專利名稱：功能金屬材料等離子弧焊接及軋制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用等離子弧焊接及軋制鋼帶的方法，尤其適用于功能金屬材料的焊接及軋制。
隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展許多行業(yè)都建立了高速生產(chǎn)線。如彩電顯像管生產(chǎn)線、音頻磁頭生產(chǎn)線、醫(yī)用一次性注射針頭生產(chǎn)線、電力機(jī)車生產(chǎn)線……。這些高速生產(chǎn)線對原材料生產(chǎn)廠家提出了高精度、大卷重供應(yīng)功能金屬材料冷軋鋼帶的要求。
在功能金屬材料冷軋鋼帶的生產(chǎn)過程中，大卷重是實現(xiàn)高精度的前提和條件。沒有大卷重就不能實現(xiàn)高精度。
要實現(xiàn)大卷重只有兩條路可行。一條路是用大冶煉爐鑄造大鋼錠、用大熱軋開坯機(jī)和大型清洗機(jī)組的聯(lián)合作業(yè)法。這需要對現(xiàn)有冶金設(shè)備進(jìn)行大規(guī)模地改造，投資相當(dāng)可觀。另一條路是在現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上，采用高質(zhì)量的焊接方法，將單片的熱軋合金冷帶坯焊接成500～1000Kg左右的大卷，然后再投入高精度冷軋作業(yè)線，生產(chǎn)出高精度、大卷重的功能金屬材料冷軋鋼帶。
國外所有工業(yè)發(fā)達(dá)國家均采用鑄造大鋼錠、用大熱軋開坯機(jī)和大型清洗機(jī)組的聯(lián)合作業(yè)法，焊接只在連續(xù)酸洗，連續(xù)清洗機(jī)組和連續(xù)熱處理過程中起連接作用。焊縫一般在軋制前切掉，不帶焊縫交貨。
國內(nèi)所有生產(chǎn)功能金屬材料冷軋鋼帶的廠家都采用鎢極直流氬弧焊焊接功能金屬材料冷軋帶坯的方法來實現(xiàn)大卷重軋制的。但由于氬弧焊焊接冷帶坯，焊縫截面呈碗狀，結(jié)晶時柱狀晶粗大并以焊點為熱源呈放射狀分布，在軋制過程中易斷帶，無法實現(xiàn)高精度軋制;氬弧焊鎢極伸出槍體，縮小了鎢極與工件的距離加大了槍體與工件的距離，不僅造成鎢極消耗大，而且容易使功能金屬材料的焊縫被污染，改變了功能金屬材料的化學(xué)成分和物理性能，致使焊縫處的功能不符合使用要求;氬弧焊接的鋼帶經(jīng)多次軋制、熱處理后焊縫與基體由于上述缺點，在交貨狀態(tài)時其化學(xué)成分、力學(xué)性能、物理性能、表面質(zhì)量和幾何尺寸精度也很難都與基體保持一致，交貨時鋼帶的焊縫須當(dāng)做廢品剪掉，因而不能保證大卷重供貨。
本發(fā)明的目的在于尋求一種焊接功能金屬材料冷軋鋼帶的方法及工藝，使其焊縫在冷軋過程中不斷帶，實現(xiàn)高精度軋制;成品焊縫與基體的化學(xué)成分、力學(xué)性能、物理性能、表面質(zhì)量和幾何尺寸精度均保持一致，焊縫能與基體一起滿足使用要求，實現(xiàn)大卷重供貨。
本發(fā)明是通過選用具有電流脈沖和預(yù)選，電流緩升、緩降和預(yù)選及具有混氣功能的普通等離子焊機(jī)，配合特定的工藝實現(xiàn)的。
本發(fā)明是通過等離子弧“穿孔法”的方式焊接功能金屬材料冷帶坯的。所謂等離子弧“穿孔法”是在等離子流力作用下形成一個穿透工件的小孔，溶化金屬被排擠在小孔周圍。隨著等離子弧在焊接方向的移動，溶化金屬沿著電弧周圍的溶池壁向溶池后方移動，使小孔跟著等離子弧向前移動，形成完全穿透的焊縫。其焊接速度快，熱影響區(qū)小，焊縫截面呈酒杯狀，結(jié)晶時柱狀晶相對細(xì)小，并以等離子弧在鋼帶上穿孔的孔洞中心為熱點呈放射狀分布，柱狀晶的結(jié)晶方向上部和下部相反，因此能承受較大的剪切力，軋制過程中不易斷帶，是實現(xiàn)高精度軋制的基礎(chǔ)。另外等離子弧焊的鎢極消耗僅為氬弧焊的1/100，加之強(qiáng)大的多層保護(hù)氣體使焊縫不易污染及氧化，從而保證了焊縫與基體化學(xué)成分的一致。同時它可對多種材料進(jìn)行焊接，如軟磁合金、變形永磁合金、彈性合金、膨脹合金、精密電阻合金、高溫合金、電熱合金、無磁不銹鋼系列及耐蝕不銹鋼系列。
具體工藝流程及工藝參數(shù)控制如下1.功能金屬材料等離子弧焊接及軋制工藝流程 2.對不同材質(zhì)、不同厚度的焊接坯料選用不同的等離子弧焊接參數(shù)，其范圍如下坯料厚度-2～8mm焊接電壓-24～36(伏)焊接電流-30～300(安)離子氣量-180～400(升/時)保護(hù)氣總量-600～2000(升/時)焊接速度-12～36(米/時)
3.焊接過程按下列時序控制開離子氣→引弧→小弧建立→開保護(hù)氣→大弧建立→焊接小車啟動→距工件邊緣5mm處按停焊鈕→大弧停止→小弧停止→焊接小車停止→關(guān)離子氣→關(guān)保護(hù)氣。
4.焊接后直接進(jìn)入冷軋，第一軋程總變形率為50～95%，然后按常規(guī)進(jìn)行光亮退火熱處理，第二軋程及以后軋程總變形率為30～60%即可得到焊縫與基體的化學(xué)成分、力學(xué)性能、物理性能、表面質(zhì)量、幾何尺寸精度完全一致的功能金屬材料冷軋鋼帶。對不經(jīng)熱處理過程的功能金屬材料帶鋼總變形率大于85%。
采用本發(fā)明的技術(shù)方案，可以大幅度降低軋制斷帶率，改善焊接質(zhì)量，實現(xiàn)焊接功能金屬材料冷軋鋼帶高精度自動控制;經(jīng)多道次冷軋后，成品焊縫與基體的化學(xué)成分、力學(xué)性能、物理性能、表面質(zhì)量和幾何尺寸精度均保持一致;實現(xiàn)高精度、大卷重供貨，滿足多工位自動拉伸機(jī)床及各種高速沖床生產(chǎn)線用戶的使用要求。它為采用小錠型生產(chǎn)功能金屬材料冷軋鋼帶的生產(chǎn)廠家提供了一條投資少、成效大、在原有冶金設(shè)備的基礎(chǔ)上進(jìn)行高精度軋制，大卷重供貨的新途徑。
現(xiàn)通過以下實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案實施例1同種材質(zhì)、不同厚度冷帶坯的焊接及軋制(1).焊接材質(zhì)PC--80坯料寬度200mm成品規(guī)格0.61×95mm
(2).軋制生產(chǎn)工藝4.5×200冷帶坯經(jīng)焊接后轉(zhuǎn)到冷軋開坯機(jī)上開坯，軋為1.4×200(開坯總變形率69%)，轉(zhuǎn)剪切進(jìn)行切邊，再轉(zhuǎn)熱處理進(jìn)行光亮連續(xù)退火，退火后進(jìn)行成品軋制，軋為0.61±0.02×200，進(jìn)行成品熱處理，再送剪切分條成為0.61×95mm交貨。
(3).成品焊縫質(zhì)量情況PC--80基體與焊縫的化學(xué)成分對比
成品PC--80基體與焊縫的厚度精度對比(無張力軋制)
實施例2不同材質(zhì)、相同厚度冷帶坯的焊接及軋制(1).焊接參數(shù)等離子弧焊接壞料牌號工藝參數(shù)Cr20Ni804J6B壞料厚度(mm)4.54.5焊接電壓(伏)3233焊接電流(安)240180焊接速度(米／時)14.216.6等離子氣量(升／時)390350保護(hù)氣總量(升／時)15001800(2).軋制生產(chǎn)工藝與實施例1相同。
(3).成品焊縫質(zhì)量情況成品基體與焊縫的化學(xué)成分對比
成品基體與焊縫的厚度精度對比(0.5噸張力下軋制) 成品Cr20Ni80焊縫與基體的物理性能對比 成品4J6B焊縫與基體的物理性能對比
權(quán)利要求
1.一種功能金屬材料等離子弧焊接及軋制方法，焊接及軋制工藝流程為平整→切頭→對齊壓料→焊接→檢查→打卷→冷軋 退火，其特征在于，功能金屬材料等離子弧焊接及軋制方法，焊接參數(shù)為坯料厚度2～8mm，焊接電壓24～36(伏)，焊接電流30～300(安)，離子氣量180～400(升/時)，保護(hù)氣總量600～2000(升/時)，焊接速度12～36(米/時)，焊接過程時序為，開離子氣→引弧→小弧建立→開保護(hù)氣→大弧建立→焊接小車啟動→距工件邊緣5mm處按停焊鈕→大弧停止→小弧停止→焊接小車停止→關(guān)離子氣→關(guān)保護(hù)氣，焊接后的冷軋坯在冷軋過程中，第一軋程總變形率為50～95%，第二軋程及以后軋程總變形率為30～60%，對不經(jīng)熱處理過程的功能金屬材料帶鋼總變形率大于85%。
全文摘要
一種等離子弧“穿孔法”焊接功能金屬材料軋冷鋼帶坯的方法，通過選用具有電流脈沖和預(yù)選，電流緩升、緩降和預(yù)選及具有混氣功能的普通等離子焊機(jī)，配合特定的焊接及冷軋工藝，使其焊縫在冷軋過程中不斷帶，實現(xiàn)高精度軋制；成品焊縫與基體的化學(xué)成分、力學(xué)性能、物理性能、表面質(zhì)量和幾何尺寸精度均保持一致，焊縫能與基體一起滿足使用要求，實現(xiàn)大卷重供貨。
文檔編號B23K10/02GK1104571SQ93121288
公開日1995年7月5日 申請日期1993年12月30日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月30日
發(fā)明者李本源, 劉淑波, 胡忠志 申請人:首鋼總公司