一种热轧不锈钢的激光焊接方法与流程

本发明属于带钢焊接技术领域，具体涉及一种热轧不锈钢的激光焊接方法，尤其是针对400系热轧不锈钢的激光焊接方法。

背景技术：

不锈钢酸轧机组，采用激光焊机对带钢头部和尾部进行焊接，以保证生产线的连续性。酸轧机组原料源于热轧不锈钢料，其中以400系热轧不锈钢难于焊接。

400系不锈钢分为马氏体型和铁素体型。马氏体不锈钢进行焊接时，存在脆性、低温韧性恶化，并伴随硬化产生的延展性下降，焊接热影响区的组织通常又硬又脆。铁素体不锈钢在含碳量低的情况下有良好的焊接性能，焊接裂纹内敏感性也较低；但由于被加热至900℃以上的热影响区晶粒显著变粗，使得在室温下缺少延伸性和韧性，易发生低温裂纹。

激光焊机常采用如下步骤进行焊接：夹紧带钢→剪切→拼缝→预感应加热→激光焊接→退火。采用该焊接工艺焊接400系不锈钢的焊缝，即使表面形态饱满，在焊缝质量检测杯突实验机上进行杯突实验时也无法通过；这种焊缝在连轧机上轧制时，容易发生焊缝热感应区断裂，从而导致断带。

技术实现要素：

本发明实施例涉及一种热轧不锈钢的激光焊接方法，至少可解决现有技术的部分缺陷。

本发明实施例涉及一种热轧不锈钢的激光焊接方法，包括如下步骤：

步骤一，夹紧两块待焊接带钢；

步骤二，对两待焊接带钢的焊接端分别进行剪切；

步骤三，将剪切后的两待焊接带钢进行拼缝；

步骤四，采用激光电弧复合焊接工艺对两待焊接带钢进行焊接操作；

步骤五，对焊缝区域进行退火处理。

作为实施例之一，所述退火处理包括在线退火处理，在激光电弧复合焊接的同时对已成型焊缝进行退火。

作为实施例之一，通过激光电弧复合焊接头进行激光电弧复合焊接操作，沿焊缝延伸方向在所述激光电弧复合焊接头后方设置感应加热线圈进行在线退火操作。

作为实施例之一，所述退火处理还包括离线退火处理，且离线退火处理在在线退火处理之后进行。

作为实施例之一，离线退火工位与焊接工位之间的距离为3～5m。

作为实施例之一，带钢从焊接工位运行至离线退火工位过程中，通过控制带钢运行速度以调节焊缝的冷却程度，使焊缝到达离线退火工位时温度降至450～600℃。

作为实施例之一，热轧不锈钢为400系铁素体不锈钢时，离线退火处理的退火功率为40kw～60kw，退火速度为3～4m/min。

作为实施例之一，热轧不锈钢为400系马氏体不锈钢时，离线退火处理的退火功率为20kw～45kw，退火速度为1～2m/min。

作为实施例之一，在线退火处理与离线退火处理均采用感应加热线圈，两感应加热线圈共用一个中频感应加热电源和水冷机。

作为实施例之一，在线退火处理的退火功率为20kw～40kw，退火速度与焊接速度相同。

本发明实施例至少具有如下有益效果：

本发明将激光电弧复合焊接工艺应用于热轧不锈钢的焊接生产中，采用电弧引导的激光电弧复合焊接工艺进行焊接，电弧先作用于带钢，利用电弧的预热作用，在保证大熔深的同时适当增加熔池深度，降低凝固速度，可使焊缝及热影响区的粗大洁净扩散和细化，从而提高焊缝的延伸性和韧性，避免焊缝发生低温裂纹等缺陷；另外，采用激光电弧复合焊接工艺，可以实现在较低激光功率下获得更大的熔深和焊接速度，有利于提高焊接效率、降低成本。

本发明实施例进一步具有如下有益效果：

本发明采用激光电弧复合焊接+在线退火处理的组合工艺对热轧不锈钢进行焊接处理，能够有效地提高焊缝的质量，尤其是延伸性和韧性，保证热轧不锈钢的产品质量。

本发明实施例进一步具有如下有益效果：

本发明提供的热轧不锈钢激光焊接方法，采用激光电弧复合焊接+在线退火处理+离线退火处理的组合工艺，能够显著地提高焊缝的质量，产品的焊缝及热影响区的延伸性好，不易断带，保证热轧不锈钢的产品质量。该方法工艺简单，操作方便，生产成本低。

附图说明

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作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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它的附图。

图1为本发明实施例提供的热轧不锈钢的激光焊接方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1，本发明实施例提供一种热轧不锈钢的激光焊接方法，包括如下步骤：

步骤一，夹紧两块待焊接带钢；

步骤二，对两待焊接带钢的焊接端分别进行剪切；

步骤三，将剪切后的两待焊接带钢进行拼缝；

步骤四，采用激光电弧复合焊接工艺对两待焊接带钢进行焊接操作；

步骤五，对焊缝区域进行退火处理。

激光电弧复合焊接工艺是激光焊接技术领域中的现有技术，此处不作详述。本实施例中，将激光电弧复合焊接工艺应用于热轧不锈钢的焊接生产中，采用电弧引导的激光电弧复合焊接工艺进行焊接，电弧先作用于带钢，利用电弧的预热作用，在保证大熔深的同时适当增加熔池深度，降低凝固速度，可使焊缝及热影响区的粗大洁净扩散和细化，从而提高焊缝的延伸性和韧性，避免焊缝发生低温裂纹等缺陷；另外，采用激光电弧复合焊接工艺，可以实现在较低激光功率下获得更大的熔深和焊接速度，有利于提高焊接效率、降低成本。

上述步骤一中“夹紧两块待焊接带钢”、步骤二中“对两待焊接带钢的焊接端分别进行剪切”以及步骤三中“将剪切后的两待焊接带钢进行拼缝”都与现有的热轧不锈钢激光焊接的相关操作工序无异，此处不作赘述。

进一步优化上述激光焊接方法，对于上述的退火处理工艺，本实施例中，优选为采用在线退火，即所述退火处理包括在线退火处理，在激光电弧复合焊接的同时对已成型焊缝进行退火。通过在线退火，可进一步地使焊缝及热影响区的粗大洁净扩散和细化，提高焊缝的延伸性和韧性，避免焊缝及热影响区发生低温裂纹等缺陷。

因此，本实施例采用激光电弧复合焊接+在线退火处理的组合工艺对热轧不锈钢进行焊接处理，能够有效地提高焊缝的质量，尤其是延伸性和韧性，保证热轧不锈钢的产品质量。

具体而言，对于上述在线退火处理，可通过如下结构实现：上述激光电弧复合焊接通过激光电弧复合焊接头进行焊接操作，沿焊缝延伸方向在所述激光电弧复合焊接头后方设置感应加热线圈进行在线退火操作。可以理解地，激光电弧复合焊接头后方是该激光电弧复合焊接头的靠近已成型焊缝的一侧。

进一步地，在线退火处理的退火速度与焊接速度相同，二者协同作用，保证焊缝质量。另外，在线退火的退火功率可根据带钢厚度进行设计，本实施例中，在线退火功率为20kw～40kw，可适用于各种带钢厚度的400系不锈钢的生产需要，获得良好的焊缝质量。

进一步优化上述激光焊接方法，所述退火处理还包括离线退火处理，且离线退火处理在在线退火处理之后进行，即焊接完毕之后，带钢运行至离线退火工位，对焊缝进行离线退火处理。

通过离线退火处理对在线退火后冷却至一定程度的焊缝再次进行加热，可使得焊缝脱离其脆性区域，从而提高焊缝的塑性。

本实施例提供的热轧不锈钢激光焊接方法，采用激光电弧复合焊接+在线退火处理+离线退火处理的组合工艺，能够显著地提高焊缝的质量，产品的焊缝及热影响区的延伸性好，不易断带，保证热轧不锈钢的产品质量。该方法工艺简单，操作方便，生产成本低。

进一步优选地，离线退火工位与焊接工位(也即在线退火工位)之间的距离为3～5m，优选为控制在3m左右，保证在线退火+离线退火的退火处理效果。其中，带钢从焊接工位运行至离线退火工位过程中，通过控制带钢运行速度以调节焊缝的冷却程度，使焊缝到达离线退火工位时温度降至450～600℃，进一步优选为降低至500℃左右，对降低至该温度范围的焊缝进行再次加热，离线退火的效果较佳，获得的焊缝质量包括其塑性、韧性等都较好。

作为具体的优选实施例，当热轧不锈钢为400系铁素体不锈钢时，离线退火处理的退火功率为40kw～60kw(根据带钢厚度进行选择)，退火速度为3～4m/min，优选为3m/min，获得的400系铁素体不锈钢的焊缝质量较佳。

作为具体的优选实施例，当热轧不锈钢为400系马氏体不锈钢时，离线退火处理的退火功率为20kw～45kw(根据带钢厚度进行选择)，退火速度为1～2m/min，优选为1.5m/min，获得的400系马氏体不锈钢的焊缝质量较佳。

进一步优选地，在线退火处理与离线退火处理均采用感应加热线圈，两感应加热线圈通过软电缆共用一个中频感应加热电源和水冷机，可降低生产成本。进一步地，两感应加热线圈切换进行工作，且两通道输出具备自锁功能；例如，当在线感应加热线圈输出加热时，离线感应加热线圈不启动。

对于上述的感应加热线圈式退火装置，该感应加热线圈安装在带钢下表面，由小车驱动，随小车沿焊缝方向运动，具体结构此处从略。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。