RU2369471C1

RU2369471C1 - Machine for butt-seam welding of strips by flashing

Info

Publication number: RU2369471C1
Application number: RU2008123133/02A
Authority: RU
Inventors: Николай Васильевич Пасечник (RU); Николай Васильевич Пасечник; Борис Александрович Сивак (RU); Борис Александрович Сивак; Александр Федорович Новицкий (RU); Александр Федорович Новицкий; Григорий Михайлович Крюков (RU); Григорий Михайлович Крюков; Михаил Юрьевич Князев (RU); Михаил Юрьевич Князев; Валерия Сергеевна Громозонова (RU); Валерия Сергеевна Громозонова
Priority date: 2008-06-10
Filing date: 2008-06-10
Publication date: 2009-10-10

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: machine consists of fixed and movable base with clamps equipped with upper and lower clamping jaws, of welding transformer with contact current supply to lower clamping jaws and of system of jaws cooling of closed cycle with pressure controls and with cooling fluid supply valve. Two lower current conducting jaws are cooled from sides. Supplying and withdrawing lengthwise channels for cooling fluid have length equal to a third of jaw length; diametre of channels diminishes to the centre of jaws; also these channels are connected between them with cross channels of diametres equal to diametres of lengthwise channels.

EFFECT: simplification of machine design and upgraded quality of welded butt-seam due to uniform heating of weld seam along length at thermal treatment.

2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к сварочному производству, а именно к устройствам для контактной стыковой сварки полос, работающих в непрерывных металлургических агрегатах, например в травильных линиях или агрегатах продольной резки, перерабатывающих преимущественно полосы из высокоуглеродистых сталей.The present invention relates to welding production, and in particular to devices for flash butt welding of strips operating in continuous metallurgical units, for example, pickling lines or slitting units, processing mainly strips of high carbon steels.

Сварные стыки полос из высокоуглеродистых сталей из-за высоких скоростей охлаждения после сварки интенсивно закаливаются, становятся хрупкими и непригодными для транспортировки через агрегат, часто разрушаются сразу на выходе из сварочной машины. Поэтому в сварочных машинах предусмотрена термическая обработка сварных стыков сразу после сварки непосредственно в губках сварочной машины нагревом током от сварочного трансформатора. Однако из-за неправильной формы сечения полос (например, вогнутости, полученной при горячей прокатке), а также из-за вытеснения проходящего тока на края полос, боковые кромки стыков перегреваются при нагреве и качество их после термообработки неравномерно по длине.The welded joints of strips of high carbon steels, due to high cooling rates after welding, are intensively hardened, become brittle and unsuitable for transportation through the unit, and often collapse immediately at the exit of the welding machine. Therefore, in welding machines, heat treatment of welded joints is provided immediately after welding directly in the lips of the welding machine by heating with current from the welding transformer. However, due to the irregular cross-section of the strips (for example, concavity obtained during hot rolling), as well as due to the displacement of the passing current to the edges of the strips, the side edges of the joints overheat upon heating and their quality after heat treatment is uneven in length.

Известна машина для стыковой сварки концов полос оплавлением /авт. свид. SU №1152746 А1, кл. МКИ В23К 11/04, 30.04.1985/, содержащая сварочный трансформатор, станины с размещенными в них зажимными губками, имеющими электроды, смонтированными с токоподводящими шинами, снабженными токоподводами, а также снабженная токораспределительными вставками из электропроводного материала, установленными между электродами и токоподводящими шинами, выполненными в виде гребенчатых пластин или пластин трапециевидной формы.A known machine for butt welding of the ends of the strip reflow / ed. testimonial. SU No. 1152746 A1, class MKI V23K 11/04, 04/30/1985 /, containing a welding transformer, beds with clamping jaws placed in them, having electrodes mounted with current-carrying tires, equipped with current-carrying wires, and also equipped with current-distributing inserts of conductive material installed between the electrodes and current-carrying tires, made in the form of comb plates or trapezoidal plates.

Недостатком такой машины является то, что токораспределяющие пластины ограничивают протекание тока не только при термообработке, но и при сварке, так как и при сварке, и при термообработке полосы зажимаются одними и теми же электродами, под которыми постоянно установлены ограничивающие токоподвод по длине стыка пластины, поэтому края стыков при оплавлении могут оказаться недостаточно нагретыми и не подготовленными к осадке. Трапециевидные вставки, установленные под базовые нижние электроды, при верхнем зажатии полос могут приводить к смещению в крайних участках стыков по высоте при осадке, так как с краев электроды не имеют опоры при зажатии.The disadvantage of this machine is that current-distributing plates limit the flow of current not only during heat treatment, but also during welding, since both during welding and during heat treatment the strips are clamped by the same electrodes under which the current supply limiting length along the plate junction is constantly installed, therefore, the edges of the joints during reflow may not be sufficiently heated and not prepared for sediment. The trapezoidal inserts installed under the base lower electrodes, with the upper clamping of the strips, can lead to a displacement in the extreme sections of the joints in height during upsetting, since from the edges the electrodes have no support when clamped.

Известен способ нагрева полосы со сварным швом при термообработке в электродах стыкосварочной машины /авт. свид. SU №1266689 А1, кл. МКИ В23К 11/02, 11/04, 30.X.1986/, при котором через зону сварного шва пропускают электрический ток, и при этом удельное давление зажатия полос в электродах сварочной машины уменьшают по длине шва в 1,5…2,0 раза от его середины к краям.A known method of heating strips with a weld during heat treatment in the electrodes of a butt welding machine / ed. testimonial. SU No. 1266689 A1, cl. MKI V23K 11/02, 11/04, 30.X.1986 /, in which an electric current is passed through the weld zone, and the specific clamping pressure of the strips in the electrodes of the welding machine is reduced along the weld length by 1.5 ... 2.0 times from its middle to the edges.

Недостатком этого способа является то, что для его осуществления требуется иметь в сварочной машине на каждой станине, по крайней мере, по три зажимных цилиндра, размещенных по ширине полос, так как уменьшение давления зажатия полос осуществляется при снижении давления в крайних цилиндрах. На машинах среднего класса для сварки полос шириной до 800 мм с одним или двумя зажимными цилиндрами этот способ неприменим.The disadvantage of this method is that for its implementation it is required to have at least three clamping cylinders arranged along the width of the strips in the welding machine on each bed, since the decrease in the clamping pressure of the strips is carried out with a decrease in pressure in the extreme cylinders. On middle-class machines for welding strips up to 800 mm wide with one or two clamping cylinders this method is not applicable.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для автоматической сварки и последующей термообработки сварных швов, описанное в SU №1269945 А2, МПК В23К 11/04, 11/24, 15.11.1986, содержащее неподвижную и подвижную станины с зажимами, снабженными верхними и нижними зажимными губками, сварочный трансформатор с контактным токоподводом к нижним губкам, в которое введены измерители температуры, блоки сравнения, реле, клапаны подачи охлаждающей среды (сжатого воздуха) на требуемый участок шва по краям.Closest to the proposed invention by technical nature and the achieved result is a device for automatic welding and subsequent heat treatment of welds described in SU No. 1269945 A2, IPC V23K 11/04, 11/24, 11/15/1986, containing a fixed and movable frame with clamps equipped with upper and lower clamping jaws, a welding transformer with a contact current supply to the lower jaws, into which temperature meters, comparison units, relays, valves for supplying a cooling medium (compressed air) to the required section are introduced Islands around the edges.

Основным недостатком этого способа является необходимость обеспечения надежной защиты оптических бесконтактных датчиков температуры от частиц расплавленного металла при сварке непрерывным оплавлением или создание сложной системы ввода датчиков в пространство между станинами после сварки и вывода их после термообработки, при этом теряется контроль за температурой стыка в момент ввода датчиков и снижается эффективность работы всей системы. Кроме этого при изменении ширины свариваемых полос необходима подстройка крайних датчиков и системы подачи охлаждающей среды.The main disadvantage of this method is the need to provide reliable protection of optical non-contact temperature sensors from particles of molten metal during welding by continuous fusion or to create a complex system for introducing sensors into the space between the beds after welding and removing them after heat treatment, while the control of the joint temperature at the time of sensor input is lost and the overall system performance is reduced. In addition, when changing the width of the welded strips, it is necessary to adjust the extreme sensors and the coolant supply system.

Техническим результатом предлагаемого решения является упрощение конструкции машины при решении задачи повышения качества сварного стыка путем обеспечения равномерного нагрева сварного стыка по длине при термической обработке.The technical result of the proposed solution is to simplify the design of the machine when solving the problem of improving the quality of the welded joint by ensuring uniform heating of the welded joint along the length during heat treatment.

Технический результат с достижением вышеуказанного эффекта обеспечивается тем, что машина для стыковой сварки полос оплавлением, содержащая неподвижную и подвижную станины с зажимами, снабженными верхними и нижними зажимными губками, сварочный трансформатор с контактным токоподводом к нижним зажимным губкам, снабжена системой охлаждения губок замкнутого цикла с регуляторами давления и клапаном подачи охлаждающей жидкости, при этом две нижние токоведущие губки выполнены охлаждаемыми с боковых сторон, а подводящий и отводящий продольные каналы для охлаждающей жидкости выполнены с длиной, равной трети длины губки, с уменьшением диаметра к центру губок и соединены между собой поперечными каналами с диаметрами, равными диаметрам продольных каналов.The technical result with the achievement of the above effect is ensured by the fact that the machine for butt welding of strips of fusion, containing a fixed and movable bed with clamps equipped with upper and lower clamping jaws, a welding transformer with contact current supply to the lower clamping jaws, is equipped with a closed loop cooling system with regulators pressure and the coolant supply valve, while the two lower current-carrying jaws are made cooled from the sides, and the inlet and outlet longitudinal nye coolant channels are made of length equal to the length of third lips, with decreasing diameter towards the center and the jaws are interconnected by transverse channels with a diameter equal to the longitudinal channels.

Заявляемая машина для стыковой сварки полос оплавлением иллюстрируется фиг.1-2.The inventive machine for butt welding of fusion strips is illustrated in Fig.1-2.

На фиг.1 схематично показана заявляемая стыкосварочная машина (с разрезом по оси) и проходящей через нее полосой.Figure 1 schematically shows the inventive butt welding machine (with a slit along the axis) and a strip passing through it.

На фиг.2 схематично представлена токоподводящая губка с продольными и поперечными каналами охлаждения.Figure 2 schematically shows a current-carrying sponge with longitudinal and transverse cooling channels.

Машина для стыковой сварки оплавлением полос содержит неподвижную 1 и подвижную 2 станины с зажимами 3 и 4, снабженными верхними 5 и нижними 6 зажимными губками, сварочный трансформатор 7 с контактным токоподводом 8 к нижним зажимным губкам 6, систему охлаждения губок 9 замкнутого цикла с регуляторами давления 10 и клапаном подачи охлаждающей жидкости 11. Две нижних токоведущих губки 6 имеют с двух боковых сторон подводящий 12 и отводящий 13 продольные каналы для охлаждающей жидкости, которые имеют длину, равную трети длины губки 6, с уменьшением диаметра к центру губок 6 и соединены между собой поперечными каналами 14 с диаметрами, равными диаметрам продольных каналов.The machine for butt fusion of strips contains a fixed 1 and a movable 2 bed with clamps 3 and 4, equipped with upper 5 and lower 6 clamping jaws, a welding transformer 7 with contact current supply 8 to the lower clamping jaws 6, a cooling system for jaws 9 of a closed cycle with pressure regulators 10 and the coolant supply valve 11. The two lower current-carrying jaws 6 have inlet 12 and outlet 13 longitudinal channels for coolant on two sides, which have a length equal to one third of the length of the jaw 6, with a decrease in meters to the center of the jaws 6 and interconnected by transverse channels 14 with a diameter equal to the longitudinal channels.

Машина для стыковой сварки оплавлением полос работает следующим образом.Machine for flash butt welding of strips works as follows.

После сварки полос приподнимают зажимы 3 и 4 вместе с верхними зажимными губками 5 и отводят подвижную станину 2 на расстояние, необходимое для проведения нагрева при термообработке. Затем опускают зажимы 3 и 4 и прижимают полосы к нижним токоведущим губкам 6. Эти операции проводят на машине в автоматическом режиме с максимально возможной скоростью, чтобы сохранить нагрев стыка, полученный при оплавлении, затем включают клапан подачи охаждающей жидкости 11 и одновременно с ним сварочный трансформатор 7, и при этом электрический ток от сварочного трансформатора через токоподводы 8 и нижние токоведущие губки 6 подводится к сваренным полосам и далее проходит через стык, нагревая его по всей длине. Нагретый металл стыка имеет повышенное электрическое сопротивление и поэтому быстро нагревается, а за счет теплопередачи нагреваются и соседние со стыком зоны металла полос. За счет эффекта вытеснения проходящего тока на края полос крайние участки стыка перегреваются, однако охлаждаемые с боковых сторон токоведущие нижние губки 6 за счет интенсивного теплоотвода препятствуют перегреву и способствуют равномерному нагреву стыка по длине. После прохождения цикла нагрева и замедленного охлаждения выключают сварочный трансформатор, отключают подачу охлаждающей жидкости и поднимают зажимы 3 и 4, а подвижную станину 2 возвращают в исходное перед сваркой положение. При нагреве первого стыка полос другой ширины визуально контролируют температуру краевых участков и при необходимости корректируют подачу охлаждающей жидкости регуляторами давления 10.After welding the strips, clamps 3 and 4 are lifted together with the upper clamping jaws 5 and the movable bed 2 is withdrawn to the distance necessary for heating during heat treatment. Then, clamps 3 and 4 are lowered and the strips are pressed to the lower current-carrying jaws 6. These operations are carried out on the machine in automatic mode at the highest possible speed to maintain the joint heating obtained during reflow, then turn on the coolant supply valve 11 and, at the same time, the welding transformer 7, and the electric current from the welding transformer through current leads 8 and lower current-carrying jaws 6 is supplied to the welded strips and then passes through the joint, heating it along its entire length. The heated metal of the joint has an increased electrical resistance and therefore quickly heats up, and due to heat transfer, the bands adjacent to the joint are also heated. Due to the effect of crowding out the passing current at the edges of the strips, the extreme sections of the joint overheat, however, the current-conducting lower jaws 6, cooled from the sides, due to the intensive heat removal, prevent overheating and contribute to uniform heating of the joint along the length. After passing the heating cycle and delayed cooling, the welding transformer is turned off, the coolant supply is turned off and clamps 3 and 4 are lifted, and the movable bed 2 is returned to its original position before welding. When heating the first joint of strips of a different width, the temperature of the edge sections is visually monitored and, if necessary, the flow of coolant is adjusted by pressure regulators 10.

Усилить теплоотвод с краевых участков полос возможно охлаждением с боковых сторон также и верхних зажимных губок. Так как диаметры подводящего 12 и отводящего 13 продольных каналов, также как и соединяющих их поперечных каналов 14 для охлаждающей жидкости уменьшаются к центру губок 6, максимальный теплоотвод осуществляется с краев полос и снижается к центру, что коррелирует с реальной неравномерностью нагрева, так как на более узких полосах эта неравномерность ниже. Таким образом предлагаемое охлаждение боковых кромок зажимных губок на длине, равной трети длины губки, позволяет использовать их при сварке и термообработке всего сортамента полос по ширине. Губки, применяемые на сварочной машине для сварки полос шириной до 500 мм, имеют длину продольных каналов 170 мм с диаметрами 12, 10 и 8 мм и три соответствующих этим диаметрам поперечных канала.It is possible to strengthen the heat sink from the edge sections of the strips by cooling from the sides of the upper clamping jaws as well. Since the diameters of the inlet 12 and outlet 13 of the longitudinal channels, as well as the transverse channels 14 connecting them for the coolant, decrease to the center of the lips 6, the maximum heat sink is carried out from the edges of the strips and decreases to the center, which correlates with the actual unevenness of heating, since narrower stripes this unevenness is lower. Thus, the proposed cooling of the lateral edges of the clamping jaws at a length equal to one third of the length of the jaw allows them to be used for welding and heat treatment of the entire range of strip widths. The sponges used on the welding machine for welding strips up to 500 mm wide have a length of longitudinal channels of 170 mm with diameters of 12, 10 and 8 mm and three transverse channels corresponding to these diameters.

Таким образом, предлагаемая машина для стыковой сварки полос оплавлением, которая содержит неподвижную и подвижную станины с зажимами, снабженными верхними и нижними зажимными губками, сварочный трансформатор с контактным токоподводом к нижним зажимным губкам, а также снабжена системой охлаждения губок замкнутого цикла с регуляторами давления и клапаном подачи охлаждающей жидкости, при этом две нижние токоведущие губки выполнены охлаждаемыми с боковых сторон, а подводящий и отводящий продольные каналы для охлаждающей жидкости выполнены с длиной, равной трети длины губки, с уменьшением диаметра к центру губок и соединены между собой поперечными каналами с диаметрами, равными диаметрам продольных каналов, позволит повысить качество сварного стыка путем обеспечения равномерного нагрева сварного стыка по длине при повторном нагреве и регулируемом охлаждении, а также отказаться при этом от двух краевых измерителей температуры и тем самым упростить конструкцию машины. Наиболее эффективно применение таких сварочных машин в агрегатах переработки полос из высокоуглеродистых и легированных сталей, сварные стыки которых после сварки и быстрого охлаждения на воздухе закаливаются и становятся непригодными для транспортировки и переработки в линии.Thus, the proposed machine for butt welding of fusion strips, which contains a fixed and movable bed with clamps equipped with upper and lower clamping jaws, a welding transformer with contact current supply to the lower clamping jaws, and is also equipped with a closed-loop jaw cooling system with pressure regulators and a valve coolant supply, while the two lower current-carrying jaws are made cooled from the sides, and the inlet and outlet longitudinal channels for the coolant are made They are of a length equal to one third of the length of the sponge, with a decrease in diameter to the center of the sponges and interconnected by transverse channels with diameters equal to the diameters of the longitudinal channels, which will improve the quality of the welded joint by ensuring uniform heating of the welded joint along the length when re-heating and controlled cooling, and at the same time, abandon two edge temperature meters and thereby simplify the design of the machine. The most effective use of such welding machines is in units for processing strips of high-carbon and alloy steels, the welded joints of which after welding and rapid cooling in air are quenched and become unsuitable for transportation and processing in the line.

Claims

A machine for butt welding of fusion strips, comprising a fixed and movable bed with clamps provided with upper and lower clamping jaws, and a welding transformer with contact current supply to the lower clamping jaws, characterized in that it is equipped with a closed-loop jaw cooling system with pressure regulators and a supply valve coolant, while the two lower current-carrying jaws are made cooled from the sides, and the inlet and outlet longitudinal channels for coolant are made with a length, p the third third of the length of the sponge, with a decrease in diameter to the center of the sponges and are interconnected by transverse channels with diameters equal to the diameters of the longitudinal channels.