唐山國豐鋼鐵一冷軋焊機(jī)改造的應(yīng)用及效果

董群

摘 要 為了解決酸洗-連軋機(jī)組上傳統(tǒng)焊接設(shè)備存在的問題，唐山國豐鋼鐵1450mm酸洗-連軋機(jī)組采用了國內(nèi)較為先進(jìn)的激光焊機(jī)。本文主要介紹了激光焊機(jī)的改造背景、優(yōu)勢(shì)、功能描述及改造效果，實(shí)踐生產(chǎn)證明該激光焊機(jī)斷帶率低，生產(chǎn)成本低等。

關(guān)鍵詞 激光焊機(jī);焊接;成本;速度

前言

唐山國豐第一冷軋鍍鋅技術(shù)有限公司，2007年05月22日成立，該公司有1450mm酸洗-連軋機(jī)組一套、無鋅花鍍鋅一套。其中焊機(jī)是酸連軋機(jī)組關(guān)鍵設(shè)備之一，其主要作用是對(duì)熱軋帶鋼的帶頭帶尾進(jìn)行焊接，以保證機(jī)組的連續(xù)運(yùn)行，因此它的焊接質(zhì)量和焊接周期將直接影響機(jī)組的正常運(yùn)行。

1激光焊機(jī)基本原理

激光焊接是將高能量高溫的光束瞬間照射在鋼板焊縫處，使焊縫金屬在千分之一內(nèi)迅速熔融，從而實(shí)現(xiàn)焊接。

改造背景：該單位酸洗—連軋機(jī)組先前焊機(jī)為法國設(shè)計(jì)制造的閃光焊機(jī)，至今該機(jī)組運(yùn)行已近10年。目前，該機(jī)組設(shè)備老化使用成本提升，已不適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)需求：

一是，該焊機(jī)故障率明顯增加，且故障處理較困難，所需停機(jī)時(shí)間長;

二是，備品備件不足到貨周期長且價(jià)格昂貴;

三是，焊縫質(zhì)量較以前下降不少，主要體現(xiàn)在斷帶率高、重焊率增加，影響成材率;

四是，我公司根據(jù)市場需求，需要開發(fā)硅鋼、低合金鋼等新品鋼種，現(xiàn)在閃光焊機(jī)已經(jīng)無法滿足現(xiàn)行生產(chǎn)的需要。

因此，我公司提出將目前的閃光焊機(jī)更換為當(dāng)今最先進(jìn)的板帶焊接方式的激光焊機(jī)。

經(jīng)實(shí)相關(guān)技術(shù)人員地考察測(cè)量和我單位的實(shí)際情況，得出結(jié)論：在原有場地拆除原閃光焊機(jī)，重新修改基礎(chǔ)[1]。

2基礎(chǔ)完成后使用武漢凱奇公司的首創(chuàng)產(chǎn)品：激光焊機(jī)

由于激光器采用的是固定的激光器，該激光名稱為GD-6C-1300型帶鋼激光對(duì)接縫焊機(jī)，該焊機(jī)為固定激光焊，專為普通低碳鋼和超低碳鋼CPL、TCM及PL-CCM機(jī)組而設(shè)計(jì)，用于生產(chǎn)冷軋板的酸洗熱軋卷。激光焊接功率max.6kW，C字形焊接小車架，厚度范圍：2.0～4.5mm（±10%），可焊接板寬700～1300mm，最大抗拉強(qiáng)度270～590 N/m㎡，焊接小車速度1～15m/min，無極可調(diào)焊接速度2.5～15m/min

相對(duì)于氣體激光器，其優(yōu)點(diǎn)如下：

第一：使用成本低：焊接保護(hù)氣體采用氬氣即可，不像氣體激光器必須用氦氣，也無須產(chǎn)生激光的工作氣體。

第二，維護(hù)要求低：激光功率傳輸采用的是柔性的導(dǎo)光光纖，該光纖為免維護(hù)，沒有需要專業(yè)人員調(diào)整的外光路，其余備件采購周期短，成本較先前閃光焊機(jī)低200%。

第三，供電能量低：6kW固體激光能量只需35KVA的供電能量即可，激光輸出功率：max.6kW（可調(diào)），波長1.03μm。而8kW氣體激光能量需100KVA的供電能量。

第四，布置簡單：固體激光器可放在地面上，用柔性導(dǎo)光光纖連接至焊接頭即可，而氣體激光器需放在C形小車頂部平臺(tái)及側(cè)面平臺(tái)隨小車移動(dòng)，這樣，需要采取防震措施，增加了復(fù)雜性。

C形小車傳動(dòng)裝置由AC伺服電機(jī)、聯(lián)軸器、滾珠絲杠構(gòu)成，用于拖動(dòng)“C”形焊接小車，實(shí)現(xiàn)激光對(duì)接焊縫。本焊機(jī)拼縫精度高，整個(gè)夾鉗架在2個(gè)液壓缸（os、ds）的驅(qū)動(dòng)以及液壓伺服閥的控制下，作縱向定位移動(dòng)，由于OS和DS驅(qū)動(dòng)以及定位可分別控制，故可精確修正兩側(cè)拼縫量，從而達(dá)到所需的拼縫間隙。采用AC伺服電機(jī)，既可調(diào)速又可精確定位，通過DP接口與PLC連接，實(shí)現(xiàn)速度無極給定，并在操作站上顯示實(shí)際運(yùn)行速度、C形小車位置等參數(shù)，伺服系統(tǒng)的控制速度為1～15m/min，焊接速度2～6 m/min。該項(xiàng)優(yōu)勢(shì)已申請(qǐng)實(shí)用新型專利《一種混合驅(qū)動(dòng)激光焊機(jī)》，包括底座、底座上安裝有焊接小車驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、焊接頭調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、帶鋼碾壓機(jī)構(gòu)、帶鋼支撐機(jī)構(gòu)、帶鋼、拼縫機(jī)構(gòu)和剪切機(jī)構(gòu)，本實(shí)用新型通過將移動(dòng)精度要求高且運(yùn)動(dòng)要求平穩(wěn)的機(jī)構(gòu)采用伺服電液閥驅(qū)動(dòng)，并將只要求精度要求高的機(jī)構(gòu)采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，同時(shí)將移動(dòng)精度要求不高的機(jī)構(gòu)采用液壓油缸驅(qū)動(dòng)，這樣既能在工藝上不降低焊縫精度，又能降低造價(jià)成本及日后的使用維護(hù)成本。

新舊設(shè)備性能應(yīng)用效果：原設(shè)備雖為法國進(jìn)口設(shè)備但使用年限較長，相對(duì)新技術(shù)設(shè)備來說，設(shè)備考核指標(biāo)偏少，成材率降低，成本提升，技術(shù)落后等缺點(diǎn)。主要數(shù)據(jù)采集如下：

可以明顯看出原設(shè)備各項(xiàng)性能指標(biāo)均低于新設(shè)備，已嚴(yán)重影響了設(shè)備的正常生產(chǎn)，無形中提高了產(chǎn)品成本。在設(shè)備維護(hù)中，舊設(shè)備備件是進(jìn)口設(shè)備：一是進(jìn)口件價(jià)格昂貴（一般易損零件價(jià)格在1萬元以上），二是備品備件采購周期長（備件采購需半年前甚至以上進(jìn)行提前采購）。而新設(shè)備激光整套設(shè)備成本是原來舊設(shè)備采購價(jià)的六分之一，不僅設(shè)備技術(shù)先進(jìn)，而且設(shè)備維護(hù)成本低，備品備件易采購。

3結(jié)束語

目前我國許多鋼鐵企業(yè)都面臨著設(shè)備老化、能耗大、產(chǎn)品質(zhì)量低的問題，焊機(jī)設(shè)備大部分是七八十年代的技術(shù)，亟待進(jìn)行更新改造。采用新型的激光焊機(jī)設(shè)備，不僅能夠節(jié)省有效的空間、能源還能提高產(chǎn)品的質(zhì)量。現(xiàn)階段激光焊機(jī)分很多類型，每個(gè)企業(yè)可以根據(jù)自身產(chǎn)品定位和發(fā)展要求，采用適用的焊機(jī)技術(shù)，會(huì)產(chǎn)生事半功倍的效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱日良.管殼式換熱器管板與換熱管焊接常見質(zhì)量問題的防止[J].化工設(shè)計(jì)通訊，2004，（3）：58-60.