专用于400系列不锈钢焊接的脆性处理装置的制作方法

本发明涉及焊接领域，特别涉及一种专用于400系列不锈钢焊接的脆性处理装置。

背景技术：

随着我国汽车、桥梁、建筑、家电等对钢铁有大量需求的行业的迅猛发展，钢铁企业对高标准和高性价比的钢材的产量和品质要求也越来越高。目前，国内大部分钢铁企业逐渐走向产品转型、装备升级的趋势。因此，特殊钢材的焊接是我们即将面临的重大问题，但利用普通的激光焊机和焊接工艺根本无法满足特殊材质钢种，特别是400系列不锈钢、高强度合金钢和高磷钢等的焊接要求，具体地：

1、由于激光焊接是将高能量密度的激光光束发射在拼接好的带钢缝隙上，使被焊工件瞬间加温至1200～1400℃实现快速焊接，所以这种焊接过程会使焊接区域温度陡然上升、下降，造成焊缝及热影响区形成淬火，而经过淬火后的焊缝及热影响区会明显出现不规则的粗大结晶(特别是400系列不锈钢、高强度合金钢和高磷钢等)，这样，焊缝及热影响区一旦受力就会出现断裂；

2、由于焊接区域在焊接前和焊接时的温度差较大，所以容易产生焊接应力，同时，因焊接应变速率较高，所以容易产生焊接裂纹及因焊缝金属中扩散氢的逸出而导致的氢致裂纹，而且，焊缝及热影响区的淬硬程度较高。

以上两个问题在本公司经过大量的研究和实验后终得以解决，但对于400系不锈钢，由于400系不锈钢有其自身特点(铁素体及铁素～奥氏双相体)，因此，400系列不锈钢的焊缝在焊接时，仍会因金属组织受热影响(温度下降)而形成焊缝脆性。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种焊缝延伸性 好的专用于400系列不锈钢焊接的脆性处理装置。

为了实现以上目的，本发明提供的一种专用于400系列不锈钢焊接的脆性处理装置，包括辅机小车以及依次布置在所述辅机小车上的盛水箱、退火机构和循环水制冷机，所述盛水箱内和所述辅机小车上对应所述盛水箱上方的位置分别设有用于急速冷却在线带钢的焊接区域正反面的急速冷却喷头，所述急速冷却喷头与所述循环水制冷机的输出口连通，所述盛水箱与所述循环水制冷机的输入口连通，所述退火机构的加热温度为500～650℃，所述退火机构采用高频感应加热器。特针对400系列不锈钢，通过在焊接工序的下步工序位置上加设脆性处理装置，并配合热处理，这样能消除400系列不锈钢的脆性，从而进一步地提高了400系列不锈钢的塑性及延伸性。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：

特针对400系列不锈钢，通过在焊接工序的下步工序位置上加设脆性处理装置，并配合热处理，这样能消除400系列不锈钢的脆性，从而进一步地提高了400系列不锈钢的塑性及延伸性。

本发明具有结构简单、工艺简单、焊接好后焊缝及热影响区的延伸性好等特点。

附图说明

图1是本发明中焊接部分的结构示意图；

图2是本发明中辅机部分的结构示意图；

图3是图2的侧视结构示意图。

图中，焊接小车1，剪切装置2，激光焊接装置3，辗压装置4，预热装置5，热处理装置6，正火机构6a，一次正火机构6a1，二次正火机构6a2，回火机构6b，脆性处理装置7，辅机小车7a，盛水箱7b，退火机构7c，循环水制冷机7d，急速冷却喷头7e。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本装置属于焊机的辅机部分(即标号部件7)，本装置在实际使用时， 需与焊接部分(即标号部件1～6)一起组成完整的焊机；对应地，该焊机的焊接工艺包括焊接工序和脆性处理工序两大部分。以下实施例是本装置与激光焊机的组合，当然，本装置也可与电阻焊机、氩弧焊机等焊机组合。

实施例1：

一种带在线连续焊缝热处理的激光焊机，包括焊接小车1，以及依次安装在所述焊接小车1上的剪切装置2、激光焊接装置3和辗压装置4，所述焊接小车1上对应所述激光焊接装置3前方的位置设有可对焊接区域进行在线连续升温预热的预热装置5，所述预热装置5布置在所述剪切装置2和激光焊接装置3之间，所述焊接小车1上对应所述激光焊接装置3后方的位置设有可对焊缝区域进行在线连续焊缝热处理的热处理装置6。通过焊前对焊接区域进行升温预热，这样，既可降低焊接应力，又可降低焊接应变速率，有利于避免产生焊接裂纹及焊缝金属中扩散氢的逸出，避免产生氢致裂纹，同时，也可减少焊缝及热影响区的淬硬程度，而且，还对减缓焊后的冷却速度有着辅助作用；并通过焊后对焊缝区域进行热处理，这样，可使焊缝及热影响区的粗大结晶扩散和细化，从而大大地提高了焊缝的延伸性。

上述热处理装置6包括可对所述焊缝区域进行在线连续焊缝正火处理的正火机构6a和可对所述焊缝区域进行在线连续焊缝回火处理的回火机构6b，所述正火机构6a布置在所述激光焊接装置3和辗压装置4之间，所述回火机构6b布置在所述辗压装置4后方。首先，通过焊后对焊缝区域进行正火处理，这样，可使焊缝及热影响区的粗大结晶扩散和细化，从而大大地提高了焊缝的延伸性；然后，扩散和细化后的结晶经辗压装置4辗压后变得更加紧密，从而更进一步地提高了焊缝的延伸性；最后，焊缝区域经过回火处理后，被辗压装置4辗压破坏的细化晶体再次结晶，从而再进一步地提高了焊缝的延伸性。所述正火机构6a又包括一次正火机构6a1和二次正火机构6a2，所述二次正火机构6a2布置在所述一次正火机构6a1后方。通过焊后对焊缝区域进行一次正火，可使焊缝及热影响区的粗大结晶体得到扩散，并使其分布均匀，同时保持焊缝及热影响区一定温度为二次正火作准备；紧接着通过二次正火，可使焊缝及热影响区晶体组织细化，同时经过两次正火，使幅宽≥1000mm的板带焊缝区域温度比较均匀、平衡，从 而进一步地降低了焊缝及热影响区的淬硬程度，提高了金属延伸性。

上述预热装置5的加热温度为100～200℃，所述一次正火机构6a1的加热温度为600～800℃，所述二次正火机构6a2的加热温度为600～800℃，所述回火机构6b的加热温度为200～300℃。通过根据具体不同型号的带钢，优化选择不同区间的预热温度、一次正火温度、二次正火温度和回火温度，能更进一步地提高焊缝的延伸性。所述预热装置5、一次正火机构6a1、二次正火机构6a2和回火机构6b均采用高频感应加热器，所述辗压装置4的碾压轮的端面为圆弧形。当然，也可采用其他加热器。通过采用端面为圆弧形的碾压轮，能使碾压时的作用力集中在焊缝区域，从而能更好的破坏经正火后的结晶，使其更加紧密。

上述激光焊机的焊接工序的下步工序为脆性处理工序，该脆性处理工序的位置上设有脆性处理装置7，所述脆性处理装置7包括辅机小车7a以及依次布置在所述辅机小车7a上的盛水箱7b、退火机构7c和循环水制冷机7d，所述盛水箱7b内和所述辅机小车7a上对应所述盛水箱7b上方的位置分别设有用于急速冷却在线带钢的焊接区域正反面的急速冷却喷头7e，所述急速冷却喷头7e与所述循环水制冷机7d的输出口连通，所述盛水箱7b与所述循环水制冷机7d的输入口连通，所述退火机构7c的加热温度为500～650℃，所述退火机构7c采用高频感应加热器。特针对400系列不锈钢，通过在焊接工序的下步工序位置上加设脆性处理装置7，并用脆性处理替代回火处理，这样能消除400系列不锈钢的脆性，从而进一步地提高了400系列不锈钢的塑性及延伸性。

本实施例通过焊前对焊接区域进行升温预热，这样，既可降低焊接应力，又可降低焊接应变速率，有利于避免产生焊接裂纹及焊缝金属中扩散氢的逸出，避免产生氢致裂纹，同时，也可减少焊缝及热影响区的淬硬程度，而且，还对减缓焊后的冷却速度有着辅助作用；并通过焊后对焊缝区域进行热处理，这样，可使焊缝及热影响区的粗大结晶扩散和细化，从而大大地提高了焊缝的延伸性；首先，通过焊后对焊缝区域进行正火处理，这样，可使焊缝及热影响区的粗大结晶扩散和细化，从而大大地提高了焊缝的延伸性；然后，扩散和细化后的结晶经辗压装置4辗压后变得更加紧密，从而更进一步地提高了焊缝的延伸性；最后，焊缝区域经过回火处理后，被辗压装置4辗压破坏的细化晶体再次结晶，从而再进一步地提高了 焊缝的延伸性；通过焊后对焊缝区域进行一次正火，可使焊缝及热影响区的粗大结晶体得到扩散，并使其分布均匀，同时保持焊缝及热影响区一定温度为二次正火作准备；紧接着通过二次正火，可使焊缝及热影响区晶体组织细化，同时经过两次正火，使幅宽≥1000mm的板带焊缝区域温度比较均匀、平衡，从而进一步地降低了焊缝及热影响区的淬硬程度，提高了金属延伸性；通过根据具体不同型号的带钢，优化选择不同区间的预热温度、一次正火温度、二次正火温度和回火温度，能更进一步地提高焊缝的延伸性；通过采用端面为圆弧形的碾压轮，能使碾压时的作用力集中在焊缝区域，从而能更好的破坏经正火后的结晶，使其更加紧密；特针对400系列不锈钢，通过在焊接工序的下步工序位置上加设脆性处理装置7，并用脆性处理替代回火处理，这样能消除400系列不锈钢的脆性，从而进一步地提高了400系列不锈钢的塑性及延伸性。

实施例2(针对高强度合金钢和高磷钢等，当然，400系列不锈钢也可采用本实施例的方案，但其易产生脆性)：

一种带在线连续焊缝热处理的激光焊接工艺，包括以下步骤：

1)在线带钢在焊接工序的剪切工位上通过剪切装置2进行剪切拼缝；

2)剪切拼缝完毕后，所述在线带钢的焊接区域在所述焊接工序的预热工位上通过预热装置5进行在线连续升温预热至100～200℃；

3)升温预热后，所述在线带钢在所述焊接工序的焊接工位上通过激光焊接装置3进行焊接；

4a1)焊接完毕后，所述在线带钢的焊缝区域在所述焊接工序的一次正火工位上通过一次正火机构6a1进行在线连续焊缝一次正火，该一次正火温度为600～800℃；

4a2)一次正火完毕后，所述在线带钢的焊缝区域在所述焊接工序的二次正火工位上通过二次正火机构6a2进行在线连续焊缝二次正火，该二次正火温度为600～800℃；

4b)正火处理完毕后，所述在线带钢的焊缝区域在所述焊接工序的辗压工位上通过辗压装置4进行在线连续焊缝辗压；

4c)辗压完毕后，所述在线带钢的焊缝区域在所述焊接工序的回火工位上通过回火机构6b进行在线连续焊缝回火处理，该回火处理温度为 200～300℃。

上述预热装置5、一次正火机构6a1、二次正火机构6a2和回火机构6b均采用高频感应加热器，所述辗压装置4的碾压轮的端面为圆弧形。当然，也可采用其他加热器。通过采用端面为圆弧形的碾压轮，能使碾压时的作用力集中在焊缝区域，从而能更好的破坏经正火后的结晶，使其更加紧密。

本实施例通过在焊接工位前加设可对在线带钢的焊接区域进行升温预热的预热工位，这样，既可降低焊接应力，又可降低焊接应变速率，有利于避免产生焊接裂纹及焊缝金属中扩散氢的逸出，避免产生氢致裂纹，同时，也可减少焊缝及热影响区的淬硬程度，而且，还对减缓焊后的冷却速度有着辅助作用；并通过在焊接工位后加设可对在线带钢的焊缝区域进行热处理的热处理工位，这样，可使焊缝及热影响区的粗大结晶扩散和细化，从而大大地提高了焊缝的延伸性；首先，对焊缝区域采用正火工艺的热处理，这样，可使焊缝及热影响区的粗大结晶扩散和细化，从而大大地提高了焊缝的延伸性；然后，对扩散和细化后的结晶采用辗压工艺，使其变得更加紧密，从而更进一步地提高了焊缝的延伸性；最后，对焊缝区域采用回火工艺的热处理，使被辗压破坏的细化晶体再次结晶，从而再进一步地提高了焊缝的延伸性；通过焊后对焊缝区域先采用一次正火的热处理，可使焊缝及热影响区的粗大结晶体得到扩散，并使其分布均匀，同时保持焊缝及热影响区一定温度为二次正火作准备；紧接着通过对焊缝区域采用二次正火的热处理，可使焊缝及热影响区晶体组织细化，同时经过两次正火，使幅宽≥1000mm的板带焊缝区域温度比较均匀、平衡，从而进一步地降低了焊缝及热影响区的淬硬程度，提高了金属延伸性；通过根据具体不同型号的带钢，优化选择不同区间的预热温度、一次正火温度、二次正火温度和回火温度，能更进一步地提高焊缝的延伸性；通过采用端面为圆弧形的碾压轮，能使碾压时的作用力集中在焊缝区域，从而能更好的破坏经正火后的结晶，使其更加紧密。

实施例3(特针对400系列不锈钢)：

一种带在线连续焊缝热处理的激光焊接工艺，包括以下步骤：

1)在线带钢在焊接工序的剪切工位上通过剪切装置2进行剪切拼缝；

2)剪切拼缝完毕后，所述在线带钢的焊接区域在所述焊接工序的预热 工位上通过预热装置5进行在线连续升温预热至100～200℃；

3)升温预热后，所述在线带钢在所述焊接工序的焊接工位上通过激光焊接装置3进行焊接；

4a1)焊接完毕后，所述在线带钢的焊缝区域在所述焊接工序的一次正火工位上通过一次正火机构6a1进行在线连续焊缝一次正火，该一次正火温度为600～800℃；

4a2)一次正火完毕后，所述在线带钢的焊缝区域在所述焊接工序的二次正火工位上通过二次正火机构6a2进行在线连续焊缝二次正火，该二次正火温度为600～800℃；

4b)正火处理完毕后，所述在线带钢的焊缝区域在所述焊接工序的辗压工位上通过辗压装置4进行在线连续焊缝辗压；

4c)辗压完毕后，所述在线带钢的焊缝区域在所述脆性处理工序的急速冷却工位上通过所述急速冷却喷头7e急速降至常温；

降至常温后的所述在线带钢的焊缝区域在所述脆性处理工序的退火工位上通过所述退火机构7c进行退火处理，该退火温度为500～650℃；

退火后的所述在线带钢的焊缝区域又在所述脆性处理工序的急速冷却工位上通过所述急速冷却喷头7e急速降至常温。

具体地，上述脆性处理工序的位置上的脆性处理装置7包括辅机小车7a以及依次布置在所述辅机小车7a上的盛水箱7b、退火机构7c和循环水制冷机7d，所述盛水箱7b内和所述辅机小车7a上对应所述盛水箱7b上方的位置分别设有用于急速冷却在线带钢的焊接区域正反面的急速冷却喷头7e，所述急速冷却喷头7e与所述循环水制冷机7d的输出口连通，所述盛水箱7b与所述循环水制冷机7d的输入口连通。初始位置时，焊缝位于所述盛水箱7b上方，第一次急速冷却完毕后，辅机小车7a向左移动，使退火机构7c位于焊缝下方进行退火处理，退火完毕后，辅机小车7a向右回位，使盛水箱7b回到焊缝下方，最后再进行第二次急速冷却。

上述预热装置5、一次正火机构6a1、二次正火机构6a2和退火机构7c均采用高频感应加热器，所述辗压装置4的碾压轮的端面为圆弧形。当然，也可采用其他加热器。通过采用端面为圆弧形的碾压轮，能使碾压时的作用力集中在焊缝区域，从而能更好的破坏经正火后的结晶，使其更加紧密。

本实施例通过在焊接工位前加设可对在线带钢的焊接区域进行升温预 热的预热工位，这样，既可降低焊接应力，又可降低焊接应变速率，有利于避免产生焊接裂纹及焊缝金属中扩散氢的逸出，避免产生氢致裂纹，同时，也可减少焊缝及热影响区的淬硬程度，而且，还对减缓焊后的冷却速度有着辅助作用；并通过在焊接工位后加设可对在线带钢的焊缝区域进行热处理的热处理工位，这样，可使焊缝及热影响区的粗大结晶扩散和细化，从而大大地提高了焊缝的延伸性；通过将焊接工序的下步工序设计成脆性处理工序，这样能消除400系列不锈钢的脆性，从而进一步地提高了400系列不锈钢的塑性及延伸性；首先，对焊缝区域采用正火工艺的热处理，这样，可使焊缝及热影响区的粗大结晶扩散和细化，从而大大地提高了焊缝的延伸性；然后，对扩散和细化后的结晶采用辗压工艺，使其变得更加紧密，从而更进一步地提高了焊缝的延伸性；最后，对焊缝区域采用脆性处理，消除400系列不锈钢的脆性，从而再进一步地提高了400系列不锈钢的塑性及延伸性；通过焊后对焊缝区域先采用一次正火的热处理，可使焊缝及热影响区的粗大结晶体得到扩散，并使其分布均匀，同时保持焊缝及热影响区一定温度为二次正火作准备；紧接着通过对焊缝区域采用二次正火的热处理，可使焊缝及热影响区晶体组织细化，同时经过两次正火，使幅宽≥1000mm的板带焊缝区域温度比较均匀、平衡，从而进一步地降低了焊缝及热影响区的淬硬程度，提高了金属延伸性；通过采用退火处理配合急速冷却的工艺，消除了400系列不锈钢在475℃区间产生的脆性组织，从而进一步地提高了400系列不锈钢的塑性及延伸性；通过在退火处理前再加一次急速冷却，保障了在焊接400系列不锈钢时的工艺和焊接质量的统一性；通过根据具体不同型号的带钢，优化选择不同区间的预热温度、一次正火温度、二次正火温度和回火温度，能更进一步地提高焊缝的延伸性；通过采用端面为圆弧形的碾压轮，能使碾压时的作用力集中在焊缝区域，从而能更好的破坏经正火后的结晶，使其更加紧密。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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。