酸连轧机组闪光焊接的过程控制_技术论文_MCC.pdf

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1、酸连轧机组闪光焊接的过程控制李永杰（中冶恒通冷轧技术有限公司，河北唐山）摘要：本文介绍闪光对焊技术在酸连轧机组线上的应用，分析了闪光对焊机在闪光阶段的速度控制及顶锻阶段的位置闭环控制。关键词：闪光对焊；动夹具；顶锻TheprocessingcontrolofflashbuttweldinginCPL&TCMLiYongjieMCCHengtongColdRollingTechnologyCo.Ltd,TangshanHebeiAbstract:Thisarticleintroducestheapplicationofthetech

2、nologyofflashbuttinpicklingandtandemcoldmill．Itanalyzedthefalshbuttwelderofspeedcontrolatflashphaseandpositionloopcontrolatupsetphase．Keywords:flashbutt；movableclamp；upset1引言近年来冷轧带钢生产技术及设备有了较大的发展，酸连轧机组就是其中之一，该机组改变了传统的将酸洗和冷轧两个工序分开的方式，而是将它们联合为一个机组，使酸洗、轧制工序连续加工。这样提高了产品的成

3、材率和产量，降低了投资及生产成本等优点。焊机是该机组的关键设备，它在酸洗前将热轧卷首尾焊接，实现无头轧制，大大提高了生产效率和经济效益。由于闪光对焊技术焊接速度快，焊接质量稳定可靠，易于实现自动化，而且操作简单方便，因此在酸连轧机组中得到了广泛的应用。2闪光对焊机的焊接控制闪光对焊是在闭合焊接电源后，将夹在电极中的两带钢逐渐接近使其断面端面达到局部接触，通过电阻热加热这些接触点，产生闪光并使断面金属熔化，当断面在一定深度范围内达到预定温度时迅速施加顶锻力完成焊接的。闪光对焊分为三个阶段：初始闪光阶段、持续闪光阶段和顶锻阶段。闪光对

4、焊时动夹具的移动时通过液压系统中的伺服阀驱动顶锻缸来实现的。焊接电流通过BOSCHTIMERUNIT控制器控制两组晶闸管导通角来调节电流大小，闪光对焊机主电路如图1。焊接电压由焊接专用变压器输出，焊接电压共分六个电压等级，电压等级与电压的关系见表1,各电压级间的切换调节由电机驱动分选开关来调整焊接变压器初级抽头。电压等级与电压关系见表1。2.1闪光对焊控制闪光的主要作用是加热带钢。在闪光阶段电流流过两接触端面的接触点，接触点熔化，形成连接两端面的液体金属过梁。闪光必须稳定而且强烈。所谓稳定是指在闪光过程中不发生断路和短路现象，断路

5、会减弱焊接处的自保护作用，接头易被氧化。短路会使所焊接带钢过烧，必须重新焊接。所谓强烈是指在单位时间内有相当多的过梁爆破。闪光越强烈，焊接处的自我保护越好，这在闪光后期尤为重要。闪光对焊控制主要是通过动夹具的参考速度来控制初始闪光和持续闪光两个阶段（为了保证闪光过程的连续和稳定，动夹具速度与闪光速度是相适应的）。闪光速度控制可以完全控制焊接带钢端部的加热。因为热量的公式为：第1页共5页2E=RIT式中：E：能量、热量。R：闪光对焊时接触电阻（两带钢端面间液态金属过梁的总电阻）。I：电流强度。T：时间。图1闪光对焊机主电路表1电压等

6、级与电压对照表电压等级123456焊接电压7V8.5V10V11.8V13.3V14.8V闪光焊接时能量一部分消耗在焊接带钢熔化区，一部分用于加热带钢端部；但是只有用于后者的热量对闪光焊接来说是有用的。因为所焊带钢焊接能力与两带钢端部刚接触时的温度成正比，而焊接电流直接影响两带钢端部的温度，在焊接电压不变时，焊接电流的大小又取决于两带钢端部横截面的接触电阻，而两带钢端部横截面的接触电阻与焊接速度是成反比，所以带钢端部的加热、熔化所需的热量是通过焊接闪光速度（动夹具速度也可以理解为动电极移动速度）控制的。闪光速度的公式为：v(t)=

7、V*k*Us/Uo+S*(k*Us-Up)+f(Iref-Ip*k)式中：V：速度系数，mm/s。S：灵敏度系数，µm/s.V。k：焊接变压器变比。Uo：来自电网电压，V。Up：焊接变压器初级电压，V。Us：焊接变压器次级电压，V。第2页共5页f(Iref-Ip*k)：电流调节器根据焊接电流参考值和焊接实际检测电流值而得出输出，mm/s。其中Iref为焊接电流参考值，IP为变压器初级电流测量值，k为焊接变压器器变比。从上述公式可以看出闪光速度的参考值是由三部分功能函数合成，分别为：速度分量F1，灵敏度分量F2，焊接电流分量F3，闪

8、光速度参考值合成如图2所示。图2闪光速度合成曲线（1）速度分量F1=V*k*Us/Uo，它是闪光速度参考值的基本分量。由于焊接所需功率与焊接电压（即变压器器次级电压）成正比，因此该速度分量与焊接电压成正比。（2）灵敏度分量F2=S*(k*Us-Up