CN109909595B

CN109909595B - 一种590MPa级冷轧双相钢与270MPa普碳钢的窄搭接焊接方法

Info

Publication number: CN109909595B
Application number: CN201910251666.7A
Authority: CN
Inventors: 孙帅; 王汝飞; 刘义学; 江波; 刘成群; 李晓; 王永新; 许铭; 陈洪宁
Original assignee: SD Steel Rizhao Co Ltd
Current assignee: SD Steel Rizhao Co Ltd
Priority date: 2019-03-29
Filing date: 2019-03-29
Publication date: 2021-04-30
Anticipated expiration: 2039-03-29
Also published as: CN109909595A

Abstract

本发明涉及一种590MPa级冷轧双相钢与270MPa普碳钢的窄搭接焊接方法，将前卷带钢的带尾和后卷带钢的带头经焊机横切剪剪切，保证剪切前后带钢厚度、板形、断面质量良好，设定合适的焊接参数，然后将前卷带钢的带尾和后卷带钢的带头搭接，选用合适的电流、压力、速度，焊轮通过移动框架，对前后搭接的地方进行碾压，碾压力在带钢厚度为0.8mm以下为低压，0.8mm以上选择为高压，得到高强度的焊缝，使带钢能够连续生产。采用低成本的窄搭接焊机来焊接高强钢590MPa级别的冷轧钢双相钢与普碳钢270MPa的焊接，无需对设备进行改造，保证连续退火生产线产品品质的稳定，达到了企业降本增效的目标。

Description

一种590MPa级冷轧双相钢与270MPa普碳钢的窄搭接焊接方法

技术领域

本发明属于带钢焊接技术领域，具体涉及一种590MPa级冷轧双相钢与270MPa普碳钢的窄搭接焊接方法。

背景技术

连续退火线是将带钢焊接起来实现不间断生产的产线，是现代钢铁企业提高生产效率，降低生产成本的重要工艺技术手段。其广泛应用于酸轧联合生产线、连续退火生产线和连续连退退火生产线等生产领域。

一般钢厂普遍采用激光焊机来焊接双相钢与普碳钢等合金含量高的钢种，但是相比于激光焊机，窄搭接焊机的价格更低，因此如果能够采用窄搭接焊机来焊接双相钢无疑是降低企业生产成本、提高企业经济效益的一个创新性方法。

窄搭接焊机属于电阻焊，利用电流产生的电阻热效应将压紧与电极之间的被焊工件加热到熔化或塑形状态，使之结合的焊接方法。对于焊接DP590MPa级别的双相钢，由于其合金含量高，碳当量高，焊接后淬硬性强，焊缝热影响区的硬度高，因此其焊接性较差，容易在大张力、高温环境下的发生沿焊缝断带事故，而通常处理断带需要花费大量的时间、人力成本，能否生产高级别的双相钢是衡量一个钢铁企业生产水平的一个重要标准，而生产高级别双相钢的前提就是将同种或不同种带钢焊接起来。

专利CN 108311779 A从其实施例可以看出，该方法仅适用于600MPa级别的双相钢之间的相互焊接，未考虑到双相钢与普通碳钢的焊接，对于生产计划下发具有局限性。同时由于600MPa级别的冷轧双相钢，由于其合金含量高，碳当量高，在焊接时焊接热影响区容易产生淬硬的马氏体组织，对裂纹更敏感，因此其焊接性较差，采用上述方法进行焊接，由于焊接电流较大，焊轮压力和焊接补偿量较小，较难获得平整光滑的焊缝质量，容易在大张力的生产线上发生沿焊缝断带事故，给生产带来不便，同时也会影响带钢质量以及对设备造成一定损坏。

590MPa级双相钢经酸轧后要在连续退火生产线上完成退火，最终得到成品。在带钢连续退火生产线上，将带钢头、尾焊接起来，实现连续生产，是提高生产效率，降低成本的必要技术手段。焊核是电阻焊时，电流通过上下层金属，在二层金属之间因电阻和上下电极共同作用下发热形成熔化核心，通电结束同时压力延时释放后，核心凝固就形成焊核。与其他特征区相比，焊核的冲击韧性值最低而硬度最高，这主要是由于焊核主要由铸造组织以及晶界相组成。590MPa级双相钢对焊接热输入要求非常严格，焊缝热量过大过小都不好，过大易产生过热，过小易产生淬硬组织。对焊缝热量的精确控制是取得较好焊接效果的关键。焊缝热量是影响焊接质量的关键因素，而连续退火生产线高节奏的生产特点决定了在线无法检测焊缝热量，以往焊接参数只能通过人工经验设定，估测焊核大小，由于经验的不确定性，导致连续退火焊接过程频繁出现降速甚至停车问题，严重影响连续退火生产线的质量稳定性。连续退火生产线的窄搭接焊工艺在现有操作中完全依赖人工经验。窄搭接焊属于电阻焊，电阻焊的特性是与焊接钢中的成分、规格有很强的相关性，即不同的钢种、不同的规格将导致焊接参数显著不同。窄搭接焊的工艺参数又是多参数的，涉及电流、压力、速度、搭接量、补偿量，单个参数对搭接焊质量影响极其显著，参数之间相互搭配也会对焊接参数产生显著影响，人工经验很难把握多参数决定的窄搭接焊焊接参数，发生降速甚至停车的风险极大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种590MPa级冷轧双相钢与270MPa普碳钢的窄搭接焊接方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种590MPa级冷轧双相钢与270MPa普碳钢的窄搭接焊接方法，包括以下步骤：

1)按下述公式计算所得的搭接量、补偿量、焊接速度、焊接压力、焊接电流；

W＝0.9H；

C＝0.55+0.2H；

V＝18.85-3.65*H；

P＝15+5H；

ΔT＝745+88*H；

W是搭接量，搭接量是指焊接过程中焊接钢种和待焊钢种焊缝部分的重叠量大小，重叠量过小将导致焊缝宽度过窄，降低焊缝强度，重叠量过大将导致焊缝温度过低，降低焊缝强度，因此在搭接焊过程中存在最佳搭接量的数值，单位为mm。

H是两带钢焊后的焊缝厚度，单位为mm。

C是补偿量，焊接前，基于搭接好的焊缝基础上，操作侧搭接量不变，驱动侧向增加搭接量的方向上增加的数值称为补偿量，单位为mm。

V是焊接速度，单位为m/min。

P是焊接压力，焊接压力在一定程度上决定了焊缝的温度，出现火花过大的情况下说明焊接温度过高，焊接工艺向逐步减小电流，增加压力的方向调整，单位为KN。

I是焊接电流，单位为A。

ΔT是焊接温度，单位为℃。

K、α、β、ε为常数，K/ε取值0.35、α取值-5.55、β取值为0.80；ρ为钢铁的密度，取值7.9g/cm³。

CE是焊缝碳当量，不同钢种碳当量算法CE(1/2)＝[C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]*100％，焊缝碳当量CE受焊接钢种和待焊钢种的碳当量限制，CE＝(CE1*H1+CE2*H2)/(H1+H2)，质量百分数。其中，CE1和H1是焊接钢种的碳当量和厚度，CE2和H2是待焊钢种的碳当量和厚度，焊接钢种或待焊钢种的厚度单位是mm。

2)将前卷带钢的带尾和后卷带钢的带头经焊机横切剪剪切，保证剪切前后带钢厚度、板形、断面质量良好，设定合适的焊接参数，然后将前卷带钢的带尾和后卷带钢的带头搭接，选用合适的电流、压力、速度，焊轮通过移动框架，对前后搭接的地方进行碾压，碾压力在带钢厚度为0.8mm以下为低压，0.8mm以上选择为高压，得到高强度的焊缝，使带钢能够连续生产。

具体地，所述焊接参数为：焊接电流为17～23.5kA；焊接速度为10～15m/min；焊接压力为20～25kN；焊接搭接量为0.9～1.8mm；焊接补偿量为0.7～1.0mm。

具体地，所述步骤2)中后卷带钢的带头长度针对于上下线通道定位为焊机入口摄像头1070～1090mm之间后，焊机入口对中，对中行程±75mm；焊机出口对中后，焊机剪剪切带钢并冲孔，孔距离焊缝80mm，孔直径为15mm。

具体地，所述双相钢主要化学成分的质量百分含量为：C：0.09～0.11％，Si：0.33～0.40％，Mn：1.65～1.75％，其余为Fe及不可避免杂质元素；普碳钢成分为C：0.01～0.03％，Si：＜0.02％，Mn：0.15～0.25％，其余为Fe及不可避免杂质元素。

具体地，所述双相钢与普碳钢采用高氢快冷退火而成，且温度是由680℃降到300℃，冷却速率达到45℃/s。

具体地，所述双相钢与普碳钢的厚度为1.0～2.0mm。

本发明具有以下有益效果：

本发明通过计算公式确定焊接参数的方式，避免了焊接参数采用人工经验设定的弊端，科学合理地控制了搭接焊焊接质量，提高了焊接质量的稳定性。采用本发明能使窄搭接焊达到了一次焊接即满足生产工艺的需求，避免了连续退火生产过程中因焊接出现的停车、降速现象，保证了连续退火生产线产品品质的稳定。本发明采用低成本的窄搭接焊机来焊接高强钢590MPa级别的冷轧钢双相钢与普碳钢270MPa的焊接，无需对设备进行改造，达到了企业降本增效的目标。

附图说明

图1是本发明实施例1焊缝形貌图。

图2是本发明实施例2焊缝形貌图。

图3是本发明实施例3焊缝形貌图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案做进一步描述，但是本发明的保护范围并不限于这些实施例。凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明的保护范围之内。

实施例1

生产品种：DP590冷轧双相钢与DC01普碳钢

规格：1.0*1500mm。

带钢采用连续退火生产线上窄搭接焊机进行焊接。

焊接工艺过程：带钢头、尾经入口剪剪切，前卷带钢尾部与后卷带钢的头部搭接后进行焊接。

焊接工艺参数：焊接电流为17KA；焊接速度为15m/min；焊轮压力为20KN；搭接量为0.9mm；补偿量为0.7mm。

焊后碾压轮对焊缝进行修整，碾压力选择为高压。

经上述焊接工艺焊接后的带钢经过连退线的清洗段、活套、加热炉、平整机等，最终生产出DP590连退成品，带钢下线后焊缝质量良好，无裂纹和破损。合格焊缝形貌如图1所示。

实施例2

生产品种：DP590冷轧双相钢与DC01普碳钢

规格：1.5*1250mm。

带钢采用连续退火生产线上窄搭接焊机进行焊接。

焊接工艺参数：焊接电流为20KA；焊接速度为13m/min；焊轮压力为22.5KN；搭接量为1.4mm；补偿量为0.8mm。

焊后碾压轮对焊缝进行修整，碾压力选择为高压。

经上述焊接工艺焊接后的带钢经过清洗段、活套、加热炉、平整机组等，最终生产出DP590退火成品，带钢下线后焊缝质量良好，无断带。合格焊缝形貌如图2所示。

实施例3

生产品种：DP590冷轧双相钢与DC01普碳钢

规格：2.0*1250mm。

带钢采用连续连退生产线上窄搭接焊机进行焊接。

焊接工艺参数：焊接电流23.5KA；焊接速度为10m/min；焊轮压力为25KN；搭接量为1.8mm；补偿量为1.09mm。

焊后碾压轮对焊缝进行修整，碾压力选择为高压。

经上述焊接工艺焊接后的带钢经过清洗段、活套、加热炉、平整机组等，最终生产出DP590连退成品，带钢下线后焊缝质量良好，无裂纹和破损。合格焊缝形貌如图3所示。

Claims

1.一种590MPa级冷轧双相钢与270MPa普碳钢的窄搭接焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：

W＝0.9H；

C＝0.55+0.2H；

V＝18.85-3.65*H；

P＝15+5H；

ΔT＝745+88*H；

式中：W是搭接量，单位为mm；H是两带钢焊后的焊缝厚度，单位为mm；C是补偿量，单位为mm；V是焊接速度，单位为m/min；P是焊接压力，单位为KN；I是焊接电流，单位为A；ΔT是焊接温度，单位为℃；K、α、β、ε为常数，K/ε取值0.35、α取值-5.55、β取值为0.80；ρ为钢铁的密度，取值7.9g/cm³；CE是焊缝碳当量，质量百分数，不同钢种碳当量算法CE(1/2)＝[C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]*100％，CE＝(CE1*H1+CE2*H2)/(H1+H2)，其中，CE1和H1是焊接钢种的碳当量和厚度，CE2和H2是待焊钢种的碳当量和厚度；

2)将前卷带钢的带尾和后卷带钢的带头经焊机横切剪剪切，保证剪切前后带钢厚度、板形、断面质量良好，设定合适的焊接参数，然后将前卷带钢的带尾和后卷带钢的带头搭接，选用合适的电流、压力、速度，焊轮通过移动框架，对前后搭接的地方进行碾压，得到高强度的焊缝，使带钢能够连续生产。

2.如权利要求1所述的590MPa级冷轧双相钢与270MPa普碳钢的窄搭接焊接方法，其特征在于，所述焊接参数为：焊接电流为17～23.5kA；焊接速度为10～15m/min；焊接压力为20～25kN；焊接搭接量为0.9～1.8mm；焊接补偿量为0.7～1.0mm。

3.如权利要求1所述的590MPa级冷轧双相钢与270MPa普碳钢的窄搭接焊接方法，其特征在于，所述步骤2)中后卷带钢的带头长度针对于上下线通道定位为焊机入口摄像头1070～1090mm之间后，焊机入口对中，对中行程±75mm；焊机出口对中后，焊机剪剪切带钢并冲孔，孔距离焊缝80mm，孔直径为15mm。

4.如权利要求1所述的590MPa级冷轧双相钢与270MPa普碳钢的窄搭接焊接方法，其特征在于，所述双相钢主要化学成分的质量百分含量为：C：0.09～0.11％，Si：0.33～0.40％，Mn：1.65～1.75％，其余为Fe及不可避免杂质元素；普碳钢成分为C：0.01～0.03％，Si：＜0.02％，Mn：0.15～0.25％，其余为Fe及不可避免杂质元素。

5.如权利要求1所述的590MPa级冷轧双相钢与270MPa普碳钢的窄搭接焊接方法，其特征在于，所述双相钢与普碳钢采用高氢快冷退火而成，且温度是由680℃降到300℃，冷却速率达到45℃/s。

6.如权利要求1所述的590MPa级冷轧双相钢与270MPa普碳钢的窄搭接焊接方法，其特征在于，所述双相钢与普碳钢的厚度为1.0～2.0mm。