CN110788454A - 一种马氏体不锈钢连续退火酸洗线焊接方法 - Google Patents

一种马氏体不锈钢连续退火酸洗线焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种马氏体不锈钢连续退火酸洗线焊接方法，属于不锈钢焊接领域，解决了碳含量在0.5%以上的马氏体不锈钢卷焊缝容易开裂的问题。本发明包括以下步骤：退火酸洗线入口不锈钢卷与卷之间采用MIG焊机焊接；使用剪切装置切掉钢卷焊缝的起弧和收弧段，避免这两处成型不好；因为在带钢运行过程中，在起弧和收弧段首先发生开裂，导致焊缝撕裂；在钢卷焊缝两边部同时焊接筋板，然后在钢卷焊缝中部再焊接筋板，要求筋板周边完全焊接，不留缝隙，防止缝隙中残留酸液，残留的酸液流出会污染表面；筋板焊接完成后空冷，以降低马氏体形成量以及热影响区的硬度。本发明可有效避免碳含量在0.5%以上的马氏体不锈钢卷焊缝在退火酸洗线开裂。

Description

一种马氏体不锈钢连续退火酸洗线焊接方法
技术领域
本发明属于不锈钢焊接领域，具体涉及一种马氏体不锈钢连续退火酸洗线焊接方法。
背景技术
随着国内刀剪市场发展，50Cr15MoV不锈钢作为高碳马氏体不锈钢，其淬火后硬度可达56～58 HRC。50Cr15MoV不锈钢具有良好的耐蚀性、加工性和打磨性，广泛应用于制作高档刀具。国内能够生产该钢种的钢厂比较少，主要因为其生产难度大，这主要体现在冶炼、热轧、冷轧、焊接等工序。该钢种热轧、冷轧卷在退火酸洗线生产时，为保证连续生产，卷与卷之间必须使用焊机焊接，目前的国内大型钢厂焊接技术主要使用MIG焊机焊接，该焊接方法主要适用于碳含量小于0.3%的马氏体不锈钢以及铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢等没有相变的钢种，针对高碳马氏体不锈钢主要缺点是焊前无法预热，且焊后无法热处理，尤其对于碳含量在0.5%以上的钢种，其钢种特性为焊接性差，焊后热影响区冷却过程中产生脆而硬的马氏体相，导致在退火酸洗线生产时焊缝断带停机，导致无法上线生产，故障处理难度大，生产成本严重增加，而且产生表面产生划伤，过酸洗等质量问题。
现有针对420N1不锈钢的连续退火酸洗焊接方法，420N1钢种的C含量只有0.16-0.25%，而50Cr15MoV的C含量在0.5%左右，焊接难度更大，而且仅有0.16-0.25%的C含量的420N1不锈钢可以通过工艺优化的办法来生产，在生产50Cr15MoV不锈钢时如果采用420N1不锈钢的方法，会导致焊缝经过辊子时弯折开裂，同时搭板的角部会首先开裂，然后断带停机。
发明内容
本发明的目的是提供一种马氏体不锈钢连续退火酸洗线焊接方法，以解决碳含量在0.5%以上的马氏体不锈钢卷焊缝容易开裂的问题。
为解决以上问题，本发明采用的技术方案是：一种马氏体不锈钢连续退火酸洗线焊接方法，其特征在于包括以下步骤：
A、退火酸洗线入口不锈钢卷与卷之间采用MIG焊机焊接；
B、使用剪切装置切掉钢卷焊缝的起弧和收弧段，避免这两处成型不好；因为在带钢运行过程中，在起弧和收弧段首先发生开裂，导致焊缝撕裂；
C、在钢卷焊缝两边部同时焊接筋板，然后在钢卷焊缝中部再焊接筋板，要求筋板周边完全焊接，不留缝隙，防止缝隙中残留酸液，残留的酸液流出会污染表面；
D、筋板焊接完成后空冷，以降低马氏体形成量以及热影响区的硬度。
作为本发明的进一步改进，筋板的厚度为原始母材厚度的50-80%。若筋板厚度太薄，则连接强度不够；若筋板厚度太厚，为了焊接，会使得焊接热输入过大，进而导致焊缝及母材冷却后硬度过硬脆裂。
作为本发明的进一步改进，筋板为长方形，四个角部加工成圆弧状，以避免角部弯折时在热影响区开裂。
作为本发明的进一步改进，筋板的尺寸为100*300mm，筋板角部的圆弧半径为5-10mm。
作为本发明的进一步改进，在步骤B中，所使用的剪切装置的剪切口为月牙形状，所剪出的缺口为月牙形状。月牙状缺口可以很好地释放焊缝应力，避免应力集中，同时避免带钢在运行过程中剐蹭设备而导致焊缝拉断。
作为本发明的进一步改进，筋板与缺口之间的距离为10-30mm。筋板焊接时的热影响区不能距离缺口边部过近，过近会在边部产生应力集中，导致开裂；而筋板距离缺口边部过远就不能保证固定焊缝的强度的。所以应使筋板与缺口之间保持适当的距离，以保证牢固性。
作为本发明的进一步改进，在步骤C中，采用直流焊机焊接筋板，焊接电流为80-110A，筋板焊缝要求一次成型。
作为本发明的进一步改进，在步骤C中，钢卷焊缝两边部的筋板位置对称。
本发明的有益效果是：本发明方法在50Cr15MoV不锈钢卷与卷之间采用MIG焊机焊接后，在钢卷焊缝的起弧和收弧段剪出月牙形状缺口，避免了因起弧和收弧段发生开裂引起的焊缝撕裂；然后在钢卷焊缝处焊接三个筋板，首先在两边部同时分别焊接一个筋板，目的是保护钢卷焊缝，然后在钢卷焊缝中部再焊接一个筋板，增加了筋板的保护强度；本发明将筋板设计为带圆弧角的长方形，避免了长方形筋板四周全部焊接时在角部产生角部应力，从而避免带钢运行弯曲时因筋板角部开裂而导致焊缝断裂。本发明可有效避免碳含量在0.5%以上的马氏体不锈钢卷焊缝在退火酸洗线开裂。
附图说明
图1是本发明方法焊接完成后的示意图。
图中，1、刚卷焊缝；2、筋板焊缝；3、筋板；4、缺口；5、不锈钢卷。
具体实施方式
以下以50Cr15MoV不锈钢为例，结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
实施例1、
针对50Cr15MoV不锈钢的具体MIG焊接参数如表1所示。
Figure RE-DEST_PATH_IMAGE001
退火酸洗线需要焊接前后2卷厚度为5.0mm的退火态50Cr15MoV不锈钢，首先根据钢卷厚度采用表1中对应参数对钢卷焊缝1焊接成型。焊丝为309Si，规格为1.2mm。
提前制备好筋板3，材质为304退火态，焊条材质为309L，规格为2.5*350mm。筋板3大小一致，具体规格为4.0（厚度）*100*300mm，且四周为圆弧状，圆弧半径为10mm，避免角部应力集中开裂，具体形态如图1所示。
使用月牙形状切口的剪切装置切掉钢卷焊缝1的起弧和收弧段，避免这两处成型不好，导致带钢运行过程中在起弧和收弧段首先发生开裂，进而焊缝撕裂。
两名作业人员站在钢卷焊缝1两侧，将筋板3搭接在钢卷焊缝1上，使用直流手动焊机在钢卷焊缝1两边部对称位置同时焊接筋板3，沿筋板3的四周与母材接触地方全部满焊，焊接完成后，最后将第三块筋板3焊接在刚卷焊缝1中间位置。
使用手动直流焊机焊接的筋板焊缝2必须与钢卷焊缝1相交，如图1所示。两边部筋板3与月牙状缺口4之间的距离d为30mm。
手动直流焊机的焊接电流为110A，筋板焊缝2要求一次成型。
焊接完成后采用空气冷却。使用测温枪对筋板焊缝2测温，当温度小于150℃时，可以生产运行。
本实施例中，经焊接后的钢卷在退火酸洗线入口到出口成品段经过了大小转向辊100根辊子，即弯折100次后，焊缝仍然完好，保证了生产稳定。
实施例2、
退火酸洗线需要焊接前后2卷厚度为3.0mm的退火态50Cr15MoV不锈钢，首先根据钢卷厚度采用表1中对应参数对钢卷焊缝1焊接成型。焊丝为309Si，规格为1.2mm。
提前制备好筋板3，材质为304退火态，筋板3大小一致，具体规格为1.5（厚度）*100*300mm，且四周为圆弧状，圆弧半径为5mm，避免角部应力集中开裂，具体形态如图1所示。
使用月牙形状切口的剪切装置切掉钢卷焊缝1的起弧和收弧段，避免这两处成型不好，导致带钢运行过程中在起弧和收弧段首先发生开裂，进而焊缝撕裂。
两名作业人员站在钢卷焊缝1两侧，将筋板3搭接在钢卷焊缝1上，使用直流手动焊机在钢卷焊缝1两边部对称位置同时焊接筋板3，沿筋板3的四周与母材接触地方全部满焊，焊接完成后，最后将第三块筋板3焊接在刚卷焊缝1中间位置。
使用手动直流焊机焊接的筋板焊缝2必须与钢卷焊缝1相交，如图1所示。两边部筋板3与月牙状缺口4之间的距离d为10mm。
手动直流焊机的焊接电流为80A，筋板焊缝2要求一次成型。
焊接完成后采用空气冷却。使用测温枪对筋板焊缝2测温，当温度小于150℃时，可以生产运行。
本实施例中，经焊接后的钢卷在退火酸洗线入口到出口成品段经过了大小转向辊100根辊子，即弯折100次后，焊缝仍然完好，保证了生产稳定。
申请人使用本发明焊接工艺，目前退火酸洗线已经成功生产了1000吨3.0-6.0mm的50Cr15MoV不锈钢，焊缝均完好，未发生过焊缝断带事故。

Claims (8)

1.一种马氏体不锈钢连续退火酸洗线焊接方法，其特征在于包括以下步骤：
A、退火酸洗线入口不锈钢卷（5）与卷之间采用MIG焊机焊接；
B、使用剪切装置切掉钢卷焊缝（1）的起弧和收弧段，避免这两处成型不好；
C、在钢卷焊缝（1）两边部同时焊接筋板（3），然后在钢卷焊缝（1）中部再焊接筋板（3），要求筋板（3）周边完全焊接，不留缝隙；
D、筋板（3）焊接完成后空冷。
2.根据权利要求1所述的一种马氏体不锈钢连续退火酸洗线焊接方法，其特征在于：所述筋板（3）的厚度为原始母材厚度的50-80%。
3.根据权利要求1或2所述的一种马氏体不锈钢连续退火酸洗线焊接方法，其特征在于：所述筋板（3）为长方形，四个角部加工成圆弧状。
4.根据权利要求3所述的一种马氏体不锈钢连续退火酸洗线焊接方法，其特征在于：所述筋板（3）的尺寸为100*300mm，筋板（3）角部的圆弧半径为5-10mm。
5.根据权利要求4所述的一种马氏体不锈钢连续退火酸洗线焊接方法，其特征在于：在步骤B中，所使用的剪切装置的剪切口为月牙形状，所剪出的缺口（4）为月牙形状。
6.根据权利要求5所述的一种马氏体不锈钢连续退火酸洗线焊接方法，其特征在于：所述筋板（3）与缺口（4）之间的距离为10-30mm。
7.根据权利要求6所述的一种马氏体不锈钢连续退火酸洗线焊接方法，其特征在于：在步骤C中，采用直流焊机焊接筋板（3），焊接电流为80-110A，筋板焊缝（2）要求一次成型。
8.根据权利要求7所述的一种马氏体不锈钢连续退火酸洗线焊接方法，其特征在于：在步骤C中，钢卷焊缝（1）两边部的筋板（3）位置对称。
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