СПОСОБ СТЫКОВОЙ СВАРКИ СТАЛЬНЫХ ПОЛОС Российский патент 2007 года по МПК B23K11/04 B23K101/16 B23K103/04 

Изобретение относится к сварке металлов и может быть использовано при стыковой сварке полосовой горячекатаной стали, предназначенной для последующей холодной прокатки.

Стыковую сварку горячекатаных полос осуществляют непосредственно перед их травлением на непрерывных травильных агрегатах (НТА) для обеспечения непрерывности процесса. Технология такой сварки и оборудование для ее осуществления описаны, например, в книге А.И.Целикова и др. "Машины и агрегаты металлургических заводов", т.3, М.: Металлургия, 1988, с.381-382.

Прочность шва при сварке на НТА должна быть достаточной для исключения разрывов полос при их транспортировке на агрегате. Качественный шов обеспечивает требуемую производительность НТА цеха холодной прокатки при минимальных отходах металла. Основным показателем качества сварных швов является их "проходимость" на непрерывно-травильном агрегате, которая определяется (в %) по отношению числа разорванных швов к их общему количеству для данной партии полос.

Известен способ сварки горячекатаных полос, отличительной особенностью которого является занижение толщины металла в зоне сварного шва по сравнению с толщиной свариваемых полос, осуществляемое в процессе съема грата и по определенной зависимости (см. а.с. СССР №390884, кл. В 23 К 11/04, В 21 В 1/28, опубл. 13.03.74 г.). Недостатком этого способа является невозможность получения высокой "проходимости" швов, соединяющих концы полос разной ширины или толщины.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является технология стыковой сварки оплавлением концов стальных полос толщиной 2...6 мм на НТА, описанная в книге Ю.Д.Железнова и др. "Совершенствование производства холоднокатаной листовой стали", М.: Металлургия, 1982, с.19-24 и табл.6-8.

Эта технология включает установку концов полос под электродами на заданном расстоянии между торцами и сварку металла оплавлением с заданными режимами и характеризуется тем, что величина оплавления (Δ опл) постоянна для всех толщин полос (см. табл.6 и 7 аналога), а величина осадки (Δ ос) возрастает с увеличением толщины свариваемых полос.

Недостатком известной технологии сварки является возможность обрыва швов состыкованных полос разной ширины или толщины при их последующей транспортировке на НТА.

Технической задачей предлагаемого изобретения является сокращение производственных затрат за счет уменьшения расхода электродов и улучшения качества стыковой сварки, что уменьшает обрывы полос при их транспортировке.

Для решения этой задачи в способе стыковой сварки оплавлением стальных полос, включающем установку концов полос под электродами на расстоянии Δ между торцами и сварку на заданных режимах, в отличие от ближайшего аналога, при сварке полос разных сечений с шириной В>b или с толщиной Н>h, где В и b - ширина, соответственно, широкой и узкой полосы, Н и h - толщина, соответственно, толстой и тонкой полосы, величину Δ принимают постоянной, при этом, при разноширинности полос В - в≤200 мм или разнотолщинности полос Н-h≤1 мм стыкуемые концы полос смещают в продольном направлении из-под электродов на величину (0,50...0,55)·h′, где h′ - средняя толщина металла, свариваемого на данной стыкосварочной машине, а сварку производят либо по режимам для толщины Н, либо по режимам для толщины (Н+h):2, причем при смещении узкий или тонкий конец смещают в сторону широкого или толстого конца.

Сущность найденного технического решения заключается в том, что при вышеописанном смещении стыкуемых концов полос на конкретную величину исключается "поджог" электродов (при касании их нагретым до высокой температуры металлом) и достигается требуемая величина осадки металла в околошовной зоне. В результате этого повышается длительность рабочей кампании электродов и улучшается качество швов.

Кроме того, расширяется диапазон разнотолщинности стыкуемых полос, рекомендуемая величина которой - не более 0,16 мм (при использовании существующей технологии стыкосварки - см., например, Н.И.Шефтель "Холодная прокатка листовой стали", М.: Металлургия, 1966, с.66).

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

Перед сваркой полос определяется их разноширинность и разнотолщинность и, если их величины не превышают, соответственно 200 и 1 мм, определяют величину смещения концов в продольном направлении, исходя из величины h′ средней толщины металла, свариваемого на данной стыкосварочной машине (ССМ). Затем определяют режимы сварки (величины оплавления и осадки и продолжительность осадки под током) для толщины Н или (H+h):2, смещают концы полос на величину 0,53·h′ (см. выше) и приступают к сварке.

Опытную проверку заявляемого технического решения осуществляли на ССМ НТА листопрокатного цеха №5 ОАО "Магнитогорский меткомбинат", предназначенной для сварки горячекатаной полосовой стали толщиной 1,5...6,0 мм с различным содержанием углерода.

С этой целью при постоянной величине Δ варьировали величины смещения концов полос (см. выше) от δ=0,35 h′ до δ=0,7 h′ с использованием режимов сварки для толщин от h до Н, а также для средней толщины полос (Н-h):2. Результаты опытов оценивали как по качеству швов (визуально) и по их прокатываемости на стане холодной прокатки 2500 этого цеха, так и по стойкости электродов.

Наилучшие результаты (высокое качество швов при их "проходимости" в диапазоне 99...100% и максимальная стойкость электродов ССМ) получены при реализации предлагаемого способа. Отклонения от его параметров ухудшали результаты опытов.

Например, при величинах смещений, равных (0,35...0,49)h′ и (0,56...0,69)·h′ расход электродов увеличился на 5...20%, а "проходимость" швов была в пределах 96...98%.

При разнотолщинности В - b>200 мм и разнотолщинности Н-h>1 мм расход электродов увеличился на 10...30%, а "проходимость" швов снизилась до 95%.

При изменении направлений продольного смещения (широкий конец в сторону узкого и толстый - в сторону тонкого) расход электродов вследствие их "поджогов" возрос на 15...35%, а "проходимость" швов не превысила 93%.

Изменение величин Δ (при других параметрах способа, равных рекомендуемым) не улучшило результаты.

При режимах сварки, отличных от тех, которые необходимы для толщин Н и (Н+h):2, стойкость электродов также снизилась, а "проходимость" швов уменьшилась по сравнению с максимально достигнутой.

Контрольная проверка технологии стыкосварки, выбранной в качестве ближайшего аналога, привела к увеличению расхода электродов почти на 25% с одновременным снижением "проходимости" швов до 92...96%.

Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость заявляемого технического решения для достижения поставленной цели и его преимущества перед известным объектом.

По данным Центральной лаборатории контроля ОАО "ММК" использование предлагаемого способа стыковой сварки позволит сократить производственные затраты при производстве холоднокатаной листовой стали не менее, чем на 8%.

Пример конкретного выполнения

1) Горячекатаная полосовая Ст.3 с номинальной шириной 1500 мм и толщиной 3,5 мм имеет разнотолщинность стыкуемых концов В - b=100 мм.

При сварке оплавлением узкий конец смещают в продольном направлении в сторону широкого на величину δ=0,53·h′=0,53·3,75=2 мм (здесь h′ - средняя толщина полос, свариваемых на данной ССМ). Сварка ведется по режимам для толщины Н=3,5 мм.

2) Аналогичная горячекатаная полоса имеет разнотолщинность Н-h=0,5 мм.

При сварке оплавлением тонкий конец смещают в продольном направлении в сторону толстого на величину δ=2 мм (сварка ведется на той же ССМ).

Режимы сварки для толщины (Р+h):2=(3,5+3,0):2=3,25 мм.

Величина Δ в обоих случаях равна 5 мм.

Изобретение относится к сварке металлов и может быть использовано при стыковой сварке оплавлением горячекатаных стальных полос, предназначенных для последующей холодной прокатки. Способ включает установку концов полос под электродами на расстоянии Δ между торцами и сварку на заданных режимах. При сварке полос разных сечений с шириной В>b или с толщиной H>h, где В и b - ширина, соответственно, широкой и узкой полосы, Н и h - толщина, соответственно, толстой и тонкой полосы, расстояние Δ между торцами принимают постоянным. При разноширинности полос В - b<200 мм или разнотолщинности полос Н-h≤1 мм стыкуемые концы полос смещают в продольном направлении из-под электродов на величину (0,5...0,55)h, где h - средняя толщина металла, свариваемого на данной стыкосварочной машине. Сварку производят либо по режимам для толщины Н, либо по режимам для толщины (H+h):2. При смещении узкий или тонкий конец смещают в сторону широкого или толстого конца. Это позволит повысить качество сварки, уменьшить расход электродов и обрыв полос при их транспортировке.

Способ стыковой сварки оплавлением стальных полос, включающий установку концов полос под электродами на расстоянии Δ между торцами и сварку на заданных режимах, отличающийся тем, что при сварке полос разных сечений с шириной В>в или с толщиной H>h, где В и в - ширина соответственно широкой и узкой полосы, Н и h - толщина соответственно толстой и тонкой полосы, величину Δ принимают постоянной, при этом при разноширинности полос В - в≤200 мм или разнотолщинности полос Н - h≤1 мм стыкуемые концы полос смещают в продольном направлении из под электродов на величину (0,5÷0,55)h, где h - средняя толщина металла, свариваемого на данной стыкосварочной машине, а сварку производят либо по режимам для толщины Н, либо по режимам для толщины (H+h):2, причем при смещении узкий или тонкий конец смещают в сторону широкого или толстого конца.