浅述中型钢桶自动缝焊机在我国开发研制的迫切性

汪宏（南京矿山机械厂）

【摘要】本文浅述了我国包装工业的发展，通过对引进的钢桶专用焊机存在的问题及国产FN-250型焊机应用的情况分析，阐明了在我国必须开发研制一种适合我国国情，低功耗，多功能的中型钢桶自动缝焊机。文中并简要介绍了钢桶专用焊机的工作原理，种类和工作状况。

1 概述

包装工业是涉及多种学科、技术和行业的新兴工业，是国民经济的重要组成部分。改革十年来，随着对外经济贸易的不断扩大，我国的包装工业有了突飞猛进的发展，生产总值逐年增长，已由十年前的72亿元增加到现在的295亿元，年平均发展速度高达15%。包装机械产品1981年只有182年品种1.3万台，1990年发展到800个品种14万台，一个数量级的飞跃。县以上的包装企业也从原来的2700多家上升到6700多家，基本形成了门类齐全的现代包装工业体系，填补了我国包装行业的一些缺门短线。当前，我国包装工业每年承担着1万多亿元的工农业产品和400多亿美元的出口商品的包装任务，初步满足了国民经济对包装的需要。
虽然我国的包装工业取得了巨大的成就，经历了由小到大，从传统包装迈向现代包装的深刻变化，但是由于起步较晚，在整个国民经济中仍是一个比较薄弱的环节。当今世界许多发达国家，如美、英、德、日本等国家包装工业创造的产值已占到工农业总产值的2.5%，而我国包装工业人均产值才是美国、德国的1/600，包装机械的年产量才抵日本的1/5，每年因包装来善造成的经济损失超过140个亿。这140个亿意味着占国民经济总产值的1%，而包装钢桶的渗漏、破损等质量问题引起的经济损失占了一定的比例。
钢桶是主要的运输包装容器，广泛地用于石油、化工、医药等工业，承担着易燃、易爆、易腐蚀、危险品的装运。桶装的外贸出口产品每年高达数百万吨。由于我国制桶业的现状，钢桶生产厂家大都是中、小型企业，它们受到设备条件的限制，包装钢桶的质量难以提高。今年在全国强制实施《国际海上危险货物运输规则》（IMG），商检部门有权对包装钢桶的质量实施一票否决权，并担负质量检验的法律责任。这些均对包装钢桶提出了更高的要求。因此，作为保证和提高钢桶质量的关键设备——钢桶自动缝焊机已引起了各制桶厂的普遍关注。

2 钢桶自动缝焊机的工作原理及工作状况

钢桶自动缝焊机是焊接钢桶的专用设备。它是一种电阻焊机，根据电流的热效应原理，将360V电压通过焊接变压器在作为次级回路的两焊轮上产生低压大电流，利用电流通过电阻（钢桶）时产生的热量，在一定的焊接压力下进行焊接。

目前世界上几个主要生产钢桶自动缝焊机的厂家，其产品在机械结构、工作状况上大同小异。一般都包括“卷圆、输送、焊接、焊缝修正”四道工序。

（1）卷圆成型

自动焊机都配有与整机一体化的卷圆机，将剪裁好的钢板卷制成桶状。

（2）输送

通过双速电机或伺服电机，链条传动装置，将桶框输送到位，再由推进器（气缸或曲柄装置）把桶框推进到焊轮入口。

（3）定位焊接

焊机工从位由“Z”棒、定位辊或定位夹持气缸、上下焊轮组成，并备有专门的热量控制板。对“上坡、阻抗变化、下坡、网压变化”进行自动调整，确保焊接质量。

（4）焊缝修正

工作过程中，桶框在离开焊轮后，即进行与焊轮同步运转的轧辊中。此时，桶框焊缝仍处于红热状态，在一定压力的碾压下，其内部结构变得更加紧密，消除了焊缝搭边的台阶，减少了搭边处的重叠厚度，形成平整、光滑的焊缝。

各类自动焊机除早期产品外，工作过程的控制系统均采用微型电脑——可编程序控制器（PC）。

3 开发研制中型钢桶自动缝焊机已势在必行

3.1 国外钢桶自动缝焊机的发展

国外制桶工业与制桶机械工业是相辅相成的两个行业。制桶工业的发展要求提供先进的技术和机械设备，促使制桶机械行业去不断地开发新产品。制桶设备线的龙头——缝焊机的发展尤为突出，世界发达国家早在六十年代应对钢桶专用焊机进行了技术改造。七十年代初，美国的牛拷公司（NEWCOR）和英国联邦焊机公司（FEDERAL）相继研制出钢桶全自动缝焊机，集卷圆、点焊定位、纵缝直焊三道工序于一机完成，大大提高了劳动生产率。七十年代后期，美国的卡兰多公司（CARANDO）生产出更为先进的焊机，如MODEL1428-2钢钢自动缝焊机，装机容量为200KVA，生产率为600只/小时。它在阻焊变压器的制造工艺上，采用了新的环氧树脂封装。在焊接电流控制方面，采用了数字电路。再加上用压滚代替了漏辊定位，使钢桶自动缝焊机在原有基础上，能耗更低，焊接电流更稳定，焊接的桶框规格更全面。以后，日本的NATIOAL公司、意大利的GENERAL MACHINE公司、西德的KOPL公司等也不断地有新型的钢桶自动缝焊机推出。

五年来，国外钢桶自动焊机的研制主要呈两种流派。（1）次级整流供电方式的高速焊机。此种焊机是近年来开发的新产品。焊接效率高，可达900～1200只/小时，装机容量低仅为140KVA左右，无功损耗少，焊接回路的功率因数高达95%，但维修困难，价格昂贵，售价约比工频自动焊机高10～15万美元，其用户主要为年产量在100万只桶以上的大型制桶厂，主要机型为美国卡兰多公司的MODEL1423-3型。（2）功能多、耗能低、适用面宽的中速焊机。其最新机型为前述美国卡兰我公司的MODEL1428-2型。全机自重由DW-250（英），NEWCOR-500（美）的9吨多减少至3吨多，结构更为紧凑、合理。这类焊机在能源紧张地区和多品种钢桶生产厂家倍受欢迎。

我国钢桶生产厂家和国外制桶厂比较，产量一般偏低，而且能源供应比较紧张。为了尽快缩短与国外发达国家制桶业的差距，我国引进了一些国外的先进技术和设备。引进的钢桶自动缝焊机大部分是中型焊机。

3.2 引进焊机存在的问题

我国只有三家制桶厂引进了全套生产线，其余几乎均为钢桶自动缝焊机的单机引进。据中国包装总公司1989年统计，我国共引进钢桶自动缝焊机14台，仅此一项，耗资约380万美元。虽然引进的焊机在提高钢桶产量、确保焊接质量等等方面起了重要作用，但也面临着一些实际问题。

（1）引进的焊机一般只能适应冷轧钢板，对国产热轧板的焊接效果较差。而我国目前有90%以上的制桶厂所使用的热轧板占材料消耗总额的80%以上。

（2）目前国内大多数制桶的变压器容器为300KVA左右。根据我国的能源现状，变压器增容不仅困难，而且费用极高。引进的焊机装机容量多是200～250KVA，加上其它制桶设备，变压器的现有容量已不够使用，因而一些厂家很难接受。

（3）引进的焊机利用率不高。由于我国的制桶中段设备跟不上，引进的焊机受到后道序不配套的限制，其高产性能无法发挥，利用率仅占30%左右。

（4）随着人民币汇率的调整，引进的焊机离岸价一般为25万美元，加上运输费、关税及各种其它费用总计人民币在180万元以上。这样昂贵的费用绝大多数制桶厂只能望洋兴叹。

当然，引进不是目的，志在消化、吸收，更重要的是为了增强我国自制钢桶专用焊接设备的能力。

3.3 国产钢桶自动缝焊机的应用和发展

我国钢桶自动缝焊机的研制开发是最近几年的事儿。在过去的几十年中，我国钢桶生产厂家一直在使用上海电焊机厂1968年研制的FN-150焊机。该机结构简单，焊接质量不稳定，搭边宽，手工操作，需与卷圆机、点焊机配套使用，与国外钢桶焊机相比，生产能力相差4～6倍，加工精度相差近一个数量级，直接影响了钢桶质量的提高。1989年南京矿山机械厂在引进、消化、吸收英国DW250/6型钢桶自动缝焊机的基础上，研制成功国产FN-250型钢桶自动缝焊机，填补了国内空白。FN-250型焊机装机容量为250KVA，生产率为600只/小时，各项指标均达到了DW250/6型焊机的水平，并且解决了国产热轧板焊接的问题。目前国内已有三家企业使用该种设备。但国产FN-250型焊机耗能大，售价较高，虽比引进的国外焊机低30%，也仍是每台55万元，中小型制桶厂经济承受有一定困难，而且更换品种较难。因此，FN-250型焊机有待于进一步提高完善。

我国制桶厂家现有300多家，其中年产量在20万只桶以上的只有50余家，把引进的国外钢桶自动焊机和使用的国产FN-150型焊机统计起来，其钢桶自动缝机在国内的覆盖率还不足6%，加之以上所述的原因，我国绝大数制桶厂仍然外在一种亟待更新换代焊机的局面。所以适合我国国情的中型钢桶自动缝焊机的研制已迫在眉捷。

4 预期产品的效益

由中国包装总公司的资料（见附表）我们可以看出，我国引进的14台国外钢桶自动缝焊机中美国卡兰多公司（CARANDO）生产的焊机居多。它们结构紧溱，耗能低，性能优于国内引进的其他机型，适合我国的国情。我们认为今后研制中型钢桶自动缝焊机应以此机为样机，广博众家之长，并满足以下条件：（1）能耗低。装机容量应控制在160KVA左右。（2）适用范围宽。焊接桶径为360～600毫米，调整方便、迅速。（3）国产冷、热板均能适用。（4）生产率适中。为300～600只/小时。

该焊机研制成功后，能使生产厂家取得一定的经济效益。我国的制桶厂除已引进焊机的厂家（包括使用国产FN-250型焊机），其余都有对焊机进行更新改造的必要。鉴于当前紧缩银根，始理整顿，若较为保守估计，按5～15%的求购率，预计市场需求量为35～45台，市场前景比较广阔。同时，该焊机的研制成功必将取得良好的社会效益。（1）能够提高焊缝质量，减少破损。钢桶废品率从原来4%降至0.2%，从根本上解决了钢桶的渗漏。（2）可以降低能耗，提高劳动生产率。（3）替代进口，节约外汇。引进国外一台钢桶自动缝焊机约需30万美元，如果以我国市场需求量50台计算，可节约外汇额为1500万美元，而且能够避免重复引进。（4）变进口为出口，打入国际市场。该焊机可以与国内钢桶中段设备配套出口。总之，该焊机的研究成功对提高中小型制桶厂的制造水平，促进包装行业的发展，适应出口商品包装的需求，有着重要的意义。

5 结语

综上所述，研制开发一种费用低、耗电省、功能多、通用性强，且适合我国国情的中型钢桶自动焊机，从而根本改变包装钢桶纵缝焊接质量差的现状，已经到了千呼万唤始出来的地步。众多制桶厂都在翘道以盼。

此文所述属个人管见，文中不妥之外恳求包装界的专家、同仁批评指正。

附表：我国引进钢桶全自动缝焊机汇总表