首鋼京唐公司鍍錫板事業(yè)部共有四個(gè)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(jī)在每個(gè)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(shí)有發(fā)生，制約了整個(gè)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(jì)損失。國(guó)內(nèi)外各大鋼廠對(duì)焊機(jī)焊接質(zhì)量不佳進(jìn)行了大量的分析和研究[1-4]。本文從TEMIC焊機(jī)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(jī)焊接原理

1420連退作業(yè)區(qū)的焊機(jī)采用的是日本TEMIC全自動(dòng)窄搭接焊機(jī)，此類焊機(jī)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(zhǔn)備就續(xù)→后行帶鋼頭部2和先行帶鋼尾部1在焊機(jī)中停在剪切位→關(guān)閉入口和出口夾鉗→焊機(jī)入出口PDA裝置調(diào)整帶鋼對(duì)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(zhǎng)度→夾鉗夾緊對(duì)中→抬起入口夾鉗并推進(jìn)入口夾鉗→搭接并補(bǔ)償→上焊輪3和下焊輪4將帶鋼焊接→焊機(jī)排出廢鋼板并復(fù)位→焊接完成產(chǎn)線起車。

TEMIC窄搭接焊機(jī)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(jī)上焊輪3和下焊輪4施加適當(dāng)?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(huì)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(shí)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(shí)熔化帶鋼所需要的熱量Q分別與焊接時(shí)的通電電流I的平方、通電時(shí)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(jì)算公式為：

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

因此，當(dāng)對(duì)某種材質(zhì)、規(guī)格的帶鋼進(jìn)行焊接時(shí)，可以通過控制焊接電流、通電時(shí)間 (即焊接速度)、焊輪焊接壓力和焊機(jī)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(duì)連續(xù)生產(chǎn)影響非常大，國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)人員對(duì)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(duì)造成此類事故的焊機(jī)多次攻關(guān)研究，根據(jù)焊機(jī)焊接原理，分析了焊機(jī)參數(shù)如焊接電流、焊接溫度、焊接壓力及焊接速度、焊機(jī)焊輪、焊機(jī)水冷系統(tǒng)、焊縫處帶鋼的月牙杯突及焊機(jī)PDA對(duì)中裝置等因素對(duì)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(shí)物如圖2所示。從焊縫斷口形貌分析可知整個(gè)焊縫在外力作用下瞬間斷開，測(cè)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(shí)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(diǎn)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(shí)受熱，強(qiáng)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(shí)必然在此區(qū)域斷開。