СПОСОБ СВАРКИ ОПЛАВЛЕНИЕМ СТАЛЬНЫХ РУЛОННЫХ 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 холодной прокатки.

Стыковую сварку оплавлением горячекатаных полос осуществляют на непрерывных травильных агрегатах (НТА) непосредственно перед травлением металла. Технология сварки концов рулонных полос, а также особенности стыкосварочных машин (ССМ), устанавливаемых на НТА, достаточно подробно описаны, например, в книге А.И.Целикова и др. «Машины и агрегаты металлургических заводов», т.3, М., «Металлургия», 1988, с.381-382.

Прочность стыкосварочного соединения (шва) должна быть не менее прочности основного металла, что предотвращает разрывы швов при последующих операциях с полосовым прокатом: его холодной прокатке, дрессировке и транспортировке через непрерывные агрегаты типа АНО (агрегаты непрерывного отжига). Высококачественный шов обеспечивает требуемую производительность всех агрегатов цеха холодной прокатки и уменьшает отходы металла, связанные с разрывом швов.

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. 13.03.1974). Недостатком этого способа является неопределенность основных параметров процесса сварки, что может привести к получению некачественных швов со всеми отрицательными последствиями.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является способ (технология) сварки оплавлением стальных рулонных полос толщиной 2...6 мм на стыкосварочной машине (ССМ), описанный в книге Ю.Д.Железнова и др. «Совершенствование производства холоднокатаной листовой стали», М., «Металлургия», 1982, с.19-24 и табл.6-8.

Эта технология заключается в установке стыкуемых концов полос под электродами ССМ и соединении их путем сварки с заданными параметрами 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 является невозможность получения «прокатываемости» швов (она определяется в % по отношению числа разорванных швов к их общему количеству для прокатанной партии полос), близкой к 100%, в особенности для полос из конструкционных марок стали и толщиной менее 2 мм.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение производительности и сокращение отходов металла при производстве холоднокатаной полосовой стали за счет повышения качества швов.

Для решения этой задачи в способе сварки оплавлением стальных рулонных полос, преимущественно толщиной 1,5...6,0 мм, на ССМ, заключающемся в установке стыкуемых концов полос под электродами и соединении их путем сварки с заданными параметрами, основные параметры процесса выбирают в зависимости от номинальной толщины металла Н, при этом величина оплавления принимается равной мм, величина осадки δ=2H^0,7, мм, а время осадки под током τ=0,33Н^0,45, с.

Сущность найденного технического решения заключается в оптимизации основных параметров процесса сварки концов полос оплавлением, что обеспечивает высокое качество полученных при этом швов с практически полным отсутствием их разрывов при дальнейших операциях с полосовой углеродистой и конструкционной сталью. Кроме того, появляется возможность качественной сварки концов предельно тонкой (Н=1,5 мм) горячекатаной стали.

В результате этого не только уменьшаются отходы металла, но и повышается производительность всех непрерывных агрегатов цеха холодной прокатки, прежде всего за счет повышения прокатываемости швов.

При реализации предлагаемого способа вышеназванные параметры процесса сварки на ССМ определяются (Δ и δ - с точностью до 0,1 мм, а τ - с точностью до 0,05 с) для каждого узкого диапазона толщин (например, 1,5...1,8 мм; 1,9...2,1 мм; 2,2...2,3 мм и т.д.), причем за номинальную толщину Н принимается средняя величина толщины в каждом диапазоне. Полученные величины Δ, δ и τ вводятся в систему автоматического управления данной ССМ.

Опытную проверку заявляемого технического решения осуществляли на ССМ, установленной в линии НТА листопрокатного цеха №5 ОАО «ММК», предназначенной для сварки встык рулонных горячекатаных полос толщиной 1,5...6,0 мм из углеродистой и конструкционной стали шириной 1000...2350 мм.

С этой целью при стыковой сварке полос всего сортамента варьировали основные параметры процесса: величины оплавления (Δ) и осадки (δ), а также время осадки под током (τ). Результаты опытов оценивали по прокатываемости швов на стане холодной прокатки 2500, так как возникающие при этом нагрузки на стыковосварочные соединения являются максимальными.

Наилучшие результаты (прокатываемость швов 99,8...100% при максимальной производительности и минимальных отходах металла) получены при реализации заявляемого способа. Отклонения от рекомендуемых величин параметров как в сторону их увеличения, так и в сторону их уменьшения ухудшали достигнутые результаты.

Так, при величинах и прокатываемость швов снизилась до 92...98%, причем, она была тем ниже, чем больше фактическая величина оплавления отличалась от оптимальной. При величинах осадки δ=(1,2...1,9)·Н^0,7 и δ=(2,1...2,5)·Н^0,7 прокатываемость составила 93...95%, а при τ=(0,20...0,32)·H^0,45 и τ=(0,34...0,50)·Н^0,45 она была в пределах 90...97%.

Производительность стана 2500 при этом не превысила 97% от максимально достигнутой, а отходы металла возросли на 15...23%.

Сварка полос с параметрами, рекомендуемыми в технологии, выбранной в качестве ближайшего аналога (см. выше), ˜ дала прокатываемость швов не более 98,5%, при соответствующем снижении производительности и росте отходов.

Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной задачи.

По данным Центральной лаборатории контроля ОАО «ММК» использование заявляемой технологии сварки рулонных горячекатаных полос при производстве холоднокатаного углеродистого и конструкционного листа толщиной 1,5...6,0 мм на комбинате позволит увеличить производительность не менее чем на 3% с одновременным снижением расхода металла в пределах 15...20%.

Пример конкретного выполнения

Полосовая горячекатаная рулонная сталь марки 08Ю размером 1500·3,8 мм сваривается встык на ССМ при травлении в цехе холодной прокатки.

Основные параметры сварки:

величина оплавления

величина осадки δ=2,0·Н^0,7=2,1·3,8^0,7˜5,1 мм

время осадки под током τ=0,33·H^0,45=0,33·3,8^0,45˜0,6 с.

Прокатываемость полученных швов на стане составляет 100%.

Изобретение относится к сварке металлов, а именно к стыковой сварке оплавлением полосовой горячекатаной стали толщиной 1,5-6,0 мм, предназначенной для холодной прокатки. Способ включает установку стыкуемых концов полос под электродами и соединение их путем сварки при заданных параметрах. Основные параметры процесса сварки выбирают в зависимости от номинальной толщины металла Н. Величину оплавления принимают равной , мм. Величину осадки принимают равной δ=2,0·H^0,7, мм, а время осадки под током τ=0,33·Н^0,45, с. Это позволит повысить производительность, снизить расход металла и повысить качество получаемых сварных швов.

Способ сварки оплавлением стальных рулонных полос, преимущественно толщиной 1,5...6,0 мм, включающий установку под электроды стыкосварочной машины стыкуемых концов полос и их соединение путем сварки с заданными основными параметрами, отличающийся тем, что основные параметры процесса сварки выбирают в зависимости от номинальной толщины металла Н, при этом величину оплавления принимают равной мм, величину осадки δ=2,0·Н^0,7, мм, а время осадки под током τ=0,33·Н^0,45, с.