專(zhuān)利名稱(chēng)：一種煉鋼用氧槍銅端頭與鋼質(zhì)管短節(jié)焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種工件焊接方法，具體地說(shuō)是煉鋼用氧槍銅端頭與鋼質(zhì)內(nèi)管短節(jié)或外管短節(jié)焊接方法。
背景技術(shù)：
煉鋼用氧槍噴頭的銅端頭與鋼質(zhì)內(nèi)、外管短節(jié)采用氬弧焊焊接為一體。為減小焊接應(yīng)力和加大焊口合金成分過(guò)渡區(qū)的寬度，以保證焊接質(zhì)量，目前采用的方法是將機(jī)加工后的銅端頭與鋼質(zhì)管短節(jié)，在電爐內(nèi)預(yù)熱到約600°C，然后從電爐中取出，安裝到專(zhuān)用氬弧焊接機(jī)上施焊，焊接完畢經(jīng)冷卻即完成產(chǎn)品的制造。此加工方法存在的如下弊端一是預(yù)熱過(guò)程是在電爐中加熱、保溫，時(shí)間約需一個(gè)小時(shí)，因加熱時(shí)間長(zhǎng)，工件外表面產(chǎn)生的氧化層厚，焊縫夾渣嚴(yán)重，影響焊縫機(jī)械性能；二是銅端頭與鋼質(zhì)內(nèi)外管短節(jié)在高溫?zé)釕B(tài)下安裝， 工人不易操作，存有被燙傷的危險(xiǎn)；三是由于銅材和鋼材熔點(diǎn)相差約400°C、熱傳導(dǎo)系數(shù)相差大，而相同的預(yù)熱溫度使工件焊接后易產(chǎn)生冷隔缺陷；四是焊接后未進(jìn)行有效的熱處理， 殘余應(yīng)力大、焊縫強(qiáng)度較低，影響氧槍頭的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明用于克服已有技術(shù)的缺陷而提供一種生產(chǎn)效率高、焊接質(zhì)量好的煉鋼用氧槍銅端頭與鋼質(zhì)管短節(jié)焊接方法。本發(fā)明所述問(wèn)題是由以下技術(shù)方案解決的
一種煉鋼用氧槍銅端頭與鋼質(zhì)管短節(jié)焊接方法，它按照下列步驟進(jìn)行
a.將已加工好的氧槍銅端頭與鋼質(zhì)管短節(jié)工件分別套入兩加熱感應(yīng)線圈內(nèi)，并安裝到焊接工裝上，使上述兩工件的焊接面緊密對(duì)接，將焊槍調(diào)整到焊縫位置；
b.接通電源，對(duì)兩加熱感應(yīng)線圈通入電流，感應(yīng)加熱上述兩工件，根據(jù)分別設(shè)置在兩工件附近的非接觸式溫度傳感器測(cè)溫探頭測(cè)出的溫度，適時(shí)調(diào)整兩加熱感應(yīng)線圈的電流強(qiáng)度，使銅端頭和鋼質(zhì)管短節(jié)同步達(dá)到施焊溫度，其中銅端頭施焊溫度750-800°C，鋼質(zhì)短節(jié)施焊溫度950-1000°C
c.起動(dòng)工裝帶動(dòng)兩工件緩慢旋轉(zhuǎn)，啟動(dòng)焊槍對(duì)工件焊縫施焊，焊接過(guò)程銅端頭溫度保持在750-800°C、鋼質(zhì)管短節(jié)溫度保持在950-1000°C。上述煉鋼用氧槍銅端頭與鋼質(zhì)管短節(jié)焊接方法，所述銅端頭與鋼質(zhì)管短節(jié)焊接完成后在上述工裝位對(duì)焊縫進(jìn)行退火處理，退火處理時(shí)兩加熱感應(yīng)線圈仍接通電流，調(diào)整電流強(qiáng)度，使兩工件溫度保持在退火溫度720-740°C，退火時(shí)間為3個(gè)小時(shí)。上述煉鋼用氧槍銅端頭與鋼質(zhì)管短節(jié)焊接方法，所述焊接工裝包括動(dòng)力卡盤(pán)和旋轉(zhuǎn)頂尖，其中動(dòng)力卡盤(pán)夾卡銅端頭一端，旋轉(zhuǎn)頂尖頂緊鋼質(zhì)管短節(jié)一端，銅端頭與鋼質(zhì)管短節(jié)的焊接面榫接。本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有氧槍銅端頭與鋼質(zhì)管短節(jié)焊接方法焊縫強(qiáng)度低、焊接質(zhì)量不易保證的問(wèn)題進(jìn)行了改進(jìn)，取消傳統(tǒng)工藝中的電爐預(yù)熱，采用中頻感應(yīng)加熱裝置，通過(guò)兩個(gè)感應(yīng)加熱線圈對(duì)銅端頭與鋼質(zhì)管內(nèi)外短節(jié)進(jìn)行快速加熱，在短時(shí)間內(nèi)分別使兩個(gè)工件達(dá)到不同的最佳預(yù)熱溫度，然后再進(jìn)行焊接，焊接后對(duì)焊縫進(jìn)行感應(yīng)加熱等溫退火處理，充分消除殘余應(yīng)力。該方法通過(guò)調(diào)整感應(yīng)加熱器電流強(qiáng)度可以對(duì)銅端頭、鋼質(zhì)內(nèi)外管短節(jié)的預(yù)熱溫度按工藝要求進(jìn)行精確調(diào)控，快速加熱，減少氧化層，提高焊縫強(qiáng)度，在保證了氧槍頭焊接質(zhì)量的同時(shí)，提高了生產(chǎn)效率。


圖1是本發(fā)明焊接過(guò)程示意圖2是本發(fā)明實(shí)施例的工件溫度運(yùn)行曲線。附圖中各部件的標(biāo)號(hào)表示如下1.動(dòng)力卡盤(pán)；2.銅端頭；3.第一加熱感應(yīng)線圈； 4.第二加熱感應(yīng)線圈；5.鋼質(zhì)內(nèi)管短節(jié)；6.焊槍?zhuān)?.旋轉(zhuǎn)頂尖；8.第一溫度傳感器測(cè)溫探頭；9.第二溫度傳感器測(cè)溫探頭。
具體實(shí)施例方式煉鋼用氧槍的銅端頭采用純銅材質(zhì)，鋼質(zhì)管短節(jié)(包括內(nèi)管和外管)采用20號(hào)鋼， 兩者材質(zhì)的熔點(diǎn)溫度相差約400°C，機(jī)械性能也有很大不同。焊接之前進(jìn)行預(yù)熱，是為了提高分子活動(dòng)能力，使兩者焊接后形成盡量寬的過(guò)渡層合金相區(qū)，以提高焊縫處的機(jī)械性能。 從生產(chǎn)成本和可操作性方面考慮，在普通電爐中預(yù)熱，不可能使兩個(gè)工件得到不同的預(yù)熱溫度，而采用相同的預(yù)熱溫度，則無(wú)法兼顧到銅、鋼兩種材質(zhì)的最佳預(yù)熱溫度區(qū)。此外，按照普通加熱工藝，工件加熱時(shí)間較長(zhǎng)，氧化層較厚，氧化層在焊接過(guò)程中進(jìn)入焊縫組織，形成焊縫夾渣，這是影響焊縫機(jī)械性能的重要因素。按照原工藝焊接后的銅端頭與鋼質(zhì)管短節(jié)進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，斷口出現(xiàn)在焊縫處，說(shuō)明焊縫處的抗拉強(qiáng)度低于銅質(zhì)母材。本發(fā)明針對(duì)上述問(wèn)題，改進(jìn)了銅端頭和鋼質(zhì)管短節(jié)的預(yù)熱方式，取消傳統(tǒng)工藝中的箱式電爐加熱，改進(jìn)為采用中頻感應(yīng)加熱線圈加熱，通過(guò)兩個(gè)感應(yīng)線圈分別對(duì)銅端頭與鋼質(zhì)管短節(jié)同時(shí)進(jìn)行快速加熱，銅端頭與鋼質(zhì)管短節(jié)的壁厚為4-10毫米，感應(yīng)加熱的頻率控制在1. 5-2KHz,在兩分鐘內(nèi)就可以將兩個(gè)工件快速加熱到預(yù)定溫度。本發(fā)明根據(jù)兩個(gè)工件的材質(zhì)特點(diǎn)，設(shè)定銅端頭加熱溫度為750-800°C，鋼質(zhì)管短節(jié)加熱溫度為950-1000°C。兩工件加熱溫度的準(zhǔn)確控制， 是通過(guò)設(shè)置的兩個(gè)非接觸式溫度傳感器顯示的信息，分別適時(shí)調(diào)整感應(yīng)線圈的電流強(qiáng)度而實(shí)現(xiàn)。由于提高了加熱溫度，使分子活動(dòng)力增強(qiáng)，特別是鋼質(zhì)管短節(jié)加熱到奧氏體區(qū)，晶格間隙增大，材質(zhì)塑性增強(qiáng)，有利于兩者間分子相互滲透，形成較寬的過(guò)渡層合金相區(qū)。此外， 采用感應(yīng)加熱的方式，由于加熱時(shí)間短，可以大大減少氧化層的產(chǎn)生，從而降低焊縫夾渣， 提高焊縫機(jī)械性能。為充分消除殘余應(yīng)力，本發(fā)明還增設(shè)了焊接后等溫退火步驟。等溫退火的溫度控制在720-740°C，退火時(shí)間為3個(gè)小時(shí)。等溫退火步驟的溫度控制仍然是依靠感應(yīng)加熱實(shí)現(xiàn)。采用本發(fā)明方法焊接的銅端頭與鋼質(zhì)管短節(jié)，其焊縫處的機(jī)械性能大大提高，拉伸試驗(yàn)表明，斷口出現(xiàn)在銅質(zhì)母材處，說(shuō)明焊縫處的抗拉強(qiáng)度高于銅質(zhì)母材。以下結(jié)合附圖給出本發(fā)明的具體實(shí)施例。參看圖1 銅端頭2的外徑為140 ？毫米，壁厚為4.5 毫米，鋼質(zhì)內(nèi)管短節(jié)5外徑140 毫米，壁厚？ 4.5毫米。銅端頭與鋼質(zhì)內(nèi)管短節(jié)的焊接面榫接，銅端頭的一端由動(dòng)力卡盤(pán)1夾緊，鋼質(zhì)內(nèi)管短節(jié)的一端由旋轉(zhuǎn)頂尖7 頂緊。銅端頭與鋼質(zhì)內(nèi)管短節(jié)上分別套入第一加熱感應(yīng)線圈3、第二加熱感應(yīng)線圈4，在所述兩工件附近分別設(shè)置第一非接觸式溫度傳感器8、第二非接觸式溫度傳感器9。參看圖2， 上述兩加熱感應(yīng)線圈通電，根據(jù)兩溫度傳感器測(cè)溫探頭測(cè)出的溫度適時(shí)調(diào)整兩加熱感應(yīng)線圈的電流強(qiáng)度，使銅端頭和鋼質(zhì)短節(jié)的溫度勻速上升，同步達(dá)到施焊溫度，其中銅端頭施焊溫度780°C，鋼質(zhì)短節(jié)施焊溫度980°C ；將焊槍調(diào)整到焊縫位置，起動(dòng)動(dòng)力卡盤(pán)，動(dòng)力卡盤(pán)帶動(dòng)兩工件緩慢旋轉(zhuǎn)，焊槍對(duì)工件焊縫施焊，焊接過(guò)程控制銅端頭的溫度780°C，鋼質(zhì)內(nèi)管短節(jié)的溫度980°C ；當(dāng)焊接完成后，對(duì)工件進(jìn)行等溫退火處理，調(diào)整兩加熱感應(yīng)線圈電流強(qiáng)度， 將已焊合工件溫度控制在730°C，保持3個(gè)小時(shí)，斷電工件自然冷卻至室溫；退火完成后動(dòng)力卡盤(pán)停轉(zhuǎn)，打開(kāi)回旋頂尖，移開(kāi)感應(yīng)線圈3和5，松開(kāi)卡盤(pán)，取下工件。
氧槍銅端頭與鋼質(zhì)外管短節(jié)焊接過(guò)程同上，此處不再贅述。
權(quán)利要求
1.一種煉鋼用氧槍銅端頭與鋼質(zhì)管短節(jié)焊接方法，其特征在于，它按照下列步驟進(jìn)行a.將已加工好的氧槍銅端頭與鋼質(zhì)管短節(jié)工件分別套入兩加熱感應(yīng)線圈內(nèi)，并安裝到焊接工裝上，使上述兩工件的焊接面緊密對(duì)接，將焊槍調(diào)整到焊縫位置；b.接通電源，對(duì)兩加熱感應(yīng)線圈通入電流，感應(yīng)加熱所述兩工件，根據(jù)分別設(shè)置在兩工件處的非接觸式溫度傳感器測(cè)溫探頭測(cè)出的溫度適時(shí)調(diào)整兩加熱感應(yīng)線圈的電流強(qiáng)度，使銅端頭和鋼質(zhì)管短節(jié)同步達(dá)到施焊溫度，其中銅端頭施焊溫度750-800°C，鋼質(zhì)短節(jié)施焊溫度 950-1000°Cc.起動(dòng)工裝帶動(dòng)兩工件緩慢旋轉(zhuǎn)，啟動(dòng)焊槍對(duì)工件焊縫施焊，焊接過(guò)程銅端頭溫度保持在750-800°C、鋼質(zhì)短節(jié)溫度保持在950-1000°C。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煉鋼用氧槍銅端頭與鋼質(zhì)管短節(jié)焊接方法，其特征在于所述銅端頭與鋼質(zhì)短節(jié)焊接完成后在上述工裝位對(duì)焊縫進(jìn)行退火處理，退火處理時(shí)兩加熱感應(yīng)線圈仍接通電流，調(diào)整電流強(qiáng)度，使兩工件溫度保持退火溫度720-740°C，退火時(shí)間3個(gè)小時(shí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煉鋼用氧槍銅端頭與鋼質(zhì)管短節(jié)焊接方法，其特征在于所述焊接工裝包括動(dòng)力卡盤(pán)和旋轉(zhuǎn)頂尖，其中動(dòng)力卡盤(pán)夾卡銅端頭一端，旋轉(zhuǎn)頂尖頂緊鋼質(zhì)管短節(jié)一端，銅端頭與鋼質(zhì)管短節(jié)的焊接面榫接。
全文摘要
一種煉鋼用氧槍銅端頭與鋼質(zhì)管短節(jié)焊接方法，它采用中頻感應(yīng)加熱裝置，通過(guò)兩個(gè)感應(yīng)加熱線圈對(duì)銅端頭與鋼質(zhì)內(nèi)外管短節(jié)進(jìn)行快速加熱，在短時(shí)間內(nèi)分別使兩個(gè)工件達(dá)到不同的最佳預(yù)熱溫度，然后再進(jìn)行焊接，焊接后對(duì)焊縫進(jìn)行感應(yīng)加熱等溫退火處理，充分消除殘余應(yīng)力。該方法通過(guò)調(diào)整感應(yīng)加熱器電流強(qiáng)度可以對(duì)銅端頭、鋼質(zhì)內(nèi)外管短節(jié)的預(yù)熱溫度按工藝要求進(jìn)行精確調(diào)控，快速加熱，減少氧化層，提高焊縫強(qiáng)度，在保證了氧槍頭焊接質(zhì)量同時(shí)，提高了生產(chǎn)效率。
文檔編號(hào)C21D1/26GK102554401SQ20111038278
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月28日
發(fā)明者嚴(yán)志波, 劉西斌, 朱惠紅, 馬連春 申請(qǐng)人:石家莊巨力科技有限公司