首鋼京唐公司鍍錫板事業(yè)部共有四個主要作業(yè)區(qū)，按照工藝流程依次為：酸軋作業(yè)區(qū)—連退作業(yè)區(qū)—罩退作業(yè)區(qū)—鍍錫作業(yè)區(qū)，焊機在每個作業(yè)區(qū)的工藝流程中都非常重要，1420連退作業(yè)區(qū)各道工序連續(xù)生產(chǎn)無故不停車。但是近期焊縫斷帶事故時有發(fā)生，制約了整個生產(chǎn)線的產(chǎn)能發(fā)揮，甚至影響了下一道工序的正常生產(chǎn)，造成了巨大的經(jīng)濟損失。國內(nèi)外各大鋼廠對焊機焊接質(zhì)量不佳進行了大量的分析和研究[1-4]。本文從TEMIC焊機的焊接過程以及焊接原理、焊縫斷帶事故的原因分析來尋找解決的措施。

1.   TEMIC焊機焊接原理

1420連退作業(yè)區(qū)的焊機采用的是日本TEMIC全自動窄搭接焊機，此類焊機在首鋼京唐公司以及其他鋼廠應(yīng)用非常廣泛[5-8]，如圖1所示。

焊接過程：焊接準備就續(xù)→后行帶鋼頭部2和先行帶鋼尾部1在焊機中停在剪切位→關(guān)閉入口和出口夾鉗→焊機入出口PDA裝置調(diào)整帶鋼對中→使用雙切剪切掉后行帶鋼頭部2和先行帶鋼尾部1→設(shè)定接搭長度→夾鉗夾緊對中→抬起入口夾鉗并推進入口夾鉗→搭接并補償→上焊輪3和下焊輪4將帶鋼焊接→焊機排出廢鋼板并復(fù)位→焊接完成產(chǎn)線起車。

TEMIC窄搭接焊機的焊接原理是將兩塊寬度和厚度相差不大的材料 (如圖1的后行帶鋼頭部2和先行帶鋼尾部1) 加壓，通過焊接變壓器5給焊機上焊輪3和下焊輪4施加適當?shù)碾娏?，電流通過材料本身的電阻、材料之間的集中電阻、材料與電極之間接觸部分的集中電阻后會產(chǎn)生大量的熱量，大量的熱瞬間熔化并焊接材料。焊接過程產(chǎn)生的熱量公式為：

式中，Q為焊接過程中熱量，J；I為焊接電流，A；t為通電時間，s；R為焊接區(qū)域的總電阻，Ω。

從式(1)中可以看出，焊接時熔化帶鋼所需要的熱量Q分別與焊接時的通電電流I的平方、通電時間t以及焊接區(qū)域的總電阻R成正比。焊接區(qū)域總電阻R的計算公式為：

式中，ρ為被焊接材料的電阻率，Ω·mm；L為焊接時上焊輪和下焊輪之間的電阻長度，mm；S為焊接時前后帶鋼的搭接面積，mm2。

因此，當對某種材質(zhì)、規(guī)格的帶鋼進行焊接時，可以通過控制焊接電流、通電時間 (即焊接速度)、焊輪焊接壓力和焊機搭接面積來控制焊接質(zhì)量。

2.   焊縫斷帶原因分析

由于焊縫斷帶事故對連續(xù)生產(chǎn)影響非常大，國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)人員對焊接質(zhì)量不佳造成斷帶事故的調(diào)查研究非常多[9-12]。首鋼京唐公司鍍錫板事業(yè)部的技術(shù)攻關(guān)組對造成此類事故的焊機多次攻關(guān)研究，根據(jù)焊機焊接原理，分析了焊機參數(shù)如焊接電流、焊接溫度、焊接壓力及焊接速度、焊機焊輪、焊機水冷系統(tǒng)、焊縫處帶鋼的月牙杯突及焊機PDA對中裝置等因素對焊縫斷帶事故產(chǎn)生的原因。

2.1   斷帶焊縫斷口分析

查看焊縫斷帶的斷口，斷開焊縫為焊縫本體，前后帶鋼搭接處沒有融合，斷口實物如圖2所示。從焊縫斷口形貌分析可知整個焊縫在外力作用下瞬間斷開，測量焊縫前后厚度分別為0.181 mm和0.200 mm。斷帶前后卷原料厚度曲線正常，如圖3所示?？紤]到正常的張力是不夠拉斷焊縫的，因此推斷此時應(yīng)該是焊縫的垂直方向與張力方向有了一定角度，且角度比較大才將焊縫撕扯開；窄搭接焊縫的顯著特點就是存在大的局部厚差，在焊接熱影響區(qū)處有很大的應(yīng)力集中，且韌性極差，不能承受較高的延伸率；熱影響區(qū)由于焊接時受熱，強度顯著低于母材和焊縫搭接區(qū)域，在承受很大的應(yīng)力集中撕扯時必然在此區(qū)域斷開。

2.2   焊機焊輪位置

焊接電流、焊接溫度、焊接壓力、焊接速度等參數(shù)對焊接質(zhì)量有顯著的影響。檢查斷帶時的焊接曲線如圖4所示。從焊接曲線可以看出，檢測到的焊縫溫度整體偏低，實際焊縫有明顯壓痕，焊縫邊緣褶皺。在這種情況下，首先應(yīng)檢查和調(diào)整上下焊鉗的位置，確保焊輪位置應(yīng)低于上下焊鉗的位置。其次，檢查焊機焊輪標高裝置標定位置是否準確。若發(fā)現(xiàn)焊輪高度低于夾鉗水平位置，要擦拭焊輪標高傳感器表面，使傳感器感應(yīng)準確，直到焊輪標高正常。如果這類事故經(jīng)常出現(xiàn)，必須制定焊機焊輪標高制度，每個班次均要檢查焊輪標高裝置，確保焊輪高度正常。

2.3   焊機水冷系統(tǒng)

水冷系統(tǒng)包括流量計、水冷機的壓縮機、控制面板、冷凝器等。檢查水冷系統(tǒng)的兩個流量計FS101（變壓器冷卻）和FS102（晶閘管冷卻）流量是否正常。若水冷機控制面板有報警顯示，報警點為High press（high or low refrigerant pressure is abnormal）報紅，檢查壓縮機壓力是否偏高，檢查冷凝器灰塵是否很多。如果是，停機清理冷凝器直到通風散熱正常及壓縮機壓力正常，之后將冷凝器保護罩打開重新啟動水冷機壓縮機工作正常，壓縮機壓力恢復(fù)正常。

將清理冷凝器列入周期性項目，周期為一個月，責任人為連退作業(yè)區(qū)機械點檢員。

2.4   月牙杯突分析

檢查焊縫斷帶的帶鋼月牙杯突，如圖5所示。實際焊縫質(zhì)量未見異常，但通過月牙杯突發(fā)現(xiàn)前后帶鋼對中存在異常，對中偏差為7 mm，超出焊機允許范圍，作為重點焊縫質(zhì)量異常點，且這種情況會導(dǎo)致帶鋼跑偏，造成焊縫的垂直方向與張力方向形成一定角度。

收集變規(guī)格時月牙，跟蹤焊機PDA對中情況，調(diào)整對中攝像頭補償值，調(diào)整焊縫對中裝置，直到產(chǎn)線月牙剪剪出的月牙對中正常，尤其是變規(guī)格焊接時的月牙，如圖6所示。

3.   焊縫斷帶改進措施

3.1   調(diào)整焊接對中

生產(chǎn)線中心線和帶鋼中心線時常出現(xiàn)偏離的情況，如圖7（a）所示。收集帶鋼變規(guī)格時剪切下的月牙，通過比對月牙跟蹤對中情況，從而調(diào)整對中攝像頭補償值，合理調(diào)整對中。調(diào)整焊機的帶尾對中精度以及帶頭和帶尾帶鋼寬度差值，用于輔助操作人員判斷對中偏差，保證帶鋼過焊機過程中，生產(chǎn)線中心線和帶鋼中心線重合，如圖7（b）所示。

3.2   加強質(zhì)量檢查

上料工對鋼卷的表面質(zhì)量進行檢查，發(fā)現(xiàn)邊裂超標的按規(guī)定程序退料；設(shè)專人目視檢查帶鋼頭尾缺陷，折疊、大邊裂、孔洞、板形不良等缺陷部分盡量切除；入口原料頭尾剪切時，對于0.2 mm以下規(guī)格，增加剪切長度。

3.3   調(diào)整焊接參數(shù)

二級系統(tǒng)焊接參數(shù)設(shè)定的準確性，直接影響帶鋼焊縫質(zhì)量。如果設(shè)定參數(shù)不準確，焊縫區(qū)域分布不合理可能會導(dǎo)致帶鋼焊接過程中發(fā)生斷帶。

如果焊接熱影響區(qū)處韌性極差，不能承受較高的延伸率且存在大的局部厚差，在焊接熱影響區(qū)處就會有很大的應(yīng)力集中，外加焊縫對中偏差大便會導(dǎo)致焊縫斷開而斷帶。從焊接參數(shù)上減小焊接熱影響區(qū)，從而提高焊接熱影響區(qū)的韌性，提高焊縫熱影響區(qū)的延伸能力。

3.4   防塵防護改善

焊機軌道和承重滾輪在設(shè)計的時候，考慮過防塵的功能，依靠毛氈對軌道防塵，依靠防塵網(wǎng)分別對焊機小車的軌道和承重輪進行防塵保護，如圖8所示。防塵網(wǎng)起到防塵的效果并不大，甚至可以說只起到美觀和簡單隔離的作用，粉塵還是會從孔洞處進入焊機小車軌道上。原焊機小車防塵網(wǎng)大部分時間都是在驅(qū)動側(cè)，操作側(cè)的軌道沒有任何的防塵措施。首先用鐵皮做成防塵罩代替原有的防塵鐵網(wǎng)，其次在操作側(cè)也鋪設(shè)防塵罩。小車軌道防塵改善，可以增加防塵面積與防塵強度，大大降低焊車軌道表面的粉塵，減少焊機故障，保障焊接穩(wěn)定運行，保證帶鋼的焊接質(zhì)量。

3.5   維護精準到位

激光傳輸系統(tǒng)要保證各部件安裝牢固、無松動。保護氣體不得有接頭泄漏，不能出現(xiàn)噴嘴堵塞；各部位的潤滑，如移動機架傳動部位滾珠絲杠、導(dǎo)軌對中裝置的滾珠絲杠、雙切剪導(dǎo)向滑道等部位；導(dǎo)軌、傳動滾珠絲杠、輥子底座定位等部位螺栓要定期檢查和緊固，防止出現(xiàn)松動影響設(shè)備運行；定期對焊機進行清理，保證焊機重要部位的清潔；定期對設(shè)備各部位接近開關(guān)、線性傳感器的位置和功能進行檢查和確認。

4.   結(jié)束語

通過對斷帶的分析，找出了斷帶原因，制定了相應(yīng)的解決方法和防范措施。由于首鋼京唐公司鍍錫板事業(yè)部連退作業(yè)區(qū)實際生產(chǎn)中因焊機焊接質(zhì)量不良而造成的焊縫斷帶事故頻繁發(fā)生，通過研究連退作業(yè)區(qū)的TEMIC窄搭接焊機的組成，分析了可能造成該類焊縫斷帶事故的因素，包括焊機參數(shù)如焊接電流、焊接溫度、焊接壓力及焊接速度，焊機焊輪，焊機水冷系統(tǒng)，焊縫處帶鋼的月牙杯突及焊機PDA對中裝置。通過各因素分析，找出了焊縫異常的根源，落實了相應(yīng)的調(diào)整措施，并不斷地驗證這些方法和措施，保證鍍錫板事業(yè)部各作業(yè)區(qū)工序的連續(xù)生產(chǎn)。

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文章來源——金屬世界