CN1104571A - 功能金属材料等离子弧焊接及轧制方法 - Google Patents

Abstract

一种等离子弧“穿孔法”焊接功能金属材料轧冷 钢带坯的方法，通过选用具有电流脉冲和预选，电流 缓升、缓降和预选及具有混气功能的普通等离子焊 机，配合特定的焊接及冷轧工艺，使其焊缝在冷轧过 程中不断带，实现高精度轧制；成品焊缝与基体的化 学成分、力学性能、物理性能、表面质量和几何尺寸精 度均保持一致，焊缝能与基体一起满足使用要求，实 现大卷重供货。

Description

本发明涉及用等离子弧焊接及轧制钢带的方法，尤其适用于功能金属材料的焊接及轧制。

随着国民经济的发展许多行业都建立了高速生产线。如彩电显像管生产线、音频磁头生产线、医用一次性注射针头生产线、电力机车生产线……。这些高速生产线对原材料生产厂家提出了高精度、大卷重供应功能金属材料冷轧钢带的要求。

在功能金属材料冷轧钢带的生产过程中，大卷重是实现高精度的前提和条件。没有大卷重就不能实现高精度。

要实现大卷重只有两条路可行。一条路是用大冶炼炉铸造大钢锭、用大热轧开坯机和大型清洗机组的联合作业法。这需要对现有冶金设备进行大规模地改造，投资相当可观。另一条路是在现有设备的基础上，采用高质量的焊接方法，将单片的热轧合金冷带坯焊接成500～1000Kg左右的大卷，然后再投入高精度冷轧作业线，生产出高精度、大卷重的功能金属材料冷轧钢带。

国外所有工业发达国家均采用铸造大钢锭、用大热轧开坯机和大型清洗机组的联合作业法，焊接只在连续酸洗，连续清洗机组和连续热处理过程中起连接作用。焊缝一般在轧制前切掉，不带焊缝交货。

国内所有生产功能金属材料冷轧钢带的厂家都采用钨极直流氩弧焊焊接功能金属材料冷轧带坯的方法来实现大卷重轧制的。但由于氩弧焊焊接冷带坯，焊缝截面呈碗状，结晶时柱状晶粗大并以焊点为热源呈放射状分布，在轧制过程中易断带，无法实现高精度轧制;氩弧焊钨极伸出枪体，缩小了钨极与工件的距离加大了枪体与工件的距离，不仅造成钨极消耗大，而且容易使功能金属材料的焊缝被污染，改变了功能金属材料的化学成分和物理性能，致使焊缝处的功能不符合使用要求;氩弧焊接的钢带经多次轧制、热处理后焊缝与基体由于上述缺点，在交货状态时其化学成分、力学性能、物理性能、表面质量和几何尺寸精度也很难都与基体保持一致，交货时钢带的焊缝须当做废品剪掉，因而不能保证大卷重供货。

本发明的目的在于寻求一种焊接功能金属材料冷轧钢带的方法及工艺，使其焊缝在冷轧过程中不断带，实现高精度轧制;成品焊缝与基体的化学成分、力学性能、物理性能、表面质量和几何尺寸精度均保持一致，焊缝能与基体一起满足使用要求，实现大卷重供货。

本发明是通过选用具有电流脉冲和预选，电流缓升、缓降和预选及具有混气功能的普通等离子焊机，配合特定的工艺实现的。

本发明是通过等离子弧“穿孔法”的方式焊接功能金属材料冷带坯的。所谓等离子弧“穿孔法”是在等离子流力作用下形成一个穿透工件的小孔，溶化金属被排挤在小孔周围。随着等离子弧在焊接方向的移动，溶化金属沿着电弧周围的溶池壁向溶池后方移动，使小孔跟着等离子弧向前移动，形成完全穿透的焊缝。其焊接速度快，热影响区小，焊缝截面呈酒杯状，结晶时柱状晶相对细小，并以等离子弧在钢带上穿孔的孔洞中心为热点呈放射状分布，柱状晶的结晶方向上部和下部相反，因此能承受较大的剪切力，轧制过程中不易断带，是实现高精度轧制的基础。另外等离子弧焊的钨极消耗仅为氩弧焊的1/100，加之强大的多层保护气体使焊缝不易污染及氧化，从而保证了焊缝与基体化学成分的一致。同时它可对多种材料进行焊接，如软磁合金、变形永磁合金、弹性合金、膨胀合金、精密电阻合金、高温合金、电热合金、无磁不锈钢系列及耐蚀不锈钢系列。

具体工艺流程及工艺参数控制如下：

1.功能金属材料等离子弧焊接及轧制工艺流程：

2.对不同材质、不同厚度的焊接坯料选用不同的等离子弧焊接参数，其范围如下：

坯料厚度-2～8mm

焊接电压-24～36（伏）

焊接电流-30～300（安）

离子气量-180～400（升/时）

保护气总量-600～2000（升/时）

焊接速度-12～36（米/时）

3.焊接过程按下列时序控制：

开离子气→引弧→小弧建立→开保护气→大弧建立→焊接小车启动→距工件边缘5mm处按停焊钮→大弧停止→小弧停止→焊接小车停止→关离子气→关保护气。

4.焊接后直接进入冷轧，第一轧程总变形率为50～95%，然后按常规进行光亮退火热处理，第二轧程及以后轧程总变形率为30～60%即可得到焊缝与基体的化学成分、力学性能、物理性能、表面质量、几何尺寸精度完全一致的功能金属材料冷轧钢带。对不经热处理过程的功能金属材料带钢总变形率大于85%。

采用本发明的技术方案，可以大幅度降低轧制断带率，改善焊接质量，实现焊接功能金属材料冷轧钢带高精度自动控制;经多道次冷轧后，成品焊缝与基体的化学成分、力学性能、物理性能、表面质量和几何尺寸精度均保持一致;实现高精度、大卷重供货，满足多工位自动拉伸机床及各种高速冲床生产线用户的使用要求。它为采用小锭型生产功能金属材料冷轧钢带的生产厂家提供了一条投资少、成效大、在原有冶金设备的基础上进行高精度轧制，大卷重供货的新途径。

现通过以下实施例进一步说明本发明的技术方案：

实施例1：同种材质、不同厚度冷带坯的焊接及轧制：

（1）.焊接材质：PC--80

坯料宽度：200mm

成品规格：0.61×95mm

（2）.轧制生产工艺

4.5×200冷带坯经焊接后转到冷轧开坯机上开坯，轧为1.4×200（开坯总变形率69%），转剪切进行切边，再转热处理进行光亮连续退火，退火后进行成品轧制，轧为0.61±^0.02×200，进行成品热处理，再送剪切分条成为0.61×95mm交货。

（3）.成品焊缝质量情况

PC--80基体与焊缝的化学成分对比：

成品PC--80基体与焊缝的厚度精度对比（无张力轧制）：

实施例2：不同材质、相同厚度冷带坯的焊接及轧制：

（1）.焊接参数：

等离子弧焊接                                                                                                坏料牌号

工艺参数                                                                        Cr20Ni80                                            4J6B

坏料厚度（mm）                                                        4.5                                                            4.5

焊接电压（伏）                                                        32                                                                33

焊接电流（安）                                                        240                                                            180

焊接速度（米／时）                                        14.2                                                        16.6

等离子气量（升／时）                                390                                                            350

保护气总量（升／时）                                1500                                                        1800

（2）.轧制生产工艺与实施例1相同。

（3）.成品焊缝质量情况

成品基体与焊缝的化学成分对比

成品基体与焊缝的厚度精度对比（0.5吨张力下轧制）：

成品Cr20Ni80焊缝与基体的物理性能对比

成品4J6B焊缝与基体的物理性能对比

Claims (1)

1、一种功能金属材料等离子弧焊接及轧制方法，焊接及轧制工艺流程为：平整→切头→对齐压料→焊接→检查→打卷→冷轧

退火，其特征在于，功能金属材料等离子弧焊接及轧制方法，焊接参数为：坯料厚度2～8mm，焊接电压24～36(伏)，焊接电流30～300(安)，离子气量180～400(升/时)，保护气总量600～2000(升/时)，焊接速度12～36(米/时)，焊接过程时序为，开离子气→引弧→小弧建立→开保护气→大弧建立→焊接小车启动→距工件边缘5mm处按停焊钮→大弧停止→小弧停止→焊接小车停止→关离子气→关保护气，焊接后的冷轧坯在冷轧过程中，第一轧程总变形率为50～95%，第二轧程及以后轧程总变形率为30～60%，对不经热处理过程的功能金属材料带钢总变形率大于85%。