008％S、0.14％Cu、0.007％Ni、0.046％Cr，余量为Fe。
进一步地，所述激光焊接适用于碳当量大于0.5％的热轧带钢之间的焊接。
本发明提供的预防高碳当量带钢焊缝断带的焊接方法，带钢之间的焊接采用激光焊接方式，通过控制激光焊接所用焊丝的成分及控制焊接过程中的相关焊接工艺参数，可预防酸轧机组焊接碳当量大于0.5％的热轧带钢的激光焊缝发生断带，可以得到焊缝饱满且焊缝热影响区至基体硬度过渡均匀的理想焊缝组织，焊缝性能优于基体本身性能，解决了高碳当量带钢的焊缝易发生断裂的技术问题。
附图说明
图1为本发明实施例提供的预防带钢焊缝断带的焊接方法中采用的45#钢的金相组织图。
图2为规格为3.2*1188mm的45#钢采用现有焊接工艺得到的焊缝组织金相图。
图3为本发明实施例提供的预防高碳当量带钢焊缝断带的焊接方法中规格为3.2*1188mm的45#钢焊接后的焊缝组织金相图。
图4为本发明实施例提供的预防高碳当量带钢焊缝断带的焊接方法中规格为3.2*1188mm的45#钢焊接后的焊缝杯凸实验照片。
图5为规格为3.5*1088mm的45#钢采用现有焊接工艺得到的焊缝组织金相图。
图6为本发明实施例提供的预防高碳当量带钢焊缝断带的焊接方法中规格为3.5*1088mm的45#钢焊接后的焊缝组织金相图。
图7为规格为3.4*1180mm的45#钢采用现有焊接工艺得到的焊缝组织金相图。
图8为本发明实施例提供的预防高碳当量带钢焊缝断带的焊接方法中规格为3.4*1180mm的45#钢焊接后的焊缝组织金相图。
具体实施方式
本发明实施例提供的一种预防高碳当量带钢焊缝断带的焊接方法，带钢之间的焊缝焊接采用激光焊接方式，激光焊接采用的焊丝成分为：C0.08-0.09％、Si 0.7-0.88％、Mn1.3-1.47％、P≤0.011％、S≤0.008％、Cu0.11-0.14％、Ni 0.004-0.007％、Cr 0.040-0.046％，余量为Fe。
其中，激光焊接采用的焊机功率为9000～11000W，焊机的焊接速度为2～6m/min，送丝速度为2～7m/min，退火电流为100～160A，退火温度为500～900℃。
作为最佳实施方式，激光焊接采用的焊丝成分为：0.08％C、0.88％Si、1.47％Mn、0.011％P、0.008％S、0.14％Cu、0.007％Ni、0.046％Cr，余量为Fe。
下面通过实施例对本发明提供的预防带钢焊缝断带的焊接方法做具体说明。
实施例1
45#钢的热轧原料成分为：C：0.45％，Mn：0.72％，Si：0.24％，P：0.013％，S：0.008％。按照碳钢及合金结构钢的碳当量经验计算公式：
C％(当量)＝[C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]×100％；式中：C、Mn、Cr、Mo、V、Ni、Cu为钢种该元素含量，可计算得到该钢种的碳当量为0.57％，它是一种高碳当量带钢，最终成品抗拉强度520MPa，其金相组织如图1所示。对此45#钢规格为3.2*1188mm(厚*宽)的带钢的进行激光焊接，现有技术中采用的激光焊接方法，焊接后的焊缝填充不饱满，且焊缝中心至基体组织过渡不均匀，易发生断带事故，其焊缝组织的金相图如图2所示。为了使这种高碳当量的带钢在焊接过程中能获得稳定的激光深熔焊接，避免激光焊缝断带事故的发生，在激光焊接过程中，采用的焊丝成分为：C0.08％、Si 0.7％、Mn 1.3％、P 0.011％、S0.008％、Cu 0.11％、Ni 0.004％、Cr 0.040％，余量为Fe。采用的焊机功率为9000W，焊机的焊接速度为2m/min，送丝速度为2m/min，退火电流为100A，退火温度为500℃。
参见图3，通过在上述激光焊接过程中控制焊丝的成分及控制焊接中的相关工艺参数，使得焊接后的焊缝填充饱满，焊缝内外部均无缺陷。参见图4，通过对焊缝杯凸实验，焊缝杯凸实验合格，焊缝性能达到了生产要求。
实施例2
另一规格45#钢的热轧原料成分为：C：0.46％，Mn：0.77％，Si：0.26％，P：0.012％，S：0.007％。按照碳钢及合金结构钢的碳当量经验计算公式：其碳当量C％(当量)＝[C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]×100％；式中：C、Mn、Cr、Mo、V、Ni、Cu为钢种该元素含量，可计算得到该钢种的碳当量为0.59％，它是一种高碳当量带钢，最终成品抗拉强度540MPa。对此45#钢规格为3.5*1088mm(厚*宽)的带钢的进行激光焊接，现有技术采用的激光焊接方法，焊接后的焊缝填充不饱满，且焊缝中心至基体组织过渡不均匀，易发生断带事故，其焊缝组织的金相图如图5所示。为了使这种高碳当量的带钢在焊接过程中能获得稳定的激光深熔焊接，避免激光焊缝断带事故的发生，在激光焊接过程中，采用的焊丝成分为：C0.09％、Si0.88％、Mn 1.47％、P 0.010％、S≤0.007％、Cu 0.14％、Ni 0.007％、Cr 0.046％，余量为Fe。采用的焊机功率为11000W，焊机的焊接速度为6m/min，送丝速度为7m/min，退火电流为160A，退火温度为900℃。
参见图6，通过在上述激光焊接过程中控制焊丝的成分及控制焊接中的相关工艺参数，使得焊接后的焊缝填充饱满，焊缝内外部均无缺陷，焊缝性能达到了生产要求。
实施例3
45#钢的热轧原料成分为：C：0.46％，Mn：0.77％，Si：0.26％，P：0.012％，S：0.007％。按照碳钢及合金结构钢的碳当量经验计算公式：其碳当量C％(当量)＝[C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]×100％；式中：C、Mn、Cr、Mo、V、Ni、Cu为钢种该元素含量，可计算得到该钢种的碳当量为0.59％，它是一种高碳当量带钢，最终成品抗拉强度540MPa。对此45#钢规格为3.4*1180mm(厚*宽)的带钢的进行激光焊接，现有技术采用的激光焊接方法，焊接后的焊缝填充不饱满，且焊缝中心至基体组织过渡不均匀，易发生断带事故，其焊缝组织的金相图如图7所示。为了使这种高碳当量的带钢在焊接过程中能获得稳定的激光深熔焊接，避免激光焊缝断带事故的发生，在激光焊接过程中，采用的焊丝成分为：C 0.085％、Si 0.80％、Mn1.40％、P 0.09％、S 0.005％、Cu 0.12％、Ni 0.006％、Cr 0.043％，余量为Fe。采用的焊机功率为10000W，焊机的焊接速度为4m/min，送丝速度为5m/min，退火电流为130A，退火温度为700℃。
参见图8，通过在上述激光焊接过程中控制焊丝的成分及控制焊接中的相关工艺参数，使得焊接后的焊缝填充饱满，焊缝内外部均无缺陷，焊缝性能达到了生产要求。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种预防高碳当量带钢焊缝断带的焊接方法，其特征在于：所述带钢之间的焊缝焊接采用激光焊接方式，适用于碳当量大于0.5％的热轧带钢之间的焊接，所述激光焊接采用的焊机功率为9000～11000W，焊机的焊接速度为2～6m/min，送丝速度为2～7m/min，退火电流为100～160A，退火温度为500～900℃，所述激光焊接采用的焊丝成分为：C 0.08-0.09％、Si 0.7-0.88％、Mn 1.3-1.47％、P≤0.011％、S≤0.008％、Cu 0.11-0.14％、Ni0.004-0.007％、Cr 0.040-0.046％，余量为Fe。
2.根据权利要求1所述的预防高碳当量带钢焊缝断带的焊接方法，其特征在于：所述激光焊接采用的焊丝成分为：0.08％C、0.88％Si、1.47％Mn、0.011％P、0.008％S、0.14％Cu、0.007％Ni、0.046％Cr，余量为Fe。
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