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[自动不锈钢激光焊接机生产厂家]中冶南方成功开发国内首台不锈钢连轧激光焊接机6kW碟片激光

作者:初夏      发布时间:2021-05-08      浏览量:0
十年前,由于生产规模和技术发展的制约,国

十年前,由于生产规模和技术发展的制约,国内在冷轧不锈钢连续生产线上一直使用传统的弧焊机,但弧焊机存在焊接缺陷,严重影响冷轧不锈钢连续生产线的生产能力。中冶南方工程技术有限公司研发出国内首台不锈钢连轧机激光焊接机,在国内外许多大型不锈钢冷轧厂成功应用,有力促进了我国激光焊接机高端装备制造业的发展。

随着科学技术的进步和国民经济的发展,不锈钢在化工、食品、医药、航空、石油、冶金、印染、汽车等行业大量应用于化工、食品、医药、航空、冶金、印染等行业。目前,生产冷轧不锈钢主要采用连续酸洗机组(CPL)、连续轧制机组(TCM)、连续退火酸洗机组(HAPL/APL)、连续轧制退火酸洗机组(HRAPL/DRAPL)等,提高生产效率,降低生产成本。到2010年为止,对于厚度在0.8mm以上的不锈钢,上述连续生产线的焊机使用弧焊,但有咬伤、气孔、裂纹等缺陷,严重影响生产线的生产能力和成材率。激光焊接因热影响区小、焊接速度高、焊接过轧机断带率低等优点,近年来在冷轧不锈钢连续生产线上普遍应用,几乎取代了弧焊。

不锈钢焊接工艺

2.1焊接工艺对比

不锈钢主要焊接工艺对比,如表1所示。通过分析,激光焊接或激光电弧复合焊接在焊接质量、效率和稳定性方面具有显着优点。

2.2不锈钢激光焊接工艺

奥氏体不锈钢与铁素体不锈钢和马氏体不锈钢相比,焊接性能好,能很好地适应熔化焊接,焊接头在焊接状态下具有良好的塑性和韧性。激光焊接速度高,热输入量小,适合焊接奥氏体不锈钢。奥氏体不锈钢采用激光焊接或激光电弧焊接技术,采用奥氏体焊接材料时,无需预热或焊接后热处理。

关于铁素体不锈钢,其激光焊接组织是粗大的全铁素体组织,或者在铁素体晶界形成少量的马氏体组织。高温时不存在或极少存在奥氏体,在凝固温度区间冷却时,晶粒剧烈生长,粗晶脆化现象严重。铁素体不锈钢采用激光电弧焊接技术,采用奥氏体焊接材料时,一般不需要预热,焊接后需要热处理。采用奥氏体不锈钢填充金属和控制技术参数,使铁素体不锈钢焊接获得大量奥氏体。高温时,奥氏体的存在严格限制铁素体晶粒的生长,提高焊接韧性。另外,通过焊接后的热处理改变熔接区和热影响区分析出物的分布形态,减少焊接应力,同时还原焊接中存在的少量马氏体,进一步提高焊接韧性。

对于马氏体不锈钢,在一般的热机械加工状态下,即使静止空气中的冷却速度也足以发生同素异构变化,奥氏体生成大量马氏体。因此,激光焊接产生以马氏体为中心的脆性焊接,显着降低焊接的塑性和韧性。马氏体不锈钢采用激光电弧焊接技术,采用奥氏体焊接材料时,焊接前需要预热,焊接后不能立即退火,冷却到一定温度后,热处理焊接,使焊接脱离其脆性区域,提高焊接塑性。

中冶南方激光焊接机技术特点

中冶南方工程技术有限公司(以下简称中冶南方)于2013年开发的首台激光焊接机成功应用于青山集团不锈钢六架连轧机,也是国内不锈钢连续生产线上应用的首台国产激光焊接机

1)采用固体激光代替气体激光,激光通过光纤传输,焊接机的使用和维护成本低。

2)激光焊接机具有激光焊接、激光电弧复合焊接等焊接模式,最大限度地提高焊接机的可靠性和适应性。

3)采用多种重要设备技术,提高整体精度和稳定性,使用和维护方便。

中冶南方激光焊接机应用

中冶南方开发的激光焊接机焊接技术先进,焊接质量稳定,运行成本低,维护简单,装备投资低。迄今为止,宝钢、太钢、青山集团、马钢、酒钢等大型钢铁企业共应用了15台,其中碳钢激光焊机5台、硅钢激光焊机3台、不锈钢激光焊机7台,在高磁感硅钢、马氏体不锈钢材料领域激光焊机国产化市场占有率为100%。

4.1现有弧焊机改造为激光焊机

宝钢德盛不锈钢公司轧制退火酸洗机组(DRAPL)入口引进美国公司弧焊机,弧焊强度低,馀高过高,过焊时断带率高,容易损伤辊等,生产时降低轧制力

该进口氩弧焊机采用滚剪带钢,滚剪单侧剪刀间隙高达0.15mm,不能满足激光焊接的要求。将滚筒剪切更换为高精密双剪切时,需要拆卸基座和基座焊机本体设备,投资大,施工周期长。中冶南方根据该焊接机设备现状,分析研究激光焊接技术方案,进行大量焊接试验和压延试验,验证改造方案的可行性,最终确定采用激光电弧复合焊接技术(见图1),保留焊接机滚动等本体设备,对现有电弧焊接机进行大幅变动

图1宝钢德盛不锈钢弧焊机改造激光焊机

改造后的焊机焊接强度大于母材的85%以上,焊接馀高小于母材厚度的10%,焊接直接通过四个框架的十八个辊连接辊轧制,不损伤辊和衬辊

4.2铬钢连续酸洗机组激光焊接机

铬钢连续酸洗机组(CPL)是酒钢不锈钢分公司首个国产化机组,专业生产铁素体和马氏体不锈钢,钢厚2-6mm,宽750-1600mm,机组年产量40万吨。中冶南方采用常规焊接技术(弧焊或纯激光焊)焊接铁素体和马氏体不锈钢存在的焊接热影响区韧性差,焊接脆化倾向严重,焊接容易断裂等,该焊接机采用激光-弧复合焊接技术(见图2)。

图2酒钢不锈钢铬钢连续酸洗机组激光焊接机

该焊接机自投产以来,焊接适应性强,焊接质量可靠,断裂率低,设备一直稳定运行,焊接机整体性能明显超过酒钢不锈钢分公司其他生产线的进口焊接机,完全解决了酒钢生产马氏体不锈钢长期存在的焊接性能差的瓶颈问题,赢得了用户的好评。

在功能评价中,也测试了激光焊机的极限焊接能力。由于热轧原料产品头尾超厚的原因,焊接机焊接了7.3mm厚的铁素体不锈钢430,厚度6.5mm的马氏体不锈钢30Cr13,这些规格超了设计范围,焊接均匀充实,通过弯曲试验。这充分体现了中冶南方激光焊接机在焊接钢种和厚度规格等方面完全达到,超出了设计能力。

4.3连续轧制退火酸洗机组激光焊机

青山集团印度CHROMENI不锈钢冷轧一期工程项目五架十八辊轧制退火酸洗机组(DRAPL)全线长度700m,设计年产量70万吨,机组包括开卷段、五架十八辊连轧机、碱洗段、退火段、酸洗段、平整段、检查段、卷取段。连轧机出口速度max.300m/min,张力max.550kN。

激光焊接机安装在入口侧,焊接通过连轧机的大张力轧制、高温退火、混酸酸洗,对焊接的可靠性要求极高,焊接在生产线上断裂,严重影响生产线的生产能力。

该单元生产奥氏体不锈钢,带钢厚度2-4.5mm,宽度1000-1300mm。中冶南方激光焊接机配置6kW碟片激光器,采用激光焊接的焊接技术,焊接机生产后运行稳定可靠,焊接顺利通过在线五架十八辊连轧机轧制,生产线钢成材率达到99.8%以上。

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