ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время все предприятия должны быть ориентированы на удовлетворение требований потребителя. С этой целью в последнее время ОАО “Северсталь” вкладывает инвестиции в проекты по модернизации и реконструкции основного оборудования. С увеличением производственных мощностей и улучшения качества выпускаемой продукции возникает необходимость в наращивании ресурсов для работы оборудования. В связи с тем, что металлургия является довольно энергоёмким производством, появляется необходимость в дополнительных энергетических мощностях.
Автоматизация производства на основе микроэлектронной техники для развития и совершенствования существующих и создающихся технологических производств, является одним из важных направлений модернизации производства. Особенностью современного этапа развития автоматизации производства является появление и массовое применение качественно новых технических средств, изготовление сетей на базе микроэлектроники. Внедрение автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) приобретает особое значение в связи с ростом требований к скорости вычисления, переработки и выдачи информации. Поэтому разработка и исследование структур и режимов функционирования АСУ ТП на основе микроЭВМ является актуальной задачей. Использование микроЭВМ позволяет на порядок снизить затраты в связи с простоями технологического оборудования, обеспечивает повышение эффективности. Основной, определяющей целью управления оборудованием, технологическими и производственными процессами с помощью АСУ ТП является повышение производительности труда, улучшение качества продукции и использования материально-сырьевых и топливно-энергетических ресурсов. Дальнейшее совершенствование АСУ ТП связано с повышением их экономической эффективности путем индустриального создания автоматизированных технологических комплексов с АСУ ТП.
В данном курсовом проекте предлагается модернизация системы автоматического регулирования тепловым режимом методической печи стана 150 СПЦ ПГП ЧерМК ОАО «Северсталь». Данная модернизация САР позволит обеспечить требуемое качество нагрева металла и выпускаемой продукции, улучшить технико-экономические показатели работы печи при сокращении удельного расхода топлива, улучшить условия труда персонала (визуализация технологического процесса, управление печью через компьютер, регистрация и учёт необходимых технологических параметров), повысить надёжность и безопасность работы оборудования, снизить трудоёмкость управления нагревательной печью.
Модернизация предполагает замену существующей морально и физически устаревшей системы управления печью. Замене подлежат датчики, пульты, шкафы автоматики и другие конструктивы, средства ручного ввода и отображения информации. АСУ ТП нагрева обычно строятся по двухуровневому принципу. На верхнем уровне рассчитываются уставки температуры и выдаются в качестве заданий на локальные регуляторы. На нижнем эти задания отрабатываются локальной автоматикой. Для расчета заданий, которые зависят от марки стали, размеров заготовки, режима нагрева и т.д., используются достаточно сложные математические модели.Локальные САР реализуются в настоящее время на базе программируемых контроллеров различных типов.
1 Общая часть
1.1 Описание технологического процесса объекта
Исходным материалом для прокатки сортовой стали являются заготовки в основном квадратного сечения различных размеров. Масса и размеры поперечного сечения заготовок для каждого прокатного стана определяется в зависимости от размеров и формы готового проката, техническими данными основного и вспомогательного оборудования прокатного стана. Линейные размеры заготовки, масса и химический состав стали являются исходными данными для выбора технологии прокатки и определения параметров нагревательных методических печей и их конструкции.
Производительность прокатного стана и технико-экономические показатели его работы при прочих равных условиях зависят от массы заготовки. Чем больше масса заготовки, тем больше производительность прокатного стана, лучше технико-экономические показатели. Большая масса может быть получена в результате увеличения линейных размеров заготовки. На действующих прокатных станах длина заготовки ограничивается шириной рабочего пространства печи, площадь поперечного сечения – техническими данными прокатного стана. Заготовки наибольшей массы используют на непрерывных прокатных станах.
Нагрев заготовок перед прокатным станом 150 СПЦ осуществляется в методической двухзонной нагревательной печи. Своё название методическая, она получила из-за того, что металл в ней нагревается постепенно, перемещаясь из зоны низких в зону высоких температур. Такой методический нагрев обеспечивается противоточным движением металла и продуктов сгорания, это позволяет полнее использовать тепло движущихся газов. Перемещение металла в методической печи осуществляется толкателем. Толкатель электрического типа, вдвигая в печь заготовку, перемещает металл по всей длине. Металл, в своем движении последовательно проходит зоны печи: методическую зону (зону предварительного нагрева) - сварочную (нагревательную) и томильную (зону выдержки). Продукты сгорания движутся навстречу металлу. Задачей нагрева является получение допустимого перепада температур по сечению заготовки при заданной конечной температуре поверхности. Для уменьшения величины перепада необходимо приблизить температуру томильной зоны к конечной температуре поверхности, а для увеличения интенсивности нагрева необходимо стремиться к увеличению температуры этой зоны. Температура нагрева металла зависит от марки металла.
Методическая печь являются агрегатом непрерывного действия с распределёнными по длине и постоянными во времени температурным и тепловым режимами (при определенной производительности). Для утилизации тепла на печи используется металлический рекуператор – для подогрева воздуха, подаваемого в печь. Задача управления процессом нагрева металла в методической печи заключается в выборе и поддержании режима работы, обеспечивающего получение металла заданного качества с минимально возможным удельным расходом топлива в условиях переменной производительности агрегата. Методическая толкательная печь характеризуется высокой производительностью, достигающей 200-250 т/ч, легкостью загрузки и выгрузки металла, высоким использованием площади пода, она обеспечивает достаточно равномерный нагрев при высоком выходе годного.
Непрерывный проволочный стан 150 предназначен для прокатки катанки и арматурного профиля диаметром от 5,5 до 13,0 мм из заготовок сечением 100х100 мм и длиной от 10500 до 11700 мм из углеродистых, низколегированных и легированных сталей. Подготовленные для прокатки заготовки принимаются от обжимного цеха и укладываются в один ряд на загрузочные решетки, установленные в "0", "1" и "2" пролетах склада заготовок НЗС при помощи кранов. Продвижение заготовок к перекладывающему устройству осуществляется шлеппером.
Перекладывающим устройством заготовки по одной передаются на восьмисекционный подводящий рольганг (2) и по нему поступают к двухзонной методической печи. В случае попадания дефектных заготовок на рольганг они сбрасываются в карман бракосбрасывателя (1).
При помощи втаскивающего устройства (5) заготовки поштучно загружаются через боковое окно в нагревательную печь (8). Продвижение металла по наклонному поду печи производится рычажным толкателем (6), выдача из печи производится поштучно через боковое окно с помощью выталкивателя заготовок (7) и вытаскивающего устройства (11). Нагрев заготовок производится до температуры прокатки, равной от 1100 до 1200 °С. Выдаваемые из нагревательной печи заготовки поочередно при помощи распределительного устройства направляются в один из 4 калибров клети N 1 черновой группы стана (13).
Прокатка на стане ведется: на черновой и 1 промежуточной группах стана - в четыре нитки, на 2 промежуточных группах и в чистовых восьмиклетевых блоках - в одну нитку. Число проходов прокатываемого металла для круга диаметром 5,5; 6,0 и 6,5 мм - 23, для круга 8,0 мм - 21, диаметром 10,0 мм - 19, и для кругов 12,0 – 13,0 мм - 17. На стане используется проводковая арматура качения (роликовые коробки) и арматура скольжения (пропуски, трубки). На выходе раската из клетей №2; 4 и 6 установлены кантующие валки. За клетью № 9 черновой группы по каждой из 4 ниток производится обрезка передних концов раската и, в случае необходимости, порезка его на габаритные длины с помощью аварийных ножниц (14). Раскат в клеть № 10 поступает по направляющим желобам.
Прокатка в черновой, 1 промежуточной группах клетей и в чистовых блоках производится с минимальным натяжением. Прокатка в промежуточных клетях №14-15-16 производится без натяжения при помощи автоматических петлерегуляторов. Обрезка переднего конца раската и аварийная порезка перед чистовыми блоками производится соответственно летучими (19) и аварийными (крошительными) ножницами.
Во избежание скопления недоката в случае аварии в блоках перед ними дополнительно установлены разрывные ножницы. Из восьмиклетевых чистовых блоков (21) катанка подается по направляющим трассам, оснащенным секциями охладителей с форсунками для охлаждения проката водой высокого давления, с помощью трайбаппаратов (23) на виткоукладчик (24). Формируемые виткоукладчиком витки катанки падают на движущийся транспортер (25) и с него непрерывно поступают в накопитель витков (26). На сетчатых транспортерах веерообразно уложенные витки катанки охлаждаются воздушным потоком, создаваемым вентиляторами. На участке водовоздушного охлаждения осуществляется регулируемое двухстадийное охлаждение, позволяющее получать готовый прокат с заданными механическими свойствами и структурой при минимальном количестве окалины на поверхности. Из накопителя витки катанки собираются в мотки на поворотных кругах (27).
Мотки с поворотных кругов снимаются перекладывающими устройствами (28) и укладываются на пресс для подпрессовки и обвязки (29). При помощи шагающих транспортеров (30) мотки передаются на роликовый рольганг (31), по которому поступают к навешивателям мотков (32) и посредством их перекладываются на накопители мотков (пакетмашины) (33). С накопителей (34) мотки снимаются мостовыми кранами на склад готовой продукции или подаются на пакетовязальные машины (35) для упаковки мотков в бухты.
Недокаты с промежуточных групп клетей и брак сматываются на бракомоталке. Уборка окалины из-под стана производится путем смыва водой в яму, расположенную в скрапном пролете. Из ямы окалина отгружается грейферным краном в вагоны или автомашины. Схема расположения оборудования стана 150 СПЦ представлена в приложении 1.