桶装埋弧焊焊丝及生产工艺概述 本文关键词：焊丝，生产工艺，概述，埋弧焊
桶装埋弧焊焊丝及生产工艺概述 本文简介：摘要：研究了一种管线钢用多规格、大吨位桶装埋弧焊焊丝的制备方法。通过严格控制真空退火工艺实现焊丝强度的降低及均匀化控制，并通过采用卧式放线、拉拔方式的改变及多组校直器控制实现高强焊丝松弛直径及翘距的有效调节，最终实现了1000kg/桶规格桶装埋弧焊焊丝的量产及应用。关键词：桶装埋弧焊丝；管线钢；生产
桶装埋弧焊焊丝及生产工艺概述 本文内容：
摘要：研究了一种管线钢用多规格、大吨位桶装埋弧焊焊丝的制备方法。通过严格控制真空退火工艺实现焊丝强度的降低及均匀化控制，并通过采用卧式放线、拉拔方式的改变及多组校直器控制实现高强焊丝松弛直径及翘距的有效调节，最终实现了1000kg/桶规格桶装埋弧焊焊丝的量产及应用。
关键词：桶装埋弧焊丝；管线钢；生产工艺
前言
目前，我国埋弧焊焊丝的包装形式普遍采用25，50，100，200，250，350kg，其较小的包装形式导致了焊接过程中更换焊丝及接头频次较高，需要消耗较长时间、较多人力，而且焊接过程中需要不断对接才能保证焊缝的连续，同时还增加了引弧次数，对效率有较大影响，对焊缝质量也有一定的影响。为了提高焊接工作效率、减少辅助工时，同时保证长管直线焊缝及螺旋焊缝的连续焊接，提升焊接质量，本公司开发了一种可长时间连续焊接的埋弧焊焊丝———桶装埋弧焊焊丝。本文详述了桶装埋弧焊焊丝的生产工艺，对生产过程的关键控制点进行了解析，对焊丝的表面处理、设备需要进行的相关改造及特别的包装方式进行了说明，采用该工艺生产的桶装埋弧焊焊丝完全满足管线钢行业的实际应用，目前已批量应用于管线钢制造行业领域。
1桶装埋弧焊焊丝生产工艺概述
桶装埋弧焊焊丝的生产工艺流程为：机械剥壳—电解酸洗—涂硼—烘干—粗拉拉拔—高温退火—脱脂洗、碱洗、酸洗、水冲洗—中拉拉拔—化学镀铜—涂层定径—专用收线工字轮—桶装放线—直线度调节—弯圆调节—焊丝装桶—成品包装。
2桶装埋弧焊焊丝生产过程控制点
2．1焊丝强度的控制
用于焊接X70管线钢及以上级别的焊丝，为了确保拉拔的顺利进行及桶装过程参数的有效调节与控制，需在氮气保护下按一定的工艺采用真空退火，实现焊丝强度的降低，目前本公司采用了井式退火炉，通过控制升温、均温、保温及降温开炉时间，合理选择氮气保护时间、真空度控制及循环风扇开启时间，能够实现均匀化退火，采用表1中的退火工艺参数退火后其成品焊丝强度可稳定控制在700～900MPa范围内，且在盘条强度一致的条件下，退火后盘条间强度差值控制在50MPa以内，为后续工序的顺利进行提供了先决保障。
2．2焊丝表面质量的控制
通常的实心气保焊丝及药芯焊丝，如果焊丝镀铜前发现表面轻微划伤等质量问题，在满足成品焊丝线径在工艺要求范围的前提下，可通过再次通过聚晶模的方式解决。埋弧焊焊丝由于线径较大，镀铜的前期处理显的更为关键，否则一旦出现表面质量问题，将很难通过线径调节等方式来实现表面质量的改进。（1）在加工过程中不仅关注并执行了卷筒切线方向、聚晶模进线角度方向及焊丝出丝方向这3个方向的一致性，同时通过大量试验选取了质量稳定、设计合理的高晶模及聚晶模。（2）在拉拔过程中加入了含有一定量专用润滑剂，通过使用含有特殊添加剂的润滑剂（拉拔后焊丝表面呈现土黄色），使用高晶模等措施，不仅确保高强焊丝拉拔顺畅不断丝，同时焊丝表面质量好，避免了实心焊丝生产过程中经常出现的表面道线问题，保护了模具的同时改善了焊丝表面质量，该润滑剂同时也具备了易清洁的特性。（3）焊丝镀铜后需要进行表面抛光处理，过程中采用了特定拉拔油，同时需要往拉拔油内加入一定量的添加剂实现抛光液的稳定，然后采用较小的压缩比对埋弧焊焊丝进行最终的定径处理。
2．3焊丝扭矩的控制
桶装埋弧焊焊丝（尤其是准3．2mm）直线度是决定能否顺利装桶的关键因素之一，如果生产工艺控制不到位产生任何形式的弹簧丝或是焊丝本身存在扭力，将无法实现装桶过程的顺利进行，同时桶装自身质量还未达到1t就会达到满桶的状态，产品状态未实现预期目的的同时，造成了很多不必要的麻烦。为解决上述问题，生产过程中无论是粗拉收线、中拉放线，还是中拉收线均需采用卧式，装桶过程中的横向、纵向校直器必须同时起作用，避免焊丝始终朝一个方向导致最终的直线度调节困难，采用专用工字轮收、放线等措施，确保焊丝不会产生后续难于调节的扭矩，大大降低了装桶难度。
2．4松弛直径及翘距的控制
松弛直径及翘距的控制需要从前面各道工序开始，否则仅仅依靠桶装机将很难调节到位。首先通过统一放线、收线方式确保焊丝不会产生过大的扭曲力，同时要确保卷筒切线方向、模具进线及出线始终在一条直线上。为了确保后续的有效调节，可在定径收线时安装导轮及校直器装置。焊丝到达装桶工序，进入弯圆器后焊丝松弛直径需要达到工艺要求的740～780mm，松弛直径过大将导致焊丝全部堆积在接线架外圈，松弛直径过小将导致焊丝全部贴近桶芯，无论是过大或过小均将导致未达到设定值焊丝已满桶的情况发生。需要通过2组横向、纵向校直器进行松弛直径及翘距的最终调节，直线度、翘距、弯圆松弛直径同时达到桶装工艺要求的范围，才能按要求顺利完成桶装。
2．5桶装参数及控制
本桶装设备涉及的参数主要有：（1）桶装焊丝规格：准3．2，准4．0，准5．0mm，焊丝强度≤900MPa。（2）速度：设计线速3m/s（正常工作速度取决于焊丝直径和焊丝线性）。（3）接线架尺寸：准490mm×1400mm（外径×高度），底盘为四瓣形状、直径准1050mm（允许底盘最大直径准1200mm）。（4）适用纸桶规格：准500mm×1200mm（纸桶外径×纸桶高度），装丝自身质量400～1000kg。（5）焊丝卷尺寸：准505mm×准800mm×1000mm（丝卷内径×丝卷外径×丝卷高度），采用塑料带分4道捆扎。上述参数中主要调节部分为：①焊丝线径的输入（以根据线径及密度计重）；②桶装速度设置（根据实际运行情况，设置能够顺利装桶的运行速度）；③接线架底盘震动参数设置（焊丝装桶过程中震动电机将根据设置按一定的时间间隔进行震动，目的是通过震动使焊丝有序排列成一定的花瓣形状，并达到排列紧密的目的）；④联动机制及安全设置的检查。焊丝需要调整的参数有两项：①直线度：通过桶装机上面横向、纵向校直器进行调节，确保连续直线度良好，无翘距；②松弛直径：采用无扭曲弯圆器来实现焊丝的松弛直径调节，严格控制在740～780mm。开始装桶前必须将焊丝直线度调整好，包含了生产过程中的拉拔控制、桶装机校直器的调节等，必须保证焊丝进入弯圆器前连续多段0．5m以上的焊丝无任何方向的翘曲，确保肉眼观察达到笔直的程度，才能保证桶装自身质量达到1t的要求。
2．6包装质量的控制
首先桶装埋弧焊焊丝因其大吨位的特性，使用前的吊装过程必须采用行车等起重设备进行，吊装过程的安全一定要保障，同时要便于生产现场工人操作。所以在包装过程中采用了单条承重为1t标准的塑钢打包带分4道捆扎，每道双层，四面加吊环，采用摩擦热熔的方式对打包带接头进行熔接，防止传统打包扣产生的松动等问题，确保满足转运及使用过程中的安全、便捷。其次是桶装埋弧焊焊丝的防潮防锈问题。其吨位的增大直接导致大部分焊丝表面与空气接触，而当前没有有效的防锈纸包装方式将整桶焊丝包裹严密，采用了密封性较好的自粘膜对整桶焊丝进行了6层的缠绕包裹，同时采用PE塑料罩进行了防雨防潮包裹，加之焊丝表面质量的严格控制，确保了焊丝在储藏、转运及使用过程中良好的防潮防锈性能。
3结论
（1）通过特定工艺的真空退火将焊丝强度控制在700～900MPa的某一特定范围，并达到了均匀化效果，满足了拉拔、焊丝特性稳定调节等工艺要求。（2）通过拉拔方式控制、矫直器控制等措施，使焊丝的松弛直径及翘距达到了桶装参数的设定要求，实现了1t/桶焊丝的顺利量产。（3）该工艺生产的桶装埋弧焊丝已经得到成功的应用。桶装埋弧焊丝主要应用于管线钢制造行业，如中石油和中石化及其配套企业，当前已在相关单位开始批量应用，并开始逐步扩大使用量。随着智能化及自动化程度的不断提升，桶装埋弧焊焊丝将具有良好的应用前景。目前该产品已在相关行业成功应用了16．5t，获得了客户好评及后续订单。
参考文献：
［1］杨益清，徐崇庆，李好生，等．埋弧焊丝桶装放线机：中国，CN201320497343．4［P］．2014－03－05．
［2］河南西工机电设备有限公司.埋弧焊丝HSJ500型大卷收线机简介［Z］．2016．
作者：包润新 徐文福 韩海峰 续杰 单位：武汉铁锚焊接材料股份有限公司
《桶装埋弧焊焊丝及生产工艺概述》
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