СПОСОБ СВАРКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОЛОС ИЗ ФЕРРИТНЫХ СПЛАВОВ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ИЗ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ И НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ Российский патент 1997 года по МПК B23K20/04 

Изобретение относится к металлургии в области сварки металлических полос и может быть использовано при сварке металлических полос из ферритных сплавов, преимущественно из электротехнической и нержавеющей стали.

Известный способ сварки, принятый за прототип (Слоистые металлические композиции. М. Металлургия, 1986, с.196), включает подготовку кромок полос под сварку и их сварку через промежуточную прокладку. Но известный способ не учитывает кристаллографическую структуру свариваемых металлических полос и структуру прокладок.

Недостатком известного способа при сварке металлических полос из ферритных сплавов является значительная хрупкость сварных швов, приводящая к обрывам полос при их транспортировке в агрегатах последующего технологического передела и эксплуатации, делающая невозможной холодную прокатку полос без снижения скорости прокатки и прохождении швов при разведенных валках, что снижает производительность и выход годного, улучшает служебные характеристики, повышает расходный коэффициент на единицу продукции.

Целью изобретения является устранение недостатков прототипа, а именно, повышение пластичности и обеспечение холодной прокатываемости швов.

Это достигают тем, что в способе сварки, включающем подготовку кромок полос под сварку и их сварку через промежуточную прокладку, при сварке металлических полос из ферритных сплавов ширину и толщину промежуточной прокладки выбирают равной ширине и толщине свариваемых полос, длину выбирают равной 10-50 мм, а в качестве материала промежуточной прокладки выбирают металл с двухфазной или однофазной аустенитной структурой. Установлено, что значительная хрупкость швов по прототипу обусловлена формированием при охлаждении швов крупнозернистой структуры. Экспериментально выявлено, что это вызвано неучитыванием структуры материала прокладок, их размеров.

В предлагаемом способе образуемый при сварке полосы ферритного сплава и прокладки в виде полосы из металла с двухфазной или однофазной аустенитной структурой в шве формируется структура, проходящая при охлаждении шва после сварки перекристаллизацию α-γ. По изменению внутренней энергии сплава шва и ближайшего окружения такая перекристаллизация подобна пластической деформации с резким увеличением числа зародышевых центров рекристаллизации. В результате сварные швы и окружение приобретают мелкозернистую структуру, что повышает пластичность швов и обеспечивает холодную прокатку швов без разведения валков, изменения режима прокатки.

Экспериментально установлено, что формирование пластичного сварного шва реализуется при ширине и толщине промежуточной прокладки, равной ширине и толщине свариваемых полос, длине прокладки равной 10-50 мм.

Пример. Электротехническая сталь (Fe + 3% Si) прошла горячую прокатку до толщины подката 2,5 мм, травление окалины, первую холодную прокатку до промежуточной толщины 0,65 мм, рекристаллизационный отжиг при 800^oС в защитной атмосфере (5% H₂ + 95% N), вторую холодную прокатку до конечной толщины 0,35 мм, рекристаллизационный отжиг и высокотемпературный отжиг при 1100^oС.

Нержавеющая сталь, содержащая 0,02-0,08% С; 0,8-1,2% Mn; 0,035% P; 0,02% S; 15,5% хрома; 0,20-0,40% Mo; 0,2-0,4% вольфрама прошла горячую прокатку до толщины полосы 3,5 мм, отжиг при 800^oС, травление окалины, холодную прокатку до конечной толщины полосы 0,8 мм, заключительный отжим при 1100^oС.

Сварку в электротехнической стали вели предлагаемым способом через промежуточную прокладку из стали 08Ю, 13С2А вели после первой холодной прокатки перед рекристаллизационным отжигом.

Сварку нержавеющей стали вели предлагаемым способом через промежуточную полосу из стали 08Ю перед травлением окалины.

С целью сравнения металл тех же плавок сваривали известным способом.

Холодную прокатку стали, сваренной предлагаемым способом, вели без изменения режима прокатки и разведения валков.

Холодную прокатку стали, сваренной по прототипу, без разведения валков, т.е. пропуска сварных швов без деформации, осуществить не удалось.

Некоторые результаты тех испытаний приведены в таблице. Здесь даны результаты испытаний на число гибов до разрушения швов, число обрывов на швах, расходный коэффициент стали на единицу продукции, процентное содержание стали со снижением служебных характеристик (удельных потерь Р_1,7/50 электротехнической стали, штампуемости нержавеющей стали) ввиду остановок полосы и нарушения технологического режима обработки.

Опробование показало, что предлагаемый способ сварки по сравнению с прототипом обеспечивает холодную прокатку швов, увеличивает число гибов на швах в 5-6 раз, снижает число обрывов на швах на 18-90% снижает расходный коэффициент на 0,8-8% повышает выход стали без ухудшения служебных характеристик ввиду обрывов стали на 80-92%
Таким образом, предлагаемый способ сварки металлических полос из ферритных сплавов, преимущественно для электротехнической и нержавеющей стали отличается от известных тем, что сваривание металлических полос из ферритных сплавов выполняют через промежуточную полосу с двухфазной или однофазной аустенитной структурой; промежуточную полосу выбирают с шириной и толщиной, равной ширине и толщине свариваемых полос, с длиной равной 10-50 мм.

Экономический эффект внедрения способа определяется повышением служебных характеристик стали, снижением себестоимости продукции.

Использование: при сварке металлических полос из ферритных сплавов. Сущность изобретения: способ включает подготовку кромок полос под сварку и их сварку через промежуточную прокладку, где для повышения пластичности и обеспечения холодной прокатки швов и как следствие повышения производительности процесса обработки сваренных полос и выхода годного, улучшения служебных характеристик готовых изделий, ширину и толщину промежуточной прокладки выбирают равной ширине и толщине свариваемых полос, длину выбирают равной 10-50 мм, а в качестве материала промежуточной прокладки выбирают металл с двухфазной или однофазной аустенитной структурой. 1 табл.

Способ сварки металлических полос из ферритных сплавов, преимущественно из электротехнической и нержавеющей стали, включающий подготовку кромок полос под сварку и их сварку через промежуточную прокладку, отличающийся тем, что ширину и толщину промежуточной прокладки выбирают равной ширине и толщине свариваемых полос, длину выбирают равной 10 50 мм, а в качестве материала промежуточной прокладки выбирают металл с двух- или однофазной аустенитной структурой.