Автоматизація технологічних процесів у металургії (стр. 1 из 7)
1. Вступ
За останні десятиріччя автоматизація промислових процесів знайшла широке застосування в усіх галузях промисловості ставши необхідним та невід’ємним елементом нової техніки. Автоматика сприяє підвищенню результатів праці і економії енергоносіїв. Велику роль грає автоматизація виробничих процесів чорної металургії. Застосування автоматизації приближує протікання теплових процесів до оптимальних умов, збільшує виробничу здатність печей, зменшує витрату палива. Так в прокатному виробництві автоматизація нагрівальних пристроїв знижує витрату палива на 10-12%. В результаті застосування автоматичного регулювання підвищується надійність управління і культура експлуатації теплових агрегатів, створюються умови для багато агрегатного обслуговування, підвищується якість виготовленої продукції.
У бізнес-план наступного року Блюмінга-2 ВАТ «АрселорМіттал Кривий Ріг» вже закладене фінансування на проектування автоматизованої системи керування (АСУ) тепловим режимом колодязів у розмірі 1 млн. 340 тис. грн.. Впровадження АСУ дозволить на 30% зменшити викиди СО в атмосферу, знизити окалиноутворення при нагріванні злитків, витрати на енергоресурси, а значить - підвищити якість продукції, що випускається, і поліпшити екологію.
Модернізація і впровадження АСУ тепловим режимом нагрівальних колодязів почнеться з четвертого блоку, а поступово перейде на інші блоки. Ця система дозволить виключити похибки в показниках вимірювальних приладів витрати палива і повітря. Перспективний план з 2009 по 2012 рік передбачає поетапне впровадження автоматизованої системи керування тепловим режимом колодязів з установкою мікропроцесорної техніки і комп'ютерів на робочих площадках нагрівальників металу. Кардинальним змінам піддасться тільки існуюча система автоматизованого регулювання тепловим режимом нагрівання злитків.
Зараз тут зважується питання про підготовку і навчання персоналу для роботи на мікропроцесорній техніці.
2. Характеристика сировини що використовуємо та продуктів що отримуємо
Сировина:
зливки: l=3м перетин 900*900, l=1,7м перетин 840*840; tвих=1300°С; m=8,5 – 12,5 тон.
газ коксо-доменний: %=½; t=20°C; Р=500 мм водного стовпа
Продукція:
заготовка (блюми): 80*80, 100*100, 150*150. Маса заготовок буває 0,8-4,2 тон.
3. Опис технологічного процесу та будови апаратів
Після випуску сталі і її розливання у виливниці (маса зливків буває 8,5-12,5 тонн) останні попадають на ділянку відстою, де протягом певного часу в процесі охолодження виливниць сталь злитків охолоджується до температури 950° С і нижче — кристалізується. У стриперному відділенні після подачі состава зі зливками відбувається їхнє роздягання - зняття виливниць за допомогою спеціальних кліщових кранів.
Далі по залізничній колії зливки надходять у відділення нагрівальних колодязів (ВНК) блюмінга. Доставка гарячих зливів із сталеплавильного цеху в ВНК проводиться відповідно з нормами часу і рівномірно впродовж всієї зміни, поплавочно і тільки в вертикальному положенні. Кількість зливків, що подаються одночасно, в одній подачі обмежується відповідно з нормами встановленими регламентованим графіком. Відповідно до отриманої інформації нагрівальник групи нагрівальних колодязів готує їх до посаду зливків. Посад зливків нової плавки в колодязь виконується після видачі з нього попередньої плавки. При необхідності проводиться усунення неполадок колодязя. В залежності від температури посаду зливків і марки сталі колодязі розігріваються або охолоджуються відповідно до норм температури і часу. Посад зливків в нагрівальний колодязь виконується за допомогою кліщових кранів грузопід’ємність якого 50/20т, якими керують машиністи кліщових кранів. В один колодязь одночасно загружається до 12 зливків масою 12,5 тонн, або до 17 зливків вагою 8,5 тонн. Час для посаду зливків в один колодязь не перевищує 15 хвилин. Після посаду зливків колодязь накривається кришкою за допомогою напольно-кришкового крана (НКК) яким керує нагрівальник металу. Після накривання колодязя кришкою виконується нагрівання зливків в колодязі відповідно з розробленими режимами нагріву металу. Відповідно від марки зливків і температури посаду температура нагріву зливків в колодязі буває 1280-1300
С. Тривалість нагрівання зливків визначається по графіку нагрівання в залежності від температури посаду, типу зливків, маси і кількості зливків.Нагрівання зливків в колодязі відбувається за допомогою тепла отриманого при спалюванні коксового та доменного газу (коксо-доменної суміші). Для повного згорання коксо-доменної суміші в колодязі дотримується співвідношення газ-повітря. Коксо-доменна суміш подається в цеховий колектор під тиском 200-500 кг/м
. При подачі доменного газу в цеховий колектор тиск газу в газопроводі складає 200-1400 кгс/м , а тиск коксового газу в коксовому газопроводі 200-800 кгс/м . Інжекторне повітря в цеховий колектор надходить під тиском 1,5-2 кгс/см 
.Керування тепловим процесом нагрівання зливків в нагрівальних колодязях відбувається автоматично або дистанційно. Цим процесом керує технолог нагрівальник металу.
Керування процесом нагріву метала здійснюється за допомогою наступних систем автоматичного контролю й регулювання: контролю й регулювання температури в колодязі; контролю й регулювання тиску в колодязі; контролю й регулювання тиску співвідношення “газ - повітря”.
В задачу відділення нагрівальних колодязів в ході отримання нагрітих до температури прокатки і рівномірно-прогрітих по перетину зливків та забезпечення гнучкого зв’язку між сталеплавильним та прокатним цехами. Нагрівальні колодязі – це печі садочного типу періодичної дії з розподіленими за часом температурним та тепловим режимами. Технологічний процес являє собою два етапи – період нагріву і період витримки, при цьому зливки метала нагріваються за рахунок радіаційного теплообміну зі стінками колодязя і продуктами згоряння палива (промене спускання) і за рахунок конвективного теплообміну при контакті з продуктами згорання. В період нагріву здійснюється нагрів поверхні зливка до заданої температури, в цей час витрата палива в колодязі максимальна. Під час періоду витримки витрата палива в колодязі поступово зменшується, прогрів зливка здійснюється по перетину, а температура поверхні зливка залишається постійною. Увесь тепловий режим колодязя залежить від температури і ваги завантажувальних злитків, марки сталі, а також від теплової потужності колодязя.
Нагріті зливки (готовність зливків до видачі визначається нагрівальником металу) за допомогою кліщових кранів вивантажуються з колодязя на зливковози які по кільцевій зливкоподачі транспортують їх до прийомного рольгангу прокатного стану. Подачу зливків на стан 1300 виконують з таким розрахунком, щоб забезпечити нормальний ритм праці стану і виключити охолодження металу. На прийомному рольгангу повинно знаходитись не більше 4-х зливків. Температура поверхні зливка становить 1200-1300
С. З зливковозів зливки потрапляють на прийомний рольганг стану і подаються в валки обжимного стану де зливки розкатуються до заданої заготівки. Перед прокаткою на стані всі зливки підлягають зважуванню на рольгангових вагах. Блюминг 1300 виконує прокатку зливків масою 8-13,5тон в блюми перерізом 300х300-400х400мм.4. Специфікація засобів автоматизації
| Позиція | Найменування | Кіл. | Примітка |
| 6.1, 7.1 | Звужуюча діафрагма ДК-100 | 2 | |
| 1.1 | Термопара ТПП-10 M L-1000 | 1 | |
| 6.2, 7.2, 2.1 | Первинний перетворювач тиску АИР-20/М2 | 3 | |
| 6.3, 7.3, 1.2, 2.2 | Вторинний прилад Диск 250 М | 4 | |
| Підсилювач ФЦ-0610 | |||
| 7.4, 1.3, 2.3 | Регулятор РП4У-М1 | 3 | |
| 7.5, 1.4, 2.4 | Задатчик РЗД 22 | 3 | |
| 7.6, 1.5, 2.5 | Блок ручного управління БРУ 42 | 3 | |
| Блок сигналізації положення БСПТ | |||
| 7.9, 1.8, 2.8 | Виконавчий механізм МЕО-250 | 3 |
5. Опис найбільш складних схем автоматизації технологічного процесу
5.1 Схема контролю і регулювання співвідношення “газ-повітря”
Контроль і регулювання співвідношення “газ - повітря” (додаток №1) складається з датчиків розходу газу і повітря АИР-20/М2, вторинних приладів ДИСК-250, блоку ручного управління БРУ-42, регулятору типу РП4У-М1, виконавчого механізму МЭО-250/25-0,25У.
Для повного спалювання палива використовують САР співвідношення "газ -повітря". На газопроводі і повітряпроводі встановлені діафрагми типу ДК-100 (поз. 6.1, 7.1), від яких проведені імпульсні лінії до первинних перетворювачів типу АИР - 20/М2 (поз. 6.2, 7.2).
АИР-20/М2 складаються з первинного перетворювача й електронного пристрою. Середовище під тиском подається в камеру первинного перетворювача і деформують його мембрану, що приводить до зміни електричного опору розташованих на ній тензорезисторів чи електричної ємності, у результаті чого первинний перетворювач видає сигнал напруги. Електронний пристрій перетворить електричний сигнал у цифровий код значення вимірюваного тиску, а потім і в значення тиску. Значення тиску перетвориться в уніфікований токовий вихідний сигнал і відображається у виді числового значення на індикаторному пристрої.
Уніфіковані струмові сигнали надходять у вторинні прилади типу "Диск-250" (поз. 6.3, 7.3). Прилади "Диск-250" призначені для виміру і реєстрації сили струму, а так само неелектричних величин перетворених у зазначені сигнали. В основу роботи приладу покладений принцип електромеханічного зрівноважування, що стежить. Вхідний сигнал від датчика попередньо підсилюється і лише після цього виробляється зрівноважування його сигналом елемента, що компенсує, (реохорда).