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首頁(yè) 檢測技術(shù)與成果

分享:冷軋薄帶鋼焊縫斷帶的原因分析及措施

首鋼京唐公司鍍錫板事業(yè)部共有四個(gè)主要作業(yè)區,按照工藝流程依次為:酸軋作業(yè)區—連退作業(yè)區—罩退作業(yè)區—鍍錫作業(yè)區,焊機在每個(gè)作業(yè)區的工藝流程中都非常重要,1420連退作業(yè)區各道工序連續生產(chǎn)無(wú)故不停車(chē)。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(xiàn)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。國內外各大鋼廠(chǎng)對焊機焊接質(zhì)量不佳進(jìn)行了大量的分析和研究[1-4]。本文從TEMIC焊機的焊接過(guò)程以及焊接原理、焊縫斷帶事故的原因分析來(lái)尋找解決的措施。

1. TEMIC焊機焊接原理

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


焊接過(guò)程:焊接準備就續→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→設定接搭長(cháng)度→夾鉗夾緊對中→抬起入口夾鉗并推進(jìn)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(xiàn)起車(chē)。

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(guò)焊接變壓器5給焊機上焊輪3和下焊輪4施加適當的電流,電流通過(guò)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(guò)程產(chǎn)生的熱量公式為:


式中,Q為焊接過(guò)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以及焊接區域的總電阻R成正比。焊接區域總電阻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(shí)上焊輪和下焊輪之間的電阻長(cháng)度,mm;S為焊接時(shí)前后帶鋼的搭接面積,mm2。

因此,當對某種材質(zhì)、規格的帶鋼進(jìn)行焊接時(shí),可以通過(guò)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搭接面積來(lái)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生產(chǎn)影響非常大,國內外相關(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(lèi)事故的焊機多次攻關(guān)研究,根據焊機焊接原理,分析了焊機參數如焊接電流、焊接溫度、焊接壓力及焊接速度、焊機焊輪、焊機水冷系統、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(kāi)焊縫為焊縫本體,前后帶鋼搭接處沒(méi)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(kāi),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(xiàn)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(kāi);窄搭接焊縫的顯著(zhù)特點(diǎn)就是存在大的局部厚差,在焊接熱影響區處有很大的應力集中,且韌性極差,不能承受較高的延伸率;熱影響區由于焊接時(shí)受熱,強度顯著(zhù)低于母材和焊縫搭接區域,在承受很大的應力集中撕扯時(shí)必然在此區域斷開(kāi)。

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關(guān)鍵字: 鋼板檢測,焊縫檢測,斷帶檢測,第三方檢測