CN1078828C

CN1078828C - 热连轧方法

Info

Publication number: CN1078828C
Application number: CN96193711A
Authority: CN
Inventors: 松尾慎二; 前田胜宏; 有墨诚治; 中村隆彰; 加藤大树; 阿部政和; 南田胜宏; 小原昌弘; 西林茂
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1996-03-04
Filing date: 1996-11-15
Publication date: 2002-02-06
Anticipated expiration: 2016-11-15
Also published as: DE69628648D1; US6068177A; EP0827788A1; AU689053B2; JP3304982B2; DE69628648T2; EP0827788A4; EP0827788B1; CN1183740A; WO1997032675A1; AU7588096A; KR100244904B1

Abstract

一种热连轧方法包括：剪切前一钢材的尾部和后一钢材的前部以形成对接面，预先测定对接面上产生的氧化皮的厚度以求出氧化皮的重量比；计算熔入焊接熔化区的氧量，求出为去除上述氧量的脱氧剂的脱氧率；使对接面相互靠紧形成一个对接区；在该区用激光束形成一焊接熔化区；在焊接熔化区中掺入具有上述脱氧率的脱氧剂；及热轧经过熔悍的钢材。

Description

热连轧方法

发明领域

本发明涉及一种钢材连续热轧方法，更详细地讲，所涉及一种连续热轧方法是在前一钢材尾端和后一钢材前端相互焊接这样一种形态下所进行的连续热轧。

发明背景

近年来，在钢材热轧中，以给定的速率连续轧制，从而对将用于热轧的连续钢材依次连接，即所谓的“热连轧的方法”进行了试验，其目的为将降低产品生产率的影响因素减到最小程度，其影响因素的顺序为由划痕造成的，或在称为“不稳定部分”尤其在前端(前面部分)和尾端(尾部部分)由于无应变状态产生的不合要求的不规则形状，由于滑动速度造成的不合格的板材的宽度和厚度，不合适的温度和由于加速度及类似原因所引起的不合格的表面质量，另外，也为将缺陷部分的去除和为完成操作板或带材而进行的运送减到最小程度。

在本热连轧技术中，经过粗轧的并将送入连续热轧机的钢材，或用于热轧的连续的钢材，例如高温、小厚度的连续铸带(呈带状或卷状)其前端和尾端预先借助一飞剪机剪切，一钢材尾端的剪切面的整体或部分区域被焊接到另一钢材前端的剪切面，大量用于热轧的钢材按一个相同的轧制工艺被依次进行热轧，或另一种方式，以一种交替的多个工艺过程的方式连续进行替换，然后经过热轧的钢材被切割、分离和用一组卷曲机交替卷曲。

对接电焊，压力接合，激光焊接和诸如此类的作为焊接方式也被进行了研究。其中激光焊接从快速，焊缝强度和焊缝质量的观点出发是有利的。

一种激光焊接技术，如日本的未审专利刊登号(公开)4-237584被公开。在本刊登载的方法中，当用激光切割的高碳钢的端面相互靠紧时继之进行激光焊接，当将含有以重量计0.3到10％的铝的焊丝喂至焊缝时，激光焊接即被进行。

具体地讲，该方法的特征在于含碳量大于等于0.5％的高碳钢板的激光切割，允许氧气从附着氧化物的切割面上形成的氧化膜中释放出来，使得即使在一个非常高温的焊接加热工序中完成的接合也不产生来自于氧成气泡的焊接缺陷，如气孔。

可是，上述刊物没有公开900℃或更高的高温钢材连续地接合的任何方法。

在一高温钢材尾端的切割面和另一高温钢材前端的切割面间用激光焊的接合中，在钢材端部切割面上产生的氧化皮的量是一个重要问题。

具体地讲，氧化皮的量很大程度上取决于从钢材端部切割完毕到进行焊接这段时间(以下称为“空气暴露时间”)和钢材的化学成分。

一般地讲，由钢材表面形成的氧化物构成的氧化皮和出现在熔化焊缝周围的空气被混进由激光照射所形成的熔池中，并与钢材中的碳反应放出CO气体。该现象在热轧中比冷轧中更为重要。CO气体不仅从熔体区的表面而且还从熔体的内部被释放出来，形成气泡并遗留成为气孔。如此恶化了钢材间焊缝的强度，导致钢材间焊缝在轧制期间断裂的可能性。

有鉴于此，应该精确测定在高温钢材端部所形成氧化皮的量并以此为根据精确地除氧，即从氧化皮中释放出氧。

本发明的概述

本发明提供了一种能够解决上述问题的方法。该方法包括：将一组用于热轧的高温钢材对接面相互靠紧，钢材用激光机连续熔焊，连续热轧该钢材，其特征在于：在熔化焊缝中喂入铁合金焊丝，该焊丝中含有脱氧剂，其数量对应于对接面中所形成氧化皮中的含氧量。

具体地讲，用于热轧的钢材，在前一材料的尾端部分和后一材料的前端部分预先用一个飞剪或类似的工具进行剪切，以形成一个对接面。

随后，焊接前在空气中暴露一段时间后，对接面上形成氧化皮的厚度ts由所测定的钢材的温度，空气暴露时间和钢材的化学成分所决定。此外，氧化皮的重量比Ws(相对于焊接熔化区的重量)由下列等式计算。Ws＝(氧化皮重量/焊接熔化区的重量)×100

= \frac{R_{s} \cdot 2 d \cdot t_{s} \cdot W + R_{s} \cdot w \cdot t_{s} \cdot W}{R_{m} \cdot d \cdot w \cdot W + R_{s} \cdot 2 d \cdot t_{s} \cdot W + R_{s} \cdot w \cdot t_{s} \cdot W} \times 100

= \frac{R_{s} (2 d + w) \cdot t_{s}}{R_{m} \cdot d \cdot w + R_{s} (2 d + w) \cdot t_{s}} \times 100

= \frac{R_{s} (2 d + w) \cdot t_{s}}{R_{m} \cdot d \cdot w} \times 100

随后，脱氧率k，是氧化皮处于熔融态时释放除氧的能力，已知焊接熔化区中氧化皮的重量比Ws，按下式计算。

k＝0.3·16/72Ws

然后，脱氧率k与钢材中所含脱氧剂的脱氧率k_c相比较。当k小于等于k_c时，由于钢材的脱氧能力足以阻止气孔产生，因而不加铁合金焊丝。

相反，当k大于kc时，一种含有至少从铝、钛和硅中选择出的一种元素的并具有脱氧率k_f的铁合金焊丝，以一个满足于脱氧率k的喂给速率)一种焊丝喂给速率(喂至由对接面相互紧靠形成的对接区，而一激光束被加到焊料上以形成一个焊接熔化区。

具体地讲，由于钢材中含有一种脱氧剂，该脱氧剂含有至少从铝，钛和硅中选择出的一种元素，脱氧率k由下式求出。

k＝k_c·v_c＋k_f·v_f其中v_c是钢材重量与焊接熔化区重量之比和v_f是被喂焊丝的重量与焊接熔化区的重量之比。

当钢材中不含脱氧剂时，k等于k_f。

如此，根据脱氧率k，k_c，和k_f，按照本焊接方法，由于氧气从焊接熔化区的熔化的氧化皮中析出能够令人满意地去除氧，以完全阻止气孔产生，最终焊缝的强度没有降低，使热轧连续顺利地进行。

附图的简要说明

图1是一个局部剖面主视图，表示本发明的焊接状态。

图2是一个本发明的焊接透视局部剖面简图。

图3是一个表明脱氧率k和基体拉伸强度(前一个和后一个钢材)与焊接强度比率σ间的关系图。

图4是表示氧化皮中的含氧量与脱氧率k之间的关系的曲线。

图5(a)是一个横向剖面图表明当Ws＝0.75％以重量计和脱氧率k＜0.05％以重量计时，在焊缝中产生的气孔。

图5(b)是一个当Ws＝0.75％以重量计和脱氧率k≥0.05％以重量计时的焊缝横向剖面图。

本发明实施的最佳形态

首先，参照图1和图2说明激光焊接。

如图2所示，在前一钢材1A的尾端形成一个切割区3A，和在后一钢材1B的前端形成一个切割区3B。切割区3A和3B紧靠提供一个对接区3。从激光焊机4发出的激光束5照射在钢材1A和1B的横向端部W₁的对接区3以产生等离子体6，因此形成一个焊接熔化区(一条熔化焊道)2。将激光焊机4在钢材的横向上向前推进如图1，因而陆续形成一个焊接熔化区并截止在钢材横向端部W₂。

将焊丝给料器7在钢材横向与激光焊机同步向前推进，同时焊丝8从给料器7中连续喂至焊接熔化区2。

焊丝8借助激光束5加热以熔融态被加至焊接熔化区2。

加至焊接熔化区2的熔融焊丝溶入熔化的钢材中并作为带有氧化皮的焊接熔化区的一组元。从而焊丝中金属元素的氧化能力阻止碳与氧化皮中氧的反应，此反应为产生气孔的主要原因，因此阻止了CO气体的释放。

从焊丝的化学成分考虑，焊丝应包含一种与强氧化性金属接触不产生气体的氧化物。为达到该目的优选金属的实例为含有脱氧元素，如铝，钛和硅的铁合金元素。从确保钢材间焊缝强度与钢材强度相当的观点出发铁合金是较好的。脱氧元素加入量为0.1～8.0％。当脱氧元素加入量小于0.1％时，焊接熔化区的脱氧反应是不充分的，而当它超过0.8％时，基体金属与焊接金属间的硬度差别很大，以致于恶化了加工和变形性能。

另外，为了通过净化焊接金属达到稳定组织结构的目的，在焊接熔化区中掺入0.05～0.15％的碳以确保其强度。

当钢材含有上述脱氧元素时，焊丝的喂给速率要加以控制，以使在焊接熔化区中焊丝的脱氧元素的量为最佳值。

为使焊接熔化区脱氧效果最佳，溶入焊接熔化区的氧化皮的量与为除去含在氧化皮中氧的脱氧元素的脱氧能力间的关系应是合适的。

图3是表明氧化皮重量比((氧化皮重量/焊接熔化区重量)×100)以重量计为0.75％的状态下，脱氧率k(wt％)和焊缝拉伸强度与基体拉伸强度比σ间的关系图。如图3所示，当以重量计k＜0.05％时，在焊缝内部产生气孔致使强度降低。而当以重量计k≥0.05％时，能确保得到与基体强度相当的强度。因此最佳的脱氧能力应按照氧化皮的重量决定。

基于上述方法说明，本发明提出一种方法，旨在提供一种和氧化皮数量相当的适量的脱氧元素，即旨在提供适当的脱氧能力。本方法将被详细说明。

在以连续、小厚度、出炉后带坯状态的前一材料的尾端部分和后一材料的前端部分，或换句话说，在经过粗轧材料的前端部分和将被精轧材料的尾端部分借助一台飞剪机或类似设备进行剪切，以形成对接面。

对于连续热轧，对接面被相互靠紧并熔焊。在此形态下，为了焊接在空气中暴露一段时间是不可避免的。首先，从飞剪机剪切到焊接所经历的时间t(空气暴露时间)借助于处理计算机计算。

接着，用一个装在轧制生产线上热辐射温度仪测量用于轧制材料的温度，以给出钢材的绝对温度T₀。在对接面产生的氧化皮厚度t_s由下列等式(1)求出。

t_{s} = \frac{1}{R_{s}} \cdot \sqrt{A \cdot \exp (- Q / R \cdot T) \cdot t} \times 10^{6} (μm) - - - (1)

其中A代表一常数，由材料决定，普通碳钢在800℃或800℃以上为400kg·m^-4·sec^-1；

Q代表材料具有的激活能，在上述条件下为33，000kcal/kmol；

R代表气体常数，为1.968

Rs代表氧化皮密度，kg/m³在上述条件下为5400kg/m³

依照本发明，氧化皮的重量比Ws，wt％用其厚度t_s由等式(2)求出。

= \frac{R_{s} \cdot 2 d \cdot t_{s} \cdot W + R_{s} \cdot w \cdot t_{s} \cdot W}{R_{m} \cdot d \cdot w \cdot W + R_{s} \cdot 2 d \cdot t_{s} \cdot W {+ R}_{s} \cdot w \cdot t_{s} \cdot W} \times 100

= \frac{R_{s} (2 d + w) \cdot t_{s}}{R_{m} \cdot d \cdot w + R_{s} (2 d + w) \cdot t_{s}} \times 100

只有满足Rm·d·W＞＞R_s(2d＋W)·t_s条件下，

其中d代表熔体深度(mm)，w代表熔体宽度(mm)，W代表焊缝宽度(mm)，Rm代表钢材密度(kg/m³)。

在上述条件下，钢材密度，Rm为7,800kg/m³。

因此满足于热氧化皮脱氧的脱氧率k由等式(3)计算。

k＝0.3·16/72·Ws…… (3)

从氧化皮中释放出的氧的比例是16/72·Ws以分子比决定，其中16是氧的原子重量，72是FeO的分子重量。一般地讲，脱氧率k被调整为一个相对于的氧含量大的值。依据本发明进行的试验发现，如图4氧化皮的含氧量大于等于30％产生气孔。

具体地讲，图4表明了氧化皮的含氧量和脱氧率k(焊丝的脱氧能力)之间的关系。从图4中显示去除大于等于30％的氧(在图中为0.30的线)就能解决产生气孔的问题。

因此，本发明中等式(3)是建立在确认去除氧化皮中30％的氧就能达到满意效果的基础上。

脱氧处理可以在k值超过等式(3)给定的值时实施。但是，k值超过以重量计2.4％，在焊接熔化区脱氧元素的比例超过80％。这种状况下拉伸强度低于基体的拉伸强度，导致轧制中破坏的可能性增加。有鉴于此，k值不应超过以重量计2.4％。

因此，在上述情况，氧化皮应被分开去除，或另一方面，应缩短空气暴露时间。

按照下列条件，对脱氧率k进行处理。

首先，脱氧率k与钢材的脱氧率k_c相比较，以决定是否需要利用焊丝加入脱氧剂，或所加脱氧剂的量。

具体地讲，

(1)当钢中的脱氧率k_c为k＜＜kc，借助钢的氧化能力不产生气孔。因此，在这种情况下，不需要加入任何焊丝。钢中的脱氧率k_c由下列等式表达。

k_c＝0.89[％AL]_c＋1.14[％Si]_c＋0.668[％Ti]_c

(2)当钢中不含脱氧元素时，只能通过焊丝的喂进提供相应于k的脱氧率。即，k＝k_f，k_f代表焊丝的脱氧率，由下列等式表达。

k_f＝0.89[％AL]_f＋1.14[％Si]_f＋0.668[％Ti]_f

(3)即使钢中含有脱氧元素，当脱氧率k_c小于脱氧率k时，焊丝被喂进以满足下列等式。

k＝k_c·v_c＋k_f·v_f

其中v_c代表钢材重量与焊接熔化区重量之比(wt％)并由下列等式表达。

V_c＝1－V_f

= \frac{R_{m} \cdot d \cdot w - R_{f} \cdot π / 4 \cdot D f^{2} \cdot F_{f} / F_{v}}{R_{m} \cdot d \cdot w}

其中F_f：焊丝喂给速率(m/sec)，

F_v：接合速率(m/sec)

D_f：焊丝直径(mm)

R_f：焊丝密度(kg/m²)

V_f：代表所喂焊丝的重量与焊接熔化区的重量之比并由下列等式表达。

V_{f} = \frac{R_{f} \cdot π / 4 \cdot D f^{2} {\cdot F}_{f} / F_{v}}{R_{m} \cdot d \cdot w + R_{f} \cdot π / 4 \cdot D f^{2} \cdot F_{f} / F_{v}}

只有满足R_m·d·w＞＞R_f·π/4·Df²·F_f/F_v的条件下。

如上所述，对接面的氧化皮重量比Ws决定后，继之以决定氧化皮的脱氧率k，焊丝以一个要求的速率喂至焊接熔化区，其要求的速率按能给与一个相应于脱氧率k的脱氧率的原则预先给定的值。

更具体地讲，在上述第2形态中焊丝喂给速率F_f由下式(4)计算。

Ff = \frac{(Rm \cdot d \cdot w) \cdot (0.3 \cdot 16 / 72 \cdot Ws)}{π / 4 \cdot {D_{f}}^{2} \cdot R_{f} \cdot k_{f}} \cdot Fv - - - (4)

换句话说，在上述第3形态中，焊丝喂给速率F_f由下式(5)计算。

Ff = \frac{(Rm \cdot d \cdot w) \cdot (0.3 \cdot 16 / 72 \cdot Ws - k_{c})}{π / 4 \cdot {D_{f}}^{2} \cdot R_{f} \cdot (k_{f} - k_{c})} Fv - - - (5)

因此，如果需要的话，当将焊丝喂至钢材对接部分时，用激光装置产生的激光束去熔化焊丝和对接部分，从而形成一个焊接熔化区。

因此，当排出熔于焊接熔化区的氧化皮中的氧就能形成一个完好的焊接熔化区而不产生气孔，其结果改善了焊缝强度，使连续热轧顺利进行。实例

本发明的实例叙述。在这些实例中，由七台组成的连续热精轧机用于进行热轧，钢材的接合是在位于精轧机入口侧一个可动的接合区内完成的。

焊接钢材的化学成分(wt％)、尺寸和焊接条件及结果概述于表1到表4。此外，例1到例8，脱氧率超过k值的和低于k值的比较例也概述于表1到表4。

例1到例8，各种钢材被接合。在这种状态中每一熔焊的脱氧率超过k值。因此焊缝中不产生气孔，焊缝的拉伸强度与前、后钢材的拉伸强度的比率不降低，并处于要求的范围内。即在0.8到1.0的范围内，焊缝在连续热轧期间完全不产生破坏。

例5，k_c值大于k。但是，由于k_c和k的差值如此小，以致于焊丝以其它实例中喂给速率的二分之一的速率被加入。例6到例8，k_c值远大于k值，因此，不加焊丝。

在另一方面，比较例1，由于(k_c·v_c＋k_f·v_f)的值超过以重量计2.4％。发生不利的现象。这现象包括焊缝质量恶化，拉伸强度降低和连续热精轧后在焊缝的中心部位频繁产生破坏。

比较例2，由于(k_c·v_c＋k_f·v_f)的值低于k值，在焊缝中产生气孔。以此导致精轧期间在第4台和第5台轧机之间破坏，并因此连续热轧被停止。

图5(a)是比较例2中焊缝的横向剖面简图。图中，前一钢材的尾端1A和后一钢材的前端1B被熔化和凝固，形成一条焊缝9，气孔10在焊缝的中心部位形成。

图5(b)是例1中焊缝的横向剖面简图。该焊缝9没有气孔产生，焊缝接合是完好的。

工业应用

由以上详细叙述可知，在前一钢材的尾端和后一钢材的前端中没有任何气孔产生，而形成一个完好的焊缝，以使连续热轧稳定进行。以此改善了轧制生产率。因此本发明所提供的工业意义是重大的。

表1

			实例								比较例
			实例								比较例		1	2	3	4	5	6	7	8	1	2
			前一钢材	组成	C(％)	0.06	0.03	0.10	0.18	0.16	0.17	0.21	1	2	3	4	5	6	7	8	1	2	0.00	0.18	0.03
Mn(％)	0.23	0.26			C(％)	0.06	0.03	0.10	0.18	0.16	0.17	0.21	0.32	0.94	0.47	0.50	1.44	0.13	0.94	0.26			0.00	0.18	0.03
Mn(％)	0.23	0.26			Si(％)	0.02	0.02	0.01	0.02	0.05	0.15	1.51	0.32	0.94	0.47	0.50	1.44	0.13	0.94	0.26	0.01	0.02	0.02
P(％)	0.02	0.01			Si(％)	0.02	0.02	0.01	0.02	0.05	0.15	1.51	0.01	0.02	0.01	0.02	0.00	0.01	0.02	0.01	0.01	0.02	0.02
P(％)	0.02	0.01			S(％)	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01	0.02	0.01	0.02	0.00	0.01	0.02	0.01	0.00	0.01	0.01
Al(％)	0.03	0.01			S(％)	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01	0.02	0.02	0.01	0.01	0.02	0.05	0.02	0.01	0.00	0.01	0.01
Al(％)	0.03	0.01			Ti(％)	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.02	0.02	0.01	0.01	0.02	0.05	0.02	0.01	0.08	0.00	0.00
尺寸	宽度 (mm)	900			Ti(％)	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	900	900	1200	1200	1200	1800	1800	1800	0.08	0.00	0.00	1000
	宽度 (mm)	900		厚度 (mm)	30	30	30	50	50	50	60	60	900	900	1200	1200	1200	1800	1800	1800	60	60		1000
	拉伸强度 (kgf/mm²)			厚度 (mm)	30	30	30	50	50	50	60	60	7	6	8	8	8	8	8	5	60	60	8	8
温度T(K)				1273	1273	1273	1273	1273	1273	1273	1273	1273	7	6	8	8	8	8	8	5	1273		8	8
温度T(K)		密度Rm(kg/m³)		1273	1273	1273	1273	1273	1273	1273	1273	1273	7800	7800	7800	7800	7800	7800	7800	7800	1273	7800	7800

表2

			实例								比较例
			实例								比较例		1	2	3	4	5	6	7	8	1	2
			后一钢材	组成	C(％)	0.06	0.03	0.10	0.18	0.16	0.17	0.21	1	2	3	4	5	6	7	8	1	2	0.00	0.18	0.03
Mn(％)	0.23	0.26			C(％)	0.06	0.03	0.10	0.18	0.16	0.17	0.21	0.32	0.94	0.47	0.50	1.44	0.13	0.94	0.26			0.00	0.18	0.03
Mn(％)	0.23	0.26			Si(％)	0.02	0.02	0.01	0.02	0.05	0.15	1.51	0.32	0.94	0.47	0.50	1.44	0.13	0.94	0.26	0.01	0.02	0.02
P(％)	0.02	0.01			Si(％)	0.02	0.02	0.01	0.02	0.05	0.15	1.51	0.01	0.02	0.01	0.02	0.00	0.01	0.02	0.01	0.01	0.02	0.02
P(％)	0.02	0.01			S(％)	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01	0.02	0.01	0.02	0.00	0.01	0.02	0.01	0.00	0.01	0.01
Al(％)	0.03	0.01			S(％)	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01	0.02	0.02	0.01	0.01	0.02	0.05	0.02	0.02	0.00	0.01	0.01
Al(％)	0.03	0.01			Ti(％)	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.02	0.02	0.01	0.01	0.02	0.05	0.02	0.02	0.08	0.00	0.00
尺寸	宽度(mm)	900			Ti(％)	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	900	900	1200	1200	1200	1900	1800	1900	0.08	0.00	0.00	1000
	宽度(mm)	900		厚度 (mm)	30	30	30	50	50	50	60	50	900	900	1200	1200	1200	1900	1800	1900	50	60		1000
	拉伸强度 (kgf/mm²)			厚度 (mm)	30	30	30	50	50	50	60	50	7	6	8	8	8	8	8	5	50	60	8	8
温度T(K)				1273	1273	1273	1273	1273	1273	1273	1273	1273	7	6	8	8	8	8	8	5	1273		8	8
温度T(K)		密度Rm (kg/m³)		1273	1273	1273	1273	1273	1273	1273	1273	1273	7800	7800	7800	7800	7800	7800	7800	7800	1273	7800	7800

表3注：表中％以重量计

表4

		实例								比较例
		实例								比较例		1	2	3	4	5	6	7	8	1	2
		接合的结果	焊缝的拉伸强度与前一和后一钢材拉伸强度的比率 (σ)	1.02	1.01	1.02	1.00	1.01	1.02	1.01	1.01	1	2	3	4	5	6	7	8	1	2	0.60	0.60
气孔	无		焊缝的拉伸强度与前一和后一钢材拉伸强度的比率 (σ)	1.02	1.01	1.02	1.00	1.01	1.02	1.01	1.01	无	无	无	无	无	无	无	无	出现		0.60	0.60
气孔	无		热轧	轧制速率(mpm)	70	70	65	70	80	70	65	无	无	无	无	无	无	无	无	出现	80	70	70
总压缩(mm)	24	25		轧制速率(mpm)	70	70	65	70	80	70	65	28	42	42	42	50	50	42	42		80	70	70
总压缩(mm)	24	25		拉伸(kgf/mm²)	5	4	4	5	5	3	2	28	42	42	42	50	50	42	42	4	5	5
轧制结果	焊缝中的破坏	无		拉伸(kgf/mm²)	5	4	4	5	5	3	2	无	无	无	无	无	无	无	在中心部位气孔产生	4	5	5	第4台第5台之间破坏

Claims

1.一种热连轧方法包括依次焊接多个热轧的钢材并连续进行热轧，所述方法还包括下列步骤：

在钢材中前一材料的尾部和后一材料的前部切割部分以形成对接面；

测定在接合面上产生的氧化皮的厚度，由氧化皮的厚度得出氧化皮的重量比，计算熔入焊接熔化区的氧量，求出一种脱氧剂的脱氧率k，该脱氧剂是为去除所述数量的氧；

使对接面相互靠紧形成一个对接区，将一激光装置发出的激光束加到对接区以形成一焊接熔化区，并将具有脱氧率k的脱氧剂掺入焊接熔化区；并热轧熔焊的钢材。

2.根据权利要求1所述的热连轧方法，其特征在于：脱氧率k与钢材中的脱氧率k_c比较以得出所述脱氧率k和k_c之间相差的量，如果存在所述相差的量，则向对接区供给铁合金焊丝，该铁合金焊丝所含的脱氧剂的数量补偿对接区中所短缺的量。

3.根据权利要求2所述的热连轧方法，其特征在于：铁合金焊丝包含：从铝、钛和硅中选出的重量为0.1到8.0％的一种元素和包括铁的剩余量，该焊丝具有脱氧率k_f。

4.根据权利要求1所述的热连轧方法，其特征在于：钢材中包含一种具有脱氧率k_c大于等于脱氧率k的脱氧剂。

5.根据权利要求1所述的热连轧方法，其特征在于：测定钢材的绝对温度T和空气暴露时间，其中空气暴露时间定义为从钢材进行切割到对接面靠紧所经历的时间，氧化皮的厚度由下列等式求出：

t_{s} = \frac{1}{R_{s}} \cdot \sqrt{A \cdot \exp (- Q / R \cdot T) \cdot t} \times 10^{6} (μm) - - - (1)

其中A：常数

Q：材料的激活能(kcal/kmol)，

R：气体常数(kcal/kmol·k)，

T：钢材的绝对温度(k)，

t：空气暴露时间(sec)，

R_s：氧化皮密度(kg/m³)。

6.根据权利要求5的热连轧方法，其特征在于：根据氧化皮的厚度，氧化皮的重量比由下列等式2求出：

Ws＝(氧化皮重量/焊接熔化区重量)×100

= \frac{R_{s} \cdot 2 d \cdot t_{s} \cdot W + R_{s} \cdot w \cdot t_{s} \cdot W}{R_{m} \cdot d \cdot w \cdot W + R_{s} \cdot 2 d \cdot t_{s} \cdot W + R_{s} \cdot w \cdot t_{s} \cdot W} \times 100

= \frac{R_{s} (2 d + w) \cdot t_{s}}{R_{m} \cdot d \cdot w + R_{S} (2 d + w) \cdot t_{s}} \times 100

= \frac{R_{s} (2 d + w) \cdot t_{s}}{R_{m} \cdot d \cdot w} \times 100 (wt %) - - - (2)

只有满足Rm·d·W＞＞R_s(2d＋W)·t_s的条件下，

其中R_m：钢材的密度(kg/m³)

W：焊接宽度(mm)

w：熔体宽度(mm)

d：熔体深度(mm)。

7.根据权利要求6所述的热连轧方法，其特征在于：根据氧化皮的重量比Ws，脱氧率k由下列等式(3)求出：

k＝0.3·16/72·Ws(wt％)…… (3)

其中0.3：混入焊接熔化区中用于形成气孔的氧化皮的比例，

16/72：氧化皮中氧的比例

8.根据权利要求7所述的热连轧方法，其特征在于脱氧率k与下列等式至少之一相对应，下列等式是由钢材的脱氧率k_c，钢材的重量与焊接熔化区的重量之比V_c，焊丝的脱氧剂k_f，和所喂焊丝的重量与焊接熔化区的重量之比V_f所给出：

k＝k_c

k＝k_f或

k＝k_c·v_c＋k_f·v_f

其中k_c＝0.89[％Al]_c＋1.14[％Si]_c＋0.668[％Ti]_c

v_c＝(R_m·d·w－R_f·π/4·Df²·F_f/F_v)/R_m·d·w

k_f＝0.89[％Al]_f－1.14[％Si]_f＋0.668[％Ti]_f

V_{f} = \frac{R_{f} \cdot π / 4 \cdot D f^{2} \cdot F_{f} / F_{v}}{R_{m} \cdot d \cdot w + R_{f} \cdot π / 4 \cdot D f^{2} \cdot F_{f} / F_{v}}

只有满足R_m·d·w＞＞R_f·π/4·Df²·F_f/F_v

其中Fv：焊接速度(m/sec)

Df：焊丝直径(mm)

R_f：焊丝喂给速率(m/sec)。

9.根据权利要求8所述的热连轧方法，其特征在于：当脱氧剂k＝k_f时，铁合金焊丝以喂给速率F_f喂至焊接熔化区，其喂给速率由下列等式(4)给出：

Ff = \frac{(Rm \cdot d \cdot w) \cdot (0.3 \cdot 16 / 72 \cdot Ws)}{π / 4 \cdot {D_{f}}^{2} \cdot R_{f} \cdot k_{f}} \cdot Fv - - - (4)

10.根据权利要求8所述的热连轧方法，其特征在于：当脱氧率k＝k_c·v_c＋k_f·v_f时，铁合金焊丝以喂给速率F_f喂至焊接熔化区，喂给速率由下列等式(5)给出

Ff = \frac{(Rm \cdot d \cdot w) \cdot (0.3 \cdot 16 / 72 \cdot Ws - k_{c})}{π / 4 \cdot {D_{f}}^{2} \cdot R_{f} \cdot (k_{f} - k_{c})} \cdot Fv - - - (5)

11.根据权利要求3或4所述的热连轧方法，其特征在于：利用焊丝将以重量计0.05到0.15％的碳掺入焊接熔化区。