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。考慮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。