Автоматизация технологических процессов колпаковой печи (стр. 2 из 5)
Точность установки колпака на печь обеспечивается вертикальными направляющими штырями, закреплёнными на стенде, и направляющими проушины на колпаке.
Сверху нагревательный колпак имеет специальный захват для переноса его мостовым краном грузоподъемностью 125/20 с двурогим крюком.
Стенд представляет собой сварную металлическую раму, обшитую листами железа, сваренным между собой сплошным газоплотным швом и футерованную. Огнеупорным кирпичом. Длина рабочей части стенда 6300 мм., ширина 2500 мм. Верхняя часть кладки стенда накрывается плитами из стали СТ 3, толщиной от 20 до 40 мм. На стенд укладываются плиты одной толщины. Под стендовой плитой упакованы электронагреватели в виде проволочных ленточных спиралей из нихрома. Диаметр проволоки 4,5 мм., сечение полосы 2,0 * 20,0 мм. Общая мощность электронагревателей одного стенда составляет 75 кВт.
Муфели сварные, из жаростойкой листовой стали типа 318Н10Т толщиной 3,00. Масса муфеля 1,6 т. Внутренние размеры: 2*80*6720*2160мм.
1.2 Характеристика металла, подвергаемого термической обработке
Светлому отжигу подвергаются:
- травленные горячекатаные листы (заготовки) углеродистых сталей, травленные горячекатаные листы легированных сталей, мартенситных и мартенсито – ферритных усталей (нержавеющих);
- холоднокатаные листы легированных и углеродистых сталей после окончательной прокатки;
- листы высокопрочных сталей в промежуточной толщине;
- горячекатаные и холоднокатаные рулоны низколегированной и углеродистой стали.
Смягчающий отжиг горячекатаных нетравленых рулонов мартенситных и мартенсито – ферритных нержавеющих сталей производится без защитного газа.
Листовой прокат высокопрочных легированных и мартенситных нержавеющих сталей толщиной более 6,0 мм. перед травлением подвергаются отпуску без подачи защитного газа по температурному режиму.
Горячекатаные не травленные рулоны легированных сталей перед порезкой на разделочном агрегате № 2 подвергаются отпуску без подачи защитного газа по температурному режиму.
Нагартованные листы высокопрочных сталей СП28 – 43 конечной и промежуточной (не более 3,8 мм) толщин (кроме листов шириной разной или более 2000 мм.) перед отжигом подвергаются обезжиривающей обработке в моечном агрегате для удаления прокатной смазки.
Листы промежуточных толщин перед обеззараживанием, с целью предотвращения гуммированных в и капроновых роликов моечного агрегата, при необходимости подвергается обрезке утоненной кромки переднего конца
(второй коней не обрезается).
Размеры листов для термической обработки в отжигательных прямоугольных печах (мм.):
горячекатаные
| толщина | 3,0 – 10,2 |
| ширина | 1000 - 2500 |
| длина | до 6000 |
холоднокатаные
| толщина | 1,0 – 6,0 |
| ширина | 1000 - 2500 |
| длина | до 6000 |
1.3 Режим термической обработки листов и полос в рулонах
Цели термической обработки горячекатаных и холоднокатаных листов и полос в рулонах – снятие наклёпа, полученного металлом при прокатке и получение требуемых нормативно – технической документацией механических свойств металла при сохранении светлой поверхности.
По своему характеру применения термообработка может быть классифицирована по следующим видам:
а) смягчающий отжиг – для разупрочнения горячекатаных листов и заготовок легированных сталей;
б) рекристализационный отжиг - для разупрочнения холодно - катаного металла;
в) отпуск для снятия напряжений – для предотвращения растрескивания горячекатаных заготовок при травлении;
Весь цикл термообработки разделяется на нагрев, выдержку и охлаждение.
При достижении зональной термопарой температурного задания в соответствии с режимом отжига, указанным в технологических картах, производится автоматическое регулирование печи, осуществляемое через термопару типа ТХА, преобразователь, контроллер, исполнительный механизм.
При отжиге легированных и нержавеющих сталей стендовые электрические нагреватели в обязательном порядке включаются временно с запуском в работу нагревательного колпака.
Выдержка при отжиге листов всех марок сталей и рулонов нержавеющих и легированных сталей начинается с момента достижения заданной температуры технологическими термопарами № 2 (средней) № 3 (стендовой), а при отжиге рулонов углеродистой стали - с момента достижения заданной температуры по кромочной термопаре.
В случаи перегорания технологических термопар отжиг ведётся по аналогии с ранее проведёнными отжигами.
После окончании выдержки садка металла охлаждается под колпаком или под муфелем. Во время охлаждения под муфель непрерывно подаётся защитный газ. Перед снятием нагревательного колпака со стенда термистом в обязательном порядке производится разборка микросхем печи. Подъем колпака осуществляется в три приёма:
- первоначально медленный подъем на высоту 300 – 400 мм. с обязательным поправлением песочного затвора (продолжительность остановки не менее 1 минуты);
- медленный подъем на 1/2 высоты муфеля, остановка не менее 2 минут;
- подъем до высоты крыши муфеля остановка не менее 2 минут;
Во избежание подсоса воздуха в под муфельное пространство печи не допускается задувание, подрыв муфеля элементами конструкций колпака при его подъеме.
Садка металла распаковывается при достижении отставной термопарой № 2 (при отжиге листового металла или термической обработке горячекатаных натравленных рулонов легированных, мартенситных и мартенсито – ферритных нержавеющих сталей) или кромочной термопарой ( при отжиге остальных рулонов).
При распаковке пачкам или рулонам холоднокатаных листов присваивают номера партий. Контрольные пачки или рулоны обозначаются в соответствии с требованиями нормативно – технической документации.
Подогрев перед прокаткой горячекатанных заготовок и холоднокатанных сталей СП28 – 43, ВЛ – ІД, ВКС – 1 толщиной более 4,0 мм. производится по следующему режиму: температура зональной термопары – 750° С; температура средней технологической термопары –100 - 200° С, без выдержки.
После снятия колпака садки металла охлаждается под муфелем 3 – 4 часа с целью выравнивания температуры по ширине и длине листа.
Упаковка металла на стенд согласно предыдущим инструкциям.
Партия холоднокатаных листов легированных сталей, имеющих повышенное содержание углерода, подвергаются повторному отжигу.
Повторный отжиг производится по следующей температуре:
а) перед упаковкой металла на стенд кладка стенда должна быть регенерирована, либо выполнена заново и просушена;
б) на протяжении всего отжига (нагрев, выдержка и охлаждение) природный газ в под муфельное пространство не подаётся;
в) горячая продувка производится от момента установки колпака до его снятия;
г) температурный режим отжига – согласно настоящей технологической инструкции.
2. Колпаковая печь как объект автоматизации
Колпаковая печь с точки зрения автоматического регулирования является емкостным статическим объектом с большим значением постоянной времени Т и малым по величине отношением - t/Т менее 0,2.
Объект управления характеризуется следующими входными параметрами:
- Расходом газа (Fг);
- Расходом воздуха (Fв);
- Расходом защитного газа (Fзг);
- Расходом продуктов сгорания (Fпр сг).
Основными возмущающими воздействиями в процессе нагрева металла являются:
- Изменения характеристики садки (массы и размеров рулона, марки металла, его толщины, плотности намотки) (fхс);
- Изменение давления и калорийности газа (fд);
- Изменение давления в печи (fдп).
Управляющие воздействия:
- Температура садки (tc);
- Температура под муфелем (tм);
- Давление в печи (Рп);
- Давление в дымовом борове (Рдб).
 |
Рис 2.1. Схематическое изображение колпаковой печи как объекта управления.
Перечень контролируемых параметров объекта управления одностопной колпаковой печи, с указанием рабочего диапазона их изменения и необходимой точности измерения, приведен в таблице 3.1
Таблица 2.1 Контролируемые параметры объекта управления.
| Контролируемый параметр | Рабочий диапазон изменения | Класс точности |
| Давление природного газа, Па | 6867-7848 | 1,5 |
| Давление защитного газа, Па | 147,15-343,35 | 1,5 |
| Давление воздуха, Па | 5395 | 1 |
| Температура свода, С | 540-810 | 0,5 |
| Температура под муфелем, С | 640-910 | 0,5 |
| Температура рулонов , С | 540-810 | 0,5 |
| Давление отходящих газов, мм.вод.ст | -15…5 | 1 |
3. Разработка структурной схемы АСУ ТП
Структурная схема автоматизации представлена в графической части проекта (лист 1).
Работу системы автоматизации колпаковой печи можно представить в виде структурной схемы. Система автоматизации представляет собой трехуровневую структуру, состоящую из таких уровней:
1. Уровень измерительных средств. Состоит из датчиков, регулирующих органов, исполнительных механизмов. Он предназначен для преобразования технологических величин (температура, давление и т.д.) в электрические величины, удобные для передачи на второй уровень автоматизации.
2. Уровень локальных средств контроля и регулирования. Представляет собой уровень, на котором осуществляется контроль и регулирование параметров процесса при помощи средств контроля и измерения, находящихся на территории каждого объекта автоматизации. Эти средства расположены на щитах КИП и А и представляют собой: преобразователи, цифровые индикаторы, средства сигнализации, станции управления. Также на этом уровне расположен микроконтроллер, с помощью которого производится ввод заданных значений, управление видеотерминалом, связь с объектом, управление устройствами ввода-вывода. Микроконтроллер осуществляет управление технологическим процессом на данном уровне автоматизации, а также поддерживает связь с верхним уровнем автоматизации. На этом уровне система выполняет такие функции: контроль параметров, дистанционное управление технологическим оборудованием, измерительное преобразование, контроль и сигнализацию измеряемых параметров, стабилизирующее регулирование, регистрацию параметров, выдачу оперативной информации в АСУТП и получение от него производственных заданий. На этом уровне расположены средства диспетчерской и производственной громкоговорящей связи. На верхней ступени этого уровня стоит газовщик, который с помощью видеотерминала и устройств ввода-вывода непосредственно контролирует и регулирует определенные параметры процесса.