藥芯焊絲成型設(shè)備改進與發(fā)展研究

1、◇ 科技 論壇◇科技 目向?qū)?2 0 1 2 年第 o 9 期藥芯焊絲成型設(shè)備改進與發(fā)展研究 吳松 濤 ( ~ 1 1 1 1 大 西洋焊接材料股份有 限公司 I ~1 1 1自貢 6 4 3 0 0 0 )【 摘 要】 藥芯焊絲產(chǎn)生效率高、 焊接 自 動化程度高、 焊接質(zhì)量好、 綜合焊接成本低， 近年來在國內(nèi)外得到了快速的發(fā)展。 本文在對藥芯焊絲 生產(chǎn)主流工藝“ 鋼 帶成型法” 進 行分析 的基礎(chǔ)上 ， 對其核 心設(shè)備 的改進 與發(fā)

2、展 進行 了研究 ， 并提 出了有益的改進措施 ， 對提 高藥芯焊絲生產(chǎn)效率 和生產(chǎn)質(zhì)量有一定幫助?！?關(guān)鍵 詞】 藥芯焊絲； 鋼帶成 型法； 軋制與拉拔 ； 焊條生產(chǎn)設(shè) 備 0 ． 引言 近年來 國家經(jīng) 濟建設(shè)步伐 的加快 ．對焊 接材料 的需求量迅速 增 加 ． 我國 已經(jīng)成為全球焊接 材料 生產(chǎn)的大 國之一 早 期的焊接材料 生 產(chǎn) 是從 手工作坊開 始的 ． 自改革 開放 以來 ． 我 國焊接材 料生產(chǎn)行業(yè) 引進 、 吸收 了大

3、量 國外先進技術(shù) 和經(jīng)驗 ， 再 加上 國內(nèi)技術(shù) 的不斷進 步和 創(chuàng) 新 ． 到現(xiàn)在 已經(jīng) 發(fā)展成為 了 自動化 、 智 能化程度較 高的連續(xù)作業(yè) 生 產(chǎn)線 ． 有效 的提高了我國焊條生產(chǎn) 效率 。 目前我國焊接材料 生產(chǎn) 已經(jīng) 進入 高質(zhì)量 、 高效率 、 低成本 、 大規(guī)模 的發(fā)展時期 。 藥芯焊絲是一種新 型高效 的第 四代 焊接材料 ， 以生產(chǎn) 效率 高、 焊接質(zhì)量好 、 焊接成本低 等 優(yōu) 勢在 國內(nèi)外取得 了快 速成發(fā)展 。

4、藥 芯焊絲的生產(chǎn)涉及到設(shè)備 、 工藝 和配方 三個方 面． 尤其是設(shè)備 和生 產(chǎn)工藝 對藥芯焊絲 的生產(chǎn)質(zhì)量 和生 產(chǎn)成本有著極 大的影 響 本 文在分析 藥芯焊絲生產(chǎn) 工藝和設(shè) 備特 點的 基礎(chǔ)上 ． 就 如何改進 和發(fā)展 藥芯焊 絲成 型生產(chǎn)設(shè) 備進行 了研究 1 ． 藥芯焊絲成型生產(chǎn)線的構(gòu) 成 藥 芯焊絲生產(chǎn)工序 主要包括縱剪 、 重 繞、 成型 、 拉絲 、 層繞等工序 。其 中成 型生產(chǎn)線 主要包括放線機 、 鋼帶 預(yù)處理

5、、 粉料填充 、 軋制 、 拉拔 、收線機 、 電器控制 系統(tǒng)等幾部分 。 目前所 采用的藥芯焊絲成型生產(chǎn)線 ，所采用 的軋制方式 主要有被動式軋機 、 集 中傳 動式軋機和分體傳 動式 軋機幾種 其 中． 分體傳 動型軋絲機 由于在各 主動輥分別使用 了獨 立 的動力 和傳動系統(tǒng) ， 同被動式軋 機 、 集 中傳 動式軋機相 比有著極大 的 優(yōu)點 尤其是 當(dāng)軋輥發(fā)生不均 勻摩損或擾 動時 ． 系統(tǒng)能 自動修正并 補 償各 軋輥的轉(zhuǎn)速成

6、 的加粉量 ．以此來保證設(shè) 備 的正 常運行和產(chǎn) 品質(zhì) 量 其 中 ． 各 軋輥的轉(zhuǎn) 速成 和相互 間轉(zhuǎn)速 的協(xié)調(diào) ． 都是 通過計算機對 電 氣 系統(tǒng)進行控制來實現(xiàn) 的2 ． 藥芯焊絲生產(chǎn)設(shè)備改進思路 2 ． 1 鋼帶軋制 張力控制 藥 芯焊絲生產(chǎn)線上 ．其初期是 鋼帶 u形 化和加入 藥粉成型 的過 程 ， 然后再經(jīng)過多個軋輥進行軋制 ， 最后才形 成焊絲。在整個過程 中 ，焊絲 內(nèi)的藥粉基本都 處于松狀態(tài) ． 因此從工 藝上講

7、． 不允許 焊絲產(chǎn) 生 橫 向形 變 ． 并且為 了保 證每米焊 絲的張力拉 伸 ． 通常采用微 張力連 軋 機進行 相對 于一般張力控制 系統(tǒng) ． 通常采用 加裝活套裝置 以調(diào)節(jié)各 機架張力平衡 為 了保證藥粉流量 的恒定值 ． 必須使相鄰 軋輥間的速度保持一定 的比例關(guān) 系， 但 由于鋼帶 的厚度 、 藥粉 的填充 以及 軋輥等的影響 ， 軋制 過程 中必然會產(chǎn)生力矩波動 ， 從而使車 【 制速 比失 調(diào)。而藥芯焊絲軋機 是微張力

8、軋制 ． 所允許 的張力極 限極 小 ． 其失 調(diào)必須在幾百 毫秒 內(nèi)完 成 ． 否則就會 出現(xiàn)擁絲或斷絲故障 2 ． 2收絲張力恒定 由于隨著焊絲纏繞半 徑 的增 大 ．為 了保證 收線時焊絲 張力的恒 定 ． 就必須 使焊絲 的纏繞 速度一定 ． 因此必須 注意半徑 和電機速度兩 個量之間 的反 比關(guān)系 ， 在系統(tǒng)加 、 減速成 以及啟動 和停 車階段 ． 都必須 實現(xiàn)收線機的恒張力控制 2 _ 3 送粉填充率控制 最后藥芯焊 絲的

9、填充率每米誤差必須 控制 在 0 ． 5 ％以內(nèi) ．因此必 須保證送 粉器 的控制 ． 在 整個生產(chǎn)過 程中 ． 送粉 量必須與鋼 帶的厚度 和鋼帶 的速度成正 比關(guān)系 。 而送粉量是根據(jù)送粉 電機 的速度來進行控 制的 ． 但藥粉 的飛揚與粘掛都會使 電機的速度和 實際送 粉量呈非線性 關(guān)系 ． 尤其是 國產(chǎn)鋼帶質(zhì) 量上 的原 因 ． 鋼帶厚度 在一定范 圍內(nèi)存在緩 慢波動 ， 這就要求送粉機能更快的根據(jù)鋼帶速度和厚度進行調(diào)節(jié) 3 ．

10、 藥芯焊絲生產(chǎn) 線改進方 案隨著計 算機技術(shù) 和網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 的發(fā)展 ． 各行各 業(yè)智能化 、 自動化程 度越來越高 ，這對于傳統(tǒng)焊絲生產(chǎn)線的發(fā)展也有 著極 為重要的意義 ，P L C的引入能有效的解決藥芯焊絲成型生產(chǎn)線存 在的缺陷 ． 能在提高 藥芯焊絲成型生產(chǎn)效率和質(zhì)量 的同時， 提高生產(chǎn)線 的安全生產(chǎn)能力 。觸 榮帆 鋼帶成型法藥芯焊絲生產(chǎn)線示意圖 3 ． 1 傳動系統(tǒng) 的改進 傳動系統(tǒng)是藥芯焊絲成 型生產(chǎn)線 的重要組成 部分 ． 對

11、整個成型生 產(chǎn)線 的生產(chǎn)效率和產(chǎn) 品質(zhì)量起著至關(guān)重要 的作用 目 前所使用 的傳動 系統(tǒng)多為分體式傳動方式 ． 采用變頻器帶交流異 步電機的方式來實現(xiàn) 各軋輥之間 的傳動 。 因此 ， 要達到 良好 的控制 目 標(biāo) ， 保證各軋輥之 間的協(xié)調(diào) ． 就必 須使變頻器 具有 良好 的速率調(diào)整性能 ． 其主要產(chǎn) 數(shù)包括 電機轉(zhuǎn)矩輸 出 、 電機 限載特性等 ， 其 調(diào)速范 圍均應(yīng) 達到 5 0以上 ． 以此提 高軋輥之間 的速度協(xié)調(diào)性能 ，

12、避免 出現(xiàn)斷絲 、 串粉現(xiàn)象 。3 - 2 生產(chǎn)線控制系統(tǒng) P L C的引入有效的提高了生產(chǎn)線控制系統(tǒng) 的控制 能力 ． 傳統(tǒng)藥芯 焊絲工控機采用 I ／ O板卡和 A ／ D數(shù)據(jù)采集卡組成控制 系統(tǒng) ． 這種系統(tǒng) 在實時性和可靠性方面都有所不足 ， 且編程量極大 。為了提高控制系 統(tǒng) 的可靠性 和實時性 ． 可針對工控機 特征 ． 采用獨 立通訊端 口實現(xiàn)測 厚裝置 、 送 粉伺 服以及 P L C的連接 。先經(jīng)過工控機進 行計算 ．

13、 再 通過 相應(yīng)的通訊端 口對各軋輥的變頻器進行速度調(diào)整 、 對送粉伺 服系統(tǒng)進 行鋼帶厚度系數(shù)調(diào)整等 3 _ 3 送粉伺服系統(tǒng)構(gòu)建 送粉伺服系統(tǒng)對于漏粉 、串粉現(xiàn)象的控制有著極 為重要 的意義 ．在改進送粉伺服系統(tǒng)時 ． 必須考慮光電碼盤的速度輸入 以及 工控機設(shè) 定鋼帶厚度的時間 ， 以免 因為這個過程造成送粉伺 服上的誤差。 通常 ，填充率在 1 米 內(nèi)誤差 ≤O ． 5 ％． 因此必須保證送粉伺服 系統(tǒng) 的調(diào)節(jié)響應(yīng) 時間控制在幾

14、十毫秒 內(nèi)目 前美 國 K E L L M O G E N公司的 B D S 5 系列送 粉伺服系統(tǒng) ． 擁 有強大 的存儲 空間 和編程性能 ． 且采 用光 電碼盤 檢測 線速度 ． 響應(yīng)時間極快 ． 能有效的達到這方面的要 求 3 ． 4速度控制系統(tǒng)構(gòu)建 速度控制系統(tǒng)中 ． 速度協(xié)調(diào)控制器對電機速度 的協(xié)調(diào)起著極 為關(guān) 鍵的作用 ． 尤其 是當(dāng)各軋輥 因鋼帶厚度 波動而產(chǎn)生速度 波動時 ． 其 速 度必然會發(fā)生改變 ． 因此必須 采

15、用電機速度協(xié)調(diào)控制器來對是 電機速 度設(shè)定 進行 調(diào)節(jié) ． 這一過程可以通過非線性 P I 調(diào) 節(jié)器來進行 通過計 算引起 電機速度失調(diào)的轉(zhuǎn)矩擾動的傳遞 函數(shù) ． 以保證 電機最 大轉(zhuǎn) 達矩 調(diào)節(jié) 能力?；陔姍C速度調(diào)節(jié)實時性與高速性的要求 ． 可 以采用 硬件 來實現(xiàn)速度 協(xié)調(diào)控制器的控制功能?！?參考文獻】[ 1 ] 楊林 ， 王立軍 ， 張輝． 鋼 帶成型法 生產(chǎn)藥 芯焊絲 的成型工 藝及設(shè) 備[ J ] ． 車 L 鋼 ，2 0

16、 1 0 ( 0 4 ) ．[ 2 ] 王宏斌， 李家征． H 0 8 A焊條鋼生產(chǎn)實踐【 J J ． 河北冶金 ， 2 0 0 7 ( 0 1 ) ．[ 3 ] 韓冰 ． H 0 8 A沸騰鋼 的冶煉 工藝對成品焊絲質(zhì)量的影響[ J ] ． 鞍鋼技術(shù)， 2 0 o 0 ( ] 0 ) ．4 0 7◇ 科技 論壇◇科技 目向?qū)?2 0 1 2 年第 o 9 期藥芯焊絲成型設(shè)備改進與發(fā)展研究 吳松 濤 ( ~ 1 1 1 1 大 西洋焊

17、接材料股份有 限公司 I ~1 1 1自貢 6 4 3 0 0 0 )【 摘 要】 藥芯焊絲產(chǎn)生效率高、 焊接 自 動化程度高、 焊接質(zhì)量好、 綜合焊接成本低， 近年來在國內(nèi)外得到了快速的發(fā)展。 本文在對藥芯焊絲 生產(chǎn)主流工藝“ 鋼 帶成型法” 進 行分析 的基礎(chǔ)上 ， 對其核 心設(shè)備 的改進 與發(fā)展 進行 了研究 ， 并提 出了有益的改進措施 ， 對提 高藥芯焊絲生產(chǎn)效率 和生產(chǎn)質(zhì)量有一定幫助?！?關(guān)鍵 詞】 藥芯焊絲； 鋼帶成 型法

18、； 軋制與拉拔 ； 焊條生產(chǎn)設(shè) 備 0 ． 引言 近年來 國家經(jīng) 濟建設(shè)步伐 的加快 ．對焊 接材料 的需求量迅速 增 加 ． 我國 已經(jīng)成為全球焊接 材料 生產(chǎn)的大 國之一 早 期的焊接材料 生 產(chǎn) 是從 手工作坊開 始的 ． 自改革 開放 以來 ． 我 國焊接材 料生產(chǎn)行業(yè) 引進 、 吸收 了大量 國外先進技術(shù) 和經(jīng)驗 ， 再 加上 國內(nèi)技術(shù) 的不斷進 步和 創(chuàng) 新 ． 到現(xiàn)在 已經(jīng) 發(fā)展成為 了 自動化 、 智 能化程度較 高的連

19、續(xù)作業(yè) 生 產(chǎn)線 ． 有效 的提高了我國焊條生產(chǎn) 效率 。 目前我國焊接材料 生產(chǎn) 已經(jīng) 進入 高質(zhì)量 、 高效率 、 低成本 、 大規(guī)模 的發(fā)展時期 。 藥芯焊絲是一種新 型高效 的第 四代 焊接材料 ， 以生產(chǎn) 效率 高、 焊接質(zhì)量好 、 焊接成本低 等 優(yōu) 勢在 國內(nèi)外取得 了快 速成發(fā)展 。藥 芯焊絲的生產(chǎn)涉及到設(shè)備 、 工藝 和配方 三個方 面． 尤其是設(shè)備 和生 產(chǎn)工藝 對藥芯焊絲 的生產(chǎn)質(zhì)量 和生 產(chǎn)成本有著極 大的影 響

20、 本 文在分析 藥芯焊絲生產(chǎn) 工藝和設(shè) 備特 點的 基礎(chǔ)上 ． 就 如何改進 和發(fā)展 藥芯焊 絲成 型生產(chǎn)設(shè) 備進行 了研究 1 ． 藥芯焊絲成型生產(chǎn)線的構(gòu) 成 藥 芯焊絲生產(chǎn)工序 主要包括縱剪 、 重 繞、 成型 、 拉絲 、 層繞等工序 。其 中成 型生產(chǎn)線 主要包括放線機 、 鋼帶 預(yù)處理 、 粉料填充 、 軋制 、 拉拔 、收線機 、 電器控制 系統(tǒng)等幾部分 。 目前所 采用的藥芯焊絲成型生產(chǎn)線 ，所采用 的軋制方式 主要有被

21、動式軋機 、 集 中傳 動式軋機和分體傳 動式 軋機幾種 其 中． 分體傳 動型軋絲機 由于在各 主動輥分別使用 了獨 立 的動力 和傳動系統(tǒng) ， 同被動式軋 機 、 集 中傳 動式軋機相 比有著極大 的 優(yōu)點 尤其是 當(dāng)軋輥發(fā)生不均 勻摩損或擾 動時 ． 系統(tǒng)能 自動修正并 補 償各 軋輥的轉(zhuǎn)速成 的加粉量 ．以此來保證設(shè) 備 的正 常運行和產(chǎn) 品質(zhì) 量 其 中 ． 各 軋輥的轉(zhuǎn) 速成 和相互 間轉(zhuǎn)速 的協(xié)調(diào) ． 都是 通過計算機對

22、 電 氣 系統(tǒng)進行控制來實現(xiàn) 的2 ． 藥芯焊絲生產(chǎn)設(shè)備改進思路 2 ． 1 鋼帶軋制 張力控制 藥 芯焊絲生產(chǎn)線上 ．其初期是 鋼帶 u形 化和加入 藥粉成型 的過 程 ， 然后再經(jīng)過多個軋輥進行軋制 ， 最后才形 成焊絲。在整個過程 中 ，焊絲 內(nèi)的藥粉基本都 處于松狀態(tài) ． 因此從工 藝上講 ． 不允許 焊絲產(chǎn) 生 橫 向形 變 ． 并且為 了保 證每米焊 絲的張力拉 伸 ． 通常采用微 張力連 軋 機進行 相對 于一般張力控制

23、系統(tǒng) ． 通常采用 加裝活套裝置 以調(diào)節(jié)各 機架張力平衡 為 了保證藥粉流量 的恒定值 ． 必須使相鄰 軋輥間的速度保持一定 的比例關(guān) 系， 但 由于鋼帶 的厚度 、 藥粉 的填充 以及 軋輥等的影響 ， 軋制 過程 中必然會產(chǎn)生力矩波動 ， 從而使車 【 制速 比失 調(diào)。而藥芯焊絲軋機 是微張力 軋制 ． 所允許 的張力極 限極 小 ． 其失 調(diào)必須在幾百 毫秒 內(nèi)完 成 ． 否則就會 出現(xiàn)擁絲或斷絲故障 2 ． 2收絲張力恒定 由于

24、隨著焊絲纏繞半 徑 的增 大 ．為 了保證 收線時焊絲 張力的恒 定 ． 就必須 使焊絲 的纏繞 速度一定 ． 因此必須 注意半徑 和電機速度兩 個量之間 的反 比關(guān)系 ， 在系統(tǒng)加 、 減速成 以及啟動 和停 車階段 ． 都必須 實現(xiàn)收線機的恒張力控制 2 _ 3 送粉填充率控制 最后藥芯焊 絲的填充率每米誤差必須 控制 在 0 ． 5 ％以內(nèi) ．因此必 須保證送 粉器 的控制 ． 在 整個生產(chǎn)過 程中 ． 送粉 量必須與鋼 帶的厚度

25、 和鋼帶 的速度成正 比關(guān)系 。 而送粉量是根據(jù)送粉 電機 的速度來進行控 制的 ． 但藥粉 的飛揚與粘掛都會使 電機的速度和 實際送 粉量呈非線性 關(guān)系 ． 尤其是 國產(chǎn)鋼帶質(zhì) 量上 的原 因 ． 鋼帶厚度 在一定范 圍內(nèi)存在緩 慢波動 ， 這就要求送粉機能更快的根據(jù)鋼帶速度和厚度進行調(diào)節(jié) 3 ． 藥芯焊絲生產(chǎn) 線改進方 案隨著計 算機技術(shù) 和網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 的發(fā)展 ． 各行各 業(yè)智能化 、 自動化程 度越來越高 ，這對于傳統(tǒng)焊絲生產(chǎn)線的發(fā)

26、展也有 著極 為重要的意義 ，P L C的引入能有效的解決藥芯焊絲成型生產(chǎn)線存 在的缺陷 ． 能在提高 藥芯焊絲成型生產(chǎn)效率和質(zhì)量 的同時， 提高生產(chǎn)線 的安全生產(chǎn)能力 。觸 榮帆 鋼帶成型法藥芯焊絲生產(chǎn)線示意圖 3 ． 1 傳動系統(tǒng) 的改進 傳動系統(tǒng)是藥芯焊絲成 型生產(chǎn)線 的重要組成 部分 ． 對整個成型生 產(chǎn)線 的生產(chǎn)效率和產(chǎn) 品質(zhì)量起著至關(guān)重要 的作用 目 前所使用 的傳動 系統(tǒng)多為分體式傳動方式 ． 采用變頻器帶交流異 步電機的

27、方式來實現(xiàn) 各軋輥之間 的傳動 。 因此 ， 要達到 良好 的控制 目 標(biāo) ， 保證各軋輥之 間的協(xié)調(diào) ． 就必 須使變頻器 具有 良好 的速率調(diào)整性能 ． 其主要產(chǎn) 數(shù)包括 電機轉(zhuǎn)矩輸 出 、 電機 限載特性等 ， 其 調(diào)速范 圍均應(yīng) 達到 5 0以上 ． 以此提 高軋輥之間 的速度協(xié)調(diào)性能 ， 避免 出現(xiàn)斷絲 、 串粉現(xiàn)象 。3 - 2 生產(chǎn)線控制系統(tǒng) P L C的引入有效的提高了生產(chǎn)線控制系統(tǒng) 的控制 能力 ． 傳統(tǒng)藥芯 焊絲工控

28、機采用 I ／ O板卡和 A ／ D數(shù)據(jù)采集卡組成控制 系統(tǒng) ． 這種系統(tǒng) 在實時性和可靠性方面都有所不足 ， 且編程量極大 。為了提高控制系 統(tǒng) 的可靠性 和實時性 ． 可針對工控機 特征 ． 采用獨 立通訊端 口實現(xiàn)測 厚裝置 、 送 粉伺 服以及 P L C的連接 。先經(jīng)過工控機進 行計算 ． 再 通過 相應(yīng)的通訊端 口對各軋輥的變頻器進行速度調(diào)整 、 對送粉伺 服系統(tǒng)進 行鋼帶厚度系數(shù)調(diào)整等 3 _ 3 送粉伺服系統(tǒng)構(gòu)建 送粉伺

29、服系統(tǒng)對于漏粉 、串粉現(xiàn)象的控制有著極 為重要 的意義 ．在改進送粉伺服系統(tǒng)時 ． 必須考慮光電碼盤的速度輸入 以及 工控機設(shè) 定鋼帶厚度的時間 ， 以免 因為這個過程造成送粉伺 服上的誤差。 通常 ，填充率在 1 米 內(nèi)誤差 ≤O ． 5 ％． 因此必須保證送粉伺服 系統(tǒng) 的調(diào)節(jié)響應(yīng) 時間控制在幾十毫秒 內(nèi)目 前美 國 K E L L M O G E N公司的 B D S 5 系列送 粉伺服系統(tǒng) ． 擁 有強大 的存儲 空間 和編程性

30、能 ． 且采 用光 電碼盤 檢測 線速度 ． 響應(yīng)時間極快 ． 能有效的達到這方面的要 求 3 ． 4速度控制系統(tǒng)構(gòu)建 速度控制系統(tǒng)中 ． 速度協(xié)調(diào)控制器對電機速度 的協(xié)調(diào)起著極 為關(guān) 鍵的作用 ． 尤其 是當(dāng)各軋輥 因鋼帶厚度 波動而產(chǎn)生速度 波動時 ． 其 速 度必然會發(fā)生改變 ． 因此必須 采用電機速度協(xié)調(diào)控制器來對是 電機速 度設(shè)定 進行 調(diào)節(jié) ． 這一過程可以通過非線性 P I 調(diào) 節(jié)器來進行 通過計 算引起 電機速度失調(diào)的轉(zhuǎn)

31、矩擾動的傳遞 函數(shù) ． 以保證 電機最 大轉(zhuǎn) 達矩 調(diào)節(jié) 能力?；陔姍C速度調(diào)節(jié)實時性與高速性的要求 ． 可 以采用 硬件 來實現(xiàn)速度 協(xié)調(diào)控制器的控制功能。【 參考文獻】[ 1 ] 楊林 ， 王立軍 ， 張輝． 鋼 帶成型法 生產(chǎn)藥 芯焊絲 的成型工 藝及設(shè) 備[ J ] ． 車 L 鋼 ，2 0 1 0 ( 0 4 ) ．[ 2 ] 王宏斌， 李家征． H 0 8 A焊條鋼生產(chǎn)實踐【 J J ． 河北冶金 ， 2 0 0 7 ( 0