RU2377106C1 - Method of contact butt-seam welding by flowing of metal strips - Google Patents
Method of contact butt-seam welding by flowing of metal strips Download PDFInfo
- Publication number
- RU2377106C1 RU2377106C1 RU2008127719/02A RU2008127719A RU2377106C1 RU 2377106 C1 RU2377106 C1 RU 2377106C1 RU 2008127719/02 A RU2008127719/02 A RU 2008127719/02A RU 2008127719 A RU2008127719 A RU 2008127719A RU 2377106 C1 RU2377106 C1 RU 2377106C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- strips
- welding
- joint
- flowing
- upsetting
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к сварочному производству, а именно к способам контактной стыковой сварки полос, выполняемым на специализированных стыкосварочных машинах, установленных в высокопроизводительных металлургических агрегатах (трубосварочных и профилегибочных станах, травильных линиях и пр.).The invention relates to welding production, and in particular to methods for flash butt welding of strips performed on specialized butt welding machines installed in high-performance metallurgical units (pipe welding and roll forming mills, pickling lines, etc.).
Известен способ сварки с механизированной установкой полос в машинах на режимах, обеспечивающих качественные сварные соединения полос, пригодные для их дальнейшей переработки в металлургических агрегатах без обрывов /см., например, Кабанов Н.С. Сварка на контактных машинах. М.: Высшая школа, 1979 г., с.83/, включающий оплавление полос при нагреве торцов и осадку при формировании соединения, с заданными в зависимости от толщины и сечения полос, давлением осадки, расстоянием между губками после осадки, скоростями оплавления и плотностью тока перед осадкой, напряжением сварки, припусками на оплавление и осадку.A known method of welding with mechanized installation of strips in machines in modes that provide high-quality welded joints of strips suitable for their further processing in metallurgical units without breaks / see, for example, Kabanov N.S. Welding on contact machines. M .: Higher school, 1979, p.83 /, including the melting of the strips when heating the ends and the precipitate during the formation of the compound, with the specified, depending on the thickness and cross-section of the strips, the upsetting pressure, the distance between the sponges after upsetting, the rate of reflow and density current before draft, welding voltage, allowances for flashing and draft.
Основным недостатком сварных соединений, получаемых на рекомендуемых режимах, является большой объем высаженного металла в грат, который затем удаляется фрезерованием или зачисткой резцами заподлицо с полосами. Деформация при осадке концов полос, которые очень часто имеют текстурированное строение, а также неметаллические строчечные включения и даже расслоения, приводит к выходу на поверхность полос вблизи стыка этих дефектов. Зачистка грата обнажает места выхода дефектов в виде надрезов, что может привести к надрывам и разрушению полос при их переработке.The main disadvantage of the welded joints obtained at the recommended modes is the large volume of metal deposited in grata, which is then removed by milling or stripping with cutters flush with the strips. The deformation during the upsetting of the ends of the strips, which very often have a textured structure, as well as nonmetallic stitch inclusions and even delamination, leads to the exit to the surface of the strips near the junction of these defects. Stripping the burr reveals the exit points of the defects in the form of incisions, which can lead to tears and destruction of the strips during their processing.
Известен способ стыковой сварки /А.с. SU №1328109 А2, МПК В32К 11/04, 07.08.87/, при котором с целью повышения качества сварного соединения путем уменьшения искривления полос прокатки в металле сварного соединения производят предварительную подготовку кромок на конус горячей прессовой обработкой.A known method of butt welding / A.C. SU No.1328109 A2, MPK V32K 11/04, 07.08.87 /, in which, in order to improve the quality of the welded joint by reducing the curvature of the rolling strips in the welded metal, preliminary preparation of the edges on the cone is performed by hot pressing.
Недостатком этого способа является необходимость предварительного нагрева концов полос и их деформация, что практически невозможно осуществить в условиях работы непрерывного металлургического агрегата с ограниченностью времени, отводимого на стыковку полос.The disadvantage of this method is the need for pre-heating the ends of the strips and their deformation, which is almost impossible to accomplish under the conditions of a continuous metallurgical unit with limited time allocated to the docking of the strips.
Известен наиболее близкий по существу способ контактной стыковой сварки оплавлением /А.с. SU №1355394 А1, МПК В32К 1/04, 30.11.87/, при котором зону сварки подвергают дополнительной обработке для удаления грата, состоящего из усиления, образованного выдавленным металлом, наплывами и брызгами расплавленного металла, выполняя вдоль кромок изделий надрезы под углом не более 30°, что при последующей сварке и осадке приводит к расположению зоны раскрытия стыка выше поверхностей свариваемых изделий и при зачистке грата зона раскрытия удаляется, не оказывая отрицательного воздействия на прочность сварного соединения.Known essentially closest to the method of contact flash butt welding /A.c. SU No. 13555394 A1, IPC V32K 1/04, 11.30.87 /, in which the welding zone is subjected to additional processing to remove the burr, consisting of reinforcement formed by extruded metal, flows and splashes of molten metal, making cuts along the edges of the products at an angle of no more than 30 °, which, during subsequent welding and upsetting, leads to the location of the joint opening zone above the surfaces of the welded products and, when stripping, the opening zone is removed without adversely affecting the strength of the welded joint.
Однако и этот способ сложен в реализации при сварке полос в непрерывных металлургических агрегатах из-за ограниченности времени, отводимого на соединение рулонов полос.However, this method is also difficult to implement when welding strips in continuous metallurgical units due to the limited time allocated to joining the strip coils.
Техническим результатом предлагаемого решения является технология получения бездефектного сварного соединения полос в непрерывных агрегатах при минимальных затратах времени на сварку, предупреждение выхода строчечных неметаллических включений и расслоя на поверхности полос вблизи стыка и облегчение процесса зачистки грата без увеличения производственного цикла сварки.The technical result of the proposed solution is the technology of obtaining a defect-free welded joint of strips in continuous units with minimal time spent on welding, preventing the exit of line non-metallic inclusions and delamination on the surface of strips near the joint and facilitating the process of stripping the weld without increasing the welding production cycle.
Технический результат с достижением вышеуказанного эффекта обеспечивается тем, что в способе контактной стыковой сварки полос, включающем нагрев торцов оплавлением вторичным сварочным напряжением и формирование стыка полос деформацией торцов осадкой, нагрев торцов полос осуществляют при вторичном сварочном напряжении, пропорциональном сечению свариваемых полос, и средней скорости оплавления 1,2…2,5 мм/с, при этом к концу оплавления скорость достигает максимальной, равной 10…12 мм/с, при плотности тока на торцах, равной 15…20 А/мм2, и формирование сварочного стыка выполняют с осадкой, равной 0,5…0,7 δ, при давлении осадки 40…80 МПа и при длительности осадки под током не более 0,1 с, причем превышение высаженного металла в сварочном стыке над полосами составляет не более 0,1…0,2 δ, а ширина - не более 0.3 δ, где δ - толщина полос в мм.The technical result with the achievement of the above effect is ensured by the fact that in the method of flash butt welding of strips, including the heating of the ends by fusion with a secondary welding voltage and the formation of the joint of the strips by deformation of the ends of the sludge, the heating of the ends of the strips is carried out at a secondary welding voltage proportional to the cross section of the welded strips and the average melting rate 1.2 ... 2.5 mm / s, while at the end of the reflow, the speed reaches a maximum of 10 ... 12 mm / s, with a current density at the ends of 15 ... 20 A / mm 2 , and Welding the joint is performed with a draft equal to 0.5 ... 0.7 δ, with a draft pressure of 40 ... 80 MPa and a duration of upsetting under a current of not more than 0.1 s, and the excess of the deposited metal in the welding joint over the strips is not more than 0 , 1 ... 0.2 δ, and the width is not more than 0.3 δ, where δ is the thickness of the strips in mm.
Оплавление полос на переменном токе протекает импульсивно и сопровождается выбросом капель расплавленного металла и паров металла из стыка в средней части полупериода тока и прекращением выброса в начале и конце полупериода. Образовавшиеся перемычки разрушаются при критических напряжениях, несколько превышающих напряжение плавления металлического контакта около 2,3 В (для углеродистых сталей). Критерием устойчивости оплавления служит степень непрерывности протекания тока или более показательное для полос заданной ширины количество образующихся и разрушающихся в каждом полупериоде тока перемычек, а также средняя за период плотность тока. При высоких скоростях оплавления и недостаточной для разрушения перемычек подведенной энергии оплавление прекращается и торцы замыкаются. Создание малоокисленного слоя расплава на торцах в конечной стадии оплавления перед осадкой возможно при определенном количестве перемычек, зависящем от толщины и ширины полос, градиента температур в околоторцовой зоне и толщины слоя расплава, остающегося на торцах после взрыва перемычки. Чем больше ширина и меньше толщина полос, тем больше температурный градиент и меньше слой расплава, а следовательно, тем интенсивнее должно быть оплавление с большим числом одновременно существующих перемычек и большой плотностью тока. Наиболее доступным способом для увеличения числа перемычек и плотности тока является повышение скорости оплавления. При этом улучшается прогрев металла торцов, ускоряется обновление расплава и усиливается парообразование. Перегрев расплава и выравнивание торцов, как показали исследования, возможны при повышенных в 2…3 раза вторичных напряжениях и соответствующем увеличении скоростей оплавления. Повышение вторичного напряжения, ограничивая рост перемычек и увеличивая их количество, ускоряет их разрушение, вследствие чего средняя плотность тока растет, из-за большого числа перемычек и малых их размеров торцы покрыты равномерным слоем расплава, а тепло локализовано в узкой околостыковой зоне.The melting of the bands on alternating current occurs impulsively and is accompanied by the ejection of droplets of molten metal and metal vapor from the junction in the middle part of the current half-period and the termination of the ejection at the beginning and end of the half-period. The resulting jumpers are destroyed at critical voltages slightly exceeding the melting voltage of the metal contact of about 2.3 V (for carbon steels). The criterion for the stability of reflow is the degree of continuity of the current flow or the number of jumpers formed and destroyed in each half-period of the current of bridges, as well as the average current density for the period, for the bands of a given width. At high reflow rates and insufficient energy to break the jumpers, the reflow stops and the ends close. The creation of a low-oxidized melt layer at the ends in the final stage of melting before precipitation is possible with a certain number of jumpers, depending on the thickness and width of the strips, the temperature gradient in the near-end zone and the thickness of the melt layer remaining at the ends after the explosion of the jumper. The larger the width and the smaller the thickness of the strips, the greater the temperature gradient and the smaller the melt layer, and therefore, the more intense the reflow should be with a large number of simultaneously existing jumpers and a high current density. The most affordable way to increase the number of jumpers and current density is to increase the rate of reflow. This improves the heating of the metal of the ends, accelerates the renewal of the melt and increases vaporization. The overheating of the melt and the alignment of the ends, as shown by studies, are possible with increased secondary voltages 2 ... 3 times and a corresponding increase in reflow rates. An increase in the secondary voltage, limiting the growth of jumpers and increasing their number, accelerates their destruction, as a result of which the average current density increases, because of the large number of jumpers and their small sizes, the ends are covered with a uniform layer of melt, and the heat is localized in a narrow near-butt zone.
Доброкачественное соединение в этих условиях формируется при припусках на осадку, почти в два раза меньших, чем при оплавлении на обычно принятых режимах. Равномерный слой расплава локально деформируется в стыке при высоте и ширине грата, во много раз меньших, чем при сварке на обычных напряжениях. В связи с этим при перегреве равномерно распределенного на торцах расплава широкая зона нагрева концов полос не является обязательным условием качественной сварки.A benign compound under these conditions is formed during allowances for upsetting, which are almost two times smaller than during reflow at commonly accepted conditions. The uniform melt layer is locally deformed at the junction with a height and a width of a gratum that are many times smaller than when welding at ordinary stresses. In this regard, when overheating the melt evenly distributed at the ends, a wide zone of heating of the ends of the strips is not a prerequisite for high-quality welding.
Заявляемый способ контактной стыковой сварки полос иллюстрируется чертежами.The inventive method of flash butt welding of strips is illustrated by drawings.
На фиг.1 показано поперечное сечение стыка полос толщиной 3 мм из стали ст.3, сваренного одним из известных способов с удаленными расплавом и спеченным металлом с поверхности полос (масштаб 10:1).Figure 1 shows the cross section of the junction of strips of 3 mm thickness made of steel of steel 3, welded by one of the known methods with removed melt and sintered metal from the surface of the strips (scale 10: 1).
На фиг.2 показано поперечное сечение стыка полос толщиной 3 мм из стали ст.3, сваренного по предлагаемому способу с удаленными расплавом и спеченным металлом с поверхности полос (масштаб 10:1).Figure 2 shows the cross section of the junction of strips of 3 mm thickness from steel st.3, welded according to the proposed method with the removed melt and sintered metal from the surface of the strips (scale 10: 1).
На фиг.3 показаны графики оплавления и осадки S, а также тока i1 при сварке полос толщиной 3 мм по предлагаемому способу.Figure 3 shows the graphs of reflow and precipitation S, as well as current i1 when welding strips with a thickness of 3 mm by the proposed method.
Заявляемый способ реализуется на стыкосварочных машинах, установленных в непрерывных металлургических агрегатах для соединения задаваемых на переработку рулонов полос. При этом обрезанные концы полос зажимают в губках сварочной машины, к которым подводится через токоподводы от трансформатора вторичное сварочное напряжение. После зажатия полос и включения сварочного трансформатора осуществляют сближение торцов полос по заданному графику и их нагрев при оплавлении, затем после достижения максимальной скорости оплавления включают осадку, выключают сварочное напряжение и формируют стык деформацией торцов.The inventive method is implemented on butt welding machines installed in continuous metallurgical units for connecting specified for processing rolls of strips. In this case, the trimmed ends of the strips are clamped in the lips of the welding machine, to which secondary welding voltage is supplied through the current leads from the transformer. After clamping the strips and turning on the welding transformer, the ends of the strips are brought together according to a predetermined schedule and heated during reflow, then, after reaching the maximum speed of reflow, the precipitate is turned on, the welding voltage is turned off and the joint is formed by deformation of the ends.
В качестве примера выполнения можно привести сварку полос оплавлением из стали ст.3 сечением 3×360 мм2, осуществляемую с изменением припусков на оплавление в пределах от 6 до 16 мм, средняя скорость оплавления при этом составляла 1,2... 2,5 мм/с, конечную скорость оплавления изменяли в пределах от 6 до 12 мм/с, припуск на осадку изменяли от 4 до 1 мм, а вторичное напряжение - в пределах от 17 до 22В. Конечное расстояние между электродами после осадки и скорость осадки были постоянными во всех опытах и составляли 11 мм и 120 мм/с. При припуске на оплавление 16 мм, конечной скорости оплавления 10 мм/с, припуске на осадку 1,5 мм и вторичном напряжении 21В качество соединений было стабильно высоким. Сварные образцы при испытании загибом сплющивались на 180° без образования трещин и надрывов в плоскости стыка. Непровары в стыке отмечались при снижении припуска на оплавление до 8 мм и конечной скорости оплавления до 4…5 мм/с. Длительность оплавления в пределах 6…13 с, а величина осадки в диапазоне 4…1,5 мм практически не влияли на качество сварных соединений и только при осадке 1 мм в изломе обнаруживались окислы и незакрытые кратеры, образовавшиеся после взрыва перегретых перемычек металла. Для полос толщиной 3…4 мм наиболее благоприятна осадка на 1,5…2 мм, предупреждающая выход строчек неметаллических включений и расслоя на поверхность полос вблизи стыка и образования надрывов при изгибах полос. Зона термического влияния не превышает при этом 2…3 мм, а зерно в стыке (7 баллов) примерно такое же, как в исходном металле полос.As an example of execution, we can cite the welding of strips by fusion from steel st.3 with a section of 3 × 360 mm 2 , carried out with a change in the allowances for fusion in the range from 6 to 16 mm, the average speed of fusion in this case was 1.2 ... 2.5 mm / s, the final melting rate was varied in the range from 6 to 12 mm / s, the allowance for draft was varied from 4 to 1 mm, and the secondary voltage was in the range from 17 to 22 V. The final distance between the electrodes after deposition and the deposition rate were constant in all experiments and were 11 mm and 120 mm / s. With a flashing allowance of 16 mm, a final flashing rate of 10 mm / s, a tolerance of 1.5 mm and a secondary voltage of 21 V, the quality of the joints was consistently high. When tested by bending, welded samples were flattened by 180 ° without the formation of cracks and tears in the joint plane. Lack of penetration at the joint was noted with a decrease in the allowance for reflow to 8 mm and a final speed of reflow to 4 ... 5 mm / s. The duration of reflow was within 6 ... 13 s, and the precipitation in the range of 4 ... 1.5 mm had practically no effect on the quality of welded joints, and only with a draft of 1 mm did the oxides and open craters that formed after the explosion of overheated metal bridges be found in the fracture. For strips with a thickness of 3 ... 4 mm, the most favorable draft is 1.5 ... 2 mm, which prevents the lines of nonmetallic inclusions from coming out and stratification to the surface of the strips near the joint and the formation of tears during bending of the strips. In this case, the thermal influence zone does not exceed 2 ... 3 mm, and the grain at the junction (7 points) is approximately the same as in the starting metal of the strips.
Экспериментально установлено, что вторичное сварочное напряжение следует выбирать пропорционально сечению свариваемых полос из расчета (0,011-0,014 В) на один квадратный миллиметр площади.It was experimentally established that the secondary welding voltage should be selected in proportion to the section of the welded strips from the calculation (0.011-0.014 V) per one square millimeter of area.
Сварка с использованием предложенного способа из-за малых величин осадки и высокого вторичного напряжения осуществляется при повышенной точности установки полос и при дозировании длительности осадки под током с ограничением ее до 0,1 с.Welding using the proposed method due to the small values of the precipitation and high secondary voltage is carried out with increased accuracy of the installation of strips and when dosing the duration of the precipitation under current with a limit of 0.1 s.
Таким образом, предложенный способ контактной стыковой сварки полос, обеспечивает технологию получения бездефектного сварного соединения полос в непрерывных агрегатах при минимальных затратах времени на сварку, предупреждает выход строчечных неметаллических включений и расслоя на поверхности полос вблизи стыка и облегчает процесс зачистки грата, так как незначительно высаженный металл стыка, покрыт сверху спеченными частицами вылетающего расплава, а снизу выдавленным из стыка расплавом, которые слабо связаны со стыком и легко отделяются от него. Использование предложенного способа не увеличивает производственного цикла сварки полос, что очень важно для работы непрерывных металлургических агрегатов.Thus, the proposed method of flash butt welding of strips provides a technology for producing defect-free welded joints of strips in continuous units at a minimum investment in welding time, prevents the exit of line non-metallic inclusions and delamination on the surface of strips near the joint and facilitates the process of stripping the burr, since the metal is slightly deposited of the joint, covered on top by sintered particles of the outgoing melt, and on the bottom by the melt extruded from the joint, which are loosely connected to the joint and easily detachable yayutsya from him. Using the proposed method does not increase the production cycle of welding strips, which is very important for the operation of continuous metallurgical units.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008127719/02A RU2377106C1 (en) | 2008-07-09 | 2008-07-09 | Method of contact butt-seam welding by flowing of metal strips |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008127719/02A RU2377106C1 (en) | 2008-07-09 | 2008-07-09 | Method of contact butt-seam welding by flowing of metal strips |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2377106C1 true RU2377106C1 (en) | 2009-12-27 |
Family
ID=41642917
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008127719/02A RU2377106C1 (en) | 2008-07-09 | 2008-07-09 | Method of contact butt-seam welding by flowing of metal strips |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2377106C1 (en) |
-
2008
- 2008-07-09 RU RU2008127719/02A patent/RU2377106C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101257360B1 (en) | Welded steel pipe welded with a high energy density beam, and a manufacturing method therefor | |
| CN100515658C (en) | Large straight-line joint submerged arc welding tube fast production process | |
| CN110936103A (en) | Laser welding method and application of high-silicon steel hot rolled plate | |
| EP3470161B1 (en) | Resistance spot welding method | |
| CN102107320A (en) | Pulsed switch-on preheating flash butt welding process for steel rims of heavy trucks | |
| JP2017080806A (en) | Steel strip notching method, cold rolling method, and manufacturing method of cold rolling steel strip | |
| WO1992002315A1 (en) | Method of joining billets during hot rolling and method of continuous hot rolling | |
| CN1978188B (en) | Method for reducing shearing and crop losses at rolling of assembled slabs | |
| RU2377106C1 (en) | Method of contact butt-seam welding by flowing of metal strips | |
| KR20150029462A (en) | Method for welding high carbon steel using laser welding machine and welding apparatus using the same | |
| RU2642218C1 (en) | Method of laser welding of longitudinal pipe seam (versions) | |
| EP2675585B1 (en) | Method of producing a welded article of dispersion strengthened platinum based alloy with two steps of welding | |
| RU2697756C1 (en) | Method of defect-free hybrid laser-arc welding of thin-wall butt joints | |
| EP1870194A1 (en) | Method of producing a continuous metal strip by laser butt welding, with a laser having a multimodal welding power distribution | |
| SU1701457A1 (en) | Method of repairing castings of alloys susceptible to cracking | |
| CN108747018B (en) | Method for welding negative abutted seam gaps of austenitic stainless steel | |
| JP4586515B2 (en) | Welded steel pipe with secondary workability comparable to that of the base metal in the welded part and method for producing the same | |
| RU2194603C1 (en) | Method for repairing casting flaws | |
| CN118492592A (en) | Method for eliminating rail flash welding head overburning defect and flash welding head | |
| JP6432570B2 (en) | Clamp for joining steel slabs in continuous hot rolling, joining apparatus and joining method, and continuous hot rolling method and hot rolled steel sheet manufacturing method | |
| Vijayakumar et al. | Establishment of Defect Free Weldment Parameters for Higher Productivity in Flash Butt Welding Machine | |
| CN117921121A (en) | Laser filler wire welding device and method | |
| JP4177783B2 (en) | Pipe making welding method of pure titanium | |
| KR20240137659A (en) | Jeonbong-gwan and its manufacturing method | |
| SU1703329A1 (en) | Method of butt resistance welding |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130710 |