窄搭接電阻焊機在連續(xù)退火機組上的應用

中冶京誠工程技術有限公司 （北京 100176） 朱愛輝 呂 爽 劉明煒

1.概述

對于連續(xù)退火機組，焊機的作用是將前后帶鋼進行連接保證機組連續(xù)穩(wěn)定的運行。連續(xù)退火機組由于生產(chǎn)節(jié)奏快、爐內道次多以及停機損失巨大等特點，因而要求操作人員必須熟練掌握焊機的特性，確保100%的焊接成功率，避免使焊機成為連續(xù)退火機組的生產(chǎn)瓶頸。

某冷軋廠連續(xù)退火機組的焊機采用進口的NASTOA窄搭接電阻焊機。該焊機具有焊接工藝先進、焊縫質量可靠、性能穩(wěn)定等特點，能夠滿足連續(xù)退火機組的生產(chǎn)要求。

2.焊機結構及功能

焊機為滾壓縫焊型，能快速完成兩卷帶鋼頭、尾間的縫焊過程。焊機條件可由圖形界面設定，采用直流電滾壓縫焊工藝。整個焊機設備組成如圖1所示。

圖1 焊機設備組成

焊機主要附屬裝置如下：

（1）焊接主機 焊接主機的基礎框架為C型，此C型焊接車架用以支撐雙切剪、沖孔裝置、焊接頭、焊接變壓－整流器及輾壓輥等裝置。

第一，雙切剪：可同時剪切兩卷帶鋼頭尾部，以保證頭尾部對齊。兩刀片的移動支架都固定在焊機整體C型框架上，依靠氣缸驅動升/降。

第二，沖孔裝置：沖孔器共有兩個，安裝在上刀片的中央。雙切剪剪切的同時，在焊縫后退約90mm的帶鋼寬度方向上沖兩個φ15mm的圓孔，以在機組運行過程中探測焊縫用。

第三，焊接頭：上、下焊接頭組件安裝在C型焊接架前部，焊接時直接滾壓接頭，通過高壓大熔融電流作用于上下焊頭使帶鋼重疊處熔結。

上、下焊輪工作一段時間后會磨損，焊輪的高度就需調整。下焊輪高度可自動上下校準到下夾緊裝置水平面，以補償焊輪的磨損值，并由激光來檢測補償值大小，上焊輪上升及下降由氣缸驅動。

第四，焊接變壓－整流器：裝置由晶閘管開關控制，提供恒定的焊接電流，為了防止過熱現(xiàn)象發(fā)生，在其內部有一冷卻循環(huán)系統(tǒng)。

第五，輾壓輥：安裝于焊輪的后面，用來輾壓焊縫用，輾壓力由電動機調整。

（2）挑套裝置及入口橫向對中平臺 入口活套的形成是通過焊接主機前挑套輥的啟升來實現(xiàn)的，入口活套的功能是在焊接時以便于入/出口夾緊裝置的自由移動和對中，挑套輥的升降由氣缸控制。

入口橫向對中平臺裝置置于焊接主機與入口活套之間，該裝置由兩部分組成：帶鋼對中檢測裝置和可調速度、扭矩的電動機。其基本原理是利用熒光燈發(fā)出的光，并根據(jù)攝像頭接收光強大小來判定前后帶鋼的對中情況。其中放光器置于帶鋼一端，接光器置于帶鋼另一端。由放光器發(fā)出的光源除被帶鋼遮擋的一部分外，其余從帶鋼兩邊緣透過，由接光器接收。通過兩邊緣的光強差判定帶鋼中心與機組中心的差距。當前、后行帶鋼中心與機組中心的差值相等時，則說明前、后行帶鋼中心已對齊。力矩電動機正是通過調整帶鋼中心線的位置完成前后行帶鋼對中的，具體操作是通過AC伺服電動機驅動入口夾緊裝置沿垂直于機組的方向運動來實現(xiàn)。

（3）入口及出口夾緊裝置 焊機的入口和出口都裝有梁式夾緊裝置。入口夾緊裝置采用液壓缸動作，通過入口夾緊裝置的運動實現(xiàn)前后帶鋼的搭接及寬度對中、搭接補償，夾緊裝置的鉗口采用不會磁化的可更換材料，其中上夾緊裝置帶有聚氨酯防滑板。

出口夾緊裝置與入口夾緊裝置類似，擺動結構用于將帶尾與后行帶頭搭接，為避免前后帶鋼的頭尾相碰，當入口夾緊裝置為了形成搭接而向前移動時，出口夾緊裝置將傾斜先行帶鋼。當前后帶鋼的頭、尾重疊后，出口夾緊裝置壓下，前行帶尾壓在后行帶頭上，從而搭接完成。

（4）出口橫向對中平臺 結構及原理與入口基本相同。

3.焊接流程

C型架小車停在原始位→帶頭帶尾進入剪切區(qū)（機組完成）→入、出口挑套對中→入、出口夾緊裝置夾緊帶鋼 →剪切帶頭帶尾→帶尾仰卷、帶頭前進實現(xiàn)搭接→C型架小車移動實現(xiàn)焊接至完成→入、出口夾緊裝置上升松開帶鋼→帶鋼運行→C型架小車回原位。

4.焊接原理

其原理就是利用大電流（直流電流）通過上電極傳到帶鋼再到下電極，對兩帶鋼頭尾加熱熔融，最后經(jīng)過碾壓完成焊接。焊接時有三對輪子作用：焊輪、碾壓輪和刷輪。刷輪只是在焊接過渡材打磨氧化膜時才使用，以防止焊接不良發(fā)生斷帶。焊輪、碾壓輪焊接時用，分別起到熔融鋼帶和碾壓平整作用。三對輪子均由氣缸控制升降，移動是靠整個C型框架在電動機作用下完成的。

5.影響焊接質量的主要因素

影響電阻焊的主要因素如下：

（1）焊接電流 由焦耳定律可知，由于電阻熱與電流的平方成正比，因而電流的大小直接影響到發(fā)熱量的多少。電流值太低，其產(chǎn)生的熱量不足以熔解焊縫接頭成為半熔體，即無法結合；反之，若電流值過大，其產(chǎn)生熱量太多，又造成了過熔，或使接頭強度降低而變脆。

（2）搭接量 搭接長度越大，相應搭接區(qū)域的電阻減小，產(chǎn)熱量下降。常規(guī)搭接量在0.5～2mm之間。現(xiàn)場生產(chǎn)中，考慮焊輪的碾壓效應，往往在驅動側適當增加0.2～0.6mm的搭接量，稱為搭接補償。

比較典型的搭接量異常的原因是夾緊裝置及其內壓塊的磨損，比較簡單的檢查方法就是用機組所生產(chǎn)最小厚度的帶鋼切條，放入夾緊裝置及壓塊位置，并壓下夾緊裝置，人工抽動鋼條，確認壓緊效果。

（3）通電時間 通電時間的長短也與產(chǎn)生的熱量有關。時間太長，熱量過大；反之，發(fā)熱不足。在縫焊中，通電時間主要由焊接速度決定。

（4）電極壓力 電極壓力主要與帶鋼之間的接觸電阻相關。電極壓力太小，容易造成接觸電阻不穩(wěn)定甚至產(chǎn)生飛濺；反之，過高的壓力使電極和帶鋼之間的接觸面積增大，造成分流。

（5）電極和帶鋼的表面狀態(tài) 電極和帶鋼表面的氧化物、雜質或凹凸不平直接影響接觸電阻，妨礙電流通入帶鋼，影響焊接質量。因此，焊接前應將電極和帶鋼表面清理干凈。

6.生產(chǎn)試驗效果

開工調試以來，對低碳鋼的不同品種進行了焊接試驗，總結出了一套合理的焊接參數(shù)（見附表）。

焊接參數(shù)

7.結語

在焊機操作工藝條件和設備狀態(tài)良好的基礎上，焊接參數(shù)的合理選擇是改善焊縫質量的重要措施。本文通過生產(chǎn)試驗，總結出了一套合理的焊接參數(shù)，對連續(xù)退火機組的順利生產(chǎn)具有重要的現(xiàn)實意義。