國產(chǎn)窄搭接焊機在鍍鋅產(chǎn)線的應(yīng)用

孟祥順，李文波，陳煒煊

（首鋼京唐公司冷軋作業(yè)部，河北唐山 063000）

0 引言

某公司為了保證鍍鋅生產(chǎn)線的穩(wěn)定、高效運行，將原來老舊的克萊西姆窄搭接焊機更換為武漢凱奇窄搭接焊機。改造之初，從設(shè)計理念、設(shè)備維護等方面與凱奇公司進入了深入探討，焊機關(guān)鍵部件焊輪總成選用武漢凱奇公司最新形式的焊輪總成。焊機更換完畢后，結(jié)合現(xiàn)場設(shè)備運行狀態(tài)進行了部分適用性改造。通過近半年的運行，焊機設(shè)備整體穩(wěn)定運行，且焊縫質(zhì)量可靠。

1 焊機焊輪總成的選用

傳統(tǒng)的焊接輪總成如圖1 所示，由于其結(jié)構(gòu)的局限性而存在電流利用率低、維修時間長、更換不易等缺陷。傳統(tǒng)焊接輪總成核心的導(dǎo)電部分（錐軸套）安裝在電極輪支座內(nèi)，造成零部件的加工及裝配耗時長，檢修、更換時，需要將焊接輪整體結(jié)構(gòu)全部拆散，維修工作耗時長。這種結(jié)構(gòu)的焊輪總成，焊輪對中穩(wěn)定性不高，設(shè)備后期焊接輪偏擺會對焊縫質(zhì)量造成影響?？偝蓛?nèi)集成潤滑系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)密封圈將兩個系統(tǒng)隔離，但密封圈壽命有限，潤滑油經(jīng)常與冷卻水相互竄通造成軸承損壞（圖2）。軸承損壞會造成焊接過程中焊輪旋轉(zhuǎn)速度異常、焊接溫度不穩(wěn)定，嚴(yán)重情況下甚至?xí)斐珊篙啽?，焊接過程中將焊縫撕裂。

圖1 傳統(tǒng)錐軸形式焊輪總成

圖2 損壞的軸承

武漢凱奇公司新型焊輪總成結(jié)構(gòu)如圖3 所示，導(dǎo)電錐軸套部分移出焊輪支座，加工及裝配簡單，使用時便于觀察情況。檢修時僅需拆卸壓塊及夾塊等小部分零件就能更換導(dǎo)電銅套或錐軸套，大大提高了維修效率。導(dǎo)電性能穩(wěn)定可靠，并且焊輪垂直度更佳，從而保證了焊接質(zhì)量。焊輪支座內(nèi)的潤滑系統(tǒng)與摩擦導(dǎo)電處的冷卻系統(tǒng)隔離，不存在兩個系統(tǒng)相互竄通的可能，降低了總成故障率。該焊輪總成具有結(jié)構(gòu)合理、維修便利、運行穩(wěn)定和油水分離等特點。

圖3 武漢凱奇新型焊輪總成結(jié)構(gòu)

通過反復(fù)的比較和評估，某公司鍍鋅連續(xù)產(chǎn)線焊機改造最終選用武漢凱奇新型焊輪總成，并已在生產(chǎn)線連續(xù)穩(wěn)定運行1年多。

2 焊機的適用性改造

武漢凱奇焊機剛開始投入運行時，在許多方面存在著不適應(yīng)產(chǎn)線連續(xù)生產(chǎn)的問題。如：焊接時頻繁出現(xiàn)焊機剪刃和夾鉗粘鋼；焊機無全自動模式，參數(shù)調(diào)整步驟繁瑣，影響焊接效率；生產(chǎn)厚規(guī)格帶鋼時出現(xiàn)對中擠壓帶鋼和出口側(cè)溜鋼現(xiàn)象；焊機修磨輪氣馬達噪聲過大，產(chǎn)生嚴(yán)重噪聲污染。針對上述問題，結(jié)合現(xiàn)場設(shè)備運行狀態(tài)，對鍍鋅連續(xù)生產(chǎn)線焊機在焊縫質(zhì)量改善、操作效率提升、設(shè)備隱患治理和設(shè)計缺陷消缺等4 個方面進行了適用性改造。

2.1 焊縫質(zhì)量改善

鍍鋅連續(xù)產(chǎn)線生產(chǎn)之初，焊機在焊接時頻繁出現(xiàn)焊機剪刃和夾鉗粘鋼問題，如圖4 所示。在焊接時，直流電源會建立磁場，導(dǎo)致剪刃和夾鉗被磁化具有磁性。將剪切下來的廢料吸在夾鉗上且搭接在焊縫附近導(dǎo)致焊縫質(zhì)量異常。

圖4 鋼制夾鉗粘鋼情況

針對粘鋼問題分別實施了多種解決方案，包括：重新制作焊機剪刃，采用新的結(jié)構(gòu)形式減少剪刃磁性，在焊機剪刃廢料皮帶下方增加強磁鐵，重新制作新夾鉗等。

通過不斷地摸索，采用重新制作新夾鉗的方案，選用超高強鋁合金制作新夾鉗，解決了原鋼制夾鉗由于磁化的粘鋼問題。超高強鋁合金屬于時效強化型合金，抗拉強度達到500 MPa以上，具有密度小、比強度高、韌性好、易于成型和加工、以及成本較低等一系列優(yōu)點，廣泛用于高強度和良好的耐腐蝕性等高應(yīng)力結(jié)構(gòu)部件[1]。又因超高強鋁合金成分中含鐵僅為0.5%，導(dǎo)磁性能差，超高強鋁合金夾鉗不但具有鋼制夾鉗的機械性能，同時避免了夾鉗磁化現(xiàn)象的發(fā)生。超高強鋁合金夾鉗如圖5 所示。

圖5 超高強鋁合金夾鉗

2.2 提升操作效率

焊機無全自動模式，在生產(chǎn)線開卷機甩尾穿帶后，操作人員需手動依次按下起套、剪切、搭接、焊接4 個按鈕實現(xiàn)焊接。針對現(xiàn)場生產(chǎn)需要，為了縮短焊接周期，在HMI（Human Machine Interface，人機界面）上補充了全自動模式，如圖6 所示?？筛鶕?jù)實際工況具體需要選擇，極大提高了操作效率。

圖6 HMI 界面全自動、半自動雙模式切換

在生產(chǎn)過程中需要進行大批量參數(shù)修改時，原HMI 不能進行整體修改，只能對參數(shù)逐條進行修改。針對這種情況，在操作界面中新增HMI 及觸摸屏的參數(shù)補償窗口，如圖7 所示。新建參數(shù)補償DB 塊，將該變量連接至HMI 和觸摸屏畫面，并與數(shù)據(jù)庫內(nèi)設(shè)定值做邏輯運算，實現(xiàn)只需要輸入補償值，就可以做到對焊接參數(shù)整體補償?shù)墓δ?，方便操作人員修改焊接參數(shù)。

圖7 HMI 操作界面增加焊接參數(shù)補償窗口

2.3 設(shè)備隱患治理

在生產(chǎn)過程中，焊機進行帶頭、帶尾對中時，出現(xiàn)對中設(shè)備擠壓帶鋼現(xiàn)象，觸發(fā)對中伺服驅(qū)動器報警，如圖8、圖9 所示。經(jīng)過現(xiàn)場結(jié)合PDA 曲線檢查，發(fā)現(xiàn)對中過程中邊部傳感器未檢測到帶鋼，無反饋信號，導(dǎo)致伺服電機持續(xù)進給，報過電流故障。通過現(xiàn)場測試優(yōu)化，對入出口邊部檢測光纖傳感器重新校準(zhǔn)位置，并將其減速位與停止位光通量觸發(fā)信號值增大。解決了對中設(shè)備擠壓帶鋼現(xiàn)象。

圖8 對中過程中擠壓帶鋼

圖9 伺服驅(qū)動故障信息

在生產(chǎn)1.8～2.3 mm 厚度規(guī)格帶鋼時，焊機出口側(cè)輔助輥壓不住帶鋼，出現(xiàn)溜鋼現(xiàn)象。對出口輔助輥壓緊氣缸進行改造，由單層氣缸換成雙層氣缸，重新修改控制程序，優(yōu)化輔助輥不同厚度區(qū)間的夾緊壓力，有效解決了溜鋼的問題。如圖10、圖11 所示。

圖10 雙氣缸輔助夾緊壓力控制

圖11 雙氣缸壓力區(qū)間參數(shù)設(shè)定

2.4 設(shè)計缺陷消缺

焊機修磨輪氣馬達在最初選型時，沒有考慮到噪聲污染環(huán)境，影響操作人員操作的問題。因此進行重新選型，如圖12 所示，用型號LZB33-L-AROO4-11 的氣馬達（圖12a））替換型號PIV-M060C0230 氣馬達（圖12b）），消除了原型號馬達尖銳的修磨噪聲。

圖12 更換修磨輪氣馬達

3 結(jié)束語

選用結(jié)構(gòu)合理、維修便利、運行穩(wěn)定的新型焊輪總成替換傳統(tǒng)形式焊輪總成，可提高焊縫質(zhì)量和維修效率。

將鋼制夾鉗更換為超高強鋁合金夾鉗，在保證機械性能的同時，解決夾鉗粘鋼問題，進一步提升焊縫質(zhì)量。

經(jīng)過對鍍鋅連續(xù)生產(chǎn)線焊機在焊縫質(zhì)量改善、操作效率提升、設(shè)備隱患治理和設(shè)計缺陷消缺4 個方面進行適用性改造，使其完全適應(yīng)鍍鋅產(chǎn)線生產(chǎn)的要求，投產(chǎn)6 個月后實現(xiàn)了焊縫質(zhì)量和設(shè)備故障零停機，且一直保持連續(xù)零停機狀態(tài)。