一种在窄搭接焊机上对45钢焊缝退火的方法

摘要

一种在窄搭接焊机上对45钢焊缝退火的方法，属于冷轧板带轧制技术领域。在焊接完成后保持焊缝位置不变，使焊接电极在一定的压力下，由操作侧向驱动侧再一次碾压焊缝区域，同时加载一定的电流；通过对电极电流、电极压力和碾压速度三个参数的设定，使焊缝区域产生热量达到600℃-650℃的退火温度，并在常温下自然冷却，达到退火工艺要求，再以杯突实验来验证焊缝的强度。优点在于，解决窄搭接方式焊接45钢不能满足生产要求的问题。

说明书

技术领域

本发明属于冷轧板带轧制技术领域，特别是涉及一种在窄搭接焊机上对45钢焊缝退火的方法。

背景技术

45钢在冷轧板带生产中，经酸洗处理和轧制后，常使用罩式炉退火，而不采用连续退火生产，很大一部分原因在于，罩式退火为整卷处理，钢卷无需开卷即完成退火工艺，而连续退火需要经过开卷展开后以带钢的形式穿过生产线各工艺环节，相邻两卷需使用焊机焊接来保证生产的连续性。普通低碳钢(CQ)和无间隙原子钢(IF)的碳含量在0.10％以下，其它合金元素含量也较小，因而焊接性好，不需采用特殊工艺措施即可得到优质的焊缝。而45钢含碳量在0.45％左右，属于中碳钢，具有较大的淬硬倾向，焊接性比低低碳钢差，焊接时有一部分母材会溶化到焊缝中去，使焊缝增碳，加之硫等杂质的影响，易在焊缝中引起热裂纹，焊接质量不能满足生产要求。

各种方式的焊后退火是提高焊缝强度的有效途径。焊后退火能够有效减小焊缝的内应力，细化组织晶粒，降低焊缝的脆性，从而提高焊缝的强度。感应加热是最普遍的焊后退火方式，此方式在激光焊机中得到广泛的应用，但是在带钢处理线中普遍应用的窄搭接焊机中，均没有提供感应加热器等焊后退火装置，成为45钢使用窄搭接方式焊接的技术瓶颈。

在窄搭接焊机上不能对45钢焊缝退火，制约了连续退火线产品大纲的扩展，解决这一问题，必会带来可观的经济效益。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在窄搭接焊机上对45钢焊缝退火的方法，解决窄搭接方式焊接45钢不能满足生产要求的问题。

本发明中涉及的45钢成分如下(单位：重量％，余量为：Fe)：

45钢经过搭接焊接后，焊缝熔合区域受增碳和其它杂质的影响，电导率降低，单位电阻增大，在一定电流的作用下会产生较大的热量。应用这一原理，实现本发明的目的，采用了如下的技术方案。

在焊接完成后保持焊缝位置不变，采用和焊接类似的方式，使焊接电极在一定的压力下，由操作侧向驱动侧再一次碾压焊缝区域，同时加载一定的电流。通过对电极电流(设定范围为5～25kA)、电极压力(设定范围为3～25kN)和碾压速度(设定范围为5～15m/min)三个参数的设定，使焊缝区域产生热量达到600℃-650℃的退火温度，并在常温下自然冷却，达到退火工艺要求，再以杯突实验(冲头直径22mm)来验证焊缝的强度。确定合适的退火参数需要经过多次试验，将三个参数在设定范围内排列组合，最终选择满足工艺要求的最佳参数组合。退火参数的具体设定依据如下：

(1)退火电流。设定范围为5～25kA，退火电流的设定随着母材厚度的增加而提高，电流过大时容易引起过烧情况，所以初次应选择较小的电流值，实验证明选取同规格焊接电流的50％左右作为电流设定的初值较为合适；

(2)退火压力。设定范围为3～25kN，退火压力的设定同样随着母材厚度的增加而提高，压力偏低时容易引起电极打火，导致孔洞和凹坑等缺陷，所以初次应选择较大的压力值，选取同规格焊接压力的70％左右作为压力设定的初值较为合适；

(3)碾压速度。设定范围为5～15m/min，碾压速度的设定以较低的设定值为优，较低的碾压速度能取得更好的保温效果，初次选择设定范围的下限5m/min。

退火温度在600℃-650℃范围内，考虑到设备的监控温度比实际温度会降低100℃左右，以500℃-550℃的监控温度为试验标准。根据初次试验的监控温度、焊缝表面质量和杯突试验结果三个方面检验，综合判定退火的效果。具体的试验方法如下：

(1)退火温度的调整。监控温度偏高时，以1kA为单位提高退火电流值，如果仍然偏高，再以1kN为单位降低退火压力，两参数向相反的方向交替调整，使其最终达到合适的温度。监控温度偏低时，采用和温度偏高时相反的方法调整；

(2)检验退火温度合格试样的表面质量，选出焊缝表面光洁，无过烧情况，无孔洞和凹坑等缺陷的试样；

(3)将表面质量符合要求的试样选出，在焊缝长度方向上从操作侧到驱动侧均布取5个测试位置，序号分别为①-⑤，其中①和⑤在距离试样两端5cm位置。在5个测试位置做杯突试验，以全部无沿搭接处的开裂为检验合格，允许热影响区处的开裂，最终选出合格的试样，以此来确定退火参数。

具体实施方式

下面以实例说明本发明的退火方法。为验证杯突试验的正确性，取与杯突试验中相同焊接和退火参数的焊缝，在杯突试验的测试位置切标准试样做拉伸试验。

实例1：45钢(2.0mm×1530mm)焊接45钢(2.0mm×1530mm)

根据试验结果最终确定的退火参数如下表：

  退火电流(kA)  退火速度(m/min)  退火压力(kN)  10  5  16

拉伸试验结果如下表：

  序号 抗拉强度(MPa) 延伸率A(％)  断裂位置  ①  766.33  2.26  热影响区

  ②  785.32  2.65  热影响区  ③  754.78  2.76  热影响区  ④  610.20  2.54  热影响区  ⑤  820.72  2.35  热影响区

从拉伸试验结果可以看出，其与杯突试验结果一致，可以满足生产要求。

实例二：45钢(2.0mm×1530mm)焊接SPCC(2.0mm×1530mm)

根据试验结果最终确定的退火参数如下表：

  退火电流(kA)  退火速度(m/min)  退火压力(kN)  9  5  14

拉伸试验结果如下表：

  序号  抗拉强度(MPa)  延伸率A(％)  ①  562.78  2.62  ②  582.63  2.21  ③  623.43  4.41  ④  604.22  2.51  ⑤  610.84  3.42

从拉伸试验结果可以看出，其与杯突试验结果一致，可以满足生产要求。

由此可以看出，本发明阐述的退火方法能够有效的对45钢焊缝退火处理，提高焊缝的强度，解决窄搭接方式焊接45钢不能满足生产要求的问题。