Расход электродов на тонну металла калькулятор: Страница не найдена — WeldElec.com

Содержание

Расчет расхода электродов на 1 тонну металлоконструкций

Точный расчет расходных материалов – основа любого производственного или строительного процесса. Для металлоконструкций важно учитывать не только специфику конфигурации, но и требуемое количество электродов для сварки. Делать это рекомендуется по принятым методикам. С их помощью можно достаточно точно вычислить расход электродов на 1 тонну металлоконструкций.

Параметры, влияющие на расход материалов

Сначала нужно определиться с факторами, влияющими на количество расходных материалов. Они напрямую повлияют на производительность и время выполнения работ. В случае с электродами следует выбрать соответствующую модель, оптимально подходящую для конкретной операции. Затем можно выполнять расчет расхода на 1 тонну металлоконструкции.

Для вычисления нужно выяснить следующие показатели:

  • Масса наплавки материала металлоконструкции на шов. Его объем не должен превышать 1,5% от веса всей конструкции.
  • Протяженность сварочного шва. Помимо стандартных размеров учитывается глубина. Если этот показатель большой – делают два или три шва для надежности соединения.
  • Норма расхода. Это общая масса наплавки на 1 м.п. шва.

Последний показатель является справочным. Он зависит от марки используемых электродов. Справочные данные можно взять из ВСН -452-84. Но при этом выбирается несколько методов расчета — теоретический и практический. Разница между показателями определяет погрешность.

Методики расчета на 1 тонну металлоконструкций

Для сварки металлоконструкций выбирается несколько видов швов. От этого зависит расход электродов, так как для каждого типа ориентаций определена масса наплавленного металла. Она же, в свою очередь, влияет на скорость выполняемых работ. Эти данные приведены в таблице.

Первый способ расчета, теоретический, относительно прост. Для вычисления потребуется знать общую массу металла в конструкции и специальный коэффициент.

Формула выглядит следующим образом:

Н=М*К

  • Где М – общая масса металла;
  • К – справочный коэффициент для каждого типа.

Данные последней составляющей формулы можно взять из справочных материалов. В сводной таблице показаны значения коэффициента в зависимости от марки электродов.

Второй способ позволяет определить массу наплавленного металла. Для него не нужно брать справочные данные — необходимо лишь сделать замеры соединительного шва. Расчеты выполняются по следующей формуле:

G=F*L*M

  • Где F – суммарная площадь поперечного сечения;
  • L – длина свариваемого шва;
  • М – масса проволоки.

Пользуясь этими формулами, можно достаточно точно рассчитать расход электродов на сварку 1 тонны металлоконструкций. Но при этом нужно учитывать погрешность. Предварительно рекомендуется проверить правильность расчетов на небольшом участке работ. Это актуально при сборке больших конструкций, где расход электродов существенно повлияет на себестоимость.

Если разница не превышает 5% — можно делать закупку расходных материалов по расчетным данным.

Рациональное уменьшение расхода

Можно ли снизить расчетное количество электродов без потери качества? Для этого рекомендуется воспользоваться такими советами специалистов:

  • Использовать полуавтоматический или автоматический режим сварки. При ручном расход присадки увеличивается до 5%, что сказывается на затратах.
  • Параметры сварочного аппарата – сила тока и напряжения. Они должны соответствовать характеристикам выбранных электродов. При смене расходных материалов выполняется корректировка работы сварочного аппарата.
  • Положение электрода, при котором происходит оптимальный расход присадки, чаще всего определяется по результатам практических расчетов. Все зависит от параметров металлоконструкций.

Пользуясь вышеописанными правилами и рекомендациями, можно с большой точностью определить расход электродов и добиться оптимизации.

Расход электродов на тонну металла

Рассчитывать необходимое количество электродов необходимо еще на первоначальном этапе, когда вы только думаете проводить сварочные работы. Чтобы как можно точнее рассчитать расход электродов. Особенно важно знать, сколько пойдет электродов, когда вы планируете варить большой объем металлических конструкций.

Если вы произведете все расчеты правильно, то сварочный процесс будет протекать по задуманному плану и вам хватит электродов, чтобы закончить работу. Нормой расхода электродов считается максимальная величина абсолютного расхода сварочного материала.

Для того чтобы рассчитать расход электродов при сваривании, есть много методов. К примеру, в некоторых странах используется метод, где определяется расход с помощью массы металла. По этой причине килограммы становятся единицей измерения. Чтобы рассчитать расход электродов, достаточно произвести расчеты по следующей формуле: Н = М * К(расх.). М – масса металла, К(расх. ) – коэффициент расхода электродов.

Чтобы вычислить массу металла, нужно умножить площадь поперечного сечения свариваемого металла с плотностью и длиной шва. Когда рассчитываете коэффициент расхода электродов, учитывайте, что разбрызгивание металла, угар и длина огарка тоже влияют на расход электродов.

Если вам сложно рассчитать все на теории, то можете сразу перейти к практике. Для этого сделайте некоторые сварочные работы, определите длину шва и рассчитайте нужно количество электродов.

Ниже приведены коэффициенты электродов в соотношении к маркам электродов:

  • 2 группа – К(расх.) = 1.5 – марки электродов: ОЗЛ-Э6, ОЗЛ-5, ЦТ-28, ОЗЛ-25Б;
  • 3 группа – К(расх.) = 1.6 – марки электродов: ЦЛ-17, ОЗЛ-2, ОЗЛ-8, ЗИО-8, ОЛ-6, ОЗЛ-7, ОЗЛ-3, ОЗЛ-21;
  • 4 группа – К(расх.) = 1.7 – марки электродов: ОЗЛ-9А, ГС-1, ЦТ-15, ЦЛ-11, УОНИ-13/НЖ, ЦЛ-9;
  • 5 группа – К(расх.) = 1.8 – марки электродов: ОЗС-11, ОЗЛ-22, ОЗЛ-20, НЖ-13;
  • 6 группа – К(расх. ) = 1.9 – марки электродов: АНЖР-2, ОЗЛ-28, ОЗЛ-27;

Теперь, чтобы вам было более понятно, давайте проведем расчеты. Допустим, мы наплавили 5 килограммов металла с помощью электродов ОЗЛ-8. Мы сварили много металла, потом посчитали сечение шва, умножили его на длину швов и умножили на густоту. В результате у нас получилось 5 кг.

Теперь мы умножаем массу наплавленного металла (5) на коэффициент. Для наших электродов он составляет 1.6. Итак, 5 х 1.6 = 8. Получается, чтобы наплавить 5 кг металла нам необходимо приблизительно 8 кг электродов ОЗЛ-8.

Когда проводите расчеты, помните, что нужно быть точным, потому как даже небольшая погрешность может завысить ваши расходы на покупку электродов или, наоборот, вам может не хватить того количества, которое вы уже приобрели.

К примеру, чтобы наплавить тонну металла, нам нужно рассчитать количество электродов. Считаем: 1000 х 1.6 = 1 600 кг электродов ОЗЛ-8.


Нормы расхода электродов — Таблица 5 из ВСН 452-84

Темы: Нормы расхода материалов ВСН-452-84 в строительстве, Сварные соединения, Сварные швы.

Соединения C18 вертикальных стыков трубопроводов сo скосом кромок нa съемной подкладке.

Таблица 05. Норма расхода электродов нa 1 стык.

Размеры трубы, мм ll Масса наплавленного металла, кг | Электроды пo группам, кг ll Код стрoки
ll | I I   I I I
|
I V l V | V I ll
45 ´ 3 ll 0,027 | 0,06 l 0,054 | 0,058 l 0,061 | 0,064 ll 1
45 ´ 4 ll 0,034 | 0,062 l 0,066 | 0,07 l 0,074 | 0,079 ll 2
57 ´ 3 ll 0,035 | 0,064 l 0,069 | 0,073 l 0,077 | 0,082 ll 3
57 ´ 4 ll 0,044 | 0,079 l 0,085 | 0,09 l 0,095 | 0,1 ll 4
76 ´ 5 ll 0,077 | 0,14 l 0,149 | 0,158 l 0,168 | 0,177 ll 5
89 ´ 6 ll 0,13 | 0,235 l 0,251 | 0,266 l 0,282 | 0,298 ll 6
108 ´ 6
ll
0,158 | 0,287 l 0,306 | 0,325 l 0,344 | 0,363 ll 7
133 ´ 6 ll 0,195 | 0,354 l 0,377 | 0,401 l 0,425 | 0,448 ll 8
133 ´ 8 ll 0,268 | 0,483 l 0,516 | 0,548 l 0,58 | 0,613 ll 9
159 ´ 6 ll 0,234 | 0,424 l 0,453 | 0,481 l 0,509 | 0,537 ll 10
159 ´ 8 ll 0,32 | 0,58 l 0,619 | 0,658 l 0,697 | 0,735 ll 11
219 ´ 6 ll 0,323 | 0,586 l 0,625 | 0,664 l 0,703 | 0,742 ll 12
219 ´ 8 ll 0,442 | 0,803 l 0,856 | 0,91 l 0,963 |
1,017
ll 13
219 ´ 10 ll 0,599 | 1,088 l 1,16 | 1,233 l 1,305 | 1,376 ll 14
219 ´ 12 ll 0,787 | 1,428 l 1,523 | 1,619 l 1,714 | 1,809 ll 15
273 ´ 8 ll 0,553 | 1,003 l 1,071 | 1,138 l 1,205 | 1,272 ll 16
273 ´ 10 ll 0,75 | 1,361 l 1,452 | 1,542 l 1,633 | 1,724 ll 17
273 ´ 12 ll 0,985 | 1,788 l 1,907 | 2,026 l 2,145 | 2,265 ll 16
273 ´ 15 ll 1,592 | 2,89 l 3,082 | 3,275 l 3,467 | 3,66 ll 19
325 ´ 8 ll 0,659 | 1,196 l 1,276 | 1,357 l 1,436 | 1,516 ll 20
325 ´ 10 ll 0,894 | 1,623 l 1,731 | 1,839 l 1,947 | 2,055 ll 21
325 ´ 12 ll 1,175 | 2,133 l 2,275 | 2,417 l 2,559 | 2,701 ll 22
325 ´ 15 ll 1,902 | 3,453 l 3,683 | 3,913 l 4,144 | 4,374 ll 23
377 ´ 8 ll 0,765 | 1,389 l 1,482 | 1,576 l 1,667 | 1,76 ll 24
377 ´ 10 ll 1,039 | 1,885 l 2,01 | 2,136 l 2,261 | 2,387 ll 25
377 ´ 12 ll 1,365 | 2,478 l 2,643 | 2,808 l 2,973 | 3,138 ll 26
377 ´ 15 ll 2,211 | 4,013 l 4,281 | 4,548 l 4,816 | 5,083 ll 27
426 ´ 10 ll 1,175 | 2,132 l 2,274 | 2,416 l 2,558 | 2,7 ll 28
426 ´ 12 ll 1,545 | 2,804 l 2,99 | 3,177 l 3,364 | 3,551 ll 29
426 ´ 16 ll 2,759 | 4,991 l 5,324 | 5,655 l 5,988 | 6,321 ll 30
465 ´ 18 ll 3,598 | 6,531 l 6,966 | 7,401 l 7,836 | 8,271 ll 31

Другие страницы по теме:

  • < Нормы расхода электродов — Таблица 6 из ВСН 452-84
  • Нормы расхода электродов — Таблица 4 из ВСН 452-84 >

Расчет норм расхода сварочной проволоки

Невозможно создать сварной шов без использования каких-либо дополнительных материалов и средств, которые рано или поздно заканчиваются. Использовать сварочную проволоку нужно с умом. Уметь рассчитывать необходимый объем очень важно, так как это нужно для того, чтобы определить перед выполнением сварки, сколько расходного материала вам потребуется.

В случае если вы хотите выполнить сварку один раз и не занимаетесь этим часто, то вам в обязательном порядке нужно приобрести необходимый объем, это, банально, поможет вам сэкономить денежные средства.

Естественно, что различные модели присадочной проволоки имеют разные коэффициенты наплавки, говоря простым языком, одна модель присадочного материала может расходоваться гораздо быстрее, нежели другая. Вне зависимости от метода сварки, используемого вами, будь то классическая ручная или же в автоматическом режиме, прерывать создания шва на половину процесса категорически нельзя. Это в значительной степени повлияет на качество итогового результата. Поэтому лучше купить проволоку с небольшим запасом.

Норма расхода – это определение, которое указывает на количество материалов необходимых для выполнения данной манипуляции. В это значение уже учитываются разнообразные отходы, потери материала, погрешности при работе и т.д. Проще говоря, значение нормы включает в себя все этапы создания сварного шва. Точный учет напрямую оказывает влиянию на качество работы.

Каждый метод сварки имеет свою норму расходы присадочных материалов. Для каждых методов сварки, включая сварку в среде защитного облака из инертных газов, нормы расходов были определены длительным опытом работы. Каждый метод сварки имеет свои особенности выполнения, что, естественно, сказывается на потерях и расходах присадочного материала.

Эталоном можно считать количество проволоки, которое необходимо для создания сварного соединения длинной в один метр, используя тот или иной метод сварки. В качестве несложного примера можно привести сварочные работы, в процессе которых требуется выполнить минимальное количество процедур, без выполнения каких-либо дополнительных манипуляций, с созданием временных швов и т.д. Норма расхода присадочного материала рассчитывается согласно государственным стандартам.

Как рассчитать требуемый объем расходного материала?

Существует несложная специально разработанная формула, следуя которой можно рассчитать необходимое количество присадочного материала для выполнения той или иной манипуляции. Она принимает вид: N = GK.

Символ «N» означает эталонный параметр, если точнее, то это значение требуемого количества присадочного материала, требуемого для создания сварного шва размером в один метр. Символ «G» — это вес сварного соединения после выполнения всех сварочных работ. K – это коэффициент перехода, этот параметр определяется значением массы наплавочного материала к общему расходу металла, который использовался в процессе сварочных работ. Значение длины в один метр берется для упрощения расчетов.

Для того чтобы узнать «G», потребуется выполнить вычисления по следующей формуле: G = FyL.

Буква «Ф» обозначает размеры поперечного сечения готового сварного шва. Значение должно исчисляться в миллиметрах в квадрате. Буква «у» означает долю массы метала в составе присадочной проволоки. Этот параметр может принимать значение из достаточно широкого диапазона. Это обусловлено тем, что существует большое количество разнообразных моделей присадочных проволок для сварки. Последний параметр «L» — это длина сварного соединения, по умолчанию она принимается за один метр, однако именно изменения этого значения можно вычислить нужное количество расходного материала для выполнения той или иной сварочной манипуляции.

Вышеописанный способ вычисления подходит для вычисления количества расходного материала при выполнении сварочных работ в нижнем положении. Для других положения, дополнительно получившийся параметр нужно умножать на значение коэффициента поправки:

  • нижнее положение – 1;
  • полувертикальная сварка – 1,05;
  • вертикальная сварка – 1,1
  • потолочная сварка – 1,2.

При вычислении объема требуемого присадочного материала для сварки в полуавтоматическом режиме нужно также учитывать следующие параметры:

  • применение защитного облака из инертного газа;
  • тип используемого газа;
  • технические характеристики сварочного аппарата;
  • размер сечения присадочной проволоки;
  • основные физические характеристики свариваемого объекта.

С помощью несложных манипуляций и подсчетов без особых проблем можно узнать требуемое количество расходного материала. Большинство нужных параметров для вычисления можно узнать самостоятельно, однако в некоторых случаях может потребоваться специализированная литература.

Можно рассмотреть пример проведения вычислений. Для начала нужно определить вес наплавленного материала с помощью формулы G=FyL. Допустим, что F равно 0,0000055 метра в квадрате (так как предстоит умножать площадь сварного шва на длину соединения, необходимо принимать это значение именно в метрах в квадрате). Пускай масса будет равно 7850 килограмм и будем считать, что длина металлического лица равна одному метру.

После того вычисления мы узнаем что произведение трех вышеописанных значений равно сорока терм тысячным килограмма. Далее значение 0,043 можно подставить в основную формулу и после выполнения второго действия мы сможем узнать количество необходимого материала.

В нашем случае длина равняется одному, следовательно, значение 0,043 нужно умножить на единицу. Результата будет точно таким же. Таким образом, мы узнаем количество проволоки необходимой для выполнения предстоящей операции.

Если сварка будет выполняться в нижнем положении, что полученное значение оставляется таким как есть. Однако если вы будете использовать другое положение, то полученное количество проволоки в килограммах, нужно умножить на коэффициент положения, значения для которого были описаны выше.

на 1 тонну металлоконструкций, на 1 метр шва при сварочных работах, таблицы, при сварке труб, нормы, количество


Одним из важных показателей сварочных работ является расход электродов на 1 метр шва, который приводится в специальных таблицах. Эти данные позволяют производить расчет сметы.

В подсчете необходимо учитывать множество нюансов, поэтому его делает опытный сварщик, разбирающийся в марках материалов и в методиках сварки. От правильности выполнения расчета будут зависеть экономические показатели всего проекта.

Параметры, влияющие на расход


Прежде чем выполнять расчет количества электродов при сварке, следует узнать, какие показатели оказывают важнейшее значение:

  • Масса наплавки материала на соединение. Объем данного параметра не должен превышать 1,5 % от общей массы всей конструкции.
  • Продолжительность и глубина сварочного шва.
  • Общая масса наплавки на 1 м.п. соединения. Нормы расхода электродов на 1 метр шва являются справочными показателями, представленными в ВСН 452-84.
  • Тип сварки.

Поправочные коэффициенты

Для более точного расчета применяют корректирующие коэффициенты. Их полный перечень можно найти в ВСН 452-84. Приводим примеры поправок в зависимости от рабочих задач:

• При сварке поворотных стыков

Тип сваркиТип электродаКоэффициент
MMA-сваркадля покрытых электродов0,826
TIG-сваркадля электрода плавящегося0,930
для электрода вольфрамового неплавящегося1

• При вваривании патрубков, расположенных под углом к основной оси трубы (по умолчанию величина угла принимается за 90°)

Угол соединенияКоэффициент
60°1,1
45°1,23

• При положении патрубков сбоку или снизу по отношению к основной трубе

Теоретический и практический расчеты

Рассчитать расход электродов с теоретической точки зрения можно с помощью большого количества специальных формул. Рассмотрим наиболее распространенные.

Первый способ – по коэффициенту – применяется для расчета расхода различных сварочных материалов, а не только электродов:

Н = М * К, где М – масса свариваемой конструкции; К – специальный коэффициент расхода из справочника, который варьируется в диапазоне от 1,5 до 1,9.

Второй способ основан на расчетах, зависящих от физических свойств электрода и металлоконструкции. Позволяет определить массу наплавленного металла. Здесь исполнителю понадобится знать справочные данные, также необходимо выполнить замер соединительного шва:

G = F * L * M, где F – площадь поперечного сечения; L – длина сварочного шва; M – масса проволоки (1 см3).

Практический расчет подразумевает осуществление тестовых работ. После их завершения, сварщик следует произвести следующие действия:

  • выполнить замер огарка;
  • учесть напряжение и силу тока;
  • определить длину сварного соединения.

Эти данные и позволяют установить расход сварочных электродов при сварке конструкций швом определенной длины.


Точные показатели исполнитель сможет получить только, если внешние данные и угол положения при основных работах будут идентичны тем, которые были во время тестирования. Для избежания неточности параметров, рекомендуется производить эксперимент 3-4 раза. Это позволит получить более точные расчеты, чем при использовании теоретических формул.

Использую данные методы, можно с легкостью произвести расчет расхода электродов на тонну металлоконструкций. Однако, следует помнить о существовании погрешности.

От чего зависит?

Затраты на электроды, сварочную проволоку и т.п. используемых при соединении элементов конструкции, потребление электрической энергии, главным образом влияет сечение сварочного шва.

В свою очередь этот показатель зависит от того, каким именно образом выполняется сварка, какую толщину имеет металл, качество подготовки деталей.

Важно! Даже небольшое увлажнение электродов резко повышает расход, снижает качество шва, затрудняет работу. Храните материалы исключительно в сухом месте, в упаковке предотвращающей попадание воды.

Как правило, основную характеристику — катет шва, от которого зависит его сечение, задает проект. Отсюда определяется нужный диаметр сварочного материала, сила сварочного тока и пр.

Если мы внимательно рассмотрим процесс электросварки, то убедимся, что далеко не весь вносимый металл используется. Часть его испаряется пламенем дуги, часть разбрызгивается, знакомыми всем сварочными искрами.

Какое-то количество металла связывается в покрывающем шов шлаке, образованном расплавленной обмазкой и окислами. Эти потери определяют словом «угар».

Наконец, сама технология процесса предполагает удерживание электрода. Соответственно часть его остается неиспользованной. Такой кусочек техническом языком называют «огарок», длина его около 50 мм. Часть этих расходов зависит от расположения и длины шва. Так же потери выше, когда приходится варить множество отдельных участков, к примеру, при сварке арматуры, чем один длинный шов.

Количество электродов в 1 кг


После получения готовых данных о необходимом количестве электродов, сварщик переходит к закупке материалов. Здесь возникает ещё один вопрос: сколько следует приобретать упаковок с расходниками. Для этого нужно определить какое число стержней составляет 1 кг (стандартная пачка). На данный показатель влияют все параметры сварочных материалов:

  • диаметр;
  • длина прутка;
  • вес стержня;
  • толщина герметичной упаковки.

Чем больше эти параметры, тем меньше прутков в пачке.

Однако, следует знать, что электроды определенного диаметра имеют собственную среднюю массу:

Диаметр электрода2,53,04,05,0
Масса, грамм17,026,157,082,0

[ads-pc-2][ads-mob-2]

Где купить

Продажей расходных материалов различных типов занимаются компании, собранные в отдельном разделе. Ознакомление с представленной информацией позволит узнать, где купить сварочную проволоку.

Кроме возможности приобретения продукции у поставщиков, рекомендуется также ознакомиться с ассортиментом, предлагаемом производителями. Ведущие мировые предприятия, например, ESAB и DEKA, обладают широкой сетью представительств, что позволяет приобрести расходные материалы и быть полностью уверенным в качестве продукции.

Разделы: Сварочная проволока

Метки: легированные сварочные проволоки, медная сварочная проволока, порошковые сварочные проволоки, проволока для аргонодуговой сварки, проволока сварочная алюминиевая, проволока сварочная омедненная, проволока сварочная полированная, проволока стальная сварочная, сварочная нержавеющая проволока, сварочная проволока титановая

Предыдущая статья: Производители сварочной проволоки Следующая статья: Сварочная проволока ESAB

Как посчитать расход электродов на тонну металла

Расчёт количества электродов на 1 т. металла также проводится на первоначальном этапе. Данный параметр применяется для работ большого масштаба, для крупныхпроектов. Норма расхода электродов на тонну металла – это максимальная величина затрат сварочных материалов.

Данный показатель рассчитывается по следующей формуле, которая определяет расход с помощью массы металла:

Н = М * К расхода, где М – масса металла; К расхода – табличная величина основывается на стандартных характеристиках, зависит от марки электрода.

Погрешности

Сами вычисления не могут быть неточными. Но вот исходные данные — вполне.

  • Табличные значения принимают по усредненным показателям, практически могут отличаться в разы.
  • Данные, вводимые в формулы, определяются замерами. При этом, возможны как погрешности самих приборов, так и методов измерения.
  • Данные образцов не совпадают. Это вызвано разной точностью подготовки, отклонениями размера шва и т.п.

Все перечисленные отклонения способны накапливаться и на практике доходят до 5-7%. Именно это количество сварочного материала рекомендуется иметь как резерв.

Расчет электродов на 1 метр шва: онлайн и самостоятельно

Некоторые сайты соответствующей тематики предоставляют возможность произвести расчеты с помощью онлайн-калькулятора. Данный способ отличается простотой и удобством. Исполнителю достаточно будет ввести цифры в надлежащие окошки, кликнуть кнопку “рассчитать” и автоматически получить готовый результат.

Сварщики также могут выполнить расчеты самостоятельными силами. Для этого используются следующая общая формула:

Н = Нсв + Нпр + Нпр, где Нсв – расход электродов на сваривание; Нпр – расход стержней на прихватки; Нпр – расход на проведение правки методом холостых валиков.

Нормы расхода сварочных электродов на прихваточные работы определяется в процентном отношении от расхода на основные работы:

  • толщина стенок конструкции до 12 мм. – 15%;
  • свыше 12 мм. – 12%.

Также существуют стандартные нормы, которые варьируются в зависимости от типа электрода и толщины стенок конструкции.

В зависимости от коэффициента расхода, согласно паспортным данным, электроды, применяемые при дуговой и комбинированной сварке трубопроводов из легированных и высоколегированных сталей, объединены в 6 групп (табл. 1). К группе 1 относятся электроды с коэффициентом расхода 1,4.

Группа электродов Коэффициент расхода электродов Марка электродов
II 1,5 ОЗЛ-Э6; ОЗЛ-5; ЦТ-28; ОЗЛ-25Б
III 1,6 ЦЛ-17, ОЗЛ-2, ОЗЛ-8, ЗИО-8, ОЗЛ-6, ОЗЛ-7, ОЗЛ-3, ОЗЛ-21
IV 1,7 ОЗЛ-9А, ГС-1, ЦТ-15, ЦЛ-11, УОНИ-13/НЖ, ЦЛ-9
V 1,8 ОЗС-11, ОЗЛ-22, ОЗЛ-20, НЖ-13
VI 1,9 АНЖР-2, ОЗЛ-28, ОЗЛ-27

Рассмотрим данные нормы на примере соединения вертикальных швов типа С18:

Толщина стенки, мм.Масса наплавленного металла, кг.Электроды группы II, кг. Электроды группы III, кг.Электроды группы IV, кг.Электроды группы V, кг.Электроды группы VI, кг.
3,00,2010,3660,3900,4150,4390,464
4,00,2490,4530,4840,5140,5440,574
5,00,3300,6000,6400,6800,7200,760
6,00,4740,8610,9180,9751,0331,090
8,00,6511,1821,2611,3411,4191,498
10,00,8851,6071,7141,8211,9282,035
12,01,1662,1162,2572,3982,5392,680
15,01,8933,4363,6653,8944,1234,352
16,02,0813,7784,0304,2814,5334,785
18,02,2974,5324,8345,1365,4385,740

Рассмотрим данные нормы на примере соединения горизонтальных швов типа С18

Толщина стенки, мм. Масса наплавленного металла, кг.Электроды группы II, кг.Электроды группы III, кг.Электроды группы IV, кг.Электроды группы V, кг.Электроды группы VI, кг.
3,00,1520,2690,2860,3050,3220,340
4,00,2070,3680,3930,4170,4420,466
5,00,2620,4650,4970,5270,5880,590

Особенности

Нормы расхода электродов для сварки трубопроводов и для иных деталей могут отличаться, это нужно учитывать. Полный перечень норм прописан в нормативных документах (СНиПах, ГОСТах и прочих). Изучите хотя бы основные выдержки из документов, чтобы иметь представления об ограничениях.

Также не всегда получается полностью соблюсти нормы расхода электродов при сварочных работах, поскольку часто условия работы не позволяют выполнить весь спектр процедур для правильного использования комплектующих. В таких ситуациях мы рекомендуем провести расчет и хотя бы стараться приблизиться к этой цифре в своей работе. Но если на вашем производстве есть строгий контроль качества, то вам все же придется соблюсти нормы.

Расход электродов при сварке труб


Теоретический расчет осуществляется следующим методом вычисления: норма расхода на 1 метр шва делится на вес одного электродного прутка. Мерой вычисления является число требуемых стержней. Затем полученное значение умножается на метраж. Результат следует округлять в большую сторону.

Чтобы получить значение нормы в килограммах необходимо произвести следующие расчеты: объем раздела длиной в 1 метр умножается на плотность металла. Первый параметр следует определять, как объем цилиндра с диаметром, равным большей стороне стыка. Полученное значение нужно увеличить в 1,4-1,8 раз. Данная поправка берет в расчет огарки.

Существует также нормы расхода электродов при сварке труб исходя из затрат на сваривание одного стыка (при соединении горизонтальных стыков трубопроводов типа С8 сo скосом одной кромки):

Размер труб, мм. Масса наплавленного металла, кг.Электроды группы II, кг.Электроды группы III, кг.Электроды группы IV, кг.Электроды группы V, кг.Электроды группы VI, кг.
45Х30,0210,0370,0400,0420,0440,047
45Х40,0280,0500,0540,0570,0610,064
57Х30,0270,0470,0600,0540,0670,060
57Х40,0360,0640,0690,0730,0770,082
76Х50,0610,1080,1160,1230,1300,137

Важно! В зависимости от вида соединяемых стыков, наличия или отсутствия скосов, нормы расхода электродов для сварки трубопроводов могут разниться.

Полный перечень справочных норм представлен на сайте – https://znaytovar.ru/gost/2/vsn_45284_proizvodstvennye_nor. html. [ads-pc-3][ads-mob-3]

Общая информация

Прежде чем приступить к расчетам, определимся, что влияет на расход электродов для дуговой сварки. Прежде всего, это тип сварочного оборудования, толщина металла и самого электрода, выбранный режим сварки, опыт сварщика и некоторые косвенные причины (например, физическая усталость мастера), влияющие на конечный результат. При сварке электродами крайне важно выбрать размер электрода, соответствующий типу и толщине свариваемого металла. Только после того, как вы правильно настроите аппарат и подберете комплектующие, можно выполнять расчет расхода сварочных электродов на 1 т металлоконструкции.

Переде тем, как сделать расчеты, нам понадобится выяснить следующие особенности:

  • Отдельно рассчитайте массу металла, который наплавится на шов. Этот показатель не должен быть больше 2% от общей массы всей металлоконструкции или детали. Расчет производится с помощью отдельной формулы, о которой мы поговорим позже.
  • Измерьте длину шва. Помимо длины учтите еще и его глубину. Для особо ответственных конструкций допустимо накладывание нескольких швов для надежности.
  • Выясните нормы расхода. Это, по сути, общая масса наплавленного металла на 1м шва.

Нормы расхода — это справочная информация, она прописана в нормативных документах. От марки электрода зависит норма расхода. Дополнительные данные вы можете изучить в документах Всесоюзных норм №452-84. Зачастую используют два метода расчета, так называемый теоретический и физический. Полученные цифры сравнивают и определяют погрешность, но об этом мы поговорим далее.

Также учтите, что при сварке могут использоваться разные виды сварных швов. От этого тоже зависит расход электродов на 1 тонну металлоконструкций, поскольку для каждого типа соединения характерна своя масса металла. Ниже вы можете видеть основные параметры, на которые нужно обратить внимание.

Как снизить расход электродов при сварке

Существует несколько рекомендаций, которые позволят снизить затраты при приобретении сварочных материалов:


1. Использование автоматического или полуавтоматического сварочного аппарата позволяет добиться наибольшей экономии. При сваривании в ручном режиме потери могут составлять от 5% и более. Механизация процесса обеспечивает снижение данного показателя в два раза. Высокое качество оснащение и расходников могут сделать сокращение затрат максимальным.

2. Каждая конкретная марка стержней подразумевает использование определенного вида и величины тока. При настройке сварочного аппарата стоит обращать особое внимание на данные параметры. Неправильный режим сварки может привести к значительным финансовым потерям.

3. Расход электродов может варьироваться в зависимости от положения прутка при сваривании. Некоторые исполнители путем практических тестов или расчетов, самостоятельно определяют оптимальное положение.

Следуя данным советам и грамотно выбирая электрод, расход материалов можно сократить практически на 30%.

Способы экономии материалов

Есть несколько способов, позволяющих экономить на расходниках. Это позволит уменьшить затраты на покупку стержней:

  • Используйте автоматические и полуавтоматические аппараты. При ручной сварке могут возникать потери более 5%. Помните, что чем выше качество расходников и оборудования, тем эффективнее производится сварка, а значит происходит меньше потерь.
  • Разные марки и модели электродов работают с разным током. Настраивая аппарат, обращайте на это внимание. При подборе неправильных режимов сварки, можно понести большие потери.
  • На расход влияет технология сварки. Так, при неправильном угле стержня, расход может увеличиваться.

Опытные сварщики на практике выясняют, какой угол сварки является оптимальным. Это дает им возможность работать быстро и экономно.

Придерживаясь таких рекомендаций, правильно подбирая электроды и внимательно настраивая оборудование, можно значительно сэкономить расход материалов.

Таблицы

Расход электродов на 1 кг наплавленного металла

Для сварки углеродистых и низколегированных сталей

МаркаРасход на 1 кг наплавленного металла, кг
Тип Э42
ВСЦ-41,6
ОЭС-23
АНО-61,65
АНО-171,7
ОМА-2
ВСЦ-4М1,8
Тип Э42А
УОНИ-13/451,6
УОНИ-13/45А1,7
Тип Э46
ОЗС-61,5
АНО-131,6
ВРМ-26
АНО-211,65
АНО-4
АНО-24
АН 0-341,7
ВРМ-20
МР-3
ОЗС-12
Тип Э46А
УОНИ-13/55К1,6
ТМУ-461,65
Тип Э50
ВСЦ-31,7
55-У1,8
Тип Э50А
ОЗС-181,5
ТМУ-21У
ОЗС-251,6
ОЗС-28
ОЗС-331,6
AHO-271,65
ИТС-41,7
УОНИ-13/55
ЦУ-5
ЦУ-7
Тип Э55
МТГ-021,55
Тип Э60
МТГ-01К1,55
ВСФ-651,6
ОЗС-24М
УОНИ-13/65

Для сварки высоколегированных сталей

МаркаРасход на 1 кг наплавленного металла, кг
ОЗЛ-361,5
ЗИО-31,55
ЭА-898/191,6
ОЗЛ-14А
АН В-32
ЭА-606/101,7
ЦТ-15
ЦТ-15К
ЦЛ-11

Для сварки коррозионностойких сталей

МаркаРасход на 1 кг наплавленного металла, кг
ОЗЛ-81,7
ОЗЛ-14
ОЗЛ-121,75
ЭА-400/10У1,8
ЭА-400/10Г

Для сварки теплоустойчивых сталей

МаркаРасход на 1 кг наплавленного металла, кг
ТМЛ-11,5
ТМЛ-1У
ТМЛ-3У
ЦУ-2М1,55
ТМЛ-3
ЦЛ-27А
УОНИ-13/15М1,6
У0НИ-13ХМ
ЦЛ-39
ЦЛ-36
ЦЛ-40
ЦЛ-17
ЦЛ-26М1,65
ЦЛ-41
ЦЛ-61,7
ЦЛ-55
АН В-1
ЦЛ-101,75
ОЗС-111,8

Для сварки разнородных сталей и сплавов

МаркаРасход на 1 кг наплавленного металла, кг
ИМЕТ-101,3
АНЖР-21,6
АНЖР-11,7
НИИ-48Г

Для сварки жаропрочных сталей

МаркаРасход на 1 кг наплавленного металла, кг
НИАТ-51,6
ЭА-395/9
ЦТ-101,7

[ads-pc-4][ads-mob-4]

Расчет количества электродов при сварке различных соединений

Сварные соединения без скоса кромок

Положение шваТолщина основного металла, ммЗазор, ммМасса наплавленного металла, кг /1 м шва
Нижнее100,02
1. 50,50,02
210,03
31,50,05
Нижнее420,13
520,16
62,50,21
730,28
Горизонтальное100,02
1,50,50,03
210,04
31,50,07
Горизонтальное420,17
52,50,20
630,25
730,33
Потолочное420,08
520,13
62,50,14
730,16

Угловые соединения

масса наплавленного металла, кг /1 м шва

Толщина металла, ммПлощадь сечения шва, мм2
220,030,020,030,03
34,50,050,050,050,06
480,070,070,070,08
512,50,100,110. 110,13
6180,150,150,160,17
724,50,200,210,220,25
8320,260,270,280,32
940,50,330,340,360,40
10500,400,420,440,50
1160,50,490,530,570,62
12720,580,620,660,73
151130,910,971,041,11
181621,311,371,491,60
202001,621,621,781,98
222421,952,002,162,39
253232,582,602,903,18

Тавровые соединения

масса наплавленного металла, кг/1 м шва

Толщина металла, ммПлощадь сечения шва, мм2
240,040,050,040,04
2,56,50,060,070,060,07
390,080,100,090. 09
3,512,50,110,130,120,13
4160,140,160,150,17
4,520,50,180,200,190,21
5250,220,250,240,26
5,530,50,260,290,280,32
6360,310,330,340,37
6,542,50,370,390,400,44
7490,430,450,440,51
7,556,50,470,510,500,58
8640,550,580,600,65
9810,690,740,750,86
101000,850,890,911,02
111211,031,081. 121,23
121441,221,271,331,48
131691,411,491,531.73
141961,621,761,782,02
152251,861,952,072,31

V-образные односторонние сварные соединения

масса наплавленного металла, кг /1 м шва

Толщина металла, ммЗазор, ммНижнее 50°Нижнее 60°Вертикальное 70°Потолочное 80°Горизонтальное60°
410,090,100,1320,140,11
510,130,150,190,220,16
610,170,200,290,300,24
71,50,260,300,380,440,33
81,50,310,370,470,550,44
91,50,380,440,590,690,51
1020,490,570,760,860,64
1120,560,660,891,020,76
1220,650,771,051,230,89
1420,861,021. 341,601,17
1520,971,151,551,811,34
1621,041,231.752,021,46
1821,331,602,172,511,83
2021,631,942,623,112,21
2522.462,944,004,763,34

Расчет норм расхода сварочной проволоки при сварке полуавтоматом


Большую роль в производственных и строительных процессах играет планирование. Это касается не только финансового аспекта, но также запасов материалов и расходников, необходимых на сборку или возведение конструкции. Рассчитать эти параметры нужно перед работой, чтобы в дальнейшем не возникло сложностей с производством и нехваткой ресурсов.

Говоря о сварке, нужно уточнить, что расход электродов имеет большое значение по большей части только для крупных производств, где задействовано огромное количество расходников. Для домашнего хозяйства, такие параметры как расход на метр шва и 1 кг наплавленного металла, не имеют значения.

Что влияет на расход электродов?

Прежде чем приступать к расчетам расхода, нужно выяснить, что именно на него влияет. Есть несколько главных параметров от которых зависит расход:

  • длина и глубина шва;
  • вес наплавленного металла, определяемый относительно всей конструкции;
  • вес наплавленного металла на метр шва;
  • тип сварочных работ.

Расход зависит от нескольких факторов, которые в совокупности могут дать довольно большие цифры. Именно поэтому очень важно провести предварительные расчеты и только после этого заказывать электроды и приступать к работам.

Как добиться уменьшения расходов электродов

Снизить затраты помогут некоторые рекомендации. Часть из них имеют универсальный характер и касаются правильного подбора относительно марки и других параметров. Другие советы актуальны для частных случаев.

  • Выбор стержня оптимального диаметра и типа покрытия для конкретных сварочных работ – с учетом состава основного металла, толщины детали, пространственного положения и других показателей.
  • Применение инверторов. Устройства хороши тем, что позволяют точно настроить параметры (нужную полярность, силу тока и прочее), исключив перегрев и залипание электрода и снижая разбрызгивание металла до нормативных показателей.
  • Унифицированные электродержатели для РДС (ГОСТ 14651-78) – они позволяют до минимума уменьшить длину огарка и задействовать полезную длину стержня в максимальной степени.
  • Использование электродов с повышенной концентрацией железного порошка в обмазке (например, таких как АНО-1). Благодаря им увеличивается проплавляющая способность электродуги, хорошо варятся стыковые соединения даже с расширенными и нерегулярными зазорами.
  • Подбор, при необходимости, не универсальных, а специализированных электродов – например, в случае, когда необходимо сделать глубокий провар корневого шва.
  • Использование манипуляторов (сборочных кондукторов) – актуально для сварки в нижнем положении (трубы, профиль и т. д.).
  • Соблюдение условий транспортировки и хранения – обще требование, от которого зависит сама возможность выполнять качественную сварку.
  • Применение автоматических или полуавтоматических сварочных аппаратов. Если потери при ручной дуговой сварке из-за разбрызгивания металла могут составлять до 5%, то автоматизация процесса позволяет снизить их в два раза. Но применение таких машин ограниченно – они имеют большой вес и габариты, поэтому не подходят, например, для монтажных работ.
  • И еще один универсальный совет, который нельзя игнорировать, – покупайте только сертифицированную продукцию. Сертификат соответствия – гарантия заводского качества, которая позволить избежать не только проблемы высокого расхода материала, но и многих других.

И еще один универсальный совет, который нельзя игнорировать, – покупайте только сертифицированную продукцию. Сертификат соответствия – гарантия заводского качества, которая позволить избежать не только проблемы высокого расхода материала, но и многих других.

Образцовым качественным показателям соответствует продукция Магнитогорского электродного завода. МЭЗ предлагает высокопроизводительные сварочные электроды для ММА, которые при правильном соблюдении техпроцесса позволят оптимизировать производственные затраты не в ущерб качеству результата.

Расчеты в теории и на практике

Расход тех или иных электродов является табличным значением, однако их можно вычислить и самостоятельно. Для этого есть 2 метода, универсальных для различных видов материалов. В первом используется такая формула:

H = M*K

  • M — вес конструкции;
  • К — коэф. расхода, берущийся из справочной литературы (1,5 — 1,9).

Второй метод рассчитывается по формуле:

G = F*L*M

  • F — площадь поперечного сечения;
  • L — длина шва;
  • М — вес 1 куб. см расходников.

Это все теоретические расчеты, но на практике большое значение также имеют огарки, сила тока и напряжение, а также длина соединения.

Практический и теоретический расчеты

Рассчитать расход можно двумя способами:

В первом случае, используют нормативные данные с той или иной степенью приближения. Самым простым вариантом будет воспользоваться ведомственными нормами расхода зависящих от вида конструкции (табл. 1). Расчет приводится к тонне готовых изделий.

Метод используют его с практическими целями, для приблизительного расчета расходных материалов для изготовления той или иной конструкции.

Более точные данные дают строительные нормы ВСН 416-81. Нормы представляют сборник эмпирических данных, сведенных в таблицы. Они составлены для большинства применяемых видов стыка трубы, формы шва, вида расходных материалов.

Погрешности, возникающие при расчетах

Рассчитать все в точности почти невозможно. В любой ситуации будут небольшие “разногласия” с тем, что планировалось изначально. Практические методы расчета расхода электродов значительно точнее теоретических, однако даже с ними бывает сложно предугадать каким получится стык и как поведет себя материал. Погрешности могут возникать по разным причинам:

  • режим сварки и токи;
  • особенности электродов, которыми ведутся работы;
  • мастерство сварщика и т. д.

Каждый раз, когда вы рассчитываете расход материалов, нужно закладывать в итоговую цифру погрешность. Стандартное значение погрешности составляет примерно 5 — 7%. Если после работ выяснилось, что расход значительно превысил допустимую погрешность, значит при сварке произошли какие-то нарушения процесса.

Даже если количество расходников просчитано максимально точно, нужно иметь небольшой запас, чтобы застраховаться от бракованных стержней.

Сколько электродов содержится в 1 кг?

После того как все данные по необходимому объему материалов получены, можно приступать к закупке расходников. Отсюда появляется другой вопрос — сколько упаковок со стержнями нужно покупать? Чтобы это определить, надо посчитать сколько прутков содержится в 1 кг. Килограмм — это стандартная упаковка электродов. Здесь важно учитывать все параметры:

  • диаметр;
  • длина;
  • вес;
  • толщина упаковки;

Чем больше эти параметры, тем меньше электродов в пачке. Несмотря на все эти параметры, средний вес электрода можно узнать по его диаметру. В этой таблице приведена средняя масса электродов с разными, наиболее часто использующимися диаметрами:

Диаметр, ммСредняя масса, гр
2,517
326
457
582

Как рассчитывается расход на метр шва?

Многие сайты предлагают возможность рассчитать расход электродов онлайн. Делается это очень просто — нужно ввести несколько цифр и калькулятор выдаст вам искомую величину.

Опытные сварщики предпочитают рассчитывать все самостоятельно. Они применяют для этого такую формулу:

Н = Нсв + Нпр + Нправ

  • Нсв — расход на сваривание;
  • Нпр — расход на проставление прихваток;
  • Нправ — расход на правки, проводящиеся холостыми валиками.

Норма расхода на прихваточные работы определяется относительно расхода на прочие работы. При толщине конструкции до 1,2 см, она составляет 15% от основного расхода. При толщине более 1,2 см — 12%.

Как снизить потери?


Характеристики стыковых соединений.
Рассчитать расход электродов – это лишь один из способов оценки затрат. Во время работы материала может понадобиться больше ожидаемой нормы по многим причинам.

Например, более третьей части может пойти на разбрызгивание и огарки. Расход во время варки на 1 кг наплавленного металла зависит от их типа. Например, у жаропрочных и нержавеющих сталей его значение составляет 1,8.

Кроме того, нормы расхода электродов на 1 стык зависят и от вида работы. На сварку трубопроводов уйдет не столько же материала за час работы, как на соединение листового материала.

Стоит иметь в виду, что не только расход электродов на 1 м шва или на 1 тонну влияет на затраты. Необходимо учитывать и списание материалов на производстве.

Поскольку финансовая сторона вопроса является очень важной составляющей в любом деле, то возможность снижения затрат очень актуальна. Существует два способа экономии: технический и организационный.

Самым простым и доступным методом экономии является использование оптимальных параметров сварки. Каждый тип работ предполагает использование соответствующих материалом и режимов, если соблюдать все условия, тогда электроды не будут «гореть».

Использование полуавтомата и автомата экономит потери на разбрызгивании более двух процентов.

Стоит также отдавать предпочтение стержням с высокой эффективностью, что снизит потери. Также они должны быть с высоким коэффициентом наплавки. Так что правильный выбор материалов – важная составляющая экономии.

Как рассчитывается расход при сварке труб?

В теории расчет этого параметра производится очень просто. Нужно разделить расход на метр шва на вес одного электрода. В результаты мы получим количество стержней, необходимое для работы. Количество стержней нужно умножить на метраж. Полученная цифра округляется в большую сторону.

Чтобы получить значение в килограммах, нужно провести такие вычисления: разделить объем раздела на плотность металла. Первый параметр — это объем цилиндра (диаметр берется по большей стороне стыка). Получившееся значение нужно умножить на 1,4 — 1,8. Это поправка на огарки.

Расход при сварке труб может отличаться в зависимости от соединяемых стыков — наличия/отсутствия скосов и т. д.

Какие параметры учитываются?

Расход электродов при сварке металлических конструкций зависит от трех критериев:

  • Масса наплавки. Представляет собой массу металла, заполняющую стыковочные швы. Данный параметр прописан в технологической сварочной карте. Если брать усредненный показатель, он варьируется в пределах от 1 и до 1,5 процентов от общей массы металлоконструкции.
  • Длина сварочного шва. Измеряется с помощью рулетки. Полученную длину умножают на количество имеющихся швов в разделе. Глубокие стыки заваривают последовательно либо параллельно. Они требуют накладывания двух либо трех швов.
  • Норма расхода. Это масса наплавки на каждый метр шва. Она может вычисляться двумя способами — для отдельного узла либо по типу проводимой сварочной работы.

Важно! Норма расхода является справочной информацией и прописывается для марки электрода отдельно в нормативных документах. Кроме того, обязательно принимают во внимание и то, какой именно тип сварного шва делают. Таким образом, количество присадочного материала, требуемого для сварки на одну тонну металлической конструкции, вычисляют как теоретическим, так и практическим путем.

Способы экономии материалов

Есть несколько способов, позволяющих экономить на расходниках. Это позволит уменьшить затраты на покупку стержней:

  • Используйте автоматические и полуавтоматические аппараты. При ручной сварке могут возникать потери более 5%. Помните, что чем выше качество расходников и оборудования, тем эффективнее производится сварка, а значит происходит меньше потерь.
  • Разные марки и модели электродов работают с разным током. Настраивая аппарат, обращайте на это внимание. При подборе неправильных режимов сварки, можно понести большие потери.
  • На расход влияет технология сварки. Так, при неправильном угле стержня, расход может увеличиваться.

Опытные сварщики на практике выясняют, какой угол сварки является оптимальным. Это дает им возможность работать быстро и экономно.

Придерживаясь таких рекомендаций, правильно подбирая электроды и внимательно настраивая оборудование, можно значительно сэкономить расход материалов.

Таблицы расходов

Теперь ближе познакомимся с таблицами стандартных значений расхода для различных электродов и типов сварки.

Расход на килограмм наплавленного металла

Сварка углеродистых и низколегированных сталей

Тип Э42

МаркаВСЦ-4ОЭС-23АНО-6АНО-17ОМА-2ВСЦ-4М
Расход, кг1,61,651,71,8

Тип Э42А

МаркаУОНИ 13-45УОНИ 13-45А
Расход, кг1,61,7

Тип Э46

МаркаРасход, кг
ОЗС-61,5
АНО-131,6
ВРМ-26
АНО-211,65
АНО-41,7
АНО-24
АНО-34
ВРМ-20
МР-3
ОЗС-12

Тип Э46А

МаркаУОНИ 13-55КТМУ-46
Расход, кг1,61,65

Тип Э50

МаркаВСЦ-355-У
Расход, кг1,71,8

Тип Э50А

МаркаРасход, кг
ОЗС-181,5
ТМУ-21У
ОЗС-251,6
ОЗС-28
ОЗС-33
АНО-271,65
ИТС-41,7
УОНИ 13-55
ЦУ-5
ЦУ-7

Тип Э55

МаркаМТГ-02
Расход, кг1,55

Тип Э60

МаркаМТГ-01КВСФ-65ОЗС-24МУОНИ 13-65
Расход, кг1,551,6

Сварка сталей с высоким содержанием легирующих компонентов

МаркаРасход, кг
ОЗЛ-361,5
ЗИО-31,55
ЭА-898/191,6
ОЗЛ-14А
АНВ-32
ЭА-606/101,7
ЦТ-15
ЦТ-15К
ЦЛ-11

Сварка сталей, устойчивых к коррозии

МаркаОЗЛ-8ОЗЛ-14ОЗЛ-12ЭА-400/10УЭА-400/10Г
Расход, кг1,71,751,8

Сварка сталей, устойчивых к высоким температурам

МаркаРасход,кг
ТМЛ-1, ТМЛ-1У, ТМЛ-3У1,5
ЦУ-2М, ТМЛ-3, ЦЛ-27А1,55
УОНИ 13-15М, УОНИ 13-ХМ, ЦЛ-39, ЦЛ-36, ЦЛ-40, ЦЛ-171,6
ЦЛ-26М, ЦЛ-411,65
ЦЛ-6, ЦЛ-55, АНВ-11,7
ЦЛ-101,75
ОЗС-111,8

Сварка разнородных сталей

МаркаИМЕТ-10АНЖР-2АНЖР-1, НИИ-48Г
Расход, кг1,31,61,7

Сварка жаропрочных сталей

МаркаНИАТ-5, ЭА-395/9ЦТ-10
Расход, кг1,61,7

Соединения без скоса кромок

Положение шваТолщина металла, ммЗазор, ммМасса наплавленного металла, кг/1 м шва
Нижнее100,02
1,50,50,02
210,03
31,50,05
420,13
520,16
62,50,21
730,28
Горизонтальное100,02
1,50,50,03
210,04
31,50,07
420,17
52,50,2
630,25
730,33
Потолочное420,08
520,13
62,50,14
730,16

Угловые соединения

ПараметрыМасса наплавленного металла, кг/1 м шва
Толщина металла, ммСечение шва, кв. мм
220,030,020,030,03
34,50,050,050,050,06
480,070,070,070,08
512,50,10,110,110,13
6180,150,150,160,17
724,50,20,210,220,25
8320,260,270,280,32
940,50,330,340,360,4
10500,40,420,440,5
1160,50,490,530,570,62
12720,580,620,660,73
151130,910,971,041,11
181621,311,371,491,6
202001,621,621,781,98
222421,9522,162,39
253232,582,62,93,18

Тавровые соединения

ПараметрыМасса наплавленного металла, кг/1 м шва
Толщина металла, ммСечение шва, кв. мм
240,040,050,040,04
2,56,50,060,070,060,07
390,080,10,090,09
3,512,50,110,130,120,13
4160,140,160,150,17
4,520,50,180,20,190,21
5250,220,250,240,26
5,530,50,260,290,280,32
6360,310,330,340,37
6,542,50,370,390,40,44
7490,430,450,440,51
7,556,50,470,510,50,58
8640,550,580,60,65
9810,690,740,750,86
101000,850,890,911,02
111211,031,081,121,23
121441,221,271,331,48
131691,411,491,531,73
141961,621,761,782,02
152251,861,952,072,31

V-образные соединения (односторонние)

Толщина металла, ммЗазор, ммМасса наплавленного металла, кг/1 м шва
Положение шва
Нижнее 50 °Нижнее 60°Вертикал 70°Потол 80°Гориз 60°
410,090,10,1320,140,11
510,130,150,190,220,16
610,170,20,290,30,24
71,50,260,30,380,440,33
81,50,310,370,470,550,44
91,50,380,440,590,690,51
1020,490,570,760,860,64
1120,560,660,891,020,76
1220,650,771,051,230,89
1420,861,021,341,61,17
1520,971,151,551,811,34
1621,041,231,752,021,46
1821,331,62,172,511,83
2021,631,942,623,112,21
2522,462,9444,76 3,34

Первый и подварочный проход при V-образном соединении

Положение шваТолщина, ммМасса наплавленного металла, кг/1 м шваДиаметр электрода, мм
Нижнее6-120,13
Нижнеебольше 120,154
Вертикальноебольше 80,153
Горизонтальноебольше 80,153
Потолочноебольше 100,13

Расчет количества электродов при сварке труб

Важной частью любого производственного или строительного процесса является точное и грамотное планирование расхода материалов, которое осуществляется для составления сметы и подсчета финансовых затрат. При возведении металлоконструкций методом сварки важно знать не только расход металла, но и необходимое количество электродов. Правильно выполненный расчет позволит узнать точную себестоимость работ, процесс сваривания будет осуществляться по плану.

Следует отметить, что расчет расхода сварочных электродов является актуальным и востребованным только при строительстве крупных объектов. Большой масштаб работ требует безошибочного определения объема материалов, который и будет заложен в строительную смету. Для этого и было введено понятие “расход электродов на 1 т металлоконструкций”.

Параметры, влияющие на расход

Прежде чем выполнять расчет количества электродов при сварке, следует узнать, какие показатели оказывают важнейшее значение:

  • Масса наплавки материала на соединение. Объем данного параметра не должен превышать 1,5 % от общей массы всей конструкции.
  • Продолжительность и глубина сварочного шва.
  • Общая масса наплавки на 1 м. п. соединения. Нормы расхода электродов на 1 метр шва являются справочными показателями, представленными в ВСН 452-84.
  • Тип сварки.

Теоретический и практический расчеты

Рассчитать расход электродов с теоретической точки зрения можно с помощью большого количества специальных формул. Рассмотрим наиболее распространенные.

Первый способ – по коэффициенту – применяется для расчета расхода различных сварочных материалов, а не только электродов:

Н = М * К,
где М – масса свариваемой конструкции;
К – специальный коэффициент расхода из справочника, который варьируется в диапазоне от 1,5 до 1,9.

Второй способ основан на расчетах, зависящих от физических свойств электрода и металлоконструкции. Позволяет определить массу наплавленного металла. Здесь исполнителю понадобится знать справочные данные, также необходимо выполнить замер соединительного шва:

G = F * L * M,
где F – площадь поперечного сечения;
L – длина сварочного шва;
M – масса проволоки (1 см3).

Практический расчет подразумевает осуществление тестовых работ. После их завершения, сварщик следует произвести следующие действия:

  • выполнить замер огарка;
  • учесть напряжение и силу тока;
  • определить длину сварного соединения.

Эти данные и позволяют установить расход сварочных электродов при сварке конструкций швом определенной длины.

Точные показатели исполнитель сможет получить только, если внешние данные и угол положения при основных работах будут идентичны тем, которые были во время тестирования. Для избежания неточности параметров, рекомендуется производить эксперимент 3-4 раза. Это позволит получить более точные расчеты, чем при использовании теоретических формул.

Использую данные методы, можно с легкостью произвести расчет расхода электродов на тонну металлоконструкций. Однако, следует помнить о существовании погрешности.

Погрешность в расчетах

Ни один способ не дает стопроцентного результата. Для обеспечения непрерывного рабочего процесса, рекомендуется проводить закупку материалов с запасом. Нужно помнить и о возможности присутствия некачественных или бракованных прутков.

Количество электродов в 1 кг

После получения готовых данных о необходимом количестве электродов, сварщик переходит к закупке материалов. Здесь возникает ещё один вопрос: сколько следует приобретать упаковок с расходниками. Для этого нужно определить какое число стержней составляет 1 кг (стандартная пачка). На данный показатель влияют все параметры сварочных материалов:

  • диаметр;
  • длина прутка;
  • вес стержня;
  • толщина герметичной упаковки.

Чем больше эти параметры, тем меньше прутков в пачке.

Однако, следует знать, что электроды определенного диаметра имеют собственную среднюю массу:

Диаметр электрода 2,5 3,0 4,0 5,0
Масса, грамм 17,0 26,1 57,0 82,0

Расчёт количества электродов на 1 т. металла также проводится на первоначальном этапе. Данный параметр применяется для работ большого масштаба, для крупныхпроектов. Норма расхода электродов на тонну металла – это максимальная величина затрат сварочных материалов.

Данный показатель рассчитывается по следующей формуле, которая определяет расход с помощью массы металла:

Н = М * К расхода,
где М – масса металла;
К расхода – табличная величина основывается на стандартных характеристиках, зависит от марки электрода.

Норма расхода электродов

Данные показатели указаны в ВСН 452-84 (производственные нормы расхода материалов в строительстве). Для различных видов конструкций существует свои особенные параметры. Следует рассмотреть нормы расхода электродов при сварочных работах, таблицы буду представлены далее.

Расчет электродов на 1 метр шва: онлайн и самостоятельно

Некоторые сайты соответствующей тематики предоставляют возможность произвести расчеты с помощью онлайн-калькулятора. Данный способ отличается простотой и удобством. Исполнителю достаточно будет ввести цифры в надлежащие окошки, кликнуть кнопку “рассчитать” и автоматически получить готовый результат.

Сварщики также могут выполнить расчеты самостоятельными силами. Для этого используются следующая общая формула:

Н = Нсв + Нпр + Нпр,
где Нсв – расход электродов на сваривание;
Нпр – расход стержней на прихватки;
Нпр – расход на проведение правки методом холостых валиков.

Нормы расхода сварочных электродов на прихваточные работы определяется в процентном отношении от расхода на основные работы:

  • толщина стенок конструкции до 12 мм. – 15%;
  • свыше 12 мм. – 12%.

Также существуют стандартные нормы, которые варьируются в зависимости от типа электрода и толщины стенок конструкции.

В зависимости от коэффициента расхода, согласно паспортным данным, электроды, применяемые при дуговой и комбинированной сварке трубопроводов из легированных и высоколегированных сталей, объединены в 6 групп (табл. 1). К группе 1 относятся электроды с коэффициентом расхода 1,4.

Коэффициент расхода электродов

ОЗЛ-Э6; ОЗЛ-5; ЦТ-28; ОЗЛ-25Б

ЦЛ-17, ОЗЛ-2, ОЗЛ-8, ЗИО-8, ОЗЛ-6, ОЗЛ-7, ОЗЛ-3, ОЗЛ-21

ОЗЛ-9А, ГС-1, ЦТ-15, ЦЛ-11, УОНИ-13/НЖ, ЦЛ-9

ОЗС-11, ОЗЛ-22, ОЗЛ-20, НЖ-13

АНЖР-2, ОЗЛ-28, ОЗЛ-27

Рассмотрим данные нормы на примере соединения вертикальных швов типа С18:

Толщина стенки, мм. Масса наплавленного металла, кг. Электроды группы II, кг. Электроды группы III, кг. Электроды группы IV, кг. Электроды группы V, кг. Электроды группы VI, кг.
3,0 0,201 0,366 0,390 0,415 0,439 0,464
4,0 0,249 0,453 0,484 0,514 0,544 0,574
5,0 0,330 0,600 0,640 0,680 0,720 0,760
6,0 0,474 0,861 0,918 0,975 1,033 1,090
8,0 0,651 1,182 1,261 1,341 1,419 1,498
10,0 0,885

% PDF-1. 4 % 2002 0 объект > эндобдж xref 2002 77 0000000016 00000 н. 0000001895 00000 н. 0000002180 00000 н. 0000002246 00000 н. 0000003656 00000 н. 0000004075 00000 н. 0000004162 00000 п. 0000004290 00000 н. 0000004355 00000 п. 0000004455 00000 н. 0000004548 00000 н. 0000004611 00000 н. 0000004720 00000 н. 0000004781 00000 н. 0000004903 00000 н. 0000004964 00000 н. 0000005122 00000 н. 0000005183 00000 п. 0000005304 00000 н. 0000005365 00000 н. 0000005513 00000 н. 0000005574 00000 н. 0000005712 00000 н. 0000005773 00000 н. 0000005904 00000 н. 0000005966 00000 н. 0000006072 00000 н. 0000006134 00000 п. 0000006262 00000 н. 0000006325 00000 н. 0000006459 00000 н. 0000006521 00000 н. 0000006662 00000 н. 0000006723 00000 н. 0000006833 00000 н. 0000006894 00000 н. 0000007031 00000 н. 0000007092 00000 п. 0000007203 00000 н. 0000007264 00000 н. 0000007326 00000 н. 0000007356 00000 н. 0000007379 00000 н. 0000007917 00000 п. 0000007940 00000 п. 0000008448 00000 н. 0000008471 00000 п. 0000009004 00000 н. 0000009027 00000 н. 0000009565 00000 н. 0000010071 00000 п. 0000011203 00000 п. 0000011490 00000 п. 0000011513 00000 п. 0000012045 00000 п. 0000012691 00000 п. 0000013896 00000 п. 0000013940 00000 п. 0000014038 00000 п. 0000014061 00000 п. 0000014824 00000 п. 0000015101 00000 п. 0000016231 00000 п. 0000016517 00000 п. 0000017640 00000 п. 0000018147 00000 п. 0000018647 00000 п. 0000018670 00000 п. 0000019366 00000 п. 0000019389 00000 п. 0000020295 00000 п. 0000020318 00000 п. 0000020526 00000 п. 0000020549 00000 п. 0000020572 00000 п. 0000002382 00000 н. 0000003632 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 2003 0 объект > >> эндобдж 2004 0 объект > эндобдж 2005 0 объект > эндобдж 2077 0 объект > поток Hb«f`c`g«4bg @

(PDF) Термодинамический анализ потребности в электроэнергии из ДСП

.M

м

кВтч3,4 … 1,3

G

V

м / кВтч6

т / кВтч

w

L

3

L, O

energyelectric

energyelectric

A

L, O

3

L, O

сталь

R

2

L

22 ⋅− =

ξ

— =

(36)

Более высокое значение близко к коэффициенту, рассчитанному по Кёле.

.M

м

кВт · ч

3,4

т / кВт · ч

w

L

3

O

R

2

— =

Шесть из одиннадцати коэффициентов уравнения Кёле [4] были оценены по массовым и

энергетическим балансам. Результаты показывают, что коэффициенты аналогичны статистическому исследованию

gation и типичным массовым и энергетическим балансам.Сравнение полных балансов массы и энергии

из пяти различных ДСП, исследованных Институтом промышленных печей и

Теплотехника в металлургии, показывает, что соответствие этих данных модифицированному уравнению

(2) лучше, чем с уравнением

(2). исходное уравнение (1), рис. 12.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0100200300 400 500 600 700 800

Расчетный эл.потребность в энергии (Köhle 1992) [кВтч / т]

Реальная эл. потребность в энергии [кВтч /

100 т ДСП (99/00)

140 т ДСП (2001)

30 т ДСП (2001)

145 т ДСП (2000)

75 т ДСП (2002)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0100200300400500600700800

Расчетная эл. потребность в энергии (Köhle 2002) [кВтч / т]

Реальная эл.потребность в энергии [кВтч /

100 т EAF (99/00)

140 т EAF (2001)

30 т EAF (2001)

145 т EAF (2000)

75 т EAF (2002)

a ) b)

Рис. 12: Сравнение данных пяти различных ДСП с удельным расходом электроэнергии

после ур. (1) (рис. А) и ур. (2) (рис. B)

ССЫЛКИ

[1] J. SZEKELY, G. TRAPAGA, Stahl und Eisen, Vol. 114, 1994, № 9, с. 43-55

[2] S. KÖHLE, Stahl und Eisen, Vol.112, 1992, No. 11, pp. 59-67

[3] W. ADAMS, S. ALAMEDDINE, B. BOWMAN, N. LUGO, S. PAEGE, P. STAFFORD,

Proc. 59-я конференция по электродуговым печам, 11-14 ноября 2001 г., Феникс, Аризона, стр. 691-702

[4] S. KÖHLE, Proc. 7-й европ. Electric Steelmaking Conf., 26-29 мая 2002 г., Венеция, Италия

[5] F. N FETT, H. PFEIFER, H. SIEGERT, Stahl und Eisen, Vol. 102, 1982, pp. 461-465

[6] Х. ПФАЙФЕР, Ф. Н. ФЕТТ, К.-Х. HEINEN, elektrowärme int. , Vol. 46, 1988, стр.71-77

[7] Х. ПФАЙФЕР, Stoff- und Energiebilanz, in: K.-H. HEINEN (Ed.), Elektrostahl-

Erzeugung, Verlag Stahleisen, Düsseldorf, 1997, стр. 112-127

[8] M. KIRSCHEN, H. PFEIFER, F.-J. УОЛЕРС, Х. МИС, 59-я электрическая дуговая печь

, конференция, 11-14 ноября 2001 г., Феникс, Аризона, стр. 737-748

[9] Х. БРОД, Ф. КЕМПКЕНС, Х. СТРОШЕЙН, Шталь и Эйзен, т. 109, 1989, No.

5, pp. 229-238

[10] Х. ГРИПЕНБЕРГ, М. БРУННЕР, М. ПЕТЕРССОН, Инженер по черной металлургии, 1990,

No.7, pp. 33-37

Минимизация затрат на энергию при производстве стали в электродуговых печах с помощью оптимальных схем управления

Стоимость производства в сталелитейной промышленности является проблемой, и оптимизация энергопотребления является важной частью. В данной статье предлагается оптимальная схема управления, направленная на минимизацию производственных затрат при выплавке стали в электродуговых печах. В частности, показано, что в конструкции дуговой электропечи стоимость производства, которая представляет собой задачу линейного программирования, может быть решена с помощью инструментов линейно-квадратичного регулирования управления, которое не только обеспечивает оптимальное решение, но и находится в системе обратной связи. форма.Моделирование и схемы управления подтверждаются наборами фактических производственных данных.

1. Введение

Сталелитейная промышленность перерабатывает стальной лом в электродуговых печах (ЭДП) путем его плавления и изменения его химического состава для производства продукции различных сортов. Очевидно, что сталелитейная промышленность является одним из секторов с наибольшим потреблением энергии, и существует большой спрос на сокращение использования электроэнергии и других видов энергии при производстве стали из ДСП.

Как правило, текущий контроль процесса плавки осуществляется вручную, а стоимость производства неоптимальна.Сталелитейная промышленность имеет некоторую номинальную автоматизацию для ЭДП, но в основном управляется операторами. Хотя интуиция оператора неоценима для таких отраслей, она опирается на рецепты, которые были эффективны в прошлом, и становится трудно учесть все возможные неопределенности, если для системы не разработана математическая основа и не существует процесса автоматизации. Было показано, что значительная часть энергозатрат тратится на плавку лома [1–3]. Это показывает, что есть огромные возможности для контроля над игрой.

В отличие от большинства существующих статей в литературе, эта статья касается производственных затрат, связанных с потреблением энергии для процесса плавления, и способов достижения оптимальности. Поэтому цель модели отличается от большей части существующей литературы [1–6]. Например, в [1] предлагается адаптивная модель прогнозирующего управления для следования заданным траекториям. Как спроектировать заданные траектории не обсуждалось. В [2] был предложен ПИД-регулятор, чтобы электроды поддерживали постоянное энергопотребление.В [3] была разработана модель, но не обсуждалось, как ею управлять. В [6] была предложена модель достижения максимальной мощности, затрачиваемой на процесс плавления. Во всех этих работах минимизация контрольного расхода не вызывала беспокойства. В работе, представленной здесь, разрабатывается математическая модель ДСП, а затем оцениваются ее неизвестные параметры. Цель модели — разработать алгоритм управления, который минимизирует потребление энергии. Модель, принятая в этой статье, представляет собой линейную инвариантную во времени систему, которая, кажется, работает удовлетворительно.Что еще более важно, на втором этапе рассчитываются оптимальные управляющие входные данные, направленные на минимизацию производственных затрат. Поскольку фактическая стоимость производства линейна в зависимости от расхода энергии и графитового электрода, оптимизация представляет собой задачу линейного программирования. Проблема линейного программирования заключается в том, что оно обеспечивает конструкцию ввода без обратной связи. Несмотря на то, что он является оптимальным при отсутствии неопределенности модели и шума измерений, его производительность в действительности не может быть гарантирована в условиях неизбежной неопределенности модели и шума измерений.Вклад статьи состоит в том, чтобы показать, что с конкретной структурой EAF проблема линейного программирования может быть решена с помощью хорошо известной задачи линейно-квадратичного регулирования (LQR), которая находится в форме обратной связи и, таким образом, является более устойчивой, чем решение с разомкнутым контуром.

Все наборы данных, используемые в этом исследовании для моделирования и проверки контроля, представляют собой фактические производственные данные, собранные на заводе Gerdau Ameristeel в Уилтон, штат Айова, который состоит из установки для измельчения лома, электродуговой печи (EAF), как показано на рисунке 1 , несколько МНЛЗ и прокатный стан.Из-за патентованных свойств фактическое значение данных в документе не раскрывается, но показаны результаты моделирования и окончательные улучшения производительности.


2. Постановка задачи

В этом разделе мы описываем модель системы и цель оптимального управления. Ясно, что модели ДСП могут быть разными для разных целей. Наша цель — оптимизировать производственные затраты при сохранении качества и эффективности. С этой целью мы сосредоточимся на 7 ключевых переменных, которые обеспечивают достаточно разумное описание динамики ДСП: (i) потребление киловатт-часов (), (ii) расход электродов (), (iii) процент расплавленного лома () , (iv) средний ток дуги (), (v) ввод кислорода (), (vi) ввод газа (), (vii) ввод углерода ().

Все 7 переменных можно измерить или вычислить в реальном времени. Среди этих переменных потребление в киловатт-часах () — это потребление электроэнергии, составляющее значительную часть общей стоимости, потребление электрода () — это потребление графитового электрода, которое также значительно увеличивает стоимость, и процентное соотношение расплавленного скрапа () — процент расплавленного скрапа, который является ограничением качества для контроля плавления. В конце каждого процесса плавления должно быть 100 (%).Остальные 4 переменные — это потребляемая электрическая и химическая энергия (кислород), (газ) и (углерод), соответственно. Все 4 источника энергии вносят вклад в общую стоимость и среди них самый дорогой.

Исходя из физики, приращения потребления киловатт-часов () и расхода электрода () от времени до напрямую связаны с током в интервале. С другой стороны, процент расплавленного скребка () связан со всеми энергозатратами за тот же период, включая электрическую энергию, а также химическую энергию. ДСП имеет следующую структуру: где (с) — интервал отбора проб, а — общее время, за которое должно расплавиться 100% лома. Эта модель неудивительна и использовалась в литературе. Для поддержания той же производительности и эффективности это общая продолжительность процесса плавления, которая предопределена существующей практикой без оптимального контроля. представляет собой матрицу, элементы которой зависят от конкретной ДСП и загрузок лома. Обратите внимание, что,,, — соответствующая полная энергия, подаваемая в ДСП в течение периода, и — полное потребление электроэнергии и электрода, соответственно, в конце th интервала выборки.Себестоимость продукции определяется как где «, и — удельная стоимость электроэнергии, расход электродов и химическая энергия кислорода, газа и углерода соответственно. Себестоимость единицы товара колеблется в зависимости от рыночной стоимости и корректируется при изменении рыночной цены. Цель управления состоит в том, чтобы разработать входную последовательность,,, так, чтобы указанная выше функция стоимости (2) была минимизирована при ограничении Кроме того, из-за аппаратных ограничений входная энергия должна удовлетворять для каждого где,,, и обозначают физические ограничения количества электрической и химической энергии, соответственно, которая может быть доставлена ​​в ДСП в течение каждого интервала отбора проб.

3. Расчет оптимального управления

Для упрощения обозначений в оставшейся части статьи мы позволяем Далее, простыми вычислениями заметим, что Следовательно, функцию стоимости (2) можно переписать в виде где,, и. Напомним, цель состоит в том, чтобы спроектировать входную последовательность для заданного так, чтобы функция стоимости минимизируется при ограничениях равенства и неравенства, Здесь,, и описывают 3-мерное пространство состояний и,,, и описывают 4-мерное пространство ввода.Матрицы и даны по-прежнему.

3.1. Решение с использованием линейного программирования

Описанная выше проблема проектирования оптимального управления — это в точности задача линейного программирования с линейной целевой функцией и линейными ограничениями равенства и неравенства. Это можно решить с помощью имеющихся в продаже пакетов программного обеспечения. Для приложений реального времени одной из проблем является их вычислительная сложность. На самом деле это примерно 1200, что означает наличие переменных состояния, входных переменных, ограничений неравенства и ограничений равенства. Проще говоря, это задача линейного программирования с 8400 переменными и 14400 ограничениями. Линейное программирование необходимо пересчитывать каждый раз, когда в модели происходят какие-либо изменения. Вычислительная мощность, необходимая для приложения реального времени, не подходит. Вторая проблема заключается в том, что линейное программирование обеспечивает управление без обратной связи. Да, решение линейного программирования оптимально, если все идеально. На самом деле неопределенность модели и шум измерений всегда присутствуют, и решение линейного программирования является разомкнутым.Невозможно гарантировать хорошую работу системы управления без обратной связи при наличии неопределенности и шума. Мы предпочитаем решение, которое минимизирует функцию стоимости (8) при ограничениях (9), но в форме замкнутого цикла. С этой целью обратите внимание, что конструкция управления линейно-квадратичным регулированием (LQR) широко изучена в литературе. Решение LQR находится в форме обратной связи, которая более надежна, чем решение без обратной связи, предоставляемое линейным программированием. Более того, у элемента управления LQR есть много желательных свойств.В следующем разделе мы покажем, что при правильном выборе весов при вычислении LQR решение LQR также решает задачу линейного программирования или, что эквивалентно, функцию стоимости (8) при ограничениях (9), но в форме замкнутого цикла.

Хотя решение для линейного программирования может оказаться бесполезным на практике из-за своей разомкнутой природы, оно позволяет сделать некоторые важные выводы. Позволять Тогда функция стоимости и терминальное ограничение можно переписать, соответственно, как Также из уравнения пространства состояний у нас есть и.Теперь предположим, что это решение линейного программирования. Определять Понятно и для всех без исключения. Следовательно, решения уравнения (12) являются константами, которые минимизируют функцию стоимости (8) и удовлетворяют всем ограничениям равенства и неравенства (9). Короче говоря, решение линейного программирования не может быть уникальным, но всегда существует постоянное решение. Мы резюмируем это наблюдение в форме теоремы, которая будет использована позже.

Теорема 1. Рассмотрим задачу оптимального управления из (8) при ограничениях (9).Тогда всегда существуют постоянные последовательности, и, которые решают проблему.

3.2. LQR Design

Задача линейно-квадратичного регулятора широко изучается в литературе, и ее решение можно легко найти в ряде учебников [7, 8]. Кроме того, его свойства с точки зрения стабильности, надежности и т. Д. Хорошо задокументированы и фактически являются благоприятными [7, 8]. Однако разница в том, что LQR минимизирует квадратичную функцию производительности. где, и — матрицы конечного состояния, состояния и входных затрат, соответственно.Наша цель в этом разделе — показать, что с помощью некоторых правильно выбранных матриц, и, решение LQR также решает задачу линейного программирования, которая является целью дизайна управления. Подчеркивается, что LQR не только более надежен, но и эффективен в числовом отношении. Обратите внимание, что LQR является рекурсивным и каждый раз необходимо вычислять только уравнение Риккати с фиксированной размерностью (в нашем случае — четырехмерное) [7, 8].

Для этого устанавливаем для некоторых или эквивалентно где указывает, что стоимость зависит от оптимальной входной последовательности, которая, в свою очередь, зависит от весов.Вместе с терминальным ограничением в (9) решение LQR принимает вид [7, 8] где и являются функциями от. Обратите внимание, что последовательность управления находится в форме обратной связи. Заинтересованные читатели могут найти более подробную информацию во многих учебниках, например, [7, 8]. Легко проверить следующую теорему.

Теорема 2. Рассмотрим указанную выше задачу LQR из (15) при ограничениях (9). Тогда входные последовательности, которые решают проблему LQR, должны быть постоянными последовательностями для всех и,.

Доказательство. Доказательство от противоречия. Допустим, нет, существует хотя бы один, так что для некоторых. Пусть, и будут точными последовательностями, кроме at и, Потом, Другими словами, все ограничения (9) удовлетворяются новыми последовательностями, но функция стоимости, сгенерированная с помощью, строго меньше, чем функция стоимости, сгенерированная с помощью. Следовательно, оптимальные последовательности должны быть постоянными. Это завершает доказательство.

Обозначим теперь последовательность решений задачи LQR (15) при ограничениях (9) через Далее, пусть

Теперь мы утверждаем следующее.

Теорема 3. Решение задачи LQR, определенное выше, также решает задачу линейного программирования (8) и (9).

Доказательство. Поскольку и задача линейного программирования, и проблема LQR предполагают постоянные решения, цель состоит в том, чтобы найти константы для всех, которые решают, соответственно, задачу линейного программирования и задачу LQR, как показано в таблице 1.
Для задачи линейного программирования , по крайней мере, одно из оптимальных решений лежит в одном из углов, образованных пересечениями гиперплоскостей функции стоимости, терминального ограничения и ограничений неравенства, как показано на рисунке 2 для двумерного случая.С другой стороны, решение задачи LQR находится на пересечении одних и тех же гиперплоскостей, образованных терминальными ограничениями и ограничениями неравенства, а также эллипсоидом для данного набора. Варьируя, оси эллипсоида можно регулировать произвольно, и всегда существуют некоторые оси, так что решение LQR находится в одном из углов, что также является решением задачи линейного программирования, как показано на рисунке 3 для двумерного дело. Обозначим такие решения через,,,. Из этого следует для любого или функция стоимости линейного программирования, оцененная в решении LQR,,, не больше, чем для любого.С другой стороны, Таким образом, решение LQR также решает проблему LP. Это завершает доказательство.



3.3. Вычисление и проверка

Результаты теоремы 3 говорят о том, что существуют константы, которые решают проблемы как LQR, так и LP. Кроме того, пусть,,, быть решением LQR для заданных,, и. Потом, и это дает возможность вычислить.

Для простоты давайте сначала опустим все ограничения неравенства в (9).Рассмотрим терминальное ограничение и функцию стоимости, Чтобы найти решение LQR, мы вводим множитель Лагранжа

Установка производных по,, и равными нулю означает, что Решая эти 5 уравнений, мы имеем Теперь, возвращая эти значения, мы имеем

Мы делаем два наблюдения. (I) Если, то два набора весов и будут давать идентичные оптимальные входные последовательности LQR для любого.(ii) Практически, использование электроэнергии всегда положительно, что подразумевает.

На основании этих двух наблюдений мы можем установить и что, в свою очередь, приводит к

Предположим, минимизируем вышеизложенное. Тогда оптимальные значения — это те, которые указаны в (28), при замене ‘s на’ s. Это решения без ограничений-неравенств (9). С (9) лучшими являются те, которые минимизируют при ограничениях, что результирующие находятся в поле, определенном ограничениями-неравенствами (9).

Для подтверждения вышеупомянутого теоретического вывода собрано большое количество наборов фактических производственных данных (более 2 тысяч). Основываясь на 30 случайно выбранных наборах данных, мы сначала решаем задачу линейного программирования (2) и (4) напрямую, используя команду «linprog», встроенную в MATLAB. Затем мы решаем ту же проблему, находя оптимальные и соответствующие оптимальные входные последовательности с помощью оптимизации LQR, как обсуждалось ранее. В каждом случае два результата оптимизации не идентичны, но очень близки к 1-2% разнице в функциях затрат.Мы полагаем, что эта небольшая числовая разница в 1-2% связана с численным несовершенством MATLAB для линейного программирования больших размеров (8400 переменных и 14000 ограничений).

4. Оценка параметров

В предыдущих разделах предполагается, что элементы матрицы доступны. На самом деле, это зависит от процесса плавки и, в частности, от веса загрузки обрезков. В общем, записи должны быть оценены. Чтобы оценить параметры в перспективе, мы сначала опишем процесс плавления.Процесс плавления — это периодический процесс. Одна партия стали называется плавкой. Время между выпусками — это время, необходимое для производства партии жидкой стали. Произведенные тонны измеряются в тоннах загруженного лома. Сначала лом подается в плавильный цех, и мостовой кран загружается в загрузочный ковш. Когда загрузочный ковш загружен, погрузочный кран поднимает загрузочный ковш и помещает лом в ЭДП. ДСП обычно работает с использованием трех загрузок, а цикл плавления состоит из следующих этапов.(1) Оборот печи — ЭДП проверяется и готовится к следующему нагреву. (2) Загрузка — первый лом помещается в ДСП. (3) Плавление — включается мощность, и лом плавится до тех пор, пока объем не станет равным (4) Цикл загрузки и плавки повторяется для второй и третьей загрузок лома. (5) Рафинирование — сплавы добавляются в жидкую сталь по мере необходимости, и сталь плавится на 100%. ( 6) Выпускной кран — жидкая сталь перемещается из ДСП в ковш для разливки.

Очевидно, что в зависимости от веса лома в трех загрузках входные значения меняются.С этой целью мы предоставляем идентификатор, l = низкий, m = средний и h = высокий для каждой загрузки, чтобы отразить количество лома, загруженного в каждую загрузку.

Таким образом, существует всего 9 различных сценариев загрузки лома, как показано в Таблице 2. Например, если три загрузки для определенного тепла составляют 32 тонны (1-я загрузка), 32 тонны (2-я загрузка) и 18 тонн (3-я загрузка). соответственно, то он обозначается как (1l, 2l, 3l). Если три заряда составляют 32 тонны, 34 тонны и 23 тонны, они обозначаются как (1l, 2m, 3h).Для каждого сценария записи оцениваются отдельно. Для фактической оценки пусть Тогда у нас есть для Оценки « и «, определенные как решения аппроксимации методом наименьших квадратов можно легко решить как

действительный параметр , мы позволяем и определим степень соответствия как Параметры берутся из одного файла охоты и проверяются 30 другими файлами свежей охоты, которые не использовались для оценки, но с тем же идентификатором.Результаты проверки показаны в таблице 3.


Номер заряда CW (вес заряда, в тоннах)
л (низкий) м (средний) ч (высокий)
1
2
3
3

Макс. GoF

GoF of (KWH) GoF of () GoF of (PM)
0,9992 0,9995 0,9948
Мин. GoF 0,9984 0,9992 0,9930
Среднее значение GoF 0.9990 0,9994 0,9941

Как видно из таблицы 3, результаты являются удовлетворительными, и значения, и будут использоваться в оптимальном дизайне управления для замены неизвестного, и с.

5. Проверка дизайна управления

Как обсуждалось ранее, дизайн управления включает в себя два этапа: оценка записей для различных весов загрузки лома и на основе оценок вычисление оптимального для задачи LQR и соответствующих оптимальных входных данных.Напомним, что наша цель — разработать оптимальные входные последовательности, чтобы минимизировать производственные затраты (2) по сравнению с текущей ручной операцией, в которой опыт играет ключевую роль. Теоретически было продемонстрировано, что решение LQR решает проблему LP и, следовательно, минимизирует производственные затраты (2) при ограничениях. Необходимо проверить, работает ли это на самом деле. Для этого мы случайным образом выбираем 15 реальных тепловых файлов с известной производственной стоимостью. Для каждого теплового файла выбирается новый тепловой файл с тем же идентификатором, но не в исходном 15, который используется для оценки записей для построения модели EAF и расчета оптимальных решений LQR,.Оптимальные входные данные применяются обратно к исходному файлу, чтобы вычислить производственную стоимость с помощью оптимальной схемы управления. Исходя из исходной стоимости производства (2), отношения затрат по оптимальным схемам управления, полученным с помощью LQR, в которых веса корректируются для минимизации затрат LP, и в соответствии с текущей практикой ручного управления, показаны в Таблице 4 вместе с их процент экономии затрат. Во всех 15 экспериментах (файлах) оптимальные исходные данные соответствуют ограничениям (9) и снижают производственные затраты в диапазоне от 7% до 22%.Это подтверждает наш теоретический вывод и демонстрирует, что производственные затраты, в которых потребление энергии является основной частью, могут быть существенно снижены путем перехода с ручного режима на автоматический.

% 903

Номер теплового файла Соотношение затрат при оптимальном управлении и ручном управлении Экономия затрат

2 0.9 10%
3 0,9 10%
4 0,9 10%
5 0,9 3 0,81 0,81 14%
7 0,93 7%
8 0,84 16%
9 0,87 13% 91 9%
11 0,78 22%
12 0,9 10%
13 0,81 1930 18%
15 0,84 16%

6. Заключение и дальнейшая работа

Метод, предложенный для оптимальной стратегии управления дуговой печью контурная надежная схема, которая оптимизирует производственные затраты при производстве стали в ДСП.В этом исследовании мы сосредоточены на 7 ключевых переменных и линейном моделировании. В будущем можно и нужно учитывать другие второстепенные переменные и, возможно, нелинейные эффекты. Ожидается, что за счет объединения всех факторов стоимость производства может быть снижена еще больше. Кроме того, стратегия, разработанная в этой статье, может быть распространена на другие приложения, в которых функция стоимости является линейной, а используемый план управления — квадратичным.

Конфликт интересов

Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов относительно публикации данной статьи.

Благодарности

Эта работа была частично поддержана грантом Iowa Energy Center 09-01.

AISI | Электродуговая печь Сталеплавильное производство

% PDF-1.6 % 64 0 объект > эндобдж 61 0 объект > поток PScript5.dll Версия 5.2.22011-11-02T13: 24: 15-04: 002008-10-03T09: 36: 42-04: 002011-11-02T13: 24: 15-04: 00application / pdf

  • AISI | Электродуговая печь Сталеплавильное производство
  • айнграм
  • Acrobat Distiller 8.1.0 (Windows) uuid: 4a146b9f-34f0-4b2a-acb9-be128c583f8fuid: 9cdee837-3a75-4c4d-966f-c77bbb1b7b55 конечный поток эндобдж 60 0 объект > эндобдж 58 0 объект > эндобдж 59 0 объект > эндобдж 65 0 объект > / ColorSpace> / Font> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC / ImageI] / ExtGState >>> / Type / Page >> эндобдж 1 0 obj > / ColorSpace> / Font> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC / ImageI] / ExtGState >>> / Type / Page >> эндобдж 4 0 obj > / ColorSpace> / Font> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC / ImageI] / ExtGState >>> / Type / Page >> эндобдж 26 0 объект > / Font> / ProcSet [/ PDF / Text] / ExtGState >>> / Type / Page >> эндобдж 29 0 объект > / Font> / ProcSet [/ PDF / Text] / ExtGState >>> / Type / Page >> эндобдж 32 0 объект > / Font> / ProcSet [/ PDF / Text] / ExtGState >>> / Type / Page >> эндобдж 35 0 объект > / ColorSpace> / Font> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC / ImageI] / ExtGState >>> / Type / Page >> эндобдж 40 0 объект > / Font> / ProcSet [/ PDF / Text] / ExtGState >>> / Type / Page >> эндобдж 43 0 объект > / ColorSpace> / Font> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC / ImageI] / ExtGState >>> / Type / Page >> эндобдж 168 0 объект > поток HW] ۸} 7p @ 3- [`bv2″} @ KRHi = lO 臓 eZ $ = ˫vϏ> $ J ا, vjO | eDz򗫲W ~ l’e5f} XdV ^ (N5T ^ I} wo ^ A | ZO> avX \ upͳ̻ RZ \ «ZWQB ׫_ ‘I

    Калькулятор энергопотребления сварочного аппарата

    Сварочный аппарат является обычным явлением на заводах и в мастерских для сварки металлических деталей.С помощью этого простого калькулятора вы можете рассчитать энергопотребление вашего сварочного аппарата.

    Потребляемую мощность сварочного аппарата можно рассчитать, умножив мощность сварочного аппарата на количество рабочих часов.

    Например, сварочный аппарат, который подает выходной ток 160 А при 24 В с общим КПД 0,89, имеет номинальную мощность 4,3 кВт. Если использовать его в течение получаса, то мощность, потребляемая сварочным аппаратом, составит 2,15 кВтч.

    Расчет энергопотребления при сварке:

    Номинальную мощность любого сварочного аппарата можно легко рассчитать, зная выходное напряжение и подаваемый им выходной ток.

    Ватт — это скорость, с которой устройство потребляет мощность, а киловатт-час или единица — фактическое энергопотребление устройства. Например, 1 кВт переменного тока имеет номинальную мощность 1 кВт, что означает, что он будет потреблять мощность со скоростью 1 кВт, следовательно, если переменный ток включен в течение двух часов, он будет потреблять 2 кВтч или единицу электроэнергии . Узнайте больше о ваттах и ​​кВтч

    Например, если у вас есть сварочный аппарат, который выдает выходной ток 160 А при 24 В, а общий КПД аппарата равен 0.89 тогда номинальная мощность сварочного аппарата составляет,

    Мощность (кВт) = (Выходное напряжение X Выходной ток) / КПД

    Мощность (кВт) = (24 X 160) / 0,89

    Мощность (кВт) = 4,314 кВт.

    Следовательно, номинальная выходная мощность сварочного утюга составляет 4,314 кВт.

    Мы можем использовать эти знания для расчета мощности, потребляемой сварочным аппаратом за час.

    Для расчета потребляемой мощности сварочного аппарата необходимо умножить мощность сварочного аппарата на количество рабочих часов.

    Например, если мы используем тот же сварочный утюг в течение 1 часа сварки, то потребляемая мощность составит 4,314 кВт X 1 час, 4,314 кВтч.

    Для расчета энергопотребления сварочного аппарата используйте калькулятор ниже.

    Калькулятор энергопотребления сварочного аппарата:

    Как интерпретировать результат:

    После расчета энергопотребления вашего сварочного аппарата в течение часа можно подумать, что потребление энергии слишком велико, но на самом деле мы редко сохраняем сварочный аппарат ВКЛЮЧЕН уже давно.

    На максимуме сварка выполняется в течение 5–10 минут за один проход, а затем есть время ожидания, прежде чем мы возобновим работу. Таким образом, каждый час, в течение которого мы используем сварочный аппарат, 30% времени уходит на замену сварочных стержней, зажим заготовки или выполнение других регулировок.

    Советы по снижению энергопотребления сварочного железа:

    Рассмотрите возможность перехода на инверторную технологию — Портативные и легкие инверторные источники сварочного тока обеспечивают точный запуск дуги и расширенные средства управления мощностью, которые позволяют сварщикам точно настраивать мощность сварки к желаемым параметрам.

    Технология, лежащая в основе этих устройств, предоставляет производителям источник питания, который может выполнять порошковую сварку с высокой и низкой силой тока, сварку стержневой сваркой, сварку TIG и MIG, не говоря уже о дуговой строжке и даже дуговой сварке под флюсом CV.

    Если вам нравится этот калькулятор, поделитесь им в Facebook, WhatsApp, Reddit и Pinterest.

    Спасибо 🙂

    Ссылки:

    Сравнение энергопотребления и энергоемкости производства чугуна и стали в Китае и США (технический отчет)

    Хасанбейги, Али, Прайс, Линн, Аден, Натаниэль, Чунся, Чжан, Сюпин, Ли и Фанцинь, Шангуань. Сравнение энергопотребления и энергоемкости производства чугуна и стали в Китае и США . США: Н. П., 2011. Интернет. DOI: 10,2172 / 1050727.

    Хасанбейги, Али, Прайс, Линн, Аден, Натаниэль, Чунся, Чжан, Сюпин, Ли и Фанцинь, Шангуань. Сравнение энергопотребления и энергоемкости производства чугуна и стали в Китае и США.С. . Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/1050727

    Хасанбейги, Али, Прайс, Линн, Аден, Натаниэль, Чунся, Чжан, Сюпин, Ли и Фанцинь, Шангуань. Мы б . «Сравнение энергопотребления и энергоемкости производства чугуна и стали в Китае и США». Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/1050727. https://www.osti.gov/servlets/purl/1050727.

    @article {osti_1050727,
    title = {Сравнение энергопотребления и энергоемкости производства чугуна и стали в Китае и США.S.},
    author = {Хасанбейги, Али и Прайс, Линн и Аден, Натаниэль и Чунься, Чжан и Сюпин, Ли и Фанцинь, Шангуань},
    abstractNote = {Производство чугуна и стали - это энергоемкий производственный процесс. В 2006 г. на долю черной металлургии приходилось 13,6% и 1,4% потребления первичной энергии в Китае и США, соответственно (Министерство энергетики США / EIA, 2010a; Zhang et al., 2010). Энергоэффективность производства стали напрямую влияет на общее потребление энергии и связанные с этим выбросы двуокиси углерода (CO2).Целью данного исследования является разработка методологии для точного сравнения энергоемкости (использования энергии на единицу произведенной стали) производства стали. Методология применяется к сталелитейной промышленности в Китае и США. Методология направлена ​​на решение вопросов, связанных с определением границ, коэффициентами пересчета и показателями, с целью разработки общей основы для сравнения использования энергии в черной металлургии. В этом исследовании используется восходящий физический метод для сравнения энергоемкости Китая и США.S. Производство нерафинированной стали в 2006 году. Этот год был выбран для того, чтобы максимально увеличить доступность сопоставимых данных по сталелитейному сектору. Однако данные, опубликованные в Китае и США, не всегда соответствуют аналитическому охвату, коэффициентам пересчета и информации о внедрении энергосберегающих технологий. Это исследование в первую очередь основано на опубликованных годовых данных Китайской ассоциации черной металлургии и Национального бюро статистики Китая и Агентства энергетической информации США. В этом отчете установлено, что энергоемкость производства стали в США ниже, чем в основном в Китае. из-за структурных различий в сталелитейной промышленности в этих двух странах.Чтобы понять различия в энергоемкости производства стали в обеих странах, в этом отчете определены ключевые детерминанты использования энергии в секторе в обеих странах. Пять определяющих факторов, проанализированных в этом отчете, включают: долю электродуговых печей в общем объеме производства стали, проникновение в сектор энергоэффективных технологий, масштаб производственного оборудования, доли топлива в черной металлургии и структуру конечной стальной продукции в обеих странах. Доля производства электродуговых печей с более низкой энергоемкостью в каждой стране была ключевым фактором, определяющим общую энергоэффективность сталелитейного сектора.Общая структура сталелитейного сектора с точки зрения среднего срока годности завода и производственной мощности также является важной переменной, хотя данных для количественной оценки этого в сценарии не было. Методология, разработанная в этом отчете, наряду с сопутствующим количественным и качественным анализами, обеспечивает основу для сравнительной международной оценки энергоемкости сталелитейного сектора.},
    doi = {10.2172 / 1050727},
    url = {https://www.osti.gov/biblio/1050727}, журнал = {},
    номер =,
    объем =,
    place = {United States},
    год = {2011},
    месяц = ​​{6}
    }

    Анализатор производительности быстрой сварки ESAB (QWPA)

    QWPA (Quick Weld Productivity Analyzer) — это простой в использовании калькулятор для анализа общих затрат на сварку вашего сварочного производства.Этот инструмент может помочь вам увидеть влияние на стоимость различных аспектов вашего производства, включая увеличение скорости наплавки и времени дуги / рабочих факторов. Вы можете просмотреть PDF-документ, просто нажав кнопку ниже!

    Входные данные процесса сварки

    Сварочный процесс

    Выбрать процесс сварки

    Количество проводов / электродов

    Скорость подачи проволоки (WFS) м / мин

    Площадь стыка поперечного шва мм 2

    Рассчитать

    Количество сварочных проходов

    кол-во

    Выходные данные процесса сварки

    Производительность наплавки проволоки / электрода нетто кг / ч

    Скорость сварки / проход шва мм / мин

    Расчет времени цикла и производительности

    Общее количество сварщиков / опера на станцию ​​

    Фактор времени дуги / рабочий фактор

    Общая длина сварного шва / Изделие, м

    Масса сварного металла в кг на метр сварного шва

    Расход проволоки / электрода в кг на метр

    Время дуги на продукт

    Время выключения дуги на продукт

    Время цикла на продукт

    Энергопотребление кВтч / продукт

    Рассчитать

    КВтч / продукт

    Исходные данные для расчета себестоимости продукции

    Стоимость проволоки / электрода / кг

    Расход газа литр

    Л / мин

    Расчетная плотность флюса кг / м сварного шва

    Стоимость энергии / кВт / ч, включая штраф

    Стоимость сварщика / оператора в час, вкл.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *