一種高碳高強(qiáng)鋼冷連軋焊縫熱處理裝置及焊縫熱處理工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種冷連乳帶鋼焊接后在線焊縫熱處理技術(shù)，適用于酸乳聯(lián)合機(jī)組生 產(chǎn)過(guò)程中前后卷帶鋼焊接后焊縫熱處理，特別涉及一種高碳高強(qiáng)鋼冷連乳焊縫熱處理裝置 及焊縫熱處理工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了確保酸乳聯(lián)合機(jī)組的連續(xù)乳制，必須在酸乳聯(lián)合機(jī)組入口區(qū)域用焊機(jī)將下一 卷帶鋼的頭部與前一卷帶鋼的尾部焊接在一起。通常焊機(jī)是酸乳聯(lián)合機(jī)組正常生產(chǎn)的關(guān)鍵 設(shè)備。一般有閃光搭接焊機(jī)和激光焊機(jī)，對(duì)于產(chǎn)品規(guī)格、品種覆蓋面較大的酸乳聯(lián)合機(jī)組配 置的是進(jìn)口激光焊機(jī)。激光焊機(jī)焊接的工作原理是激光發(fā)射器在高頻電壓作用下，將高純 C〇2、Ndrae按1:5:24組成的混合氣體進(jìn)行離子躍迀產(chǎn)生激光，通過(guò)光路傳輸、反射，在保護(hù) 氣體氦保護(hù)下，激光束打在帶鋼前后卷經(jīng)過(guò)剪切的合縫上，熔融接縫處金屬，熔融后使前后 帶鋼連接成一體，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程無(wú)頭乳制而連續(xù)生產(chǎn)。
[0003] 現(xiàn)有的酸乳聯(lián)合機(jī)組激光焊機(jī)自帶加熱裝置，采取的是邊焊接邊加熱，這種加熱 裝置及加熱方式只能滿(mǎn)足普通碳鋼和中低強(qiáng)度帶鋼焊接性能和焊縫質(zhì)量要求，保持焊縫斷 帶率在較低水平。對(duì)于含碳0.40%以上的高碳鋼及抗拉強(qiáng)度590MPa以上的高強(qiáng)度鋼，由于 碳高或強(qiáng)度高，帶鋼硬度大，焊接應(yīng)力大，雖然采取了人工加熱措施，帶鋼焊縫處仍然存在 應(yīng)力，在張力和沿程各種彎曲力作用下脆裂斷帶，處理非常麻煩。通常焊縫斷帶率達(dá)到15~ 30%，嚴(yán)重影響生產(chǎn)的正常運(yùn)行，增加了勞動(dòng)強(qiáng)度和事故處理工作量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是在現(xiàn)有激光焊機(jī)基礎(chǔ)上增加一套高碳高強(qiáng)鋼冷連乳焊縫熱處理 裝置，同時(shí)提供一種高碳高強(qiáng)鋼冷連乳焊縫在線熱處理工藝，并且根據(jù)不同鋼種含碳量、強(qiáng) 度等級(jí)、帶鋼規(guī)格選擇不同熱處理工藝參數(shù)，控制熱處理溫度和熱處理時(shí)間，消除焊接應(yīng) 力，提高高碳高強(qiáng)鋼激光焊接后焊縫強(qiáng)度的均勻性，大幅度減少焊縫斷帶現(xiàn)象產(chǎn)生。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:一種高碳高強(qiáng)鋼冷連乳焊縫熱處理 裝置，包括C形移動(dòng)小車(chē)、激光焊機(jī)、超音頻控制柜、操作執(zhí)行柜、承重支架、升降機(jī)構(gòu)、移動(dòng) 支架、超音頻變壓器、感應(yīng)加熱器、紅外測(cè)溫探頭、制冷水循環(huán)冷卻系統(tǒng)、PLC控制操作臺(tái)、螺 栓、電纜，其特征在于，超音頻控制柜、操作執(zhí)行柜固定在C形移動(dòng)小車(chē)平臺(tái)上，超音頻控制 柜的輸入端通過(guò)電纜與電源連接，輸出端通過(guò)電纜與操作執(zhí)行柜的一個(gè)輸入端連接;操作 執(zhí)行柜的另一個(gè)輸入端通過(guò)電纜與PLC控制操作臺(tái)的輸出端連接，三個(gè)輸出端通過(guò)電纜分 別與升降機(jī)構(gòu)、超音頻變壓器、制冷水循環(huán)冷卻系統(tǒng)連接;在C形移動(dòng)小車(chē)的上端面，用螺栓 連接承重支架，支架上垂直設(shè)置有導(dǎo)軌；在承重支架上用螺栓固定升降機(jī)構(gòu)；一個(gè)移動(dòng)支 架，其側(cè)邊中間的連接塊與升降機(jī)構(gòu)上的螺母座固定連接，兩邊的連接件與承重支架上的 導(dǎo)軌活動(dòng)連接;在移動(dòng)支架中間橫檔上固定有與電源連接的紅外測(cè)溫探頭，上方固定超音 頻變壓器，下方用螺栓固定感應(yīng)加熱器，超音頻變壓器與感應(yīng)加熱器之間通過(guò)電纜連接;一 個(gè)制冷水循環(huán)冷卻系統(tǒng)，通過(guò)管道分別與超音頻變壓器、感應(yīng)加熱器的進(jìn)出水口連接。
[0006] 所述升降機(jī)構(gòu)由步進(jìn)電機(jī)、聯(lián)軸器、滾珠絲桿、螺母座、支承座構(gòu)成。
[0007] 所述移動(dòng)支架兩邊的連接件為帶止口的內(nèi)凹形槽。
[0008] 所述感應(yīng)加熱器由長(zhǎng)方形管件、鐵氧體和絕緣體構(gòu)成。
[0009] 所述鐵氧體為內(nèi)凹形長(zhǎng)方體塊。
[0010] 所述制冷水循環(huán)冷卻系統(tǒng)由制冷機(jī)、水箱、進(jìn)出水管道構(gòu)成。
[0011] 一種高碳高強(qiáng)鋼冷連乳焊縫熱處理工藝，包括高碳高強(qiáng)鋼冷連乳焊縫熱處理裝 置，其特征在于，工藝步驟為：
[0012] 1)激光焊接完畢，按下PLC控制操作臺(tái)面板上系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕，開(kāi)啟制冷水循環(huán)冷卻 系統(tǒng)；
[0013] 2)根據(jù)PLC控制操作臺(tái)面板上的提示步驟，設(shè)定熱處理溫度、熱處理時(shí)間、加熱距 離，選擇手動(dòng)或自動(dòng)工作模式；
[0014] 3)、手動(dòng)或自動(dòng)模式下，啟動(dòng)PLC控制操作臺(tái)面板上感應(yīng)加熱器下降程序，感應(yīng)加 熱器下降到下緣距離帶鋼上表面設(shè)定距離，感應(yīng)加熱器停止下降；
[0015] 4)、手動(dòng)或自動(dòng)模式下，啟動(dòng)PLC控制操作臺(tái)面板上加熱程序，紅外測(cè)溫探頭監(jiān)測(cè) 熱處理溫度，達(dá)到溫度設(shè)定值后，保溫，達(dá)到設(shè)定熱處理時(shí)間，啟動(dòng)PLC控制操作臺(tái)面板加熱 停止程序及上升程序，感應(yīng)加熱器停止加熱并上升至升降機(jī)構(gòu)行程最高位置下方l〇mm~ 15mm停止，完成整個(gè)焊縫熱處理工序。
[0016] 所述熱處理溫度為600°C~720°C，熱處理時(shí)間為30秒~60秒。
[0017] 所述感應(yīng)加熱器下降到下緣距離帶鋼上表面的距離為0.8mm~1.5mm。
[0018] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)是在現(xiàn)有激光焊機(jī)基礎(chǔ)上增加一套高碳高強(qiáng)鋼冷 連乳焊縫熱處理裝置，并且對(duì)應(yīng)提供一種高碳高強(qiáng)鋼冷連乳焊縫在線熱處理工藝，采用PLC 控制操作臺(tái)面板精確控制熱處理溫度和熱處理時(shí)間，消除焊接應(yīng)力，提高高碳高強(qiáng)鋼激光 焊接后焊縫強(qiáng)度的均勻性，大幅度減少焊縫斷帶現(xiàn)象產(chǎn)生，提高了設(shè)備作業(yè)率，有效減少了 事故處理量。新增的焊縫熱處理裝置操作簡(jiǎn)單，參數(shù)容易控制，使用效果好。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1是本發(fā)明高碳高強(qiáng)鋼冷連乳焊縫熱處理裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 圖2是圖1中承重支架與C形移動(dòng)小車(chē)、升降機(jī)構(gòu)、移動(dòng)支架連接右視圖。
[0021] 圖3是圖1中承重支架與升降機(jī)構(gòu)、移動(dòng)支架連接俯視圖。
[0022]圖4是本發(fā)明PLC控制操作臺(tái)面板示意圖。
[0023]圖5是本發(fā)明感應(yīng)加熱器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖6是圖5感應(yīng)加熱器A-A向剖視圖。
[0025]圖7是圖5感應(yīng)加熱器B-B向剖視圖。
[0026]圖中：1、C形移動(dòng)小車(chē)，2、激光焊機(jī)，201、激光發(fā)射器，202、光路傳輸、保護(hù)氣體管 道，3、超音頻控制柜，4、操作執(zhí)行柜，5、承重支架，501、導(dǎo)軌，6、升降機(jī)構(gòu)，601、步進(jìn)電機(jī)， 602、滾珠絲杠，603、螺母座，604、支承座，7、移動(dòng)支架，701、連接件，8、超音頻變壓器，9、感 應(yīng)加熱器，901、長(zhǎng)方形管件，902、鐵氧體，903、絕緣體，904、尼龍螺栓，10、紅外測(cè)溫探頭， 11、制冷水循環(huán)冷卻系統(tǒng)，12、PLC控制操作臺(tái)，13、螺栓，14、帶鋼，15、焊縫，16、夾緊機(jī)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步闡述。
[0028] 參見(jiàn)圖1~圖7,如圖1，一種高碳高強(qiáng)鋼冷連乳焊縫熱處理裝置，包括C形移動(dòng)小車(chē) 1，在C形移動(dòng)小車(chē)1平臺(tái)上固定的激光發(fā)射器201及光路傳輸、保護(hù)氣體管道202構(gòu)成了現(xiàn)有 的激光焊機(jī)2,當(dāng)C形移動(dòng)小車(chē)1前進(jìn)或者后退，激光出口移動(dòng)軌跡在焊縫15長(zhǎng)度方向上。超 音頻控制柜3、操作執(zhí)行柜4固定在C形移動(dòng)小車(chē)1平臺(tái)上，超音頻控制柜3的輸入端通過(guò)電纜 與電源連接，輸出端通過(guò)電纜與操作執(zhí)行柜4的一個(gè)輸入端連接;操作執(zhí)行柜4的另一個(gè)輸 入端通過(guò)電纜與PLC控制操作臺(tái)12的輸出端連接，三個(gè)輸出端通過(guò)電纜分別與升降機(jī)構(gòu)6、 超音頻變壓器8、制冷水循環(huán)冷卻系統(tǒng)11連接。在C形移動(dòng)小車(chē)1的上端面，用螺栓13連接承 重支架5,支架上垂直設(shè)置有導(dǎo)軌501(詳見(jiàn)圖2);在承重支架5上用螺栓13及鋼板固定升降 機(jī)構(gòu)6，所述升降機(jī)構(gòu)6由步進(jìn)電機(jī)601、聯(lián)軸器、滾珠絲桿602、螺母座603、支承座604構(gòu)成， 步進(jìn)電機(jī)601的軸頭通過(guò)聯(lián)軸器連接滾珠絲桿602，滾珠絲桿602上設(shè)有螺母座603，固定滾 珠絲桿602用支承座604(詳見(jiàn)圖2、圖3)。一個(gè)移動(dòng)支架7,其側(cè)邊中間的連接塊與升降機(jī)構(gòu)6 上的螺母座603固定連接，兩邊的連接件701為帶止口的內(nèi)凹形槽，與承重支架5上的導(dǎo)軌 501活動(dòng)連接(詳見(jiàn)圖3)。在移動(dòng)支架7中間橫檔上固定有與電源連接的紅外測(cè)溫探頭10,上 方固定超音頻變壓器8,下方用螺栓13固定感應(yīng)加熱器9,所述感應(yīng)加熱器9由長(zhǎng)方形管件 901、鐵氧體902和絕緣體903構(gòu)成，長(zhǎng)方形管件901為銅管件，鐵氧體902為內(nèi)凹形長(zhǎng)方體塊， 每個(gè)小塊鐵氧體902卡裝在下層長(zhǎng)方形管件901上，長(zhǎng)方形管件901之間用絕緣體903絕緣， 再用尼龍螺栓904固定(詳見(jiàn)圖5、圖6、圖7)。感應(yīng)加熱器9上端長(zhǎng)方形管件901上設(shè)置有接線 板(詳見(jiàn)圖5)，通過(guò)電纜與超音頻變壓器8連接，長(zhǎng)方形管件901通電后，鐵氧體902產(chǎn)生磁 場(chǎng)，即可進(jìn)行感應(yīng)加熱。一個(gè)制冷水循環(huán)冷卻系統(tǒng)11，通過(guò)管道分別與超音頻變壓器8、感應(yīng) 加熱器9的進(jìn)出水口連接。
[0029]如圖1，結(jié)合圖5,感應(yīng)加熱器9的兩端設(shè)置有進(jìn)出水口，通過(guò)柔性管道分別與制冷 水循環(huán)冷卻系統(tǒng)11的進(jìn)出水口連接，所述制冷水循環(huán)系統(tǒng)11由制冷機(jī)(未示出）、水箱(未示 出）、進(jìn)出水管道構(gòu)成，水箱中的水經(jīng)制冷機(jī)冷卻后通過(guò)管道從感應(yīng)加熱器9長(zhǎng)方形管件901 的一端流入，冷卻長(zhǎng)方形管件901后從感應(yīng)加熱器9長(zhǎng)方形管件901的另一端流出，返回到水 箱。
[0030]如圖4所示，PLC控制操作臺(tái)12的面板上設(shè)置有系統(tǒng)啟動(dòng)、參數(shù)設(shè)置、配方數(shù)據(jù)、手 動(dòng)模式、自動(dòng)啟動(dòng)、點(diǎn)動(dòng)上升、點(diǎn)動(dòng)下降、加熱啟動(dòng)、加熱停止、冷水機(jī)開(kāi)、冷水機(jī)關(guān)、復(fù)位、回 零、使用幫助按鈕，通過(guò)參數(shù)設(shè)置可以在面板上顯示鋼種、當(dāng)前位置、移動(dòng)距離、熱處理溫 度、熱處理時(shí)間，并將PLC控制參數(shù)輸送到操作執(zhí)行柜4執(zhí)行。
[0031] 一種高碳高強(qiáng)鋼冷連乳焊縫熱處理工藝，包括高碳高強(qiáng)鋼冷連乳焊縫熱處理裝 置，工藝步驟為：
[0032] 1)激光焊接完畢，按下PLC控制操作臺(tái)12面板上系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕，開(kāi)啟制冷水循環(huán)冷 卻系統(tǒng)11;
[0033] 2)根據(jù)PLC控制操作臺(tái)12面板上的提示步驟，設(shè)定熱處理溫度、熱處理時(shí)間、加熱 距離，選擇手動(dòng)或自動(dòng)工作模式；
[0034] 3)、手動(dòng)或自動(dòng)模式下，啟動(dòng)PLC控制操作臺(tái)12面板上感應(yīng)加熱器9下降程序，感應(yīng) 加熱器9下降到下緣距離帶鋼14上表面設(shè)定距離，感應(yīng)加