CN109014646B

CN109014646B - 防止薄料带钢焊缝断带的方法

Info

Publication number: CN109014646B
Application number: CN201710432645.6A
Authority: CN
Inventors: 何锐; 孙磊
Original assignee: Shanghai Meishan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Shanghai Meishan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2017-06-09
Filing date: 2017-06-09
Publication date: 2021-02-05
Anticipated expiration: 2037-06-09
Also published as: CN109014646A

Abstract

本发明涉及一种防止薄料带钢焊缝断带的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1）焊接控制；2）入口活套控制；3）连续退火控制、4）气刀控制、5）平整拉矫控制。该技术方案通过多个步骤的协调控制，有效的避免了带钢焊缝缎带的技术问题。

Description

防止薄料带钢焊缝断带的方法

技术领域

本发明涉及一种防止薄料带钢焊缝断带的方法，属于连续热镀锌技术领域。

背景技术

连续热镀锌机组主要工艺包括：开卷-焊接-入口活套-碱液清洗-连续退火-锌层控制-镀后冷却-平整拉矫-后处理-出口活套-静电涂油-卷取。现有技术中，在焊接过程中，为了避免两端部焊缝质量差以及应力集中造成的断带，我们一般选择月牙剪对焊缝两端部10cm左右进行以焊缝为中心的对称式剪月牙如图图1，以确保焊缝的安全。然而实际生产中，剪月牙是能有效防止应力集中造成焊缝撕裂的发生，然而，由于月牙的剪切也造成了焊缝要比带钢宽度窄，且为前后带钢最窄处，在张力不变化的情况下，其前后带钢在焊缝1-3处所受应力也是纵向上最大的地方。当在经过拉矫机时，此时加载在带钢上的张力较大这一问题遭到放大，特别是生产0.3mm以下薄规格的带钢时极易造成断带。因此，迫切的需要一种新的方案解决该技术问题。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种防止薄料带钢焊缝断带的方法，该技术方案通过多个步骤的协调控制，有效的避免了带钢焊缝断带的技术问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种防止薄料带钢焊缝断带的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1)焊接控制；2)入口活套控制；3)连续退火控制、4)气刀控制、5)平整拉矫控制。

作为本发明的一种改进，所述步骤1)焊接控制；包括使用木锤验证焊缝和木质半球形锤子对焊缝进行锤击试验；焊接完成后，分别使用木锤对焊缝两侧15公分以及中间位置进行锤击，无开裂即为焊缝合格；若发生开裂，需进行二次重焊；对边部焊缝设置为非对称式充边作业，当焊缝在月牙剪处准备充边的时候，将焊缝位置向前或向后动5-10CM，确保剪切后，焊缝处有2CM以上的剪切量。这样即可以防止焊缝1-3处的应力集中造成撕裂，也可以避免焊缝成为前后运行带钢的最窄处，为了将两端部2CM内的焊缝质量较差区完全剪除，经验证，焊缝偏移量在5～10cm为最佳。

作为本发明的一种改进，所述步骤2)入口活套控制具体如下，当薄料生产时，机组运行速度保持在100-105米/分钟，活套运行时的带钢储量降低到80％，既可以确保焊接所需的时间，又可以降低带钢跑偏造成焊缝撕裂的风险。

作为本发明的一种改进，所述步骤3)连续退火具体如下：对于100MPM的机组速度，直燃段(DFS)只需要开1个区域烧嘴即可，温度设定在620℃，均热段(RHS)温度设定在750℃，使其温度差在120-140℃之间；当焊缝进入炉区前150米左右时，开始降低炉内张力，分2次完成，第一次由3.7KN降低3.4KN,张力稳定后，第二次由3.4KN降低到3.0KN，两次累加降低0.7KN降低量为为原来的18.9％，减少量在15—20％的减少量之间，焊缝完全通过后，再次分两次增加张力到3.7KN。这样可以减少焊缝处在炉内发生瓢曲，保护了焊缝的安全。

作为本发明的一种改进，所述步骤4)气刀控制包括以下步骤；4.1边部挡板的控制；焊缝在经过气刀4-1的过程中，为了保护焊缝，边部挡板会打开，避免碰触带钢造成断带，边部挡板打开后，在带钢两边部会形成气流的紊流现象，造成飞锌，飞出的锌粒粘在带钢4-3边部经过平整时就会发生断带，当生产厚度小于0.3mm的带钢时，焊缝经过气刀4-1时，减小边部挡板的打开量可以降低边部紊流的发生，然而打开量太小，又会存在碰触带钢的风险，太大效果有不明显，经过不断的探索实验，当焊缝距离气刀15米时，边部挡板打开量为50±5mm为最佳效果；4.2气刀的参数控制，当生产厚度小于0.3mm的爆料时，为了减少飞锌与带钢的刮锌效果，气刀的角度差在-0.5—-5°，角度差小于2°；机组速度在100—105米/分钟的前提下，气刀压力250—300mbar，上下表面压力差小于50mbar，气刀距锌液面的高度控制在180—250mm，这些参数的优化，飞锌可以得到有效的控制，避免了焊缝断带、撕裂的风险。4.3锌液中铝含量的控制；锌液中铝含量的大小，直接决定着锌液流动性的强弱，流动性太弱会造成吹气压力增大，引起飞锌，流动性太强，又会造成锌浪，造成质量问题。当生产厚度小于0.3mm的爆料时，铝含量控制在0.2—0.25％，这样可以保证锌液的流动性，根据经验生产薄料时，锌液中铝含量下降比较快。为了保证锌液中铝含量的值在正常范围了，按照一块D锌锭(含铝0.05％)一块E1锌锭(含铝1.0％)的比例进行添加，每隔4小时送样检测铝含量。可根据送样铝含量结果及时调整锌液成份。4.4锌液温度的控制；薄料由于其出锌锅后散热快，锌液温度过低会造成吹锌压力的增加，从而引起飞锌，造成断带。所以，在生产薄料时，锌液温度设定在465—469℃，为确保锌液温度的稳定，入锌锅的温度应保持在530±10℃。气刀的各参数控制，主要以飞锌控制要点，飞锌的存在，给焊缝的撕裂带来了较大风险，通过以上几点，可以有效的降低飞锌的产生，这样就避免了带钢由于飞锌而造成在平整拉矫处的断带风险。

作为本发明的一种改进，所述步骤5)平整拉矫控制具体如下：5.1平整段过焊缝，平整段过焊缝正常情况下采取轻轧制力通过，既在焊缝通过平整前2～3米降低轧制力通过，焊缝通过后，再次增加轧制力到正常值，若出现焊缝质量不好的情况时，可以采用3MM打开的模式放行焊缝通过；平整段断带的多数都是在靠辊过程中，轧到焊缝，更容易发生断带，飞锌，板形不好靠辊过程都存在较大的风险，采取上述两种靠辊方式，可以有效的降低这些断带的风险。5.2拉矫段过焊缝，靠辊过程或3mm过焊缝过程中，设定好各单元插入量数据，焊缝过后，先将1#上辊、2#上辊、4#上辊压下，3#上辊辊抬起，为了最大程度减小靠辊时辊子对带钢集中形成弯曲应力，在启动下辊过程中，由于3#上辊、4#下辊辊辊经较大，所形成的弯曲应力相对较小，1#、2#辊辊径较小，所形成的弯曲应力较大，采取差时靠辊；即：先启动3#下辊、4#下辊和1#下辊或2#下辊三个辊子同时启动，等1#下辊或2#下辊先启动的那个走动距离超过10mm后，启动剩下的一个辊子，直到最后一个辊子靠辊完成。

相对于现有技术，本发明具有如下优点，1)该技术方案通过木质锤，可以在不调整锤击力度的情况下进行焊缝检测，使得焊缝检测变得更为可行，易操作。重要的是可以使薄料焊缝检测更为有效；2)该技术方案通过月牙剪切方法，有效的把带钢的最窄处转移到了焊缝前后，降低了焊缝原有的张力。同时，焊缝前后非对称形式可以降低焊缝的应力集中现象；3)经过长期的验证，当薄料生产时，机组运行速度保持在100-105米/分钟，活套运行时的带钢储量降低到80％，既可以确保焊接所需的时间，又可以降低带钢跑偏造成焊缝撕裂的风险；纠偏的过程本身就会在带钢的宽度方向上造成张力的重新调整，一边增大，一边减少，这种增大就会造成焊缝的应力集中现象增强，发生断带风险增强，为了避免这种风险，我们降低活套的储量，以减少或套内带钢两辊之间的带钢米数，降低跑偏的风险，同时降低了活套储量，为了保证入口焊接的时间，需要对机组运行速度做出限制；4)增加直燃段(DFS)与均热段(RHS)的温度差这样可以保证薄规格带钢在连续退火炉中退火时更加均匀，避免了由于退火不均造成的板形问题引起焊缝撕裂；5)气刀的各参数控制，主要以飞锌控制要点，飞锌的存在，给焊缝的撕裂带来了较大风险，通过以上几点，可以有效的降低飞锌的产生，这样就避免了带钢由于飞锌而造成在平整拉矫处的断带风险；6)平整段过焊缝正常情况下采取轻轧制力通过，既在焊缝通过平整前2～3米降低轧制力通过，焊缝通过后，再次增加轧制力到正常值。若出现焊缝质量不好的情况时，可以采用3MM打开的模式放行焊缝通过。平整段断带的多数都是在靠辊过程中，轧到焊缝，更容易发生断带，飞锌，板形不好靠辊过程都存在较大的风险，采取上述两种靠辊方式，可以有效的降低这些断带的风险。

附图说明

图1：焊缝与月牙结构示意图；

图2：入口活套结构示意图；

图3：卧式退火炉直燃段(DFS)和均热段(RHS)俯视图；

图4：气刀与边部挡板示意图；

图5:拉矫机辊子分布图。

图中：1-1前行带钢，1-2后行带钢，1-3焊缝，1-4月牙，1-5焊缝偏移，2-1纠偏辊，3-1直燃段(DFS)，3-2均热段(RHS)，4-1气刀，4-2边部挡板，4-3带钢，5-1 1#上辊，5-2 2#上辊，5-3 3#上辊，5-4 4#上辊，5-5 1#下辊，5-6 2#下辊，5-7 3#下辊，5-8 4#下辊。

具体实施方式：

为了加深对本发明的理解，下面结合附图对本实施例做详细的说明。

实施例1：参见图1-图5，一种防止薄料带钢焊缝断带的方法，所述方法包括以下步骤：1)焊接控制；2)入口活套控制；3)连续退火控制、4)气刀控制、5)平整拉矫控制。所述步骤1)焊接控制；包括使用木锤验证焊缝1-3和木质半球形锤子对焊缝1-3进行锤击试验；焊接完成后，分别使用木锤对焊缝1-3两侧15公分以及中间位置进行锤击，无开裂即为焊缝1-3合格；若发生开裂，需进行二次重焊；对边部焊缝设置为非对称式充边作业，当焊缝在月牙剪处准备充边的时候，将焊缝位置向前或向后点动5-10CM，确保剪切后，焊缝处有2CM以上的剪切量。这样即可以防止焊缝1-3处的应力集中造成撕裂，也可以避免焊缝1-3成为前后运行带钢的最窄处，为了将两端部2CM内的焊缝质量较差区完全剪除，经验证，焊缝偏移量1-5在5～10cm为最佳。所述步骤2)入口活套控制具体如下，当薄料生产时，机组运行速度保持在100-105米/分钟，活套运行时的带钢储量降低到80％，既可以确保焊接所需的时间，又可以降低带钢跑偏造成焊缝撕裂的风险。所述步骤3)连续退火具体如下：对于100MPM的机组速度，直燃段(DFS)只需要开1个区域烧嘴即可，温度设定在620℃，均热段(RHS)温度设定在750℃，使其温度差在120-140℃之间；当焊缝进入炉区前150米左右时，开始降低炉内张力，分2次完成，第一次由3.7KN降低3.4KN,张力稳定后，第二次由3.4KN降低到3.0KN，两次累加降低0.7KN降低量为为原来的18.9％，减少量在15—20％的减少量之间，焊缝完全通过后，再次分两次增加张力到3.7KN。这样可以减少焊缝处在炉内发生瓢曲，保护了焊缝的安全。所述步骤4)气刀控制包括以下步骤；4.1边部挡板4-2的控制；焊缝在经过气刀4-1的过程中，为了保护焊缝，边部挡板4-2会打开，避免碰触带钢4-3造成断带，边部挡板打开后，在带钢两边部会形成气流的紊流现象，造成飞锌，飞出的锌粒粘在带钢4-3边部经过平整时就会发生断带，当生产厚度小于0.3mm的带钢时，焊缝经过气刀4-1时，减小边部挡板的打开量可以降低边部紊流的发生，然而打开量太小，又会存在碰触带钢的风险，太大效果有不明显，经过不断的探索实验，当焊缝距离气刀15米时，边部挡板打开量为50±5mm为最佳效果；4.2气刀的参数控制，当生产厚度小于0.3mm的爆料时，为了减少飞锌与带钢的刮锌效果，气刀的角度差在-0.5—-5°，角度差小于2°；机组速度在100—105米/分钟的前提下，气刀压力250—300mbar，上下表面压力差小于50mbar，气刀距锌液面的高度控制在180—250mm，这些参数的优化，飞锌可以得到有效的控制，避免了焊缝断带、撕裂的风险。4.3锌液中铝含量的控制；锌液中铝含量的大小，直接决定着锌液流动性的强弱，流动性太弱会造成吹气压力增大，引起飞锌，流动性太强，又会造成锌浪，造成质量问题。当生产厚度小于0.3mm的爆料时，铝含量控制在0.2—0.25％，这样可以保证锌液的流动性，根据经验生产薄料时，锌液中铝含量下降比较快。为了保证锌液中铝含量的值在正常范围了，按照一块D锌锭(含铝0.05％)一块E1锌锭(含铝1.0％)的比例进行添加，每隔4小时送样检测铝含量。可根据送样铝含量结果及时调整锌液成份。4.4锌液温度的控制；薄料由于其出锌锅后散热快，锌液温度过低会造成吹锌压力的增加，从而引起飞锌，造成断带。所以，在生产薄料时，锌液温度设定在465—469℃，为确保锌液温度的稳定，入锌锅的温度应保持在530±10℃。气刀的各参数控制，主要以飞锌控制要点，飞锌的存在，给焊缝的撕裂带来了较大风险，通过以上几点，可以有效的降低飞锌的产生，这样就避免了带钢由于飞锌而造成在平整拉矫处的断带风险。

所述步骤5)平整拉矫控制具体如下：5.1平整段过焊缝，平整段过焊缝正常情况下采取轻轧制力通过，既在焊缝通过平整前2～3米降低轧制力通过，焊缝通过后，再次增加轧制力到正常值，若出现焊缝质量不好的情况时，可以采用3MM打开的模式放行焊缝通过；平整段断带的多数都是在靠辊过程中，轧到焊缝，更容易发生断带，飞锌，板形不好靠辊过程都存在较大的风险，采取上述两种靠辊方式，可以有效的降低这些断带的风险。5.2拉矫段过焊缝，靠辊过程或3mm过焊缝过程中，设定好各单元插入量数据，焊缝过后，先将1#上辊5-1、2#上辊5-2、4#上辊5-4压下，3#上辊5-3辊抬起，为了最大程度减小靠辊时辊子对带钢集中形成弯曲应力，在启动下辊过程中，由于3#上辊5-3、4#下辊5-8辊辊经较大，所形成的弯曲应力相对较小，1#、2#辊辊径较小，所形成的弯曲应力较大，采取差时靠辊；即：先启动3#下辊5-7、4#下辊5-8和1#下辊5-5或2#下辊5-6三个辊子同时启动，等1#下辊5-5或2#下辊5-6先启动的那个走动距离超过10mm后，启动剩下的一个辊子，直到最后一个辊子靠辊完成。

实施例1：

参见图1-图5，当热镀锌机组生产0.288×1050mm规格退火温度为750℃的薄料时，前行带钢的带尾与后行带钢的带头进行焊接后，为了保证在焊接过程中没有脱焊、虚焊等焊接质量问题的产生，焊缝运行至焊缝检查台对焊缝进行锤击验证试验。此时，采用了木质半球形锤子对焊缝进行锤击试验，分别使用木锤对焊缝两侧15公分左右以及中间位置进行锤击，无开裂即为焊缝合格，若发生开裂，需进行二次重焊。焊缝检查验证完毕后，为了防止应力集中以及边部焊缝质量的不良，对边部采用非对称式充边作业，当焊缝在月牙剪处准备充边的时候，将焊缝位置向前或向后点动5-10CM，确保剪切后，焊缝处有2CM以上的剪切量。

为了防止焊缝在活套内的跑偏造成纠偏辊纠偏量增加，引起张力向边部分布增加，机组速度控制在100mpm，活套量由原来的90％减少至80％。对于100MPM的机组速度，直燃段(DFS)只需要开1个区域烧嘴即可，温度设定在620℃，均热段(RHS)温度设定在750℃，使其温度差在120-140℃之间。当焊缝进入炉区前150米左右时，开始降低炉内张力，分2次完成，第一次由3.7KN降低3.4KN,张力稳定后，第二次由3.4KN降低到3.0KN，两次累加降低0.7KN降低量为为原来的18.9％，减少量在15—20％的减少量之间。焊缝完全通过后，再次分两次增加张力到3.7KN。

焊缝在经过气刀的过程中，为了保护焊缝，边部挡板会打开，避免碰触带钢造成断带，边部挡板打开后，在带钢两边部会形成气流的紊流现象，造成飞锌，飞出的锌粒粘在带钢边部经过平整时就会发生断带。此时，当焊缝距气刀还有15米时，气刀边部挡板打开距离为50mm，过焊缝后边部挡板缓慢投入。

为了减少飞锌与带钢的刮锌效果，上气刀角度为-1.86°，下气刀的角度为-0.74°，介于-0.5—-5°之间，角度差在1.12°，小于2°。上气刀压力为260bar，下气刀压力为280bar，压力介于250—300mbar，上下压力差为20bar，上下表面压力差小于50mbar。气刀距离锌液面的高度为200mm，气刀高度控制在180—250mm。

此时，锌液中铝含量控制在0.2—0.25％，这样可以保证锌液的流动性，根据经验生产薄料时，锌液中铝含量下降比较快。为了保证锌液中铝含量的值在正常范围了，按照一块D锌锭(含铝0.05％)一块E1锌锭(含铝1.0％)的比例进行添加，每隔4小时送样检测铝含量。可根据送样铝含量结果及时调整锌液成份。

薄料由于其出锌锅后散热快，锌液温度过低会造成吹锌压力的增加，从而引起飞锌，造成断带。锌液温度应控制在467±2℃，设定在465—469℃，为确保锌液温度的稳定，入锌锅的温度应保持在530±10℃。

平整段过焊缝正常情况下采取轻轧制力通过，既在焊缝通过平整前2-3米降低轧制力通过，焊缝通过后，再次增加轧制力到正常值。

拉矫段，焊缝过后采用差时靠辊的方法，焊缝过后，先将上辊1#、2#、4#压下，3#辊抬起，为了最大程度对带钢集中形成弯曲应力，在启动下辊过程中，由于3#、4#辊辊经较大，所形成的弯曲应力相对较小，1#、2#辊径小，所形成的弯曲应力较大，可采取差时靠辊。即：先启动3#、4#和1#或2#辊三个辊子同时启动，等1#辊或2#辊先启动的那个走动距离超过10mm后，启动剩下的一个辊子，直到最后一个辊子靠辊完成。

实施例2：

参见图1-图5，在实施例一的实施过程中，针对薄料生产中的宽度切换过程时，焊缝的不对称成剪月牙时，需要向宽度较宽的方向移动焊缝位置5-10CM，确保剪切后，焊缝处有2CM以上的剪切量。进入炉子前150米分2次降低带钢张力，减少量为15—20％，以窄料张力为基准，过焊缝后，再次分两次增加张力到现在炉区的带钢正常张力。边部挡板在焊缝前15米的时候打开，打开距离为宽带钢宽度的基础上增加50MM。

拉矫机采用3MM过焊缝模式，同时，焊缝过后，先将上辊1#、2#、4#压下，3#辊抬起，随后启动3#、4#和1#或2#辊三个辊子同时启动，等1#辊或2#辊先启动的那个走动距离超过10mm后，启动剩下的一个辊子，直到最后一个辊子靠辊完成。

实施例3：

在实施例一的实施过程中，在切换薄料前4小时送样检测铝含量，若铝含量过低或过高，可连续加E1锭或D锭进行调整，确保切换后，锌液中铝含量控制在0.2—0.25％，锌液温度可在提前一卷进行升温，确保温度在切换后保持在465-467℃。

需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。

Claims

1.一种防止薄料带钢焊缝断带的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1)焊接控制；2)入口活套控制；3)连续退火控制、4)气刀控制、5)平整拉矫控制；所述步骤1)焊接控制；包括使用木锤验证焊缝试验；焊接完成后，分别使用木锤对焊缝两侧15公分以及中间位置进行锤击，无开裂即为焊缝合格；若发生开裂，需进行二次重焊；对边部焊缝设置为非对称式冲边作业，当焊缝在月牙剪处准备冲边的时候，将焊缝位置向前或向后动5-10cm，确保剪切后，焊缝处有2cm以上的剪切量；

所述步骤2)入口活套控制具体如下，当薄料生产时，机组运行速度保持在100-105米/分钟，活套运行时的带钢储量降低到80％；

所述步骤3)连续退火控制具体如下：对于100mpm的机组速度，直燃段(DFS)只需要开1个区域烧嘴即可，温度设定在620℃，均热段(RHS)温度设定在750℃，使其温度差为130℃；当焊缝进入炉区前150米时，开始降低炉内张力，分2次完成，第一次由3.7KN降低到3.4KN,张力稳定后，第二次由3.4KN降低到3.0KN，两次累加降低0.7KN，焊缝完全通过后，再次分两次增加张力到3.7KN；

所述步骤4)气刀控制包括以下步骤，

4.1边部挡板的控制；焊缝在经过气刀的过程中，为了保护焊缝，边部挡板会打开，避免碰触带钢造成断带，边部挡板打开后，在带钢两边部会形成气流的紊流现象，造成飞锌，飞出的锌粒粘在带钢边部经过平整时就会发生断带，当生产厚度小于0.3mm的带钢时，焊缝经过气刀时，减小边部挡板的打开量可以降低边部紊流的发生，当焊缝距离气刀15米时，边部挡板打开量为50±5mm；

4.2气刀的参数控制，当生产厚度小于0.3mm的薄料时，气刀的角度在-0.5—-5°，角度差小于2°；机组速度在100—105米/分钟的前提下，气刀压力250—300mbar，上下表面压力差小于50mbar，气刀距锌液面的高度控制在180—250mm；

4.3锌液中铝含量的控制；当生产厚度小于0.3mm的薄料时，铝含量控制在0.2—0.25％；

4.4锌液温度的控制；在生产薄料时，锌液温度设定在465—469℃，为确保锌液温度的稳定，入锌锅的温度应保持在530±10℃；

所述步骤5)平整拉矫控制具体如下：

5.1平整段过焊缝，平整段过焊缝采取轻轧制力通过，既在焊缝通过平整前2～3米降低轧制力通过，焊缝通过后，再次增加轧制力到正常值；

5.2拉矫段过焊缝，靠辊过程或3mm过焊缝过程中，设定好各单元插入量数据，焊缝过后，先将1#上辊(5-1)、2#上辊(5-2)、4#上辊(5-4)压下，3#上辊(5-3)辊抬起，为了最大程度减小靠辊时辊子对带钢集中形成弯曲应力，在启动下辊过程中，由于3#上辊(5-3)、4#下辊(5-8)辊辊径较大，所形成的弯曲应力相对较小，1#、2#上下辊辊径较小，所形成的弯曲应力较大，采取差时靠辊；即：先同时启动3#下辊(5-7)、4#下辊(5-8)和1#下辊(5-5)或先同时启动3#下辊(5-7)、4#下辊(5-8)和2#下辊(5-6)，等1#下辊(5-5)或2#下辊(5-6)先启动的那个走动距离超过10mm后，启动剩下的一个辊子，直到最后一个辊子靠辊完成。