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中国冶金南方成功研制出国内第一台不锈钢激光连轧焊机

作者:八月      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限制,传
十年前,由于生产规模和技术发展的限制,传统的氩弧焊机已在我国冷轧不锈钢生产线上使用,但氩弧焊机存在焊接缺陷,严重影响了冷轧不锈钢连续生产线的生产能力。中国冶金南方工程技术有限公司开发了国内第一台不锈钢连轧激光焊机,成功应用于国内外多家大型不锈钢冷轧机,有力地促进了我国激光焊机高端设备制造业的发展。随着科学技术的进步和国民经济的发展,不锈钢以其耐腐蚀、外观装饰等优点广泛应用于化工、食品、医药、航空、石油、冶金、印染、汽车等行业。目前,以下连续生产线主要用于冷轧不锈钢的生产:连续酸洗装置(CPL)、连续轧机(TCM)、连续退火酸洗装置(HAPL/APL)、连续轧制退火酸洗装置(HRAPL/DRAPL)等,以提高生产效率,降低生产成本。在2010年之前,厚度大于0。0.8mm不锈钢连续生产线上的焊机均采用氩弧焊,但均存在咬边、气孔、裂纹等缺陷,严重影响了生产线的生产能力和产量。激光焊接由于其热影响范围小、焊接速度快、带钢断裂率低等优点,近年来在冷轧不锈钢连续生产线上得到了广泛的应用。氩弧焊已几乎完全被激光焊接所取代。

的比较。通过分析和比较,可以看出激光焊接或激光电弧复合焊在焊接质量、效率和稳定性等方面具有显著的优势。

2.2不锈钢激光焊接工艺

奥氏体不锈钢比铁不锈钢和马氏体时效不锈钢具有更好的焊接性能,能够很好地适应熔焊。焊接接头在焊接状态下具有良好的塑性和韧性。激光焊接速度快,热输入小,更适合于奥氏体不锈钢的焊接。奥氏体不锈钢采用激光焊接或激光弧焊工艺。在使用奥氏体焊接材料时,不需要预热和焊后热处理.

对于铁素体不锈钢,激光焊接组织为粗大的全铁素体组织,或在铁素体晶界处形成少量马氏体组织。由于在高温下没有或很少有奥氏体,凝固温度范围内晶粒长大剧烈,所以粗晶脆化现象更为严重。铁素体不锈钢采用激光弧焊工艺.奥氏体焊接材料在使用时一般不需要预热,焊接后需要进行热处理。利用奥氏体不锈钢填充金属,调整工艺参数,可在铁素体不锈钢焊缝中获得大量奥氏体。在高温下,奥氏体的存在会严格限制铁素体晶粒的生长,从而提高焊缝的韧性。另外,通过改变熔合区和热影响区析出物的分布,通过焊后热处理降低焊接应力,并在焊缝中回火少量马氏体,可以进一步提高焊缝的韧性,

对于马氏体时效不锈钢,即使在静态空气中,静态空气中的冷却速率也足以产生异构化转变,并由奥氏体形成大量马氏体。因此,激光焊接将产生以马氏体为主的脆性焊缝,这将大大降低焊缝的塑性和韧性。采用激光电弧焊技术,马氏体时效不锈钢焊接前需要预热,焊接后不能立即退火。冷却到一定温度后,可对焊缝进行热处理,使焊缝脱离脆性区,从而提高焊缝的塑性。

1)用固态激光代替气体激光器,通过光纤传输激光,使焊机的使用和维护成本较低,

2)激光焊机采用激光焊接、激光-电弧复合焊接等焊接方式,最大限度地提高了焊机的可靠性和适应性。采用多项关键设备技术,提高整机的精度和稳定性,同时便于使用和维护。至今已成功应用于宝钢、太原钢铁有限公司、青山集团、马钢有限公司等15家大型钢铁企业,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。国内激光焊机在高磁感应硅钢和马氏体时效不锈钢材料领域的市场占有率为100%。

4.1现有氩弧焊机改造为激光焊机

宝钢德胜不锈钢公司轧制退火酸洗机(DRAPL)引进美国氩弧焊机。由于氩弧焊焊缝强度低,残余高度高,焊缝轧制过程中带断率高,划痕辊易划伤。在生产中,减少轧制力或打开辊缝,使连轧机前后的带钢厚度超过连轧机前后的带钢厚度。降低了装置的产量。

进口氩弧焊机采用滚切剪切带,单面切刃间隙高达0。15 mm,不能满足激光焊接的要求。若用高精度双剪代替滚子切割机,必须拆除基座和底座上的焊接机身设备,投资大,施工周期长。针对我国南方金属工业的现状,对激光焊接工艺方案进行了分析和研究。通过大量的焊接试验和压延试验,验证了改造方案的可行性。最后,确定了采用激光-电弧复合焊接工艺(见图1)、护焊机、滚切机等大型设备的改造方案,现有的氩弧焊机变化不大,改进后的激光焊机的焊接强度为母材的85%以上,焊缝残余高度小于母材厚度的10%。该焊接直接通过四机架18辊连轧机进行轧制,在不损坏轧辊和衬垫辊的情况下,成材率可达99.6%以上,大大提高了机组的生产效益。

4.2激光焊机

铬钢连续酸洗装置(CPL)是九钢不锈钢分公司第一个专业生产铁蛋白和马氏体时效不锈钢的国内装置。带钢厚度2~6mm,宽度750 mm~1600 mm,年产400000吨。针对我国南方地区焊接热影响区韧性差、焊缝脆化严重、焊缝易断裂等问题,在焊机上采用激光电弧复合焊接工艺(见图2),针对传统焊接工艺(氩弧焊或纯激光焊接)焊缝热影响区韧性差、焊缝脆性大、易断裂等问题,在九钢不锈钢铬钢连续酸洗装置激光焊机中采用

图2,焊缝适应性强,焊缝质量可靠,焊缝破碎率低,设备运行稳定。该焊机的整体性能明显优于其他九钢分公司生产线上的进口焊机,完全解决了九钢钢铁公司马氏体时效不锈钢生产中焊接性能差的瓶颈问题。赢得用户的好评。

激光焊机的极限焊接性能也在评定时进行了测试。由于热轧原料产品极厚的头部和尾部,焊接设备焊接了厚度为7.3mm的430铁不锈钢和厚度为6.5mm的马氏体不锈钢30Cr13。这些规范超出了设计范围,通过弯曲试验,焊缝均匀、完整、合格。这充分反映了中国冶金公司南方激光焊机的焊接钢级和厚度规格已完全达到并超过了设计能力。

4。3连轧退火酸洗机激光焊机

>青山集团印度CHROMENI不锈钢冷轧厂一期工程,五机架18辊退火酸洗机组(DRAPL)全线长度700 m,设计年产700000吨,该机组包括:开卷段、五机架18辊连续轧机、碱洗段、退火段、酸洗段、矫直段、检测段、卷取段。连轧机出口速度最大300 m/min,张力最大550 kN。进口侧安装了

激光焊机,焊缝必须经过连轧机的高压轧制、高温退火和混合酸洗,焊缝可靠性高。如果焊缝断裂在生产线上,将严重影响生产线的生产能力。

奥氏体不锈钢是由该装置生产的。带材厚度为2-4.宽度为1000~1300 mm。中国冶金南方激光焊机采用6kW盘式激光焊接设备。该焊机投入生产后,运行稳定可靠。在在线五机架18辊连轧机上成功地轧制了焊缝,该生产线上的带钢成材率达99.8%以上。