СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТАКТНОЙ СТЫКОВОЙ СВАРКИ РУЛОНИРОВАННЫХ ПОЛОС В НЕПРЕРЫВНЫХ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ АГРЕГАТАХ Российский патент 2010 года по МПК B23K11/04 B23K101/16 

Предлагаемое изобретение относится к сварочному производству, а именно к способам и устройствам для контактной стыковой сварки полос, выполняемой на специализированных стыкосварочных машинах, которые устанавливаются в высокопроизводительных металлургических агрегатах (трубосварочных и профилегибочных станах, травильных линиях и пр.).

Известен способ сварки с механизированной установкой полос в машинах / авт. свид. СССР №208152, кл. МКИ Н05В, 29/10, 03.09.1966/, включающий перемещение полос при поднятых губках подвижной и неподвижной станин сварочной машины, отведение подвижной станины, подачу концов полос передающими устройствами, их зажим в губках подвижной и неподвижной станин и сварку, выполняемую на машинах, имеющих в своем составе, наряду со сварочным устройством, встроенные гильотинные ножницы, центрователи и передающие устройства, которые автоматически передают полосы с предварительно обрезанными концами из позиции резки в позицию сварки.

Недостатки такого варианта сварки полос связаны с необходимостью создания некоторого запаса полосы в виде петель перед и за сварочной машиной для беспрепятственной работы передающих устройств машины при установке полос. Указанные петли создаются петлеобразующими механизмами, которые устанавливаются по обеим сторонам сварочной машины. Транспортные каретки и петлеобразующие устройства увеличивают габариты и массу сварочных машин и в некоторых случаях, например, при реконструкции металлургических агрегатов из-за недостатка места по длине это делает невозможным применение таких машин. Кроме этого, увеличение массы сварочной машины приводит к повышению стоимости ее изготовления.

Наиболее близкими к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ сварки контактной стыковой сварки преимущественно широких и толстых полос и устройство для его осуществления, описанные в RU 2277463 С2, МПК В23К 11/04, 101/06 27.10.2005. Способ включает установку соединяемых заднего и переднего концов полос в губках зажимов подвижной и неподвижной станин стыкосварочной машины в позицию сварки с заданными по технологии вылетами с использованием системы программного управления, а также последующее отведение подвижной станины после выполнения очередной сварки, разведение зажимов и транспортировку полосы в агрегат, при этом установку заднего конца полосы производят за счет отведения подвижной станины на половину заданного расстояния между губками, что соответствует вылету одного из концов полосы, а после пересечения ее задним концом оси сварки останавливают полосу, сводят губки зажима подвижной станины, осуществляют упор в сведенные губки зажима заднего конца полосы за счет реверса тянущих роликов и последующее зажатие в губках зажима неподвижной станины заднего конца полосы в указанном положении, а установку переднего конца вновь подаваемой в агрегат полосы осуществляют после отведения подвижной станины до заданного расстояния между губками и разведения губок зажима подвижной станины, при этом полосу подают тянущими роликами до упора в уже установленный задний конец полосы предыдущего рулона, зажимают передний конец полосы последующего рулона в губках зажима подвижной станины и в этом положении производят сварку. Реализация этого способа осуществляется на сварочной машине для контактной стыковой сварки в непрерывных металлургических агрегатах, содержащей подвижную и неподвижную станины с зажимами, снабженными зажимными губками, привод перемещения подвижной станины, связанный с датчиком линейных перемещений, передающим информацию в систему программного управления сварочной машиной, которая также снабжена двумя парами тянущих роликов для подачи полос на входе и выходе из машины с возможностью осуществления реверса, при этом система управления включает контроллер, соединенный с исполнительными механизмами машины с возможностью обеспечения заданного алгоритма их работы.

Недостатком этого способа и устройства для его осуществления является то, что его реализация при сварке тонких (менее 4 мм) полос весьма затруднена, так как практически невозможно ввиду неплоскостности заднего конца полосы обеспечить его упор в зажатый в электродах передний конец полосы. Вместе с тем в настоящее время металлургические агрегаты становятся все более универсальными и обрабатывают полосы широкого диапазона толщин.

Кроме того, в предлагаемом устройстве не решен вопрос центровки устанавливаемых полос, хотя известно, что полосы имеют серповидность, и точно состыковать их в сварочной машине без предварительной центровки невозможно.

Периодическая сварка задаваемых в такие агрегаты рулонированных полос обеспечивает непрерывность их работы. В этом случае длительность стыковки рулонов не должна допускать простоев или замедления темпа работы агрегата. Высокая производительность сварочных машин в этих условиях достигается за счет автоматизации сварочного процесса и механизации вспомогательных операций, важнейшей из которых является установка полос в сварочной машине. При этом учитывается, что качество сварных швов во многом зависит от правильности установки полос с оптимальным вылетом их концов из губок машины (L_выл) и соответствующего выбора исходного расстояния между губками (Δ_исх=2L_выл).

Поэтому в предлагаемом изобретении оптимизация технологических приемов при настройке установочных параметров режима сварки совершенствование машины контактной стыковой сварки с уменьшением ее металлоемкости и повышением точности настройки оптимальных параметров режима с обеспечением сварки более широкого сортамента полос по толщине является основным в получении технического результата.

Кроме того, техническим результатом можно считать упрощение конструкции машины, повышение качества сварного шва, увеличение производительности работы металлургического агрегата и упрощение его обслуживания.

Технический результат с достижением вышеуказанного эффекта обеспечивается тем, что в способе контактной рулонированных полос, включающем перемещение полос при поднятых губках подвижной и неподвижной станин сварочной машины, отведение подвижной станины, подачу концов полос до упора, их зажим в губках подвижной и неподвижной станин и сварку, согласно предлагаемому изобретению после завершения очередной сварки и поднятия зажимов производят отведение подвижной станины на половину исходного расстояния между губками машины, после прохода переднего конца полосы оси сварки выдают команду на опускание зажима неподвижной станины, возврат переднего конца полосы до упора в губки неподвижной станины реверсом линии и производят зажатие этого конца полосы в губках подвижной станины, поднимают верхний зажим неподвижной станины, подают в машину следующую полосу до упора в верхнюю губку подвижной станины заднего конца полосы, отводят подвижную станину на величину исходного положения перед сваркой между губками машины и зажимают задний конец в губках неподвижной станины для проведения следующей сварки.

Устройство для реализации предлагаемого способа представляет собой сварочную машину для контактной стыковой сварки рулонированных полос и содержит подвижную и неподвижную станины с зажимами, снабженными зажимными губками, привод перемещения подвижной станины гидроцилиндра, связанный со станинами датчик линейных перемещений, встроенные ножницы с верхним и нижним поворотными суппортами, внутренний центрователь, две пары подающих роликов и два внешних центрователя, размещенных на входе и выходе машины, а также управляющий контроллер и дополнительно снабжено роликом, расположенным на нижнем суппорте встроенных ножниц, а внешние центрователи выполнены каждый в виде соединенных со своими приводами парами роликов.

Машина оснащена высокоточным датчиком, регистрирующим фактическое положение подвижной станины при ее движении, при наличии системы управления, позволяющей останавливать станину в заданных позициях по показаниям упомянутого датчика. Такое управление машиной реализуется на микропроцессорной технике и обеспечивает заложенный в программу алгоритм работы механизмов машины в период установки полос в губках машины. При этом в памяти системы управления машины хранится весь пакет программ технологических режимов сварки с выбором оптимальных значений вылетов полос (L_выл) и исходных расстояний между губками (Δ_исх) для всего сортамента полос, перерабатываемых в данном металлургическом агрегате.

Заявляемые способ и устройство контактной стыковой сварки рулонированных полос в непрерывных металлургических агрегатах иллюстрируются фиг. 1, 2, 3,

где на фиг.1 схематично показана заявляемая стыкосварочная машина с разрезом по оси и проходящей через нее полосой;

на фиг.2 представлена циклограмма операций при установке концов полос в машине;

на фиг.3 приведен алгоритм работы механизмов сварочной машины при установке в ней полос и сварке по предлагаемому способу.

Машина контактной стыковой сварки содержит неподвижную 1 и подвижную 2 станины с зажимами 3 и 4, снабженными зажимными губками 5 и 6, привод перемещения подвижной станины 7 в виде гидроцилиндра, встроенные гильотинные ножницы с верхним 8 и нижним поворотным 9 суппортом, внутренний встроенный 10 и два внешних центрователя 11 и 12, связанный со станинами датчик линейных перемещений 13, передающий информацию в систему программного управления сварочной машиной, две пары подающих роликов на входе 14 и выходе 15 машины, сварочный трансформатор 16 и контроллер для обеспечения заданного алгоритма работы машины. Машина дополнительно снабжена роликом 17, размещенным на нижнем суппорте 9 встроенных ножниц, а внешние центрователи 11 и 12, расположенные на входе и выходе машины, выполнены каждый в виде соединенных со своими приводами парами роликов.

Концы полос 18, поступающих из разматывателя агрегата в сварочную машину, центрируются перед обрезкой встроенными ножницами внутренним центрователем 10 и внешними центрователями 11 и 12. При этом в подготовке к обрезке передних концов полос сводятся одновременно внутренний 10 и внешний 12 центрователи, а при подготовке задних концов полос участвуют центрователи 10 и 11. Концы полос центрируются по оси агрегата и зажимаются в подающих роликах 14 и 15. Перед обрезкой концов полос внутренний центрователь 10 разводится, а внешние центрователи 11 и 12 продолжают удерживать полосы до момента зажатия их в губках 5 и 6, обеспечивая тем самым совмещение концов полос по ширине. Подающие ролики 14 и 15 осуществляют подачу концов полос и установку их в машине в позицию «сварка». Датчик перемещения 13 посылает в систему управления машиной сигналы о перемещении подвижной станины в точки, соответствующие вылету концов полос и исходного расстояния перед сваркой между губками машины.

Выбор оптимального вылета концов полос L_в и исходного расстояния Δ_исх может производиться системой управления машиной автоматически, из заложенного в нее пакета технологических программ в зависимости от толщины и ширины полос, а также марки стали, поступающей в металлургический агрегат.

Заявляемый способ контактной стыковой сварки в заявляемом устройстве осуществляется следующим образом:

- после выполнения сварки предыдущего стыка, поднятия зажимов 3, 4 и начала транспортировки полосы в агрегат гидравлическим цилиндром 7 производится отведение подвижной станины 2 по показаниям датчика положения 13 на половину исходного расстояния между губками Δ_исх, что соответствует величине вылета конца полосы L_в;

- по окончании переработки рулона его задний конец (передний по задаче в агрегат) останавливается в сварочной машине вблизи встроенных ножниц, центрируется центрователями 10 и 12, зажимается подающими роликами 15, обрезается встроенными ножницами и перемещается роликами 15 до пересечения им оси сварки;

- опускается зажим 3 неподвижной станины 1;

- подающие ролики 15 включаются на реверс и передний конец полосы (ПКП) подается до упора в губки 5 неподвижной станины 1;

- ПКП зажимается в зажиме 4 подвижной станины 2, разводятся центрователь 12 и подающие ролики 15;

- поднимается зажим 3 неподвижной станины 1;

- при подходе переднего конца следующего рулона (задний по его задаче в агрегат) он останавливается в сварочной машине вблизи встроенных ножниц, центрируется центрователями 10 и 11, зажимается подающими роликами 14, обрезается встроенными ножницами, после этого нижний суппорт 9 ножниц поворачивается в горизонтальное положение и ролик 17 приходит в соприкосновение с полосой и поддерживает конец полосы при передаче его в позицию «сварка»;

- подающие ролики 14 перемещают задний конец полосы до упора в верхнюю губку 6 подвижной станины 2;

- подвижная станина 2 вместе с зажатым в ее губках 6 ПКП отводится гидроцилиндром 7 до исходного расстояния между губками Δ_исх;

- ЗКП зажимается в зажиме 3 губками 5 неподвижной станины, разводятся центрователь 11 и подающие ролики 14;

- включаются сварочный трансформатор 16 и привод 7 на оплавление полос и осадку;

- затем поднимаются зажимы 3 и 4 неподвижной 1 и подвижной 2 станин, дается разрешение на транспортировку полос 18 в агрегат, а подвижная станина 2 перемещается до ¹/₂ исходного положения и занимает позицию перед следующей сваркой.

Система управления сварочной машиной должна быть реализована на базе программируемого контроллера, который хранит в памяти полный пакет программ технологических режимов сварки с выбором оптимальных значений вылетов концов и исходных расстояний между губками для всего сортамента полос, перерабатываемых в металлургическом агрегате, в котором установлена данная сварочная машина. Контроллер обеспечивает также автоматическую перестройку параметров режима при изменении размеров полосы или марки стали, задаваемой в агрегат. Информацию о необходимости перестройки может вводить оператор сварочной машины или она может поступать из АСУ ТП агрегата.

Таким образом, предлагаемый способ для контактной стыковой сварки рулонированных полос, при котором после завершения очередной сварки и поднятия зажимов производят отведение подвижной станины на половину исходного расстояния между губками машины, а после прохода переднего конца полосы оси сварки выдают команду на опускание зажима неподвижной станины, затем возврат переднего конца полосы до упора в губки неподвижной станины реверсом линии и производят зажатие этого конца полосы в губках подвижной станины, позволит абсолютно точно выставить заданный вылет переднего конца полосы. А после подъема верхнего зажима неподвижной станины, подачи в машину следующей полосы до упора в верхнюю губку подвижной станины заднего конца полосы, отвода подвижной станины на величину исходного положения перед сваркой между губками машины и зажима заднего конца в губках неподвижной станины обеспечивается надежная и точная установка вылета заднего конца полосы для проведения следующей сварки.

Устройство для реализации способа с использованием сварочной машины, дополнительно снабженной роликом, расположенным на нижнем суппорте встроенных ножниц, и внешними центрователями, выполненными каждый в виде соединенных со своими приводами парами роликов, позволит устанавливать полосы под сварку без смещения по ширине.

Применение предложенного способа сварки с механизацией установки полос в машине облегчит работу обслуживающего персонала и ограничит влияние субъективного фактора при настройке сварочных машин. Наиболее эффективно его использование на стыкосварочных машинах, которые установлены в универсальных трубосварочных агрегатах, изготавливающих трубы широкого ассортимента с различной толщиной стенки.

Предложенное устройство для осуществления указанного выше способа не только обеспечивает точность установки вылетов концов, но и решает задачу центрирования концов полос по ширине при установке их перед сваркой.

Изобретение относится к сварочному производству, а именно к способу и устройству для контактной стыковой сварки полос, выполняемой на специализированных стыкосварочных машинах, установленных в непрерывных металлургических агрегатах. Полосы перемещают при поднятых губках неподвижной и подвижной станин сварочной машины. Отводят подвижную станину на величину исходного расстояния между губками зажимов станин и подают концы полос до упора. Зажимают их в губках зажимов подвижной и неподвижной станин и сваривают. После завершения сварки поднимают зажимы. Отводят подвижную станину на половину исходного расстояния между губками зажимов станин машины и транспортируют сваренную полосу в агрегат. После прохода переднего по задаче в агрегат конца полосы оси сварки опускают зажим неподвижной станины. Реверсом возвращают передний по задаче в агрегат конец полосы до упора в губки зажима неподвижной станины и зажимают указанный конец полосы в губках зажима подвижной станины. Поднимают верхний зажим неподвижной станины и подают в машину следующую полосу до упора ее заднего по задаче в агрегат конца в верхнюю губку зажима подвижной станины. Отводят подвижную станину на величину исходного расстояния между губками зажимов станин машины и зажимают задний конец полосы в губках зажима неподвижной станины для проведения следующей сварки. Повышается точность настройки параметров режима, обеспечивается расширение сортамента свариваемых полос по толщине, повышается качество шва и увеличивается производительность. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ контактной стыковой сварки рулонированных полос в непрерывных металлургических агрегатах, включающий перемещение полос при поднятых губках неподвижной и подвижной станин сварочной машины, отведение подвижной станины на величину исходного расстояния между губками зажимов станин, подачу концов полос до упора, их зажатие в губках зажимов подвижной и неподвижной станин и сварку, отличающийся тем, что после завершения сварки поднимают зажимы, отводят подвижную станину на половину исходного расстояния между губками зажимов станин машины и транспортируют сваренную полосу в агрегат, после прохода переднего по задаче в агрегат конца полосы оси сварки опускают зажим неподвижной станины, реверсом возвращают передний по задаче в агрегат конец полосы до упора в губки зажима неподвижной станины и зажимают указанный конец полосы в губках зажима подвижной станины, поднимают верхний зажим неподвижной станины и подают в машину следующую полосу до упора ее заднего по задаче в агрегат конца в верхнюю губку зажима подвижной станины, отводят подвижную станину на величину исходного расстояния между губками зажимов станин машины и зажимают задний конец полосы в губках зажима неподвижной станины для проведения следующей сварки.

2. Устройство для контактной стыковой сварки рулонированных полос в непрерывных металлургических агрегатах, содержащее подвижную и неподвижную станины с зажимами, снабженными зажимными губками, привод перемещения подвижной станины в виде гидроцилиндра, датчик линейных перемещений, связанный со станинами, встроенные ножницы с верхним и нижним поворотными суппортами, внутренний центрователь, два внешних центрователя, размещенных на входе и выходе устройства, две пары подающих роликов и управляющий контроллер, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено роликом, расположенным на нижнем поворотном суппорте встроенных ножниц, а каждый из внешних центрователей выполнен в виде пары роликов, соединенных со своими приводами.