引帶焊接技術(shù)在可逆冷軋生產(chǎn)中的應(yīng)用

任來鎖，柏 永，呂圣才，燕照順

（山東泰山鋼鐵集團冷軋部，山東萊蕪271100）

1 引言

常見的冷軋機結(jié)構(gòu)形式有連軋機和可逆軋機兩種，可逆軋機也包括單機可逆和雙機可逆兩種，其中單機可逆冷軋機以設(shè)備投資少、占地面積小、生產(chǎn)組織靈活等特點深受中小企業(yè)青睞，而且在當(dāng)今的冷軋生產(chǎn)線中占據(jù)著相當(dāng)大的比例，與連軋機相比，可逆冷軋機由于在生產(chǎn)過程中，頭尾各有一段帶鋼和鋼卷內(nèi)3圈帶鋼無法軋制及需要多道次往復(fù)軋制而造成成材率低、效率低。因此，如何提高可逆冷軋機的成材率，降低其制造成本成一直是各可逆冷軋企業(yè)比較關(guān)心和積極探索的問題。

泰鋼集團冷軋部現(xiàn)有950機組和1700機組兩條產(chǎn)線，其基本的工藝流程和設(shè)備配置是：推拉式酸洗→單機六輥可逆冷軋→罩式退火→四輥平整→拉矯→重卷縱切→包裝入庫。泰鋼冷軋部多工序、可逆軋制的特點使得機組的成材率較低，自2012年起，在酸洗和軋制兩工序引入引帶焊接技術(shù)，取得了顯著的成效。

2 酸洗和軋制工序引帶焊接技術(shù)

參考不銹鋼引帶焊接工藝[1-2]，根據(jù)泰鋼冷軋設(shè)備布置特點和工序生產(chǎn)節(jié)奏，應(yīng)用了雙工序引帶焊接技術(shù)，以此來提高冷軋鋼帶的成材率。在酸洗工序，即推拉式酸洗機組焊接一段引帶當(dāng)作帶頭卷入卷芯，該引帶在軋制工序變成軋制卷的卷尾，在軋制工序，即可逆冷軋機焊接一段引帶當(dāng)作軋制卷的帶頭。

2.1 酸洗工序引帶焊接技術(shù)

在酸洗工序的引帶焊接輔助裝置主要由準備站（酸洗線原有）、焊接平臺和輔助托輥等構(gòu)成，如圖1所示，該引帶焊接裝置已申請并獲得國家專利（ 201020242273.4）。

引帶焊接操作過程是：鋼卷首先在準備站完成拆除困帶、開頭、矯直帶頭、切頭或切角等操作，然后矯直處理后的帶頭通過人工控制停留帶頭位置，待帶頭與輔助托輥組上的引帶相搭接后帶頭停止，利用人工進行人工焊接引帶，焊后再通過地輥裝置將鋼卷重新卷取，最后經(jīng)上料小車上卷將帶有引帶的鋼卷在酸洗線上開卷、穿帶、生產(chǎn)，這個引帶作為酸洗卷帶頭卷入鋼卷卷芯。

圖1 酸洗工序引帶焊接裝置圖

2.2 軋制工序引帶焊接技術(shù)

軋制工序的引帶焊接輔助裝置主要由開卷機（軋制線的開卷機）、轉(zhuǎn)向夾送輥、焊接平臺、龍門吊鉗和輔助托輥等構(gòu)成，如圖2所示。引帶焊接操作過程是：鋼卷首先正常上卷到開卷機上，然后通過開卷機的反向旋轉(zhuǎn)，使帶頭進入轉(zhuǎn)向夾送輥，待帶頭與輔助托輥上的引帶平行搭接后，人工將兩者焊接在一起，焊后轉(zhuǎn)動開卷機將鋼卷重新卷取，最后等待生產(chǎn)線的聯(lián)動開卷操作，這個引帶作為軋制鋼卷帶頭卷入鋼卷卷芯（此時，在酸洗焊接的引帶在軋制鋼卷的卷芯）。

圖2 軋制工序引帶焊接裝置圖

3 焊接操作規(guī)范及焊后生產(chǎn)操作注意事項

在酸洗工序，由于作業(yè)線長，且槽蓋封閉而無法直接觀看焊縫位置，若引帶焊接質(zhì)量不佳，會造成穿帶困難或穿帶中引帶開焊等事故。在軋制工序，雖然焊縫位置觀察比較方便，但若引帶焊接質(zhì)量不佳，在大張力操作下會造成穿戴跑偏、軋制中焊縫開裂等事故而影響生產(chǎn)節(jié)奏或嚴重損傷設(shè)備。因此，無論是酸洗工序還是軋制工序，引帶的焊接質(zhì)量是至關(guān)重要的，為此必須正確確定和遵循合理的引帶焊接規(guī)范。引帶焊接規(guī)范包括：引帶長度的確定、引帶厚度的確定、引帶寬度的確定、引帶平直度和材質(zhì)的確定、引帶搭接量、引帶焊接方式、焊接質(zhì)量等內(nèi)容。

3.1 引帶焊接操作規(guī)范

3.1.1 引帶長度的確定

現(xiàn)以泰鋼冷軋部1700 mm可逆冷軋機（見圖3）為例，說明引帶長度的確定方法。

圖3 單機可逆冷軋機設(shè)備布置示意圖

開卷機卷筒直徑為Φ610 mm，開卷機距離主軋機的間距為L1=12.11 m，左卷取機距離主機的間距為L2=5.96 m，機前轉(zhuǎn)向輥距離主機的間距為L3=4.14 m，機后轉(zhuǎn)向輥距離主機的間距為L4=4.835 m，右卷取機距離主機的間距為L5=6.535 m。在實際操作時，由于引帶采用人工搭接焊接，焊縫高度突起較大，所以要求焊縫位置一般不得越過轉(zhuǎn)向輥（與預(yù)留板形輥位置相同），同時為了防止帶頭脫鉗口、保持正常的張力，要求卷筒上剩余帶鋼圈數(shù)原則上不少于3卷。

卷筒上剩余3圈鋼帶的長度為：

在酸洗工序焊接的引帶在鋼卷卷芯，甩尾后進入左卷取機卷取，故1700機組酸洗工序引帶長度：

在軋制工序焊接的引帶在鋼卷頭部，用于從開卷機上料進入右卷取機卷取，故1700機組軋制工序引帶長度：

由公式（ 2）、（3）可以看出，1700 機組兩工序的引帶長度都接近于8 m。

而對于950機組來說，開卷機卷筒直徑為Φ610 mm，開卷機距離主軋機的間距為L1'=9050 mm，左卷取機距離主機的間距為L2'=4360 mm，機前轉(zhuǎn)向輥距離主機的間距為L3'=2760 mm，機后轉(zhuǎn)向輥距離主機的間距L4'=3190 mm，右卷取機距離主機的間距為L5'=5730 mm。

故950機組酸洗工序引帶長度:

950機組軋制工序引帶長度:

由公式（ 4）、（5） 可以看出，950 機組兩工序的引帶長度都接近于7.5～8.0 m。

考慮引帶開平定尺尺寸及運輸方便性問題，最終確定950機組和1700機組的引帶長度為7.5～8 m。

在此需要說明的是：

（1）在軋制工序軋制結(jié)束后，卸卷時要將軋制成品尾部的引帶切除，該引帶可能是酸洗焊接的引帶，也可能是軋制工序焊接的引帶（奇道次卸卷時尾部引帶為酸洗引帶，偶道次卸卷時尾部引帶為軋制引帶），剩余的另一個引帶在脫脂工序或平整工序切除。

（2）在軋制工序、脫脂工序或平整工序切除掉的引帶在重新開平矯直后可重新重復(fù)使用，故其長度隨著重復(fù)使用次數(shù)的增多越來越短，當(dāng)引帶長度低于3 m時建議不再使用，或者采用兩根或三根短引帶焊接而成。

（ 3）對于極薄帶（ 0.15～0.2 mm），在二次軋制時為避免在張力作用下卷芯引帶對成品帶材質(zhì)量影響，此時在軋制工序不建議焊接引帶。

3.1.2 引帶厚度的確定

在酸洗工序，為避免因引帶較厚或較薄造成堆鋼或其他穿帶事故，確保穿帶的順利，要求引帶厚度盡可能與酸洗鋼卷厚度（1.8～5.0 mm）一致，最薄不得低于2 mm，最后不得大于4 mm。

在軋制工序，為方便卷取機鉗口夾持，并實現(xiàn)快速穿帶，要求引帶厚度也盡可能與軋制鋼卷厚度（0.5～4.0 mm）一致，最薄不得低于2 mm，最厚不得大于3.5 mm。

3.1.3 引帶寬度的確定

為減少溢出邊粘結(jié)，確保退火裝爐的順利進行，要求焊接引帶的寬度不得大于軋制或酸洗引帶的寬度，但寬度也不能過窄，以防止卷取機鉗口油缸夾持力不足或卷取機卷筒受力不均（長時間局部過度磨損）。

通常情況下，引帶寬度B1與酸洗或軋制鋼卷寬度B2的關(guān)系式為：

3.1.4 引帶平整度要求

為保證卷取質(zhì)量，減少卷芯卷取溢出，要求引帶采用開平板材，不得有嚴重的鐮刀彎、浪形、楔形等缺陷。泰鋼冷軋部現(xiàn)用引帶就地取材由集團公司金屬加工部提供，金屬加工部利用冷軋部剪切下的帶頭尾，通過9輥矯直機矯直、開平成引帶或開平板，引帶供冷軋部使用，開平板供外銷。

3.1.5 引帶材質(zhì)及焊縫質(zhì)量要求

泰鋼冷軋部所用的焊接引帶的材質(zhì)主要有：Q195、SPHC、SPCC等材質(zhì)，是冷軋部內(nèi)常見的酸洗板或冷軋退火板，而非冷硬板。

可逆冷軋一般采用大張力軋制，因此焊縫強度至關(guān)重要。泰鋼冷軋部在酸洗和軋制工序的引帶焊接均采用人工焊接方式，不同職工焊接質(zhì)量差別很大，因此除加強焊接技能培訓(xùn)提高焊接質(zhì)量之外，我們還就引帶搭接量、焊接電流、焊接方式等制定了詳細的焊接規(guī)范。

焊接示意圖如圖4所示，圖中A代表鋼卷帶頭；B代表引帶；L代表鋼帶頭部與引帶的搭接量；E代表鋼卷與引帶中心線偏差；D代表橫向焊縫（斷續(xù)焊接或滿焊）；C、F代表縱向兩側(cè)焊縫（滿焊）。

圖4 引帶焊接示意圖

要求：

（1）中心線偏差E：引帶中心與帶鋼中心要一直或平行，引帶中心不得傾斜，其中心線與帶鋼中心線偏差控制在3 mm以內(nèi)。

（2）搭接量L：2～3.5 mm厚度鋼卷引帶搭接量控制在40～50 mm，3.5 mm以上規(guī)格鋼卷引帶搭接量控制在60～80 mm。

（3）焊接采用“單面焊雙面成型操作技術(shù)”，2～3.5 mm厚度鋼卷采用一道焊縫（帶寬方向），可斷續(xù)焊接也可滿焊，斷續(xù)焊接總長度不得低于帶寬的80%。3.5 mm以上規(guī)格鋼卷采用三道焊縫，帶寬方向一道，長度方向（兩側(cè)邊部C、N）兩道，寬度方向焊縫可斷續(xù)焊接也可滿焊，斷續(xù)焊接總長度不得低于帶寬的80%，長度方向焊縫滿焊。

（4）焊后將焊渣（藥皮）清理干凈，以免進入酸槽或輥縫，同時檢查焊縫質(zhì)量，對嚴重缺陷補焊或打磨突出尖峰點。

（5）不同材質(zhì)、厚度的鋼卷，線外取樣板焊接，摸索焊接電流和焊接速度等參數(shù)，然后在物檢室按照GB/228-2002利用拉伸試驗機檢測式樣的橫向拉伸力，將拉伸力與材料的抗拉強度和機組卷取張力等比對，要求焊接強度與母材相當(dāng)或滿足機組生產(chǎn)要求。

3.2 焊后操作要求

在引帶焊接完成后，為保證正常可靠的穿帶與卷取，要求崗位工在酸洗或軋制生產(chǎn)中也要適當(dāng)?shù)恼{(diào)整操作習(xí)慣，例如：

（1）酸洗工序的引帶焊縫加劇了擠干輥、張力輥等的磨損，因此我們建立了輥系檔案、制定了輥系更換周期，及時檢查擠干輥和張力輥狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)擠干輥擠干效果不佳或張力輥過度磨損、帶鋼跑偏等問題要及時更換，或定期更換。

（2）穿帶時要對中進入卷取機鉗口，要求卷取機壓輥壓緊引帶并卷實3圈后方可抬起壓輥，防止卷芯溢出，保證卷芯卷取質(zhì)量。

（3）焊接引帶甩尾時要適當(dāng)降低速度，并用張力壓板或壓輥等輔助壓緊引帶增加后張力。

4 成材率指標提升效果

提高冷軋帶鋼成材率的渠道和途徑有很多方法[3]，比如：增大原料卷重（提高單位重量）、減少各工序帶頭尾切除量、減少酸洗或精整切邊量等。據(jù)不完全統(tǒng)計：每減少1 mm的切邊量，成材率提高0.13%～0.26%；每減少1 m的帶頭尾切損量，成材率提高0.15%。但實施引帶焊接技術(shù)簡單易行，而且效果顯著，約0.8%左右。

泰鋼冷軋部對實施引帶焊接前后的成材率指標進行了比對，結(jié)果見表1。

表1 焊接前后成材率比對表

從以上數(shù)據(jù)可明顯看出，酸洗工序成材率指標提高0.56%～0.73%，軋制工序成材率指標提高0.2%～0.25%，950機組成材率合計提高約0.97%，1700機組成材率合計提高約0.75%，也就是說成材率指標提高接近0.8%～1.0%，效果十分顯著。

5 存在問題與今后研究方向

泰鋼冷軋部在提高冷軋帶鋼成材率上，通過實施引帶焊接技術(shù)取得了很好的成績，但也存在許多不足，主要表現(xiàn)在：引帶自身質(zhì)量參差不齊、焊接質(zhì)量參差不齊、焊接速度慢、時有因焊縫開裂造成酸洗重復(fù)穿帶或軋制事故，時有待生產(chǎn)節(jié)奏快、產(chǎn)量高時不焊引帶現(xiàn)象。今后，我們將逐步采用自動焊接技術(shù)來提高焊接質(zhì)量和焊接效率，在提高冷軋帶鋼成材率進一步研究和分析，推廣和應(yīng)用新的技術(shù)和工藝。

[1]張蒙.不銹鋼引帶焊接工藝在軋機中的應(yīng)用[J].軋鋼，2011，28（ 6）：32-34.

[2]潘純久.二十輥軋機及高精度冷軋帶鋼生產(chǎn)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2003：313.

[3]李遠旭.冷軋卷成材率的影響因素分析及對策 [J].軋鋼，2012，28（ 3）：59-61.