CN115091125A - 一种780MPa级高扩孔冷轧双相钢及其酸轧工序的焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种780MPa级高扩孔冷轧双相钢及其酸轧工序的焊接方法，双相钢包括以下质量百分比的化学成分：C：0.06％～0.165％，Si：0.35～0.90％，Mn：1.45％～2.35％，P≤0.017％，S≤0.008％，Als：0.010％～0.075％，N≤0.006％，Cr：0.10％～0.45％，Nb：0.01～0.05％，其余元素是Fe及不可避免的杂质。焊接方法包括选取衔接材、剪切、焊接和测量焊缝厚度及杯突试验等步骤。本发明通过对衔接材料的碳当量、板形、曲度、厚度/宽度过渡、表面质量良、剪切工艺及质量、关键焊接工艺：焊接电流、焊接速度、焊机压力、搭接量、补偿量等的调控，获得良好的焊缝质量，确保了连退工序的稳定、高效生产。

Description

一种780MPa级高扩孔冷轧双相钢及其酸轧工序的焊接方法

技术领域

本发明涉及冷轧板带生产技术领域，尤其涉及一种780MPa级高扩孔冷轧双相钢及其酸轧工序的焊接方法。

背景技术

利用焊接设备将前后两卷带钢连接在一起，从而实现带钢的连续生产，是提高生产效率的重要手段。被广泛应用于酸轧联合生机组、连续退火/镀锌机组等以实现连续高效的生产。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。在其后的联系退火过程中受到热处理(预热、加热、均热、缓冷、快冷和过时效等)过程中热应力的影响、张力及光整过程的拉/压应力的影响，若焊接效果不加，容易在连续退火和光整过程中发生沿焊缝断带事故，不利于连续生产严重影响生产效率和生产安全，需要对其生产节奏、过渡材、焊接关键工艺等进行详细研究，以便获得良好的焊接质量促进连续、高效的生产。利用激光焊接实现酸轧工序及其余工序焊接的现有技术如下：

公开号CN108311779A介绍了一种600MPa级双相钢的窄搭接焊方法，包括以下步骤：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。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。但该专利中缺乏过渡材选择依据、原料要求、带头/尾处理、且适用于同种钢种的焊接，不利于生产节奏的安排。

公开号CN105618916A介绍了一种980MPa级别冷轧双相钢的焊接方法，包括以下步骤：(1)确认好所要焊接的后卷带钢带头尽量干净、无空洞、边裂、端部平整等；(2)带钢带头穿带到焊机设定位置，即带头长度定位在60～80mm之间；(3)焊机入口PAD对中：PAD对中行程1000mm；(4)起500mm的活套：入口夹钳前移，保证能被搭接；(5)焊接工艺参数的设定：焊接电流为19～23kA；焊接速度为6～9m/min；焊轮压力为20～25kN；焊接搭接量为1.5～1.7mm；焊接补偿量为1.0～1.2mm；(6)横切剪剪切，甩尾至焊机设定位置(7)焊机出口PAD对中，起500mm的活套：便于出口夹钳翻转搭接，保证搭接量；(8)焊机剪剪切并冲孔：直径为15mm的孔距离焊缝80mm；(9)焊机入口夹钳横向移动对中，使入、出口带钢横截端面中心线在同一直线上，入口夹钳横向移动长度为±75mm；(10)焊机焊接，直观观察焊接情况；(11)冲边，做杯突试验。但未对过渡材材质、规格等进行明确，不利于保证异材质和不同规格产品的焊接质量。

公开号CN104842056A介绍了一种冷轧双相钢的窄搭接焊接工艺，焊接电流9～26KA，焊接速度为6～13m/min，焊机的焊轮压力为6.5～13KN，前卷带钢的尾部和后卷带钢的头部的搭接量为0.4～2.0mm，补偿量为0.25～0.7mm，进行焊接的带钢厚度为0.6～2.0mm。带钢焊接后采用碾压轮对焊缝进行修整，提高焊缝的平整度，碾压力为1.2～3.0KN。实现了DP600与DP490、DP590和DP780的焊接，但焊接工艺较为笼统，未进行详细划分，不利于获得高效且良好焊接效果的焊缝质量。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种780MPa级高扩孔冷轧双相钢，通过对衔接材料材质、厚度/宽度过渡、表面质量、剪切工艺及质量、关键焊接工艺的调控，获得良好的焊缝质量制备，确保了酸轧工序稳定、高效的生产。

本发明采用的技术方案如下：

本发明所提出的一种780MPa级高扩孔冷轧双相钢，包括以下质量百分比的化学成分：C：0.06％～0.165％，Si：0.35～0.90％，Mn：1.45％～2.35％，P≤0.017％，S≤0.008％，Als：0.010％～0.075％，N≤0.006％，Cr：0.10％～0.45％，Nb：0.01～0.05％，其余元素是Fe及不可避免的杂质。

优选的，所述双相钢包括以下质量百分比的化学成分：C：0.07～0.12％，Si：0.45～0.70％，Mn：1.80～2.20％，Nb：0.010～0.040％，Cr：0.10％～0.35％，Al：0.020～0.060％，P≤0.012％，S≤0.005％，N≤0.004％，余量为Fe及不可避免杂质。

一种780MPa级高扩孔冷轧双相钢酸轧工序的焊接方法，包括以下步骤：

S1、选取衔接材，衔接材的碳当量控制在0.20-0.55范围内，碳当量公式为：Ceq＝C+Si/6+Mn/20+2*P+4*S(％)；

S2、对衔接材和原料钢卷进行剪切；

S3、将衔接材和待焊接的原料钢卷的焊接面对齐并处于同一水平面上后进行焊接，焊接后对焊缝进行清理，保证焊缝区不存在夹杂、未焊透、错边等缺陷；

S4、通过测量焊缝厚度和杯突试验对焊缝质量进行检查。

优选的，所述步骤S3中，焊接工艺参数：焊接电流8.5～10.5KA；焊接速度11.0～13.5m/min；焊接压力10.0～17.5KN；搭接量1.00～1.20mm；补偿量0.90～1.05mm。

优选的，原料钢卷厚度为0.50mm时，焊接电流为8.5KA，厚度每增加0.5mm焊接电流增加0.4KA；原料钢卷厚度为0.50mm时，焊接速度为15.5m/min，厚度每增加0.5mm焊接速度降低0.5m/min；钢卷原料厚度为0.50mm时，焊接压力为10.0KN，厚度每增加0.5mm焊接压力增加1.5KN；钢卷原料厚度为0.50mm时，搭接量为1.00mm，厚度每增加1.25mm搭接量增加0.20mm；钢卷原料厚度为0.50mm时，补偿量为0.90mm，厚度每增加1.25mm补偿量增加0.105mm。

优选的，所述步骤S3中，焊接前后两个钢卷中强度较高的带钢的抗拉强度不应超过强度较低的钢带的3.0倍；原料板形≤15IU、曲度≤25mm2/10m；焊接的冷硬卷原料厚度范围为0.50～3.00mm，其中两个钢卷的厚度比≤1.5，宽度范围为850～1500mm，其中两个钢卷的宽度过渡≤200mm，即单边宽度过渡≤100mm。

优选的，所述步骤S2中，剪切时，剪刃与钢带的倾角为4°，前一个钢卷尾部与后一个钢卷的头部在焊接前需用双切剪切除一定长度保证板形及表面质量后方可进行焊接；

优选的，当钢带原料厚度t＜1.2mm时，带尾切除量为17.0mm，带头切除量为9.0m；当1.2≤t＜2.0mm时，带尾切除量为14.5mm，带头切除量为7.0m；当t≥2.0mm时，带尾切除量为12.0m，带头切除量为5.5m；操作人员要根据来料实际情况制定切除长度以确保带头尾的缺陷能完全切除，防止恶化焊接质量。

优选的，所述焊缝的厚度t1为原料厚度t的1.10～1.70倍，即1.10t≤t1≤1.70t。

优选的，焊缝取样做杯突试验时，至少做3个点的检验，左右两个点取在距边部100～200mm范围内，第三点取在带钢的中部，取样点的冲孔孔径为15mm且冲孔距离焊缝100mm；

杯突试验的要求为：若裂口在热影响区及时裂口垂直于焊缝方向以及裂口垂直于焊缝方向时，判定为焊缝合格；若裂口与焊缝重合时则判定为焊缝质量不合格；且一大卷内不允许有两个焊缝否则判定为不合格；

焊缝进行宽度跳跃衔接时需进行冲月牙弯实验，实验要求：(1)在焊缝处冲切，冲切量为相对于窄带钢宽进去30mm；(2)窄变宽的情况下，从焊缝向入口侧偏离240mm位置和焊缝处进行两次冲切；(3)宽变窄的情况下，从焊缝向出口侧偏离240mm的位置和焊缝处进行两次冲切；经测试无问题后方可进行宽度跳跃钢卷的过渡。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明通过对衔接材料材质(温度、平直度、镰刀弯、凸度)、厚度/宽度过渡、表面质量良、剪切工艺及质量、剪切工艺及质量、关键焊接工艺(焊丝选择、激光功率、焊接速度、喂丝速度、焊缝热处理能)的调控，能够获得良好的焊缝质量制备，确保了酸轧工序稳定、高效的生产，对国内外相类似机组生产双相钢生产提供指导。

附图说明

图1为本发明焊接方法的焊缝示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

本发明所提出的一种780MPa级高扩孔冷轧双相钢，包括以下质量百分比的化学成分：C：0.06％～0.165％，Si：0.35～0.90％，Mn：1.45％～2.35％，P≤0.017％，S≤0.008％，Als：0.010％～0.075％，N≤0.006％，Cr：0.10％～0.45％，Nb：0.01～0.05％，其余元素是Fe及不可避免的杂质。

根据实际需要可对780MPa级高扩孔冷轧双相钢的各化学成分含量进行进一步优化，优化后包括以下质量百分比的化学成分：C：0.07～0.12％，Si：0.45～0.70％，Mn：1.80～2.20％，Nb：0.010～0.040％，Cr：0.10％～0.35％，Al：0.020～0.060％，P≤0.012％，S≤0.005％，N≤0.004％，余量为Fe及不可避免杂质。

一种780MPa级高扩孔冷轧双相钢酸轧工序的焊接方法，包括以下步骤：

S1、选用780MPa级高扩孔冷轧双相钢作为衔接材，衔接材的碳当量控制在0.20-0.55范围内，碳当量公式为：Ceq＝C+Si/6+Mn/20+2*P+4*S(％)。

S2、对衔接材和原料钢卷进行剪切；剪切时，剪刃与钢带的倾角为4°，前一个钢卷尾部与后一个钢卷的头部在焊接前需用双切剪切除一定长度保证板形及表面质量后方可进行焊接；

当钢带原料厚度t＜1.2mm时，带尾切除量为17.0mm，带头切除量为9.0m；当1.2≤t＜2.0mm时，带尾切除量为14.5mm，带头切除量为7.0m；当t≥2.0mm时，带尾切除量为12.0m，带头切除量为5.5m；操作人员要根据来料实际情况制定切除长度以确保带头尾的缺陷能完全切除，防止恶化焊接质量。

S3、将衔接材和待焊接的原料钢卷的焊接面对齐并处于同一水平面上后进行焊接，焊接后对焊缝进行清理，保证焊缝区不存在夹杂、未焊透、错边等缺陷；

其中，焊接关键工艺参数：焊接电流8.5～10.5KA，当原料钢卷厚度为0.50mm时，焊接电流为8.5KA，厚度每增加0.5mm焊接电流增加0.4KA；焊接速度11.0～13.5m/min，当原料钢卷厚度为0.50mm时，焊接速度为15.5m/min，厚度每增加0.5mm焊接速度降低0.5m/min；焊接压力10.0～17.5KN，当原料钢卷厚度为0.50mm时，焊接压力为10.0KN，厚度每增加0.5mm焊接压力增加1.5KN；搭接量1.00～1.20mm，当原料钢卷厚度为0.50mm时，搭接量为1.00mm，厚度每增加1.25mm搭接量增加0.20mm；补偿量0.90～1.05mm，当原料钢卷厚度为0.50mm时，补偿量为0.90mm，厚度每增加1.25mm补偿量增加0.105mm；

焊接前后两个钢卷中强度较高的带钢的抗拉强度不应超过强度较低的钢带的3.0倍；原料板形≤15IU、曲度≤25mm2/10m；焊接的冷硬卷原料厚度范围为0.50～3.00mm；其中，两个钢卷的厚度比≤1.5，宽度范围为850～1500mm，其中，两个钢卷的宽度过渡≤200mm，即单边宽度过渡≤100mm。

S4、通过测量焊缝厚度和杯突试验对焊缝质量进行检查；

所述焊缝的厚度t1为钢带原料厚度t的1.10～1.70倍，即1.10t≤t1≤1.70t；

焊缝取样做杯突试验时，至少做3个点的检验，左右两个点取在距边部100～200mm范围内，第三点取在带钢的中部，取样点的冲孔孔径为15mm，且冲孔距离焊缝100mm；

杯突试验的要求为：若裂口在热影响区及时裂口垂直于焊缝方向以及裂口垂直于焊缝方向时，判定为焊缝合格；若裂口与焊缝重合时则判定为焊缝质量不合格；且一大卷内不允许有两个焊缝否则判定为不合格；

焊缝进行宽度跳跃衔接时需进行冲月牙弯实验，实验要求：(1)在焊缝处冲切，冲切量为相对于窄带钢宽进去30mm；(2)窄变宽的情况下，从焊缝向入口侧偏离240mm位置和焊缝处进行两次冲切；(3)宽变窄的情况下，从焊缝向出口侧偏离240mm的位置和焊缝处进行两次冲切；经测试无问题后方可进行宽度跳跃钢卷的过渡。

下面通过两个实例对本发明提出的焊接方法进行说明：

将规格为1.50mm*1450mm的780MPa级高扩孔冷轧双相钢(化学成分为0.09％C、0.55％Si、2.10％Mn、0.010％P、0.003％S、0.045％Als、0.20％Cr、0.020％Nb，碳当量为0.41)钢卷的的带尾剪切14.5mm；将规格为1.60mm*1400mm的590MPa级高成形冷轧双相钢(0.090％C、0.50％Si、1.50％Mn、0.010％P、0.005％S、0.041％Als、0.25％Cr，碳当量为0.37)钢卷的带头剪切7.0mm，将两钢卷的带尾和带头对接后采用焊接电流为9.3KA，配合以12.5m/min的焊接速度，搭接量为1.0mm，补偿量为0.9mm的工艺参数进行焊接，焊接压力为13.0KN；如图1所示，经上述焊接方法焊接后的焊缝平整光滑，无结瘤，无焊疤，无焊穿，杯凸试验未出现沿焊缝开裂、冲月牙弯效果良好，在连续退火和光整过程中均未出现焊缝导致的断带事故。

将规格为2.00mm*1300mm的780MPa级高扩孔冷轧双相钢(化学成分为0.10％C、0.56％Si、2.08％Mn、0.010％P、0.002％S、0.047％Als、0.025％Nb，碳当量为0.42)钢卷的的带尾剪切12.0mm；将规格为2.10mm*1275mm的280VK(0.07％C、0.25％Si、1.10％Mn、0.015％P、0.010％S、0.045％Als，碳当量为0.278)钢卷的带头剪切5.5mm，将两钢卷的带尾和带头对接后采用焊接电流为9.7kA，配合以12.0m/min的焊接速度，搭接量为1.20mm，补偿量为1.05mm的工艺参数进行焊接，焊接压力为14.5KN；经上述焊接工艺焊接后的焊缝平整光滑，无结瘤，无焊疤，无焊穿，杯凸试验未出现沿焊缝开裂、冲月牙弯效果良好，在连续退火和光整过程中均未出现焊缝导致的断带事故。

本发明未尽事宜为公知技术。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种780MPa级高扩孔冷轧双相钢，其特征在于，包括以下质量百分比的化学成分：C：0.06％～0.165％，Si：0.35～0.90％，Mn：1.45％～2.35％，P≤0.017％，S≤0.008％，Als：0.010％～0.075％，N≤0.006％，Cr：0.10％～0.45％，Nb：0.01～0.05％，其余元素是Fe及不可避免的杂质。

2.一种根据权利要求1所述的一种780MPa级高扩孔冷轧双相钢，其特征在于：包括以下质量百分比的化学成分：C：0.07～0.12％，Si：0.45～0.70％，Mn：1.80～2.20％，Nb：0.010～0.040％，Cr：0.10％～0.35％，Al：0.020～0.060％，P≤0.012％，S≤0.005％，N≤0.004％，余量为Fe及不可避免杂质。

3.一种如权利要求2所述的780MPa级高扩孔冷轧双相钢酸轧工序的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、选取衔接材，衔接材的碳当量控制在0.20-0.55范围内，碳当量公式为：Ceq＝C+Si/6+Mn/20+2*P+4*S(％)；

S2、对衔接材和原料钢卷进行剪切；

S3、将衔接材和待焊接的原料钢卷的焊接面对齐并处于同一水平面上后进行焊接，焊接后对焊缝进行清理，保证焊缝区不存在夹杂、未焊透、错边等缺陷；

S4、通过测量焊缝厚度和杯突试验对焊缝质量进行检查。

4.根据权利要求3所述的一种780MPa级高扩孔冷轧双相钢酸轧工序的焊接方法，其特征在于：所述步骤S3中，焊接工艺参数：焊接电流8.5～10.5KA；焊接速度11.0～13.5m/min；焊接压力10.0～17.5KN；搭接量1.00～1.20mm；补偿量0.90～1.05mm。

5.根据权利要求4所述的一种780MPa级高扩孔冷轧双相钢酸轧工序的焊接方法，其特征在于：原料钢卷厚度为0.50mm时，焊接电流为8.5KA，厚度每增加0.5mm焊接电流增加0.4KA；原料钢卷厚度为0.50mm时，焊接速度为15.5m/min，厚度每增加0.5mm焊接速度降低0.5m/min；钢卷原料厚度为0.50mm时，焊接压力为10.0KN，厚度每增加0.5mm焊接压力增加1.5KN；钢卷原料厚度为0.50mm时，搭接量为1.00mm，厚度每增加1.25mm搭接量增加0.20mm；钢卷原料厚度为0.50mm时，补偿量为0.90mm，厚度每增加1.25mm补偿量增加0.105mm。

6.根据权利要求3所述的一种780MPa级高扩孔冷轧双相钢酸轧工序的焊接方法，其特征在于：所述步骤S3中，焊接前后两个钢卷中强度较高的带钢的抗拉强度不应超过强度较低的钢带的3.0倍；原料板形≤15IU、曲度≤25mm2/10m；焊接的冷硬卷原料厚度范围为0.50～3.00mm，其中两个钢卷的厚度比≤1.5，宽度范围为850～1500mm，其中两个钢卷的宽度过渡≤200mm，即单边宽度过渡≤100mm。

7.根据权利要求3所述的一种780MPa级高扩孔冷轧双相钢酸轧工序的焊接方法，其特征在于：所述步骤S2中，剪切时，剪刃与钢带的倾角为4°，前一个钢卷尾部与后一个钢卷的头部在焊接前需用双切剪切除一定长度保证板形及表面质量后方可进行焊接。

8.根据权利要求7所述的一种780MPa级高扩孔冷轧双相钢酸轧工序的焊接方法，其特征在于：当钢带原料厚度t＜1.2mm时，带尾切除量为17.0mm，带头切除量为9.0m；当1.2≤t＜2.0mm时，带尾切除量为14.5mm，带头切除量为7.0m；当t≥2.0mm时，带尾切除量为12.0m，带头切除量为5.5m；操作人员要根据来料实际情况制定切除长度以确保带头尾的缺陷能完全切除，防止恶化焊接质量。

9.根据权利要求3所述的一种780MPa级高扩孔冷轧双相钢酸轧工序的焊接方法，其特征在于：所述焊缝的厚度t1为原料厚度t的1.10～1.70倍，即1.10t≤t1≤1.70t。

10.根据权利要求3所述的一种780MPa级高扩孔冷轧双相钢酸轧工序的焊接方法，其特征在于：焊缝取样做杯突试验时，至少做3个点的检验，左右两个点取在距边部100～200mm范围内，第三点取在带钢的中部，取样点的冲孔孔径为15mm且冲孔距离焊缝100mm；

杯突试验的要求为：若裂口在热影响区及时裂口垂直于焊缝方向以及裂口垂直于焊缝方向时，判定为焊缝合格；若裂口与焊缝重合时则判定为焊缝质量不合格；且一大卷内不允许有两个焊缝否则判定为不合格；

焊缝进行宽度跳跃衔接时需进行冲月牙弯实验，实验要求：(1)在焊缝处冲切，冲切量为相对于窄带钢宽进去30mm；(2)窄变宽的情况下，从焊缝向入口侧偏离240mm位置和焊缝处进行两次冲切；(3)宽变窄的情况下，从焊缝向出口侧偏离240mm的位置和焊缝处进行两次冲切；经测试无问题后方可进行宽度跳跃钢卷的过渡。

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