CN102151968A - 一种全自动窄搭接焊机增加在线退火功能的方法 - Google Patents

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Abstract

一种全自动窄搭接焊机增加在线退火功能的方法，属于冷轧板带技术领域。在焊接完成后对焊缝再次加载电流，使焊缝发热达到退火温度实现退火，通过在人机界面上对加载电流、焊轮压力和C型小车运行速度三个参数进行设定，使焊缝加热的温度达到退火工艺要求。优点在于，解决了在无机械和电气硬件改动的情况下，单一通过PLC程序及相应人机界面的改造来实现TMEIC窄搭接焊机增加焊后退火功能。

Description

一种全自动窄搭接焊机增加在线退火功能的方法
技术领域
本发明属于冷轧板带技术领域，特别是涉及一种全自动窄搭接焊机增加在线退火功能的方法，对冷轧处理线中应用的TMEIC(日本东芝三菱公司)全自动窄搭接焊机增加在线退火功能。
背景技术
在冷轧板带生产中，对于含碳量在0.15％以上的高强钢和结构钢等高碳钢，经酸洗处理和轧机轧制后，常在罩式炉中完成退火工艺，而不采用连续退火的方式对钢卷进行后处理。原因为罩式退火方式为整卷处理，钢卷无需开卷即完成退火工艺；而在连续退火生产线中，钢卷需要经过开卷展开后以带钢的形式穿过整条生产线的各工艺环节，相邻两卷需使用焊机焊接实现头尾相连，以此来保证生产的连续性。对于普通低碳钢和无间隙原子钢来说，焊缝的强度足以穿过整条生产线而不断带，但是对于高碳钢则不同，由于基材的碳含量过高，焊缝较大的内应力导致焊缝具有极强的脆性，焊接质量不能可靠保证。
在焊接后以退火的方式对焊缝进行热处理，能够有效减小焊缝的内应力，细化组织晶粒，降低焊缝的脆性，从而提高焊缝的强度。然而在带钢处理线中普遍应用的各品牌的C型窄搭接焊机并没有焊后退火功能，包括TMEIC窄搭接焊机在内，不仅没有提供退火装置，而且设备紧凑无预留空间，使增加感应加热器等退火设备也相当困难。
TMEIC窄搭接焊机采用焊轮形式的电极，通过夹钳等辅助设备以一系列顺序动作实现焊接。正常的焊接动作如图1所示。
发明内容
本发明的目的在于提供一种全自动窄搭接焊机增加在线退火功能的方法，解决了在无机械和电气硬件改动的情况下，单一通过PLC程序及相应人机界面的改造来实现TMEIC窄搭接焊机增加焊后退火功能。
为实现本发明的目的，本发明采用了下面的技术方案：
带钢经过焊接后，焊缝熔合区域电阻较大，应用这一原理，在焊接完成后对焊缝再次加载电流，使焊缝发热达到退火温度实现退火，通过在人机界面上对加载电流、焊轮压力和C型小车运行速度三个参数进行设定，使焊缝加热的温度达到退火工艺要求，三个参数的调节范围如下：
加载电流(即退火电流)：5～25kA
焊轮压力(即退火压力)：3～25kN
C型小车运行速度(即退火速度)：2～15m/min。
为实现上述功能，本发明在TMEIC窄搭接焊机的“焊接完毕焊轮和碾压轮抬起”和“入口和出口夹钳打开”动作之间，增加一套完整的退火时序，即：在焊接完毕小车回到操作侧后，使焊轮再次压下，完成与焊接类似的顺序动作。退火时序与焊机原有的前后顺序动作连贯衔接，作为焊机的一种功能模式，在人机界面上选择是否启用退火功能，在不启用退火模式的情况下，焊机顺序动作和改动前相同；在启用退火模式的情况下，焊接开始后的具体顺序动作如下：
(1)入口和出口夹钳关闭分别夹紧带头和带尾；
(2)剪子剪切带头带尾；
(3)出口夹钳倾斜抬起；
(4)入口夹钳向前进给使带头伸入带尾下方；
(5)出口夹钳倾斜归位完成搭接动作；
(6)C型小车运行到STAND-BY(焊接准备)位置；
(7)焊轮和碾压轮压下；
(8)C型小车向驱动侧运行，同时光电开关检测带钢边部，控制电极在带钢宽度范围内加载焊接电流；
(9)焊接完成后焊轮和碾压轮抬起。
从以下开始为新增动作：
(10)出口夹钳打开，入口夹钳保持关闭。出口夹钳打开用于释放由焊接引起的应力，入口夹钳不打开用于保持焊缝的位置不变化；
(11)C型小车返回到STAND-BY位置。为节省动作时间，小车直接定位到STAND-BY位置，不回到原点位置；
(12)焊轮压下；
(13)C型小车向驱动侧运行，同时光电开关检测带钢边部，控制电极在带钢宽度范围内加载退火电流；
(14)退火完毕后焊轮抬起。
退火动作到此为止，以下返回到原有焊接动作。
(15)入口和出口夹钳打开；
(16)C型小车运行到驱动侧停止；
(17)排出剪切废料；
(18)C型小车返回原始位置。
以上顺序动作如图2所示。
增加退火顺序动作涉及到以下四方面改造：
(1)主要通过改造与入口和出口夹钳、焊轮驱动和压下、废料运输链及带钢边部检测相关的顺控程序；
(2)改造C型小车的与定位顺序和定位位移相关的程序；
(3)改造原有人机界面和增加新的人机界面。
(4)在PWM(本地操作)面板上增加退火开始按钮(带指示灯)，用于半自动退火模式时人工启动退火时序，并显示退火动作的状态。
附图说明
图1为正常的焊接顺序动作。
图2为退火模式启用后的焊接顺序动作。
图3为在线退火程序逻辑图I。
图4为在线退火程序逻辑图II。
图5为在线退火程序逻辑图III。
图6为在线退火程序逻辑图IV。
图7为模式设定人机界面。
图8为参数设定人机界面。
具体实施方式
图1～图8为本发明的一种具体实施方式，以本发明中所述的方法对TMEIC公司MSW-C150D26-2R2PR型窄搭接焊机增加在线退火功能。
一、程序改造部分
新增程序部分的流程图见图3至图6，其中图3和图4为退火准备程序，其中N4为C型小车定位程序的开始，衔接原程序中C型小车定位程序部分，P1为其他顺控程序的开始，衔接原程序中除小车定位程序外的其它顺控程序，此时焊机状态为：C型小车位于驱动侧，焊轮和碾压轮处于抬起位置，入口和出口夹钳处于夹紧状态。Q3为退火准备程序结束。图5和图6为退火程序，从Q3开始，N5为新增C型小车定位程序的结束点，衔接回原程序中C型小车定位部分，P2为除小车定位程序外的其它顺控程序的结束点，衔接回原程序中其它顺控程序部分。新增加逻辑具体如下：
首先判断退火模式的设定状态：打开/关闭，由人机界面PN10中的退火模式“开/关”选择设定。当退火模式关闭时，程序由X1和Y1直接衔接回原程序。当退火模式打开时：
(1)出口夹钳打开(入口夹钳保持夹紧)，C型小车在1秒钟延时后由驱动侧向操作侧以15m/min的速度返回；
(2)小车在到达STAND-BY位置前18cm处减速为4m/min运行；
(3)小车运行到STAND-BY位置停止，然后出口夹钳再次关闭；
(4)焊轮旋转驱动开始，上焊轮以高压力模式压下，确认压下到位后，压下力改变为退火压力的设定值(退火压力在人机界面PN20中设定)。与此同时，碾压轮保持抬起位置不动作；
(5)判断退火模式的设定状态：自动/半自动。在半自动模式下，退火开始按钮开始闪烁，操作者按动后，焊机开始执行后续动作。在自动模式下，焊机直接执行后续动作；
(6)退火开始按钮指示灯常亮，焊轮压缩空气吹扫开始，小车以设定的退火速度向驱动侧运行(退火速度在人机界面PN20中设定)；
(7)判断退火电流的加载区域的设定状态：最大范围/由光电开关确定，此设定无单独设定，与焊接电流的加载区域采取相同设置(在人机界面PN10中设定)，焊轮根据设定状态加载和关闭退火电流；
(8)1秒钟延时后，上焊轮抬起，同时关闭焊轮压缩空气吹扫，确认上焊轮抬起后关闭焊轮旋转驱动；
(9)小车在达到驱动侧减速位置后减速到1.5m/min的速度运行；
(10)小车在到达驱动侧后停止运行。
二、人机界面修改部分
人机界面修改部分见图7和图8，其中图7为模式设定界面PN10，增加退火模式“开/关”的选择按钮，以此来选择是否启用焊后退火模式；增加退火动作“自动/半自动”选择，选择“自动”时，焊接完成后自动执行退火动作，选择“半自动”时，需要操作者按动操作面板“退火开始”按钮启动退火动作。图8为退火参数设定界面PN20，退火电流、退火速度和退火压力三个参数在此页面内设定。
三、操作面板上增加退火开始按钮
本改造中使用已有的空余按钮PBL111(带指示灯)作为退火开始按钮，其按钮的输入点号为X72A，其指示灯的输出点号为Y74A。

Claims (1)

1.一种全自动窄搭接焊机增加在线退火功能的方法，其特征在于，在焊接完成后对焊缝再次加载电流，使焊缝发热达到退火温度实现退火，通过在人机界面上对加载电流、焊轮压力和C型小车运行速度三个参数进行设定，使焊缝加热的温度达到退火工艺要求，三个参数的调节范围如下：
加载电流：5～25kA；
焊轮压力：3～25kN；
C型小车运行速度：2～15m/min；
在启用退火模式的情况下，焊接开始后的具体顺序动作如下：
(1)入口和出口夹钳关闭分别夹紧带头和带尾；
(2)剪子剪切带头带尾；
(3)出口夹钳倾斜抬起；
(4)入口夹钳向前进给使带头伸入带尾下方；
(5)出口夹钳倾斜归位完成搭接动作；
(6)C型小车运行到焊接准备位置；
(7)焊轮和碾压轮压下；
(8)C型小车向驱动侧运行，同时光电开关检测带钢边部，控制电极在带钢宽度范围内加载焊接电流；
(9)焊接完成后焊轮和碾压轮抬起；
(10)出口夹钳打开，入口夹钳保持关闭。出口夹钳打开用于释放由焊接引起的应力，入口夹钳不打开用于保持焊缝的位置不变化；
(11)C型小车返回到焊接准备位置，为节省动作时间，小车直接定位到STAND-BY位置，不回到原点位置；
(12)焊轮压下；
(13)C型小车向驱动侧运行，同时光电开关检测带钢边部，控制电极在带钢宽度范围内加载退火电流；
(14)退火完毕后焊轮抬起。
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GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Application publication date: 20110817

Assignee: BEIJING SHOUGANG COLD ROLLING THIN PLATE CO., LTD.

Assignor: Capital Iron & Steel General Company

Contract record no.: 2015990001019

Denomination of invention: Method for adding online annealing function of full-automatic narrow lap welding machine

Granted publication date: 20130109

License type: Common License

Record date: 20151209

LICC Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: 100041 Shijingshan Road, Shijingshan District, Shijingshan District, Beijing

Patentee after: Shougang Group Co. Ltd.

Address before: 100041 Shijingshan Road, Shijingshan District, Shijingshan District, Beijing

Patentee before: Capital Iron & Steel General Company

CP01 Change in the name or title of a patent holder