Характеристика и принцип работы агрегата непрерывного отжига

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

В связи с новыми экономическими отношениями, возникшими при рынке между производителями и потребителями, необходимо не только увеличивать объемы производства, но и повышать качество производимой продукции. При всем этом нужно бережно относиться к природным и материальным ресурсам.

Современные методы термической обработки не ограничиваются процессами, связанными только со структурными превращениями металла. Предъявляются также требования к качеству поверхности и к химическому составу готового продукта. Поэтому процесс термической обработки не возможен без применения атмосфер контролируемого состава, позволяющих проводить процессы термической и химико-термической обработки с сохранением светлой не окисленной поверхности изделий. Внедрение непрерывных линий позволяет совместить очистку и термообработку в одной поточной линии, что значительно повышает производительность труда. Автоматизация и механизация технологических процессов, применение вычислительных машин, способствующих комплексной автоматизации всей поточной линии, облегчает труд обслуживающего персонала и сводит их функции к наблюдению за механизмами и приборами на пультах управления.

Всё это возможно только за счет внедрения в производство новейших технологий и средств, которые могут дать столь необходимый результат.

Непрерывные линии обработки тонколистового металла позволяют значительно повысить производительность труда, механизировать и автоматизировать весь процесс. Протяжные печи включают в состав непрерывных линий, в которых предварительно размотанная лента наряду с термической или термохимической обработкой подвергается предварительной очистке, травлению, нанесению различных покрытий и другие операции. Преимуществом этих печей по сравнению с колпаковыми является возможность создания для всей ленты одинаковых температурных и атмосферных условий обработки и получения готовой продукции с однородными свойствами по длине и ширине, тогда как при обработке многослойной плотной садки (рулонов или стопы листов) свойства металла по толщине рулона или стопы, а также края и середины листа или ленты получаются различными. Время пребывания металла в печи сокращается с 5-10 сут. до 10 мин.

Достоинством вертикальных печей является также то, что при движении через печь под действием значительного натяжения и в результате многократных перегибов при высокой температуре происходит выравнивание ленты, поверхность которой до поступления в печь была волнистой или с помятостями. Современные линии агрегатов непрерывного отжига (АНО) обеспечивают возможность проведения в одном агрегате до пяти различных видов термообработки холоднокатаного металла.

1. Характеристика и описание работы агрегата

Агрегат непрерывного отжига, с протяжной печью башенного типа, предназначен для светлого рекристаллизационного отжига полосы из малоуглеродистой стали, с предварительной их очисткой на встроенной в агрегат установке электролитической очистки.

Состав непрерывной линии для светлой обработки показан на рис. 1. В головной части линии установлено оборудование для подачи ленты в печь и подготовки ленты для последующей термической обработки. Для непрерывной работы необходимы два разматывателя рулонов, один из них работает, а другой со вторым рулоном находится рядом, чтобы по окончании первого рулона начало ленты второго рулона можно было присоединить к концу ленты первого. Ленту подают с разматывателя рулонов 1 при помощи тянущих роликов 2.

Рис. 1. Состав агрегата непрерывного отжига

После разматывателей и их тянущих роликов расположены ножницы 3 для обрезки концов ленты и сварочную машину 4 для сварки концов. Перед подачей ленты в печь её поверхность должна быть очищена от всех веществ, которые могут остаться от предыдущей обработки. Поэтому в линии установлено устройство 5 для очистки ленты (мойка в растворах различных веществ, электролитическая очистка и др.). За моющим устройством 6 с обжимными роликами необходимо устройство 7 для осушки ленты, то есть для удаления с поверхности ленты влаги унесённой из устройства для очистки. Сушку ленты осуществляют обдувкой струями подогретого воздуха. Перед самой печью расположено петлевое устройство - петлевая башня 8. Петлевая башня обеспечивает запас ленты необходимый для работы линии с нормальной скоростью в период: сварки концов ленты, при смене разматывателей. После пуска разматывателя ленту подают с повышенной скоростью, чтобы вновь заполнить петлевое устройство. Перед петлевым устройством и за ним устанавливлено устройства для натяжения ленты 9, а перед самой протяжной печью - регулятор натяжения ленты 10 и устройство для её центрирования. В хвостовой части линии сразу же за печью устанавливлено выходное петлевое устройство 8 (перед ним и за ним помещают натяжные устройства 9), ножницы 11 для вырезки сварных швов и два сматывателя 12, которые необходимы для обеспечения непрерывной работы печи. Когда один сматыватель заполнен, ленту начинают наматывать на другой, а первый отводят в сторону, снимают с него рулон, а затем возвращают в рабочее положение. Назначение выходного петлевого устройства - принимать ленту, поступающую из печи в тот период, когда переходят от первого сматывателя к другому. Поэтому петлевое устройство обычно пустое, а при остановке сматывателей начинает заполнятся. После пуска наматывателей ленту убирают с повышенной скоростью, чтобы освободить петлевое устройство.

2. Автоматизация теплового режима башенной печи агрегата непрерывного отжига

Общая задача управления процессом в башенной печи заключается в том, чтобы выбрать и стабилизировать такие условия проведения процесса термической обработки ленты, при которых обеспечивается получение максимального количества металла заданного качества при экономной работе агрегата.

Автоматический контроль параметров процесса отжига.

Протяжные печи в значительной мере насыщены приборами автоматического контроля параметров процесса обработки ленты. Основные измерения следующие:

- Температура отдельных зон камер печи.

- Температура ленты после камер и на выходе из печи.

- Давление в камерах.

- Состав атмосферы.

- Расход газа и воздуха на зону.

- Расход защитного газа.

- Давление газа и воздуха.

- Скорость ленты.

Температура в зонах камер печи измеряется с помощью термопар типа ТХА, работающих в комплекте со вторичными приборами.

Для измерения температуры движущегося металла на выходе из камер или в переходных тамбурах устанавливаются пирометры излучения. Эксплуатация пирометров излучения показала, что они не дают объективной информации о действительной температуре металла вследствие переменной и практически заранее неизвестной (в большинстве случаев) излучательной способности полосы, а также в результате достаточно мощного фона излучения кладки и нагревателей. Для исключения влияния данных параметров разработаны комбинированные установки, включающие пирометр частичного излучения (ПЧИ) и контактный термоэлектрический термометр (КТТ) скользящего типа.

В условиях действующего агрегата с помощью КТТ градуируют пирометр по действительной температуре металла. Затем температура ленты постоянно контролируется только ПЧИ, а КТТ используется лишь для периодической проверки его показаний. Данная комбинированная установка обеспечивает точность измерений (8-10)ОС при скорости транспортировки до 70-90 м/мин.

Указанный способ сочетает достоинства бесконтактной пирометрии (высокое быстродействие, возможность установки датчика вне печи и его включения в АСУ ТП) с преимуществами контактных устройств (исключение влияния переменного фона излучения кладки и изменяющейся степени черноты ленты).

Давление в нескольких точках по высоте или длине камер контролируется с помощью комплекта приборов, включающих первичный преобразователь и вторичный регистрирующий прибор.

Для контроля состава атмосферы в различных точках агрегата предусматривается установка приборов газового анализа.

Расходы газа и воздуха, подаваемых к горелкам зон, газа на печь, защитной атмосферы на отдельные камеры, расход воды на увлажнение контролируется с помощью стандартных комплектов измерительной аппаратуры: измерительных диафрагм устанавливаемых на трубопроводах, датчиков расхода и вторичных регистрирующих приборов.

Скорость движения ленты измеряется с помощью тахометра, сигнал которого поступает на вторичный регистрирующий или показывающий приборы.

Следует отметить, что основным критерием качества термической обработки являются свойства ленты: твердость, электротехнические свойства и др. Поэтому перспективным методом регулирования режима обработки является регулирование непосредственно по свойствам ленты. В качестве примера можно привести систему регулирования в вертикальной печи режима отжига жести, разработанную в США.

Система регулирования корректирует режим обработки ленты по её твёрдости на выходе из печи. Режим нагрева и выдержки ленты ведут, задавая на входе массу металла, размеры ленты и необходимую температуру её на выходе из камеры нагрева.

На выходе из печи контролируют твёрдость ленты. Датчик твёрдости состоит из источника -излучения, поток которого направляется на ленту, и приёмника отражённых -лучей, отградуированного в единицах твёрдости. При отклонении контролируемой твёрдости ленты от заданной система регулирования даёт команду на изменение температуры в зонах нагрева и изменение скорости движения ленты одновременно. Уменьшение твёрдости ленты влечёт за собой уменьшение температуры и увеличение скорости ленты наоборот. В связи с тем, что система только корректирует опорный режим, изменения температуры и скорости в процессе эксплуатации сравнительно не велики.

Автоматическое регулирование соотношения

топливо-воздух

Автоматическое регулирование соотношения расходов топлива и воздуха, подаваемых в печь, должно обеспечивать необходимые условия сжигания топлива :

- топливо должно сжигаться экономично;

- сжигание топлива должно быть организовано так чтобы в печи сохранились наилучшие условия теплообмена факела с металлом и кладкой.

В зависимости от типа печи перед САР ставится задача выполнения одного из перечисленных требований или определённой их совокупности.

Численно соотношение топливо-воздух определяется так называемым коэффициентом расхода воздуха, часто обозначаемым буквой ?. Коэффициент расхода воздуха равен:

непрерывный тонколистовой башенный отжиг

где VВ - действительный расход воздуха; VВО - теоретический расход воздуха, необходимый для полного сжигания топлива; VО - теоретическое количество воздуха, необходимое для полного сжигания единицы топлива; Vт - расход топлива.

Рассмотрение формулы показывает, что для точного определения расхода воздуха необходимо точное знание расходов топлива, воздуха и состава топлива, так как от последнего зависит величина VО. Если топливо сжигается с 1 и при идеальном смешении с воздухом, то развивается максимальная калориметрическая температура горения. При <1 часть топлива не сгорает из-за недостатка кислорода и максимальная температура не достигается. При >1 топливо сгорает полностью, но часть выделяющегося при этом тепла идет на нагрев излишнего воздуха и максимальная температура также не достигается. Как показывают исследования, при сжигании газообразного топлива в реальных печах максимальная температура достигается при 1,05-1,15, а при сжигании жидкого топлива - при 1,15-1,25.

Таким образом, если требуется получить наибольшую скорость нагрева металла и экономичное сжигание топлива, то в печи нужно иметь максимальную температуру и, следовательно, система автоматического регулирования должна поддерживать коэффициент расхода воздуха на соответствующем уровне.

Системы автоматического регулирования соотношения топливо-воздух решают важные задачи, обеспечивающие производительную и экономичную работу печей.

Регулирование осуществляется по схеме объёмного пропорционирования расходов. Расход топлива является ведущим параметром, а расход воздуха ведомым.

Сигнал перепада давления снимается с датчиков установленных в трубопроводах с газом и воздухом (поз15а,14а) и поступает на измерительные преобразователи (поз15б,14б) для газа и воздуха соответственно. Затем сигнал подаётся в БИК-1 (поз14в,15в). Преобразованный сигнал подаётся на показывающий регистрирующий прибор (поз14г,15г). Значение коэффициента расхода воздуха ? устанавливается при помощи пульта на регуляторе. В Ремконте Р-130 сигнал с задания перемножается с текущим расходом топлива и результат сравнивается с значением текущего расходов воздуха. Сигнал рассогласования преобразованный в соответствии с законом регулирования, усиливается в пусковом устройстве (поз14де) и включает исполнительный механизм (поз14е). Исполнительный механизм в зависимости от знака рассогласования закрывает или открывает регулирующий орган расположенный на трубопроводе "воздух". Для выбора режима управления "Руч." или "Авт." используется БРУ-32 (поз.SA14). Для управления исполнительным механизмом в ручном режиме в сторону "Б" или "М" используется переключатель SB.

Математическая модель строится путём соединения следующих алгоритмов контроллера Ремиконт Р-130: ОКО, ВАА, ЗДН, РИМ, РУЧ, ИВБ, УМД между собой согласно их функциональной зависимости. Схема конфигурирования приведена на рис. 2.

Рис. 2. Схема конфигурирования

Входными сигналами алгоритма РИМ являются сигнал от задатчика (ЗДН) и сигнал от преобразователя расхода воздуха (алгоритмами ВАА, вх.01 гр.А.). Сигнал задания формируется путём перемножения в алгоритме УМД сигнала преобразователя расхода топлива (природного газа) (алгоритм ВАА, вх.03 гр.А) и множителя, пропорционального расходу воздуха a и количеству воздуха необходимого для сжигания единицы топлива. Таким образом на входе алгоритма УМД получается величина требуемого расхода воздуха, т.е. сигнал задания для РИМ. Выходные сигналы с алгоритма РИМ преобразуются алгоритмом ИВБ в последовательность импульсов определённой скважности.

Алгоритм ОКО работает совместно с алгоритмом ЗДН (ввод и изменение задания регулятору) и РУЧ (ручное управление ИМ) и является алгоритмом оперативного контроля. Алгоритмы ВАА и ИВБ связывают устройство связи с объектом (УСО) с другими алгоритмами.

Размещено на Allbest.ru