首鋼京唐公(gōng)司鍍錫闆事業部共有(yǒu)四個主要作(zuò)業區(qū)，按照工(gōng)藝流程依次為(wèi)：酸軋作(zuò)業區(qū)—連退作(zuò)業區(qū)—罩退作(zuò)業區(qū)—鍍錫作(zuò)業區(qū)，焊機在每個作(zuò)業區(qū)的工(gōng)藝流程中(zhōng)都非常重要，1420連退作(zuò)業區(qū)各道工(gōng)序連續生産(chǎn)無故不停車(chē)。但是近期焊縫斷帶事故時有(yǒu)發生，制約了整個生産(chǎn)線(xiàn)的産(chǎn)能(néng)發揮，甚至影響了下一道工(gōng)序的正常生産(chǎn)，造成了巨大的經濟損失。國(guó)内外各大鋼廠對焊機焊接質(zhì)量不佳進行了大量的分(fēn)析和研究[1-4]。本文(wén)從TEMIC焊機的焊接過程以及焊接原理(lǐ)、焊縫斷帶事故的原因分(fēn)析來尋找解決的措施。

1. TEMIC焊機焊接原理(lǐ)

1420連退作(zuò)業區(qū)的焊機采用(yòng)的是日本TEMIC全自動窄搭接焊機，此類焊機在首鋼京唐公(gōng)司以及其他(tā)鋼廠應用(yòng)非常廣泛[5-8]，如圖1所示。

焊接過程：焊接準備就續→後行帶鋼頭部2和先行帶鋼尾部1在焊機中(zhōng)停在剪切位→關閉入口和出口夾鉗→焊機入出口PDA裝(zhuāng)置調整帶鋼對中(zhōng)→使用(yòng)雙切剪切掉後行帶鋼頭部2和先行帶鋼尾部1→設定接搭長(cháng)度→夾鉗夾緊對中(zhōng)→擡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将帶鋼焊接→焊機排出廢鋼闆并複位→焊接完成産(chǎn)線(xiàn)起車(chē)。

TEMIC窄搭接焊機的焊接原理(lǐ)是将兩塊寬度和厚度相差不大的材料 (如圖1的後行帶鋼頭部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施加适當的電(diàn)流，電(diàn)流通過材料本身的電(diàn)阻、材料之間的集中(zhōng)電(diàn)阻、材料與電(diàn)極之間接觸部分(fēn)的集中(zhōng)電(diàn)阻後會産(chǎn)生大量的熱量，大量的熱瞬間熔化并焊接材料。焊接過程産(chǎn)生的熱量公(gōng)式為(wèi)：

式中(zhōng)，Q為(wèi)焊接過程中(zhōng)熱量，J；I為(wèi)焊接電(diàn)流，A；t為(wèi)通電(diàn)時間，s；R為(wèi)焊接區(qū)域的總電(diàn)阻，Ω。

從式(1)中(zhōng)可(kě)以看出，焊接時熔化帶鋼所需要的熱量Q分(fēn)别與焊接時的通電(diàn)電(diàn)流I的平方、通電(diàn)時間t以及焊接區(qū)域的總電(diàn)阻R成正比。焊接區(qū)域總電(diàn)阻R的計算公(gōng)式為(wèi)：

式中(zhōng)，ρ為(wèi)被焊接材料的電(diàn)阻率，Ω·mm；L為(wèi)焊接時上焊輪和下焊輪之間的電(diàn)阻長(cháng)度，mm；S為(wèi)焊接時前後帶鋼的搭接面積，mm2。

因此，當對某種材質(zhì)、規格的帶鋼進行焊接時，可(kě)以通過控制焊接電(diàn)流、通電(diàn)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(fēn)析

由于焊縫斷帶事故對連續生産(chǎn)影響非常大，國(guó)内外相關技(jì )術人員對焊接質(zhì)量不佳造成斷帶事故的調查研究非常多(duō)[9-12]。首鋼京唐公(gōng)司鍍錫闆事業部的技(jì )術攻關組對造成此類事故的焊機多(duō)次攻關研究，根據焊機焊接原理(lǐ)，分(fēn)析了焊機參數如焊接電(diàn)流、焊接溫度、焊接壓力及焊接速度、焊機焊輪、焊機水冷系統、焊縫處帶鋼的月牙杯突及焊機PDA對中(zhōng)裝(zhuāng)置等因素對焊縫斷帶事故産(chǎn)生的原因。

2.1 斷帶焊縫斷口分(fēn)析

查看焊縫斷帶的斷口，斷開焊縫為(wèi)焊縫本體(tǐ)，前後帶鋼搭接處沒有(yǒu)融合，斷口實物(wù)如圖2所示。從焊縫斷口形貌分(fēn)析可(kě)知整個焊縫在外力作(zuò)用(yòng)下瞬間斷開，測量焊縫前後厚度分(fēn)别為(wèi)0.181 mm和0.200 mm。斷帶前後卷原料厚度曲線(xiàn)正常，如圖3所示。考慮到正常的張力是不夠拉斷焊縫的，因此推斷此時應該是焊縫的垂直方向與張力方向有(yǒu)了一定角度，且角度比較大才将焊縫撕扯開；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(yǒu)很(hěn)大的應力集中(zhōng)，且韌性極差，不能(néng)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(hěn)大的應力集中(zhōng)撕扯時必然在此區(qū)域斷開。