Сделай Сам Свою Работу на 5

Обоснование необходимости автоматизации объекта





Введение

 

Современный этап развития промышленного производства характеризуется совершенствованием технологических процессов с целью повышения качества и расширения сортамента металлопродукции в соответствии с требованиями рыночной экономики.

Для повышения качества продукции необходимо постоянно совершенствовать технологию производства, что обеспечивается за счет внедрения автоматизированных систем сбора и обработки информации, анализа технологии и гибкого управления. Оснащение заводов современной вычислительной техникой и использование автоматизированных систем, создает условия для оптимизации режимов сквозной технологии и повышения качества готовой продукции. Внедрение рассматриваемого проекта в действующее производство позволит значительно понизить процент забракованной продукции, улучшить ее качество за счет повышения уровня управления производством.


Описание и исследование предметной области

 

Описание объекта автоматизации (предметной области, технологического процесса, технического устройства или области человеческой деятельности)



 

 

Рисунок 1. Схематическое представление АНО

 

Агрегат предназначен для проведения обезуглероживающего и рекристаллизационного отжига холоднокатаных полос стали и нанесения покрытия. Вес обрабатываемых рулонов от 3 до 30 тонн. Толщина полосы от 0.3 до 1 мм. Скорость транспортировки полосы во входной и выходной частях агрегата до 60 м/мин, в зоне обработки до 45 м/мин. Агрегат состоит из:

- разматывателя;

- гильотинных ножниц;

- сварочной машины;

- горизонтального накопителя полосы (длина полосы в накопителе до 210 м);

- установки для обезжиривания поверхности полосы;

- печи (длина 271 м),состоящей из двух камер нагрева ,двух камер выдержки, двух камер охлаждения;

- установки нанесения и сушки покрытия ( на полосу с двух сторон толщиной 2-3 микрона );

- выходного накопителя (длина полосы до 90 м);

- гильотинных ножниц;

- моталки.

Печь работает в трех режимах:

- обезуглероживание и рекристаллизация;

- обезуглероживание;

- рекристаллизация.

Температура в печи до 1050 С. Полоса в агрегат может быть заправлена, минуя установку нанесения и сушки покрытия (по короткой петле). Рулон весом около 20 тонн обрабатывается 2-2,5 часа. Агрегат работает непрерывно. Кратковременный останов полосы в печи ведет к браку металла. При остановке входной или выходной части агрегата (для сварки или реза ножницами), непрерывность процесса отжига обеспечивается полосой ,находящейся в накопителях. Для перехода на новый режим обработки, останов агрегата или чистку роликов применяется заправочный рулон. Заправочного рулона обычно не хватает на всю центральную часть агрегата, поэтому часть годного металла остается в зоне обработки. Может быть следующая технология обработки рулона:



- 1 входной рулон - 1 выходной рулон;

- до 5 входных рулонов - 1 выходной рулон ( номер выходного рулона - это номер первого рулона на моталке);

- 1 входной рулон - несколько выходных рулонов (входной рулон считается не закончившимся ,пока весь не сойдет с агрегата, выходной рулон меньше 0.5 тонны считается подмоткой и в производстве не учитывается ).

Возможно снятие с разматывателя части рулона, например, при необходимости срочной чистки роликов. Вес рулона, снятого с разматывателя, определяется приблизительно оператором входного поста.

Печь для отжига имеет две камеры нагрева, две камеры выдержки, камеру регулируемого охлаждения, камеру струйного охлаждения и воздушный холодильник.

Первая камера нагрева разделена на четыре зоны регулирования (длина камеры 32,85 м). Первая камера выдержки разделена на девять зон регулирования (длина камеры 160,0 м). Вторая камера нагрева - одна зона регулирования (длина камеры 10,8 м). Между первой камерой выдержки и второй камерой нагрева имеется разделительный тамбур длиной 2,3 метра. Вторая камера выдержки разделена на три зоны регулирования (длина камеры 25,2 м). Камера регулируемого охлаждения имеет длину 13,7 м. Охлаждение осуществляется косвенным методом с помощью труб воздушного охлаждения. Между камерой регулируемого охлаждения и второй камерой выдержки имеется разделительный тамбур длиной 2,3 м. Камера струйного охлаждения обеспечивает охлаждение за счет подачи азота вентиляторами (длина камеры 13,3 м). Выходной тамбур имеет длину 2,6 м. Печь имеет пять газовых свечей. Две основные свечи установлены на входе первой и второй камеры нагрева. Три продувочные свечи установлены на входе и в первую и во вторую камеры нагрева, на входе в камеру охлаждения. Азотоводородный газ, подаваемый в первые камеры нагрева и выдержки, может быть увлажнен в пяти увлажнителях.



Азотоводородный газ, подаваемый во вторые камеры нагрева и выдержки, может увлажняться в трех дополнительных увлажнителях. Сухой азотоводородный газ подается в камеры с помощью перфорированных труб. Максимальный расход защитной атмосферы. Влажный газ (от 50 до 75 % H2) - 390 м3/ч. Сухой газ (от 7 до 15 % H2) - 300 м3/ч. Сухой азот - 365 м3/ч. Натяжение полосы: при разматывании – от 370 до 1500 дН, при смотке – от 590 до 3000 дН. В печи термообработки от 59 до 375 дН. Расчетная производительность агрегата 53125 тонн в год.

Печь тандем служит для термообработки полосы по трем основным режимам задаваемым технологическим персоналом.

Режим термообработки № 1

 

Режим термообработки - обезуглероживающе – рекристаллизационный отжиг.

Обезуглероживание.

Полоса заправляется в печь с помощью заправочной штанги. Через роликовый затвор полоса проходит во входной водоохлаждаемый тамбур и далее в первую камеру нагрева с помощью литых электронагревателей, расположенных на поду, своде и боковых стенах камеры, полоса нагревается до температуры 830 °C.

Первая камера нагрева разделена на 4 зоны регулирования. В зонах температура регулируется по сигналу от термопар.

Точность регулирования составляет ±1 °C. Мощность электронагревателей в зонах регулируется с помощью тиристорных преобразователей.

Полоса, нагревается в первой камере нагрева до температуры 830 °C, поступает в первую камеру выдержки. Эта камера обогревается с помощью литых электронагревателей. Камера разделена на 9 зон регулирования температуры, которая осуществляется по сигналу от термопары. Мощность электронагревателей в зонах регулируется с помощью тиристорных регуляторов.

Обезуглероживание полосы осуществляется во влажном азотоводородном газе (точка росы 30 – 65 °C), с содержанием (50 – 75% H2). Азотоводородный газ, подаваемый в первую камеру выдержки и камеру нагрева, предварительно увлажняется в 5 увлажнителях. Каждый состоит из термически теплоизолированного резервуара с водой, оборудованного электронагревателями. Температура нагрева воды регулируется с помощью регуляторов температуры.

Увлажненный газ вводится в первую камеру нагрева и первую камеру выдержки по всей ширине печи с помощью перфорированных труб, которые установлены под полосой по всей длине этих камер с шагом »16 м.

Рекристаллизация.

После обезуглероживания полоса из первой камеры выдержки через первый разделительный тамбур переходит во вторую камеру нагрева. Здесь, с помощью литых электронагревателей, установленных на поде и своде камеры, полоса нагревается до температуры 1050 °C.

Вторая камера нагрева представляет собой одну - 14 зону регулирования. В этой зоне температура нагрева полосы регулируется по сигналу от термопары. Точность регулирования температуры полосы ±1 °C. Мощность электронагревателей регулируется с помощью тиристорных преобразователей. Полоса нагревается во второй камере нагрева до 1050 °C, поступает во вторую камеру выдержки, в которой выдерживается при температуре в течение заданного времени.

Эта камера обогревается с помощью литых электронагревателей.

Вторая камера выдержки разделена на три зоны регулирования. Регулирование температуры в каждой зоне осуществляется по сигналу от термопары.

Рекристаллизация полосы происходит в среде сухого азотоводородного газа HNx, содержащего 7 – 15% H2.

Точка росы азотоводородного газа на входе в печь ниже или равна 40°C.

Сухой газ вводится во вторую камеру нагрева и во вторую камеру выдержки по всей длине этих камер с шагом, приблизительно равным 16 м.

После рекристаллизации полоса из второй камеры выдержки через второй разделительный тамбур переходит в камеры регулируемого и струйного охлаждения.

В камере регулируемого охлаждения с помощью водоохлаждаемых труб полоса охлаждается до температуры 750 °C в атмосфере азота. Воздух, переходя по трубам воздушного охлаждения, охлаждает полосу, нагреваясь при этом сам. В камере струйного охлаждения с помощью блоков струйного охлаждения полос в атмосфере азота охлаждается до температуры 120 °C. Циркуляция азота организуется с помощью циркуляционных вентиляторов. Точка росы азота на входе в камеры охлаждения ниже или равна 40 °C. В камере струйного охлаждения полосы, скорость охлаждения не регулируется.

Из камеры струйного охлаждения полоса через выходной тамбур с роликовым затвором выходит из печи.

Транспортировка полосы через печь осуществляется по роликам, изготовленным из жаропрочной стали. Ролики камер нагрева, выдержки и регулируемого охлаждения имеют керамическую оболочку.

Печные ролики приводятся во вращение с помощью индивидуальных приводов. При работе печи на уровне полосы поддерживается давление 3 мм водного столба.

Конструкция печи и организация газовых потоков исключает образование взрывоопасных газовых смесей в камерах печи вследствие появления в них кислорода и окисления полосы.

Конструкция печи, газовый режим и вытяжные зонты исключают появление водорода под крышей здания цеха.

На печи установлены пять свечей: 3 основные, 2 продувочные.

Основные предназначены для удаления из печи отработанной атмосферы и регулирование давления в рабочем пространстве печи. Эти свечи установлены на входе в камеры нагрева №1, №2.и третья свеча – на входе в камеру охлаждения. Продувочные свечи предназначены для удаления печной атмосферы, при продувке печи азотом. Две продувочные свечи установлены на входе в камеры нагрева №1 и №2, После выхода из печи полоса поступает в горизонтальный холодильник, в котором она охлаждается воздушными струями до температуры 60 °C. Холодный воздух всасывается вентилятором из цеха, а нагретый выбрасывается из холодильника в цех.

Рисунок 2. Режим термообработки №1

 

Режим термообработки № 2

 

Режим термообработки обезуглероживающий отжиг.

Печь в этом режиме используется только для обезуглероживания холоднокатаных сталей марок I, II, IV.

Вторые камеры нагрева и выдержки, используемые в режиме №1 для рекристаллизации при 1050°C, в этом случае служат для выдержки полосы, нагретой до 800°C во влажной азотно-водородной атмосфере с 50-75% водорода. При этом отключается подача в эти камеры сухой азотно-водородной атмосферы HN[ с 7-15% водорода и вместо нее подается влажный азотно-водородный газ с 50-70% водорода. Газ увлажняется в трех дополнительных увлажнителях.

В последней зоне второй камере выдержки предусмотрена возможность нагрева полосы до температуры 950°C максимально.

Рисунок 3. Режим термообработки №2

 

Режим термообработки № 3

 

Режим термообработки – рекристаллизационный отжиг.

Печь в этом режиме используется только для рекристаллизации обезуглероженных полос холодно катанных сталей марки IV/

В первой камере нагрева полоса нагревается до температуры 950°C. В первой камере выдерки темпенратура полосы поддерживается на уровне 950 °C в конце первоц камеры выдержки (зона № 13) полоса нагревается до температуры 1050°C, далее температура полосы во вторых камерах нагрева и выдержки поддерживается на этом уровне. В этом режиме отключается подача влажного азотно-водородного газа с 50-70% водорода в первые камеры нагрева и выдержки. Вместо него в эти камеры подается сухой азотно-водородный газ HNx с 7-15% водорода.

Рисунок 4. Режим термообработки №3

 

Таблица 1. Базовые программы термической обработки полос в АНО

Параметр Заданные значения параметра
Температура в зоне № 1, оС
Температура в зоне № 2, оС
Температура в зоне № 3, оС
Температура в зоне № 4, оС
Температура в зоне № 5, оС
Температура в зоне № 6, оС
Температура в зоне № 7, оС
Температура в зоне № 8, оС
Температура в зоне № 9, оС
Температура в зоне № 10, оС
Температура в зоне № 11, оС
Температура в зоне № 12, оС
Температура в зоне № 13, оС

 

 

Окончание таблицы 1.

Параметр Заданные значения параметра
Температура в зоне № 14, оС
Температура в зоне № 15, оС
Температура в зоне № 16, оС
Температура в зоне № 17, оС
Расход N2Н2 в зонах №№ 1-13, м3 230-240
Расход NНХ в зонах №№ 14-17, м3 180-200
Расход NН в зонах №№ 1-13, м3 80-100 80-100 80-100 80-100 80-100
Расход NН в зонах №№ 14-17, м3 70-90 70-90 70-90 70-90 70-90
Содержание Н2 в N2Н2 (зона № 3), % 18-20
Содержание Н2 в NНХ (зона № 14), % ³ 7
Температура воды в:            
- увлажнителе 1, ºС + 30
- увлажнителе 2, оС + 35
- увлажнителе 3, оС + 35
- увлажнителе 4, оС + 35
- увлажнителе 5, оС + 35
- увлажнителе 6, оС
- увлажнителе 7, оС
- увлажнителе 8, оС

 


 

Обоснование необходимости автоматизации объекта

 

До модернизации регулирование температуры в 10-17 зонах осуществлялось аналоговыми регуляторами Optonix 411 фирмы Mercilec. В данный момент полностью демонтированы.

Цели создания системы:

- замена морально и физически устаревшего оборудования на более современное;

- сбор, обработка и визуализация параметров технологического процесса;

- управление технологическим режимом печной части агрегата непрерывного отжига №2 с требуемой точностью;

- выдача сигнализации превышения предельных параметров на экран монитора, с архивацией данных;

- предоставление статистической информации о ходе технологического процесса на агрегате с целью определения причин провалов потребительских свойств металла при рассмотрении претензий и получении несоответствующей продукции, а также оптимизация технологического процесса на основе анализа несоответствующей продукции.

 


 

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.