Способ управления дозированием материалов при электрошлаковой сварке

Способ управления дозированием материалов при электрошлаковой сварке

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советски«

Социалистически« республик

<1ц 1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l } Дополнительное «авт. саид-ву (22) явлено 30.07.80 {21) 2966147/25-27 (51)М. Кл.

В 23 К 25/00 с присоединением заявки 3В

3Ь«ударатвааыВ «ек«тат

CCCP ао двюзн ювврете«««

«еткрыт«« (23)ПриоритетОпубликоваио 07.04.82. Бюллетень рй 13 (53) УДК621.791 ° . 79> {0SS.8) Дата опубли«о«анни описания 07 .04.82

». » "- .

О.П.бондаренко, Н В.Подол, И.М.4у1@к Олйсар нко, В.Ю.Поповский, И. И. Лычк и, М.-В,.Криц1;Ий (72) Авторы изобретения

Ордена Ленина и ордена Тр дс1вцгоКрасного Зн вмени институт электросварки им. Е.О.Патона """" (71) Заявитель

{54) СПОСОб УПРАВЛЕНИЯ ДОЗИРОВАНИЕМ МАТЕРИАЛОВ

ПРИ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ СВАРКЕ

Изобретение предназначено для использования в сварочном производстве, в частности, при электроалако" вой сварке крупногабаритных изделйй с. дозированием материалов, служащих для металлургической обработки, в шла" ковую ванну.

Известен способ управления дозированием, шлака и расхислителей материалов служащих для металлургической обработки сварочной ванны, применяе1О мый на установке электрошлакового. пе- реплава УШ-105 (1), в которой преду" смотрена возможность ручной и автоматической дозировки. При ручной доэи".

15 ровке количество дозируемых компонентов регулируется с главного пульта управления, при автоматическ1эй компоненты подаются в шлаковую ванну циклически по сигналу реле, времени с постоянной рассчитанной скоростью. Дозирование шлака позволяет сохранить

Ъ постоянный объем шлаковой ванны, т.е. компенсировать расход некоторого количества шлака на образование гарниса" жа, тем самым обеспечить стабильные температурные условия в шлаковой ванне. Дозирование раскислителей позволяет улучшить степень рафинирования металла шлаком и, s определенной мере, достичь равномерного химического состава металла по высоте и сечению слитка.

Однако известные способы управления доэированием материалов, служащих для металлургической обработки сварочной ванны при электрошлаковом процессе,.обладают. существенным недостатком, заключающимся в том, что подача этих материалов на зеркало шлаковой ванны производится по времени или вручную на постоянной скорос» ти без обратной связи по реальной скорости образования сварного шва.

В то же время при электрошлаковой сварке крупнотоннажных изделий процесс сварки состоит, как минимум, из трех;стадий: старта и теплового

91798 разгона, когда от момента начала сварки скорость образования сварного шва в течение достаточно длительного периода изменяется от нуля до заданной по технологии сварки> периода квазистационарного режима, когда скорость образования сварного шва сохраняется приблизительно на одном уровне периода выведения усадочной раковийы, когда скорость образования 10 сварного шва уменьшается от заданной до нуля. Кроме 1 ого, ra скорость образования сварного шва влияют колебания напряжения питающей сети (10153), которые в ряде случаев приводят 1 к значительным ее отклонениям от заданного значения.

Таким образом, при известных способах управления дозированием материалов по времени без обратной связи по реальной скорости образования свар1 ного шва, постоянным количеством дозируемых материалов в разные моменты сварки обрабатывается различный объем жидкого металла в сварочном, зазоре

25 (объем металлической ванны существенно зависит от скорости направления сварного шва) .

Это снижает степень рафинирования металла и шлака и приводит к неравно- З мерности химического состава сварного шва по его высоте.

Цель изобретения - повышение качества сварного соединения путем обес" печения постоянства химического соста-З5 ва сварного шва по высоте и сечению.

Поставленная цель достигается описываемым способом управления дозированием материалов при электрошлаковой сварке крупногабаритных изделий О в установках для сварки, оборудованных дозаторами, состоящим в подаче материалов, служащих для металлургической обработки металла шва, из дозаторов на зеркало шлаковой ванны,фор- 45 мировании сигнала управления скорос" тью подачи присадочных материалов и изменения этой скорости в соответствии с сигналом управления.

Отличительным признаком способа so управления дозированием является то, что в качестве сигнала управления ,скоростью подачи присадочных материалов выбирают скорость образования сварного шва, причем с увеличением указанной скорости пропорционально ей увеличивают скорость подачи материалов, служащих для металлургичес3 4 кой обработки металла сварного шва, а при уменьшении указанной скорости пропорционально ей уменьшают скорость подачи этих материалов на зеркало шлаковой ванны.

Таким образом, дозирование шлака и раскислителей производится i обратной связью по реальной скорости наплавления сварного шва, т.е. в любой момент сварки скорость подачи присадочных материалов на зеркало шлаковой ванны соответствует реальной скорости образования сварного шва в данный момент времени независимо от внешних возмущений, например колебаний напряжения сети.

При этом данный конкретный объем жидкого металла и шлака обрабатывается соответствующим только ему количеством материалов, что позволяет обеспечить равномерность химсостава сварного шва по высоте и сечению, повысить качество сварного соединения в целом.

На чертеже представлена схема осущест вления предла гаемого способа управления дозированием присадочных материалов при ЭНС.

Па схеме показаны электродные проволоки 1, шлаковая ванна 2, подвижная формирующая накладка 3, сварной шов 4, уровень металлической ванны 5, датчик уровня жидкого металла 6, привод перемещения формирующей накладки 7,. регулятор 8, блок измерения .скорости перемещения формирующей накладки 9, блок коэффициента пропорциональности 10, блок задания скорости дозации 11, дозатор 12.

Дозирование материалов, служащих для металлургической обработки металла шва,llG предлагаемому способу управления осущест.вляется следующим образом.

После наведения шлаковой ванны 2 в сварочном зазоре между накладками 3 начинает плавиться электродная проволока 1 и образуется сварной шов. При достижении уровнем металлической ванны 5 датчика уровня 6 последний через привод перемецения формирующей накладки 7 и редуктор 8 начинает перемещать накладку 3 по уровню металлической ванны 5. Блок измерения скорости перемещения накладки 9 получает через редуктор 8 информацию о реальной скорости перемещения накладки 3 по уровню металла 5 и через блок коэффициента про983

917 порциональн-сти 10 воздействует на блок задания скорости дозации 11, который по .редством дозатора 12 осу" ществляет подачу дополнительных мате" риалов в шлаковую ванну со скоростью, 5 пропорциональной реальной скорости наплавления сварного шва в любой момент времени сварки.

В принципе возможно использовать предлагаемый способ управления -доэиро"О ванием присадочных материалов в установках ЭШС с неподвижными относительно сварного шва формирующими наклад" ками. Для этого необходимо связять скорость дозирования материалов,служащих для металлургической обработки металла шва, со скоростью перемещения электродной проволоки, если она подается регулятором тока или сопротивления. Однако точность определе" .ния. скорости образования сварного шва.по скорости подачи электродной проволоки гораздо хуже, чем по уровню жидкого. металла, в связи с чем такое использование предлагаемого способа управления менее эффективно.

Предлагаемый способ управления дозированием дополнительных материалов при ЭЫС крупногабаритных сечения использовали при сварке прямолиней-. ЗО ных швов бельгийским аппаратом

"АРОКС" (аналогичным установке A535) .

Размеры сечения сварного соединения

400х1200 мм. Между кромками свариваемого иэделия наводили шлаковую ванну, з подавали через мундштуки электродные проволоки ф 3 мм, подводили к шлаковой ванне ток 1,5 ка при напря- . жении 45...48В. Уровень металла е сварочном зазоре определяли с по- .ц» .мощью датчика уровня А1441 (Разработка ОЗ ИЭС им. Е.О.Патона АН УССР) и перемещали формирующую накладку по уровню металла с помощью регулятора уровня 051698 (ОЗ ИЭС им.Е.О.Па- 5 тона АН УССР) . В качестве датчика скорости перемещения накладки исполв" зовали сельсин"датчик, установленный на валу двигателя перемещения наклад" ки, а сигнал на управление скоростью дозирования формировали, с помощью сельсина-приемника, на валу которого устанавливали ферромагнитные лепестки, входящие в зазор бесконтактного путевого включателя типа БВК"24.

Импульсы с выхода БВГ-24 использова" ли для управления прецизионным автоматическим весовым дозатором типа сб-1771 с единичным набором веса дозы 5 г. В качестве дополнительного материала приняли измельченный Ген.

Исследование химических анализов сварных соединений, выполненных с известным способом управления дозированием и с применением предлагаемого способа управления дозированием, показало несомненное преимущество последнего перед известным.

Предлагаемый способ управления дозированием материалов, служащих для металлургической обработки металла сварного шва с обратной связью по реальной скорости образования сварного шва, позволил обеспечить постоянные условия рафинирования металла сварного шва, достичь равномерности химического состава шва как по его высоте, так и по сечению, повысить качество металла сварного соединения.

Ожидаемый экономический эффект от использования заявляемого изобретения на единицу продукции составит приблизительно 13 от себестоимости металла сварного шва.

Формула изобретения

1. Способ управления дозированием материалов при электрошлаковой сварке, по которому подают присадочные материалы иэ дозаторов на зеркало шлаковой ванны, формируют сигнал управления скоростью подачи материалов, служащих для металлургической обработки сварочной ванны, и изменяют эту скорость в соответствии с сигналом управления, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества сварного соединения путем обеспечения постоянства химического состава сварного шва по высоте и сечению, в качестве сигнала управления скоростью подачи присадочных материалов выбирают скорость образования сварного шва, причем с увеличением указанной скорости пропорционально ей увеличивают скорость подачи материалов, служащих для металлургической обработки сварочной ванны, а при уменьшении указанной скорости пропорционально ей уменьшают скорость пода" чи этих материалов на зеркало шлаковой ванны.

Источники информации, принятые но внимание при экспертизе

1. Электрошлаковые печи, под ред., Б.E.Ïàòîíà и Б. И.Медовара, Киев, "Наукова думка", 1976, с. 244 (прототип) .

917983

Составитель В. Пронин

Техред 3. фанта Корректор.И. Коста

Редактор Б. Федотов

Филиал ППП "Патент",, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 1977/14 Тираж 1151 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, N-35, Раушская наб., д. 4/5