НАУКА• ТЕХНИКА • ПРОИЗВОДСТВО ■■■■■■НННННВК^:
УДК 621.791.762
СВАРКА ПОЛОС
В НЕПРЕРЫВНЫХ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ АГРЕГАТАХ
© В.Н. Баранов, B.C. Зарудный
ОАО «Электросталъский завод тяжелого машиностроения»
Одной из важнейших проблем современной металлургии является обеспечение непрерывной (бесконечной) работы агрегатов и линий по переработке металла. Это дает возможность значительно увеличить их производительность, резко уменьшить отходы металла, повысить и стабилизировать качество выпускаемой продукции [1]. Непрерывность работы металлургических агрегатов обеспечивается установкой в их головной части (линии подготовки полосы) сварочных машин, предназначенных для периодической сварки концов полосы задаваемого рулона с концами рулона, перерабатываемого в агрегате в данный момент.
Изготавливаемые ОАО ЭЗТМ непрерывные трубо-электросварочные агрегаты (ТЭСА) для производства цилиндрических труб и профилей из низколегированных, углеродистых, нержавеющих сталей, меди, латуни, сплавов алюминия, титана, а также агрегаты по производству порошковой проволоки, кабельных оболочек и гнутых профилей в линиях подготовки полосы комплектуются стыкосварочными машинами, ямными, напольными или спиральными накопителями полосы.
Первая в стране машина для стыковой сварки непрерывным оплавлением полос толщиной 1-3 мм и шириной 1200 мм для непрерывного травильного агрегата (HTA) ЛПЦ-2 Магнитогорского металлургического комбината (ММК) была спроектирована в ЦКБММ, изготовлена ЭЗТМ и пущена в эксплуатацию в 1957 г. [2].
Для ТЭСА 159-529 Новомосковского трубного завода (НТЗ), ТЭСА 203-530 Выксунского металлургического завода (ВМЗ) по техническим проектам ВНИИМЕТМАШ ЭЗТМ соответственно в 1965 и 1977 гг. разработал рабочую документацию, изготовил и провел заводские испытания более совершенных, чем первая, машин для стыковой сварки полос толщиной до 10 мм и шириной до 1700 мм. Эти стыкосвароч-ные машины, несмотря на физический и моральный износ, работают в линиях агрегатов до настоящего времени. Качество сварного соединения и длительность цикла сварки в этих машинах существенно зависит от квалификации и добросовестности оператора.
После разработки инженерами ВНИИМЕТМАШ узла станин с шарниром [3, 4] началось успешное освоение стыкосварочных машин второго поколения [5, 6]. Эти машины укомплектованы встроенными цен-трователями, гильотинными ножницами, гратоснима-телями [7], устройствами для передачи концов полос с позиции резки на позицию сварки. Наличие единого центрователя для обоих концов рулонов, расположен-
ного в непосредственной близости от гильотинных ножей, обеспечивает удовлетворительное центрирование полос по оси агрегата даже при их значительной серповидности. Встроенный в машину резцовый гра-тосниматель позволяет зачищать грат на швах сразу же после сварки при зажатии полос в губках машины. Дополнительный подогрев металла шва перед зачисткой или в ее процессе существенно снижает усилие резания, повышает качество зачищаемой поверхности и позволяет осуществлять термическую обработку сварного соединения в электродах сварочной машины.
Первая широкополосная машина такой конструкции была введена в эксплуатацию в 1972 г. НТА Карагандинского металлургического комбината.
Рабочую документацию второй машины этого класса ЭЗТМ разрабатывал по техническому проекту ВНИИМЕТМАШ. Сварочная машина изготовлена, испытана в заводских условиях и пущена в эксплуатацию в 1973 г. в ТЭСА 51-114 Таганрогского металлургического завода. Время цикла сварки на машине составляет 36 с. С 1972 по 1980 гг. ЭЗТМ для комплектации созданных ТЭСА изготовил и запустил в эксплуатацию семь машин МС 500 и две машины МС 800.
В стыковых сварочных машинах третьего поколения широко используется современная микропроцессорная техника, которая сводит до минимума влияние субъективных факторов при настройке режимов сварки [8]. В этом случае в память программируемого контроллера закладывается полный пакет программ оптимальных технологических режимов сварки всего сортамента полос, перерабатываемых в агрегате, и задача оператора сводится к вводу в систему управления информации о геометрических размерах и марке стали полос, подлежащих сварке.
Машина третьего поколения Л-1700-Ш была изготовлена ЭЗТМ в 1980 г. для агрегата укрупнения рулонов (АУР) ЛПЦ-8 ММК. Технический проект, технологию и систему управления машины разрабатывал ВНИИМЕТМАШ.
Для ТЭСА 102-220 на ЭЗТМ в 1992 г. коллективом авторов была создана более надежная в эксплуатации машина для электроконтактной сварки полосы [9]. Конструкция механизмов подачи полосы дает возможность регулировки направляющих относительно плоскости реза, что позволяет более точно устанавливать полосу при передаче с позиции резки на позицию сварки. Кроме того, конструктивное выполнение платформы механизма подачи полосы обеспечивает ее монтаж без зазора в направляющих и снижает износ.
аГ
Машина для дуговой сварки полос в среде защитного газа (ТЭСА 20-76 Луганского трубного завода):
1,2- поворотные столы; 3, 4 - зажимы полос; 5 - ножницы; 6 - каретка со сварочной головкой; 7 - механизмы установки и отрыва технологических планок; 8 - центрователи полос; 9 - вытяжная вентиляция
При наличии неоспоримых достоинств процесса контактной стыковой сварки он, однако, не лишен и недостатков, которые сдерживают его применение. Контактные широкополосные машины отличаются высокими установочными мощностями (до 2400 кВт), усилиями осадки до 200 и зажима до 400 тс, металлоемкостью до 200 т, габаритными размерами в плане (до 8x18 м) и широким применением в них дорогостоящих цветных металлов. Стоимость контактных машин даже для ТЭСА малого и среднего сортамента часто достигает 30% стоимости всего агрегата.
Условия рыночных отношений вынуждают машиностроителей изыскивать альтернативные, более дешевые способы соединения полос в непрерывных металлургических агрегатах. Кроме того, следует учесть наличие созданных ОАО ЭЗТМ спиральных накопителей, запас ленты в которых составляет 300-1000 м. Поэтому несомненный интерес представляют процессы автоматической дуговой сварки в среде защитных газов.
Известная дуговая машина УДГ-507 ленинградского завода «Электрик» [10] предназначена для дуговой сварки металлов в среде защитных газов. Толщи-
на свариваемых полос составляет 1,5-4,2 мм, ширина 70-720 мм. Время цикла сварки 3-3,5 мин. Однако наличие ручных операций, недостаточное качество сварных соединений, конструктивные недостатки механизмов центрирования не позволили широко использовать эти машины в трубоэлектросварочных агрегатах.
В 1990 г. для ТЭСА 20-76 Луганского трубного завода на ЭЗТМ была создана машина для дуговой сварки полос в среде защитного газа (см. рисунок) [11-13], оснащенная:
- средством подачи и отрыва технологических планок;
- сдвоенными верхними ножами для одновременного реза двух концов полос, общий корпус которых служит упором для остановки переднего и заднего концов рулонов;
- сдвоенными центрователями и линейками для более точного центрирования полос по оси агрегата;
- более жесткими несущими корпусами и стойками;
- средством, предотвращающим износ медного башмака.
МИНИ
При использовании плазматрона сварной шов практически не имеет усилений, а механические характеристики сварного соединения составляют 97-98% механических свойств основного металла полосы [14]. Время цикла сварки для полосы толщиной 4 мм и шириной 240 мм составляет 75 с.
Эти машины успешно эксплуатируются в девятнадцати ТЭСА 20-76 и ТЭСА 51-114, а две машины были поставлены для реконструкции трубоэлектросварочных агрегатов на заводах в Рязани и в Харцызске (Украина).
Установленная мощность этих машин составляет 15-25 кВт, масса 8-12 т, габариты в плане 1000-^2000х2000н-3500 мм, а стоимость в три раза меньше в сравнении с соответствующими машинами контактной сварки, изготавливаемыми Псковским заводом тяжелого электросварочного оборудования.
Для ТЭСА мелкого сортамента (диам. 10-40 мм), а также для линии по производству порошковой проволоки и кабельных оболочек с объемом накопления в спиральном накопителе 500-800 м, возможно использование более упрощенной конструкции стыкос-варочной машины [15]. Машины для сварки полос по данному патенту успешно работают в составе ТЭСА 10-40 (3 шт.) и линии по производству порошковой проволоки (Ключевский завод ферросплавов).
ЭЗТМ совместно с ВНИИМЕТМАШем в 1978 г. разработал техническую документацию на установку дуговой сварки полос встык для агрегата по производству двухслойных спиральношовных труб диам. до 1020 мм [16].
В 1972 г. по приказу Минтяжмаша ЭЗТМ, ВНИИСТ и ИЭС им. Е.О. Патона впервые в мировой практике совместно разработали технологию и техническую документацию, изготовили, успешно провели как заводские, так и межведомственные испытания установки для электроконтактной сварки труб диам. 1020 мм в полевых условиях для сооружения магистральных трубопроводов - ТКУС-3 (трубосварочная контактная установка стационарная). Оригинальность и новизна технических решений и технологии, использованных в установке, подтверждена шестью авторскими свидетельствами на изобретения и 28 патентами промыш-ленно развитых стран мира.
В системе автоматического регулятора процессом стыковой сварки (РАСТР-1) в качестве параметров регулирования принята температура оплавляемых торцов, толщина пленки жидкого металла и температура границы стыка.
Специфические особенности сооружения магистральных и промысловых трубопроводов заставляют максимально снижать технические параметры сварочных установок. Общая установленная мощность передвижной электростанции составляет 450 кВт, удельное усилие осадки 62,5 Н/мм2, масса сварочной машины 40 т. Эти технические параметры в 2-4 раза ниже, чем соответствующие параметры широкополосных контактных
машин третьего поколения, при этом площадь свариваемого сечения (17 000 мм2) почти в два раза меньше площади поперечного сечения трубы диам. 1020 мм.
Опыт разработки технологии и оборудования установки ТКУС-3 широко использовался при создании вышеперечисленных сварочных машин, кроме того, его можно успешно использовать в непреры
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.