CN108672933A - 一种连轧生产线铁素体不锈钢焊缝超窄热影响区焊接方法 - Google Patents

一种连轧生产线铁素体不锈钢焊缝超窄热影响区焊接方法 Download PDF

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徐书峰
武志平
付金柱
段维芳
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Abstract

本发明涉及一种连轧生产线铁素体不锈钢焊缝超窄热影响区焊接方法，属于铁素体不锈钢冷连轧生产线技术领域，解决连轧生产线铁素体不锈钢焊接问题。解决方案为：采用CO2激光焊接方法进行焊接，采用镍基焊丝作为填充金属，其中焊接带钢的厚度范围为0.6mm~6.0mm，焊接钢板拼缝平行度公差最大值≤0.1mm，错边量≤0.05mm，根据焊接带钢的厚度由薄至厚设置焊接工艺参数如下：激光功率为8~12kW，焊接速度为12.0~3.4m/min，焊缝间隙为0.10~0.33mm，送丝速度为1.13~10.58 m/min，退火功率为22.1~40.0 kW，将前一卷带钢的尾部与下一卷带钢的头部焊接。本发明在保证焊缝质量的情况下以最快的焊接速度进行焊接，既减少了焊接时间又降低了焊缝整体的热输入；在金相和电镜下观察焊缝组织，几乎观察不到明显的HAZ。

Description

一种连轧生产线铁素体不锈钢焊缝超窄热影响区焊接方法
技术领域
本发明属于铁素体不锈钢冷连轧生产线技术领域，涉及大功率快速焊接工艺，尤其涉及一种连轧生产线铁素体不锈钢焊缝超窄热影响区焊接方法。
背景技术
不锈钢冷连轧生产线通过将前后钢卷头尾相连，实现连续化生产，生产线集成度高，完成带钢轧制后直接进行退火、酸洗、平整等一系列工序，同时焊缝需要直接进行轧制，具有产品成材率高、生产节奏快、包含从原料到成品一系列全部工序的特点。连轧生产线对于焊缝的强度和塑性要求苛刻，焊缝质量是稳定运行的前提条件，故采用CO2激光焊进行连接。同时，铁素体不锈钢焊接性能比奥氏体不锈钢差，尤其是430不锈钢添加焊丝的焊接过程中，相变过程复杂，产物多样，析出物较多，4.5mm以上厚度尺寸效应明显，故而焊接难度很大。生产过程中焊缝断裂不仅造成极大经济损失也会导致各项高风险的不安全作业。
发明内容
本发明目的是通过设置合理的焊接工艺，解决连轧生产线铁素体不锈钢焊接问题，最大程度降低断带率，降低生产成本，保证作业安全。
本发明通过以下技术方案予以实现。
一种连轧生产线铁素体不锈钢焊缝超窄热影响区焊接方法，采用CO2激光焊接方法进行焊接，采用镍基焊丝作为填充金属，其中焊接带钢的厚度范围为0.6mm～6.0mm，焊接钢板拼缝平行度公差最大值≤0.1mm，错边量≤0.05mm，根据焊接带钢的厚度由薄至厚设置焊接工艺参数如下：激光功率为8～12kW，焊接速度为12.0～3.4m/min，焊缝间隙为0.10～0.33mm，送丝速度为1.13～10.58m/min，退火功率为22.1～40.0kW，将前一卷带钢的尾部与下一卷带钢的头部焊接。
进一步地，所述铁素体不锈钢为430不锈钢。
进一步地，所述焊接带钢的材质为430不锈钢，当0.6mm≤带钢厚度≤0.8mm时，激光功率为8kW；0.8mm＜钢带厚度≤1.0mm，激光功率为10kW；1.0mm＜钢带厚度≤6.0mm，激光功率为12kW。
进一步地，所述焊接带钢的材质为430不锈钢，当0.6mm≤带钢厚度≤1.5mm时，焊缝间隙为0.10mm；当1.5mm＜带钢厚度≤2.5mm时，焊缝间隙为0.15mm；当2.5mm＜带钢厚度≤3.0mm时，焊缝间隙为0.20mm；当3.0mm＜带钢厚度≤3.5mm时，焊缝间隙为0.25mm；当3.5mm＜带钢厚度≤5.0mm时，焊缝间隙为0.30mm；当5.0mm＜带钢厚度≤6.0mm时，焊缝间隙为0.33mm。
与现有技术相比本发明的有益效果为：
1、本发明在保证焊缝质量的情况下以最快的焊接速度进行焊接，既减少了焊接时间又降低了焊缝整体的热输入；
2、在金相和电镜下观察焊缝组织，几乎观察不到明显的HAZ；
3、使得焊接完成空冷10s后焊缝表面温度已达到手可以直接触摸的温度，不会因焊缝温度过高烫坏后续带钢通道上胶辊，降低产线维护成本；
4、经试验检验焊缝力学性能不弱于母材，将连轧生产线的断带率控制在万分之一以下；
5、每吨铁素体不锈钢利润以300元/吨计，每次厚规格断带处理用时至少4h，连轧线目前生产铁素体不锈钢每小时至少3卷，每卷以20吨计，处理断带期间损失利润72000元，每次断带炉子酸槽内至少会造成一卷过烧过酸导致的退废，每吨约损失1000元，一卷会导致20000元损失，估算每次断带点炉、灭炉天然气消耗及全线电机待机功耗造成15万元左右损失，每次断带至少损失242000元，以每月减少2次断带计，每年可减少损失至少242000*2*12＝580.8万元。
附图说明
图1为厚度为4.5mm的430不锈钢焊缝位置处显微组织形貌图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述。
采用CO2激光焊接方法进行焊接，采用镍基焊丝作为填充金属，本实施例中镍基焊丝具体为ERNiCr-3镍基焊丝，其中焊接带钢的厚度范围为0.6mm～6.0mm，焊接钢板拼缝平行度公差最大值≤0.1mm，错边量≤0.05mm，焊接工艺参数的设置以保证熔透、在低合金稀释率情况下保证焊丝与熔化母材金属充分混合同时以最小热输入焊接为方向，以430不锈钢为例，焊接工艺参数设置如下表所示：
通过上述焊接工艺参数，将前一卷带钢的尾部与下一卷带钢的头部焊接。
焊后检测焊缝，焊缝组织形貌如图1所示，焊缝与母材熔合线附近晶粒基本无长大现象，力学性能可靠，能够满足连轧机连续轧制生产的要求。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种连轧生产线铁素体不锈钢焊缝超窄热影响区焊接方法，其特征在于：采用CO2激光焊接方法进行焊接，采用镍基焊丝作为填充金属，其中焊接带钢的厚度范围为0.6mm~6.0mm，焊接钢板拼缝平行度公差最大值≤0.1mm，错边量≤0.05mm，根据焊接带钢的厚度由薄至厚设置焊接工艺参数如下：激光功率为8~12kW，焊接速度为12.0~3.4m/min，焊缝间隙为0.10~0.33mm，送丝速度为1.13~10.58 m/min，退火功率为22.1~40.0 kW，将前一卷带钢的尾部与下一卷带钢的头部焊接。
2.根据权利要求1所述的一种连轧生产线铁素体不锈钢焊缝超窄热影响区焊接方法，其特征在于：所述铁素体不锈钢为430不锈钢。
3.根据权利要求1所述的一种连轧生产线铁素体不锈钢焊缝超窄热影响区焊接方法，其特征在于：所述焊接带钢的材质为430不锈钢，当0.6mm≤带钢厚度≤0.8mm时，激光功率为8 kW；0.8mm＜钢带厚度≤1.0 mm，激光功率为10kW；1.0mm＜钢带厚度≤6.0 mm，激光功率为12kW。
4.根据权利要求1所述的一种连轧生产线铁素体不锈钢焊缝超窄热影响区焊接方法，其特征在于：所述焊接带钢的材质为430不锈钢，当0.6mm≤带钢厚度≤1.5mm时，焊缝间隙为0.10mm；当1.5mm＜带钢厚度≤2.5mm时，焊缝间隙为0.15mm；当2.5mm＜带钢厚度≤3.0mm时，焊缝间隙为0.20mm；当3.0mm＜带钢厚度≤3.5mm时，焊缝间隙为0.25mm；当3.5mm＜带钢厚度≤5.0mm时，焊缝间隙为0.30mm；当5.0mm＜带钢厚度≤6.0mm时，焊缝间隙为0.33mm。
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