CN202110496191.5一种中高牌号无取向硅钢无焊丝焊接的方法

权利要求

1.一种中高牌号无取向硅钢无焊丝焊接的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将含硅量在0.45%~1.4%的低牌号无取向硅钢作为激光拼接焊的引带，将含硅量为1.4%~3.0%的中高牌号无取向硅钢作为激光拼接焊的母材，将引带的带尾和母材的带头对中接触相连；

2）激光焊接前对引带和母材之间的焊缝进行预热处理，然后采用激光焊机以激光功率为10~12KW和焊接速度为4~4.5m/min的焊接参数焊接，焊接完成后对焊缝高温回火处理；

3）焊接完成后，将一端焊接的含硅量为1.4%~3.0%的中高牌号无取向硅钢作为引带，选择含硅量在0.45%~1.4%的低牌号无取向硅钢作为激光拼接焊的母材，按照上述步骤交替焊接；

所述步骤2）中，对焊缝预热处理的加热功率为15~17.5KW，温度为150~250℃，加热时间为15~25s，对焊缝高温回火处理的加热功率为20~30KW，回火的温度为300~400℃，加热时间为15~ 25s；

将含硅量为1.4%~3.0%的中高牌号无取向硅钢与含硅量在0.45%~1.4%的低牌号无取向硅钢拼焊后，焊缝处的屈服强度为280~320MPa，抗拉强度为390~430MPa，伸长率为35~40%。

2.根据权利要求1所述的中高牌号无取向硅钢无焊丝焊接的方法，其特征在于，所述焊缝通过五机架六辊连轧机组后，焊缝的断带率为2~5‰。

3.根据权利要求2所述的中高牌号无取向硅钢无焊丝焊接的方法，其特征在于，所述五机架六辊连轧机组轧制工作的具体参数为：第一机架的压下率为30%~40%、单位张力为110~130 KN/mm ²、工作辊弯辊力为10~40 KN；第二机架的压下率为30%~40%、单位张力为120~140KN/mm ²、工作辊弯辊力为10~40 KN；第三机架的压下率为30%~40%、单位张力为140~170 KN/mm ²、工作辊弯辊力为10~40 KN；第四机架的压下率为20%~30%、单位张力为150~180 KN/mm ²、工作辊弯辊力为10~40 KN；第五机架的压下率为3%~10%、单位张力为20~40 KN/mm ²、工作辊弯辊力通过板形自动控制系统自动控制。

说明书

一种中高牌号无取向硅钢无焊丝焊接的方法

技术领域

本发明涉及无取向硅钢激光焊接技术领域，尤其涉及一种中高牌号无取向硅钢无焊丝焊接的方法。

背景技术

酸轧机组为全连续化高速生产机组，生产时将前一卷带钢的带尾和当前带钢的带头通过激光焊机设备焊接起来，以保证酸轧机组的连续生产，焊接处俗称为焊缝。酸轧机组激光焊机焊接钢种范围为：热轧低碳钢、超低碳钢、低合金高强度钢、低牌号无取向电工钢，而对于硅钢产品来说，由于材料中含硅量相比普碳钢要高的多，材料的塑性和韧性较差，对这种材料进行激光焊接，焊缝脆性大，并产生较大的焊缝应力，致使焊缝的机械性能与母材相比有一定的差距，特别是抗弯曲强度显著下降，这就难以满足对焊缝机械性能有较高要求的领域，因此中高牌号无取向硅钢不在该焊机的焊接范围内。

对于含硅量较高的无取向硅钢产品，传统的焊接工艺无法满足其连续生产的要求，只能采用可逆轧机单卷生产，其生产效率将大大降低。

虽然部分厂家通过使用焊丝焊接也实现了中高牌号无取向硅钢的连续生产，但使用焊丝焊接存在设备投资成本高、焊接工艺成本高等缺点。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种中高牌号无取向硅钢无焊丝焊接的方法，可实现中高牌号无取向硅钢的无焊丝焊接，提高了焊缝的质量，保证了焊缝的可连续轧制。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：所述中高牌号无取向硅钢无焊丝焊接的方法，包括以下步骤：

1)将含硅量在0.45％～1.4％的低牌号无取向硅钢作为激光拼接焊的引带，将含硅量为1.4％～3.0％的中高牌号无取向硅钢作为激光拼接焊的母材，将引带的带尾和母材的带头对中接触相连；

2)激光焊接前对引带和母材之间的焊缝进行预热处理，然后采用激光焊机以激光功率为10～12KW和焊接速度为4～4.5m/min的焊接参数焊接，焊接完成后对焊缝高温回火处理；

3)焊接完成后，将一端焊接的含硅量为1.4％～3.0％的中高牌号无取向硅钢作为引带，选择含硅量在0.45％～1.4％的低牌号无取向硅钢作为激光拼接焊的母材，按照上述步骤交替焊接。

所述步骤2)中，对焊缝预热处理的加热功率为15～17.5KW，温度为 150～250℃，加热时间为15～25s，对焊缝高温回火处理的加热功率为20～30KW，回火的温度为300～400℃，加热时间为15～25s；

将含硅量为1.4％～3.0％的中高牌号无取向硅钢与含硅量在0.45％～1.4％的低牌号无取向硅钢拼焊后，焊缝处的屈服强度为280～320MPa，抗拉强度为 390～430MPa，伸长率为35～40％。

所述焊缝通过五机架六辊连轧机组后，焊缝的断带率为2～5‰。

所述五机架六辊连轧机组轧制工作的具体参数为：第一机架的压下率为 30％～40％、单位张力为110～130KN/mm ²、工作辊弯辊力为10～40KN；第二机架的压下率为30％～40％、单位张力为120～140KN/mm ²、工作辊弯辊力为10～40 KN；第三机架的压下率为30％～40％、单位张力为140～170KN/mm ²、工作辊弯辊力为10～40KN；第四机架的压下率为20％～30％、单位张力为150～180KN/mm ²、工作辊弯辊力为10～40KN；第五机架的压下率为3％～10％、单位张力为20～40 KN/mm ²、工作辊弯辊力通过板形自动控制系统自动控制。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过选择低牌号无取向硅钢与中高牌号无取向硅钢交替焊接，提高了焊缝与母材焊接性能的匹配性，在采用激光焊机焊接之前对焊缝处进行预热处理，然后再焊接，最后对焊缝进行高温回火处理，无需使用焊丝进行焊接，降低了焊接成本，而且焊接完成后降低了焊缝处的脆硬性和内应力，提高了焊缝处组织的稳定性，提高了焊缝的韧性和延伸性，降低了断带率，满足了连续轧制生产的要求，提高了无取向硅钢轧制的生产效率。

2、本发明根据焊缝处的性能来适当调节五机架六辊连轧机组中各机架的轧制参数，包括减小了第一机架、第二机架的单位张力，且减小了第一、二、三、四机架上工作辊的弯辊力，降低了轧制前期的断带率，而且通过适当增加了第三机架、第四机架的单位张力，既降低了断带率，又提高了轧制的效率。

综上，本发明通过合理选择引带、在焊接前预加热和焊接后回火处理的工艺、适当调整连轧机组的轧制参数，实现了中高牌号无取向硅钢的无焊丝焊接，提高了焊缝的质量，降低了断带率，保证了焊缝的可连续轧制，提高了轧制的效率。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明具体的实施方案为：一种中高牌号无取向硅钢无焊丝焊接的方法，包括以下步骤：

1)将含硅量在0.45％～1.4％的低牌号无取向硅钢作为激光拼接焊的引带，将含硅量为1.4％～3.0％的中高牌号无取向硅钢作为激光拼接焊的母材，将引带的带尾和母材的带头对中接触相连；

2)激光焊接前对引带和母材之间的焊缝进行预热处理，预热处理的加热功率为15～17.5KW，温度为150～250℃，加热时间为15～25s；然后采用激光焊机以激光功率为10～12KW和焊接速度为4～4.5m/min的焊接参数下焊接；焊接完成后对焊缝高温回火处理，高温回火处理的加热功率为20～30KW，回火的温度为300～400℃，加热时间为15～25s；

3)焊接完成后，将一端焊接的含硅量为1.4％～3.0％的中高牌号无取向硅钢作为引带，选择含硅量在0.45％～1.4％的低牌号无取向硅钢作为激光拼接焊的母材，按照上述步骤交替焊接。

4)焊接完成后需要对焊缝做杯突试验。具体地方法是：1、对焊缝取样；2、将试样放置在杯突试验机上；3、在试样两面沿其焊缝的长度方向冲压不少于5 个点；4、根据冲压后裂缝的状态在判断焊缝的强度是否符合轧制标准，判断标准如下：1)裂缝垂直于焊缝，合格；2)有2条裂缝，一条垂直于焊缝，一条平行于焊缝，合格；3)裂缝在焊缝处形成圆圈，合格；4)只有一条裂缝，在焊缝处且平行于焊缝，不合格。

将含硅量为1.4％～3.0％的中高牌号无取向硅钢与含硅量在0.45％～1.4％的低牌号无取向硅钢拼焊后，按照国家标准制样后放入拉伸试验机对试样拉伸，拉断后，经过检测，焊缝处的屈服强度为280～320MPa，抗拉强度为390～430MPa，伸长率为35～38％。

5)若通过杯突试验检测焊缝强度合格，则满足了轧制要求，使交替焊接后的硅钢带通过五机架六辊连轧机组进行轧制，五机架六辊连轧机组轧制工作的具体参数为：第一机架的压下率为30％～40％、单位张力为110～130KN/mm ²、工作辊弯辊力为10～40KN；第二机架的压下率为30％～40％、单位张力为120～140 KN/mm ²、工作辊弯辊力为10～40KN；第三机架的压下率为30％～40％、单位张力为140～170KN/mm ²、工作辊弯辊力为10～40KN；第四机架的压下率为 20％～30％、单位张力为150～180KN/mm ²、工作辊弯辊力为10～40KN；第五机架的压下率为3％～10％、单位张力为20～40KN/mm ²、工作辊弯辊力通过现有的板形自动控制系统(ASC)根据板形进行自动控制，即根据安装在第五机架出口侧的平直度仪测量平直度的实际值，来控制第五机架的弯辊力，弯辊力的修正量由目标平直度值和平直度的实际值(加影响系数)间的偏差来计算输出到第五机架。由于焊缝处的力学性能不及完整钢带的力学性能，需要适当调节五机架六辊连轧机组中各机架的轧制参数，包括减小了第一机架、第二机架的单位张力，且减小了第一、二、三、四机架上工作辊的弯辊力，降低了轧制前期的断带率，而且通过适当增加了第三机架、第四机架的单位张力，既降低了断带率，使断带率达到2～5‰，又提高了轧制的效率。

实施例1

该实施例选择含硅量为0.9％的牌号为XG800WR的低牌号无取向硅钢为激光拼接焊的引带，将该引带与含硅量为1.9％的牌号为XG470WR的中牌号无取向硅钢的母材进行交替焊接的方法如下：

1)将引带的带尾和母材的带头对中接触相连；

2)激光焊接前对引带和母材之间的焊缝进行预热处理，预热处理的加热功率为17.5KW，温度为200℃，加热时间为18s；然后采用激光焊机以激光功率为11KW和焊接速度为4.2m/min的焊接参数下焊接；焊接完成后对焊缝高温回火处理，高温回火处理的加热功率为30KW，回火的温度为390℃，加热时间为 18s；

3)焊接完成后，将一端焊接的含硅量为1.9％的牌号为XG470WR的无取向硅钢作为引带，选择含硅量为0.9％的牌号为XG800WR的无取向硅钢作为激光拼接焊的母材，按照上述步骤交替焊接。

4)焊接完成后对焊缝做杯突试验，对焊缝取样后将试样放置在杯突试验机上，在试样两面沿其焊缝的长度方向冲压6个点，冲压完成后发现裂缝在焊缝处形成圆圈，则焊缝强度合格，满足了轧制要求。经过取样检测，焊缝处的屈服强度为303MPa，抗拉强度为427MPa，伸长率为38％。

5)将交替焊接后的无取向硅钢带通过五机架六辊连轧机组进行轧制，并按照以下轧制参数进行轧制：第一机架的压下率为34.4％、单位张力为130 KN/mm ²、工作辊弯辊力为16KN，第二机架的压下率为36.3％、单位张力为140 KN/mm ²、工作辊弯辊力为20KN，第三机架的压下率为32.5％、单位张力为 170KN/mm ²、工作辊弯辊力为30KN，第四机架的压下率为26.7％、单位张力为 175KN/mm ²、工作辊弯辊力为30KN，第五机架的压下率为3.7％、单位张力为 40KN/mm ²、工作辊弯辊力通过现有的板形自动控制系统(ASC)根据板形进行自动控制。拼焊后的无取向硅钢带待轧制完成后，焊缝处的断带率为3‰。

实施例2

该实施例选择含硅量为0.9％的牌号为XG800WR的低牌号无取向硅钢为激光拼接焊的引带，将该引带与含硅量为2.7％的牌号为XG350WR的高牌号无取向硅钢的母材进行交替焊接的方法如下：

1)将引带的带尾和母材的带头对中接触相连；

2)激光焊接前对引带和母材之间的焊缝进行预热处理，预热处理的加热功率为20KW，温度为250℃，加热时间为20s；然后采用激光焊机以激光功率为 11.2KW和焊接速度为3.6m/min的焊接参数下焊接；焊接完成后对焊缝高温回火处理，高温回火处理的加热功率为30KW，回火的温度为380℃，加热时间为 20s；

3)焊接完成后，将一端焊接的含硅量为2.7％的牌号为XG350WR的高牌号无取向硅钢作为引带，选择含硅量为0.9％的牌号为XG800WR的无取向硅钢作为激光拼接焊的母材，按照上述步骤交替焊接。

4)焊接完成后对焊缝做杯突试验，对焊缝取样后将试样放置在杯突试验机上，在试样两面沿其焊缝的长度方向冲压6个点，冲压完成后发现裂缝在焊缝处形成圆圈，则焊缝强度合格，满足了轧制要求。经过取样检测，焊缝处的屈服强度为312MPa，抗拉强度为418MPa，伸长率为37.5％。

5)将交替焊接后的无取向硅钢带通过五机架六辊连轧机组进行轧制，并按照以下轧制参数进行轧制：第一机架的压下率为35％、单位张力为120KN/mm ²、工作辊弯辊力为20KN，第二机架的压下率为35％、单位张力为140KN/mm ²、工作辊弯辊力为20KN，第三机架的压下率为32％、单位张力为170KN/mm ²、工作辊弯辊力为25KN，第四机架的压下率为26％、单位张力为175KN/mm ²、工作辊弯辊力为35KN，第五机架的压下率为4％、单位张力为40KN/mm ²、工作辊弯辊力通过现有的板形自动控制系统(ASC)根据板形进行自动控制。拼焊后的无取向硅钢带待轧制完成后，焊缝处的断带率为5‰。

对比例1

以下对比例将含硅量为1.9％的牌号为XG470WR的中牌号无取向硅钢为激光拼接焊的引带和母材进行拼焊，具体的方法如下：

1)将两个牌号为XG470WR的无取向硅钢的带尾和带头对中接触相连。

2)激光焊接前对焊缝进行预热处理，预热处理的加热功率为17.5KW，温度为180℃，加热时间为18s；然后采用激光焊机以激光功率为11KW和焊接速度为4.2m/min的焊接参数下焊接；焊接完成后对焊缝高温回火处理，高温回火处理的加热功率为30KW，回火的温度为380℃，加热时间为18s。

3)焊接完成后，将牌号为XG470WR的无取向硅钢依次向后焊接，焊接完成后对焊缝做杯突试验，对焊缝取样后将试样放置在杯突试验机上，在试样两面沿其焊缝的长度方向冲压6个点，冲压完成后发现裂缝在焊缝处形成圆圈，则焊缝强度合格，满足了轧制要求。

4)经过取样检测，焊缝处的屈服强度为363MPa，抗拉强度为474MPa，伸长率为30.5％，焊缝处的屈服强度和抗拉强度大于实施例1中的值，伸长率低于实施例1中的值，焊缝处的脆硬性和内应力较大，焊缝的韧性和延伸性小，容易产生焊缝处断带的问题。

5)将焊接后的无取向硅钢带通过五机架六辊连轧机组进行轧制，拼焊后的无取向硅钢带待轧制完成后，焊缝处的断带率为15％。

对比例2

将牌号为DC04的含硅量在0.03％的普碳钢与含硅量为1.9％的牌号为 XG470WR的中牌号无取向硅钢依次交替焊接，按照实施例1的焊接的参数和焊接方法进行焊接。

对焊缝取样后将试样放置在杯突试验机上，在试样两面沿其焊缝的长度方向冲压6个点，冲压完成后发现只有一条裂缝，在焊缝处且平行于焊缝，说明焊缝强度不合格，不满足连轧的要求。

对比例3

该对比例选择含硅量为0.9％的牌号为XG800WR的低牌号无取向硅钢为激光拼接焊的引带，将该引带与含硅量为1.9％的牌号为XG470WR的中牌号无取向硅钢的母材进行交替焊接。其焊接的参数和焊接方法为：激光焊接前对焊缝进行预热处理，预热处理的加热功率为12.5KW，温度为140℃，加热时间为12s；然后采用激光焊机以激光功率为9KW和焊接速度为6.0m/min的焊接参数下焊接；焊接完成后对焊缝高温回火处理，高温回火处理的加热功率为17.5KW，回火的温度为250℃，加热时间为12s。

焊接完成后对焊缝做杯突试验，对焊缝取样后将试样放置在杯突试验机上，在试样两面沿其焊缝的长度方向冲压6个点，冲压完成后发现裂缝在焊缝处形成圆圈，则焊缝强度合格，满足轧制要求。

经过取样检测，焊缝处的屈服强度为312MPa，抗拉强度为423MPa，伸长率为34％，焊缝处的屈服强度和抗拉强度大于实施例1中的值，伸长率低于实施例1中的值，焊缝处的脆硬性和内应力较大，焊缝的韧性和延伸性小，焊缝处的质量低于实施例1中焊缝的质量。

将焊接后的无取向硅钢带通过五机架六辊连轧机组进行轧制，拼焊后的无取向硅钢带待轧制完成后，焊缝处的断带率为10％，断带率大于实施例1的断带率。

对比例4

该对比例选择含硅量为0.9％的牌号为XG800WR的低牌号无取向硅钢为激光拼接焊的引带，将该引带与含硅量为1.9％的牌号为XG470WR的中牌号无取向硅钢的母材进行交替焊接，与对比例3相同。其焊接的参数和焊接方法为：激光焊接前对焊缝进行预热处理，预热处理的加热功率为22.5KW，温度为270℃，加热时间为20s；然后采用激光焊机以激光功率为11KW和焊接速度为3.5m/min 的焊接参数下焊接；焊接完成后对焊缝高温回火处理，高温回火处理的加热功率为32KW，回火的温度为450℃，加热时间为20s。

焊接完成后对焊缝做杯突试验，对焊缝取样后将试样放置在杯突试验机上，在试样两面沿其焊缝的长度方向冲压6个点，冲压完成后发现裂缝在焊缝处形成圆圈，则焊缝强度合格，满足轧制要求。

经过取样检测，焊缝处的屈服强度为306MPa，抗拉强度为423MPa，伸长率为34.5％，焊缝处的屈服强度和抗拉强度大于实施例1中的值，伸长率低于实施例1中的值，焊缝处的脆硬性和内应力较大，焊缝的韧性和延伸性小，焊缝处的质量低于实施例1中焊缝的质量。

将焊接后的无取向硅钢带通过五机架六辊连轧机组进行轧制，拼焊后的无取向硅钢带待轧制完成后，焊缝处的断带率为10％，断带率大于实施例1的断带率。

有上述对比例可以看出：本发明从焊缝与母材焊接性能的匹配性角度出发，通过合理选择引带的钢种，指定在焊接前预加热和焊接后回火处理的工艺，适当调整连轧机组的轧制参数，实现了中高牌号无取向硅钢的无焊丝焊接，提高了焊缝的质量，降低了断带率，保证了焊缝的可连续轧制，提高了轧制的效率。

以上所述，本说明书并非是要将本发明局限在所示所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。