窄搭接电阻焊机在连续退火机组上的应用

中冶京诚工程技术有限公司 （北京 100176） 朱爱辉 吕 爽 刘明炜

1.概述

对于连续退火机组，焊机的作用是将前后带钢进行连接保证机组连续稳定的运行。连续退火机组由于生产节奏快、炉内道次多以及停机损失巨大等特点，因而要求操作人员必须熟练掌握焊机的特性，确保100%的焊接成功率，避免使焊机成为连续退火机组的生产瓶颈。

某冷轧厂连续退火机组的焊机采用进口的NASTOA窄搭接电阻焊机。该焊机具有焊接工艺先进、焊缝质量可靠、性能稳定等特点，能够满足连续退火机组的生产要求。

2.焊机结构及功能

焊机为滚压缝焊型，能快速完成两卷带钢头、尾间的缝焊过程。焊机条件可由图形界面设定，采用直流电滚压缝焊工艺。整个焊机设备组成如图1所示。

图1 焊机设备组成

焊机主要附属装置如下：

（1）焊接主机 焊接主机的基础框架为C型，此C型焊接车架用以支撑双切剪、冲孔装置、焊接头、焊接变压－整流器及辗压辊等装置。

第一，双切剪：可同时剪切两卷带钢头尾部，以保证头尾部对齐。两刀片的移动支架都固定在焊机整体C型框架上，依靠气缸驱动升/降。

第二，冲孔装置：冲孔器共有两个，安装在上刀片的中央。双切剪剪切的同时，在焊缝后退约90mm的带钢宽度方向上冲两个φ15mm的圆孔，以在机组运行过程中探测焊缝用。

第三，焊接头：上、下焊接头组件安装在C型焊接架前部，焊接时直接滚压接头，通过高压大熔融电流作用于上下焊头使带钢重叠处熔结。

上、下焊轮工作一段时间后会磨损，焊轮的高度就需调整。下焊轮高度可自动上下校准到下夹紧装置水平面，以补偿焊轮的磨损值，并由激光来检测补偿值大小，上焊轮上升及下降由气缸驱动。

第四，焊接变压－整流器：装置由晶闸管开关控制，提供恒定的焊接电流，为了防止过热现象发生，在其内部有一冷却循环系统。

第五，辗压辊：安装于焊轮的后面，用来辗压焊缝用，辗压力由电动机调整。

（2）挑套装置及入口横向对中平台 入口活套的形成是通过焊接主机前挑套辊的启升来实现的，入口活套的功能是在焊接时以便于入/出口夹紧装置的自由移动和对中，挑套辊的升降由气缸控制。

入口横向对中平台装置置于焊接主机与入口活套之间，该装置由两部分组成：带钢对中检测装置和可调速度、扭矩的电动机。其基本原理是利用荧光灯发出的光，并根据摄像头接收光强大小来判定前后带钢的对中情况。其中放光器置于带钢一端，接光器置于带钢另一端。由放光器发出的光源除被带钢遮挡的一部分外，其余从带钢两边缘透过，由接光器接收。通过两边缘的光强差判定带钢中心与机组中心的差距。当前、后行带钢中心与机组中心的差值相等时，则说明前、后行带钢中心已对齐。力矩电动机正是通过调整带钢中心线的位置完成前后行带钢对中的，具体操作是通过AC伺服电动机驱动入口夹紧装置沿垂直于机组的方向运动来实现。

（3）入口及出口夹紧装置 焊机的入口和出口都装有梁式夹紧装置。入口夹紧装置采用液压缸动作，通过入口夹紧装置的运动实现前后带钢的搭接及宽度对中、搭接补偿，夹紧装置的钳口采用不会磁化的可更换材料，其中上夹紧装置带有聚氨酯防滑板。

出口夹紧装置与入口夹紧装置类似，摆动结构用于将带尾与后行带头搭接，为避免前后带钢的头尾相碰，当入口夹紧装置为了形成搭接而向前移动时，出口夹紧装置将倾斜先行带钢。当前后带钢的头、尾重叠后，出口夹紧装置压下，前行带尾压在后行带头上，从而搭接完成。

（4）出口横向对中平台 结构及原理与入口基本相同。

3.焊接流程

C型架小车停在原始位→带头带尾进入剪切区（机组完成）→入、出口挑套对中→入、出口夹紧装置夹紧带钢 →剪切带头带尾→带尾仰卷、带头前进实现搭接→C型架小车移动实现焊接至完成→入、出口夹紧装置上升松开带钢→带钢运行→C型架小车回原位。

4.焊接原理

其原理就是利用大电流（直流电流）通过上电极传到带钢再到下电极，对两带钢头尾加热熔融，最后经过碾压完成焊接。焊接时有三对轮子作用：焊轮、碾压轮和刷轮。刷轮只是在焊接过渡材打磨氧化膜时才使用，以防止焊接不良发生断带。焊轮、碾压轮焊接时用，分别起到熔融钢带和碾压平整作用。三对轮子均由气缸控制升降，移动是靠整个C型框架在电动机作用下完成的。

5.影响焊接质量的主要因素

影响电阻焊的主要因素如下：

（1）焊接电流 由焦耳定律可知，由于电阻热与电流的平方成正比，因而电流的大小直接影响到发热量的多少。电流值太低，其产生的热量不足以熔解焊缝接头成为半熔体，即无法结合；反之，若电流值过大，其产生热量太多，又造成了过熔，或使接头强度降低而变脆。

（2）搭接量 搭接长度越大，相应搭接区域的电阻减小，产热量下降。常规搭接量在0.5～2mm之间。现场生产中，考虑焊轮的碾压效应，往往在驱动侧适当增加0.2～0.6mm的搭接量，称为搭接补偿。

比较典型的搭接量异常的原因是夹紧装置及其内压块的磨损，比较简单的检查方法就是用机组所生产最小厚度的带钢切条，放入夹紧装置及压块位置，并压下夹紧装置，人工抽动钢条，确认压紧效果。

（3）通电时间 通电时间的长短也与产生的热量有关。时间太长，热量过大；反之，发热不足。在缝焊中，通电时间主要由焊接速度决定。

（4）电极压力 电极压力主要与带钢之间的接触电阻相关。电极压力太小，容易造成接触电阻不稳定甚至产生飞溅；反之，过高的压力使电极和带钢之间的接触面积增大，造成分流。

（5）电极和带钢的表面状态 电极和带钢表面的氧化物、杂质或凹凸不平直接影响接触电阻，妨碍电流通入带钢，影响焊接质量。因此，焊接前应将电极和带钢表面清理干净。

6.生产试验效果

开工调试以来，对低碳钢的不同品种进行了焊接试验，总结出了一套合理的焊接参数（见附表）。

焊接参数

7.结语

在焊机操作工艺条件和设备状态良好的基础上，焊接参数的合理选择是改善焊缝质量的重要措施。本文通过生产试验，总结出了一套合理的焊接参数，对连续退火机组的顺利生产具有重要的现实意义。