热处理生产线

热处理生产线（共12篇）

热处理生产线 篇1

0 引言

国内金属制品企业的热处理生产线大都是分立元件式的继电控制,电器元件多、接点多、操作不方便,难以长期保证生产工艺所要求的各种参数保持不变。由于对加热炉温度、回火炉温度、走线速度等参数进行精确的控制并保持其相对的稳定是保证产品质量的重要一环,因此,借鉴国外的先进经验,利用自动化程度较高的设备——可编程控制器对热处理生产线进行检测控制以改善设备的性能,提高产品质量。

1 曲轴热处理生产线的工作过程和设计要求

1.1 曲轴热处理生产线的工作过程

曲轴热处理生产线工作过程分为工料上件一正火一急火一回火一风冷一工料下件一料盘回位几道工序。即工件放置料盘上,由链拉料机构将料盘拉至正火炉的进料口,再由气压推料装置推入正火炉;料盘在炉体前后的推料装置和拉料装置作用下沿导向轨道向前运动;从正火炉拉出的料盘由拉料装置送入冷却室,冷却后将其拉出送入回火炉;料盘由拉料装置拉出回火炉后进入回火风冷室,冷却一定温度后再由料盘返回机构送至下料位置下料。

1.2 曲轴热处理生产线的设计要求

曲轴热处理生产线的设计要求如下。

(1)正火炉:额定功率为360kW;设计温度为950℃,炉温均匀度为±5℃;加热分四区,分别为一区预热,二、三区加热,四区保温。

(2)急冷室:冷却方式为下吹风上吸风;电机功率为3kW;工件出室温度为230℃。

(3)回火炉:额定功率为140kW;设计温度为650℃,炉温均匀度为±5℃;加热分三区。

(4)缓冷室:冷却方式为下吹风上吸风;电机功率为3kW;工件出室温度为60℃。

2 曲轴热处理生产线控制系统硬件设计

2.1 曲轴热处理生产线控制系统方案设计

正火炉、回火炉采用全数字三相晶闸管功率控制器以及可控硅过零触发PID连续自动调节控制。插入炉内的双芯热电偶将每区的温度转换成两路电信号,一路送至温控仪,另一路送至记录仪和上限报警仪。温控仪将接收到的信号作内部处理后与设定值比较,比较结果经PID调节后输出一电压控制信号,控制可控硅占空比,调节单位时间内输入该区的功率,从而达到控温的日的。上限报警仪将收到的信号内部处理后与设定值比较,一旦高于设定值,立即切断加热回路并发出报警。热处理生产线控制系统方案结构如图1所示。

2.2 智能温度调节仪

热处理生产线控制系统采用富士PXR系列智能温度调节仪,该表内置“专家PID”调节模型。设计共用了7只智能温度调节仪,正火炉4只,回火炉3只,用于控制炉内温度。回火炉三区温控图如图2所示。

2.3 控制器

系统设计有166个输入、77个输出,而三菱FX2N-128M可编程控制器有16～256个I/O口,可以满足设计需要。

控制系统中,PLC作为控制机对系统实施自动/手动启停控制以及各路报警信号的联锁。在每台电加热器的电热元件表面各选3个具有代表性的过热保护测温点,测温元件选K型热电偶。PLC通过过热保护测温信号依次循环检测各电热元件的表面温度,一旦超温,PLC立即发出信号,提醒操作人员注意。

2.4 D/A模块

控制系统的D/A转换系统由1个FX2N-4DA模块和1个FX2N-2DA模块组成,共有6个输入通道。6个通道的模拟信号分别送往料盘驱动的#1号变频器、正火炉拉料驱动的#2变频器、回火炉拉料驱动的#3变频器、回火炉下拉料驱动的#4变频器、强冷室风机1的#5变频器、强冷室风机2的#6变频器。通过D/A转换器把PIC24+和PLCCOM接口中的数字信号转换成模拟信号输入6个变频器,用来调节变频器输出电压频率。

2.5 触摸屏

控制系统选用三菱GOT1000系列人机界面,触摸屏控制主画面如图3所示。

3 电气电路原理图和控制电路设计

3.1 电气电路原理图设计

电气电路原理图设计包括电源、风机、电加热器、上下料电机的电气原理图设计。

3.1.1 风机的电气原理图设计

控制系统共有9台风机:强冷室2台,回火风冷2台,引风机1台,回火炉热风循环3台,变频电机冷却1台。风机电路中,组合式熔断器起短路和过流保护作用,接触器实现远距离自动控制。各风机的功率为:强冷室、回火风冷风机#1～#4为2.2kW,引风机为5.5kW,回火炉热风循环风机#1～#3为2.2kW,变频冷却风机为1.5kW。

3.1.2 电加热器的电气原理图设计

控制系统有7台电加热器:正火炉4台,回火炉3台。由于正火炉、回火炉各区的加热温度不同,因此各区的电加热器功率也不同,即正火炉电加热1区100kW,正火炉电加热2区80kW,正火炉电加热3区80kW,正火炉电加热4区100kW,回火炉电加热1区70kW,回火炉电加热2区55kW,回火炉电加热3区70kW。电路中,电加热器前端的调功器可根据PLC发出的控制信号去控制串在主回路中的可控硅(晶闸管)模组,由此达到调节电加热器电压或功率的目的。部分电加热器的电气原理图如图4所示。

3.1.3 上下料电机电气原理图设计

控制系统的传送系统由4台电机组成,4台电机分别驱动料盘、正火炉拉料机、回火炉拉料机、回火炉下拉料机,电机转速由变频器调节。各驱动电机的功率为:料盘2.2kW,正火炉拉料机1.5kW,回火炉拉料机1.5kW,回火炉下拉料机1.5kW。部分上下料电机电气原理图如图5所示。

3.2 电气控制电路的设计

由于控制系统的电气控制电路相似,因此这里仅列出部分电气控制原理图,如图6所示。

4 控制系统软件设计

软件主要有设定、控制和报警三部分,主要实现控制系统自动化。PLC自动检测各区域温度,一旦超温,控制系统就自动报警并停运相应系统。控制系统软件主流程图如图7所示。

参考文献

[1]朱祖昌.热处理技术发展和热处理行业市场的分析[J].热处理,2009,24(4):11-24

[2]红梅,刘春梅,李华,等.PLC在加热炉温度控制系统中的应用[J].石油化工自动化,2004(1):57,58

[3]王阿根.电气可编控制控制原理与应用[M].北京:清华大学出版社,2007

[4]王仁华.常用低压电器原理及其控制技术[M].北京:机械工业出版社,2004

[5]王占奎.变频器调速应用百例[M].北京:科学出版社,1999

热处理生产线 篇2

建筑垃圾处理生产线专用轻物质处理器是和整套建筑垃圾处理设备(建筑垃圾给料机、建筑垃圾破碎机、建筑垃圾骨料圆振动筛、建筑垃圾除铁系统、建筑垃圾收尘器)配套组成的“金骨料”建筑垃圾资源化项目合作方案。

建筑垃圾处理生产线专用轻物质处理器应用范围：

轻物质分离器广泛应用在建筑垃圾处理生产线中，是目前最为先进的建筑垃圾处理工艺方案必备设备之一。

建筑垃圾处理生产线专用轻物质处理器产品介绍：

轻物质分离器设备通过把有机物如纸片、塑料、木屑等轻物质，通过振动沸腾或风吹等从建筑垃圾骨料里分离出来，然后通过抽吸抽走再进行颗粒分离，主要对破碎建筑垃圾后的物料进行分离，以达到建筑垃圾骨料的洁净度。

建筑垃圾处理生产线专用轻物质处理器性能特点：

1、最为先进;

2、保证建筑垃圾成品骨料的洁净度;

3、建筑垃圾处理生产线工艺先进;

4、设计理念先进;

5、维修方便，电机消耗低。

建筑垃圾处理生产线专用轻物质处理器工作原理：

设备生产技术问题处理方法探讨 篇3

【摘 要】本文主要分析总结生产中出现技术问题处理过程，结合本单位成功解决电台报无天调故障问题的案例，以此探讨生产技术问题的处理方法。

【关键字】设备生产；技术问题；技术分析

一、引言

产品的生产过程中经常出现技术问题，有些在多批生产后还出现难以定位原因的技术问题，使技术人员感到困惑。其实解决问题的过程也是技术人员和产品成熟的过程，而一套有效的处理方法，可以事半功倍。近期本单位成功解决电台报无天调故障问题，这是一个成功的案例，本文通过该案例分析以探讨生产技术问题的处理方法。

二、问题的重现与定位

今年年初，生产部门反映两百多套电台在系统联试时，有百分之七八十的电台会报“故障无天调”，但是每部电台报故障的概率又很低，调谐几百次甚至几千次才有可能出现一次，而且再按键控，就不再出现。

对于这种成熟产品出现批量性的问题，最先想到的肯定是生产过程中某个环节出了问题，可能是某元器件出了问题，也有可能是某个装接装配环节出了差错，在没有找到问题的根源前，一切皆有可能。首先要做的是对问题的确认，因为每个人对问题的描述受自身技术水平、操作习惯等影响，都有差异。最好的办法是技术主管亲临现场，对出现的问题进行故障重现，确认问题现象，便于组织相关设计师和校试人员展开工作。

在现场，我们安排校试工人与相关设计师对两部认为出现故障概率相对较高的电台与天调，配谐双极天线，进行一整天的连续配谐，观察出现故障时的规律及其它异常现象，并做好试验记录，试验结果见表一。

根据试验结果，可以肯定该问题出现的概率确实很小（0.1%左右），很难让这种现象重现，也就无法将问题定位，这给问题原因的查找带来了很大的困难。但是在试验过程中，校试人员又提供了一个重要信息，每次报故障都出现在换频之后几秒内。正常情况下，电台会将换频信息立即发送至天调，天调同时要进行继电器的复位动作（听声音），但在出故障前，换频后，天调没有同时进行继电器的复位动作，此时按键控（发送调谐命令）必报“故障 无天调”，但延时两三秒钟后继电器动作，这时再按键控就恢复正常了。

这个现象说明在换频时，电台与天调出现了短暂的通信中断，而换频时没有射频信号，可以排除射频干扰的可能。根据以上现象，基本可以将问题定位在电台与天调之间的通信问题上。

所以在碰到生产技术问题时，对于该问题的重现与确认很有必要，特别是这种小概率问题，让相关设计师与校试人员同时参与，他们从各自不同的角度观察问题，在第一步便可得到更多有用信息，对这些信息进行分析后，便可以将问题定位，为后续的工作提供一个准确的方向。

三、问题的分析与逐步深入

既然已将问题定位，就要分析该部分模块的工作原理。电台与天调之间通过单根特征阻抗为50Ω同轴电缆连接，采用复合信号传输的方式，如图1所示，电台中的天调接口模块专门负责与天调之间的通信，它将收发信机上的直流、射频信号、控制信号合成一路信号通过一根同轴电缆传送至天调，然后天调上也有类似的接口电路来分离三路信号分别至各功能模块。

原理清楚了，便可以分析造成该问题的可能原因，并通过出现问题时的现象顺藤摸瓜，一步一步的深入，直至找到问题的根源。

首先我们可以从最初最表面的现象--电台显示界面报“故障无天调”开始入手，这时就需要软件设计师介入，在软件上观察电台与天调通信报故障时通信数据是否有出错，并用老的没有出过问题的天调接口板作对比，观察通信数据，试验结果见表二所示。

表二新旧天调接口板通信数据记录

根据观测到的数据，我们可以发现报故障的天调接口板，在正常通信过程中，电台收到天调的数据出错概率达到29.6%，而且基本上是错在同一位。

下一步，我们则查看天调接口板上的单音解调电路，用示波器观测各点波形，单音解调电路是对天调发送过来的调制信号（ASK调制方式）的解调，图2是调制信号在经过单音解调电路各部分电路时的波形示意图。D处测得的TTL电平则是上一步软件上读到的数据，所以我们先测D处波形，再往前分别测C处、B处、A处波形，根据A、B、C、D处的波形可以判断，在调制信号经过有源带通滤波器时，前半段波形的增益比后半段增益要小，導致前半段幅值相对较小，在到达C点时，因凹陷处没有过门限电压，经过比较器后会出来一个约80us宽的脉冲（正常是208us），最终导致数据的错误。

所以现在将问题的矛头直指从A点到B点的有源带通滤波器，用频谱分析仪HP3588A测量有源带通滤波器的频率响应曲线，一共测量了六块该批次的天调接口板，测量结果见表三。

表三天调接口板有源带通滤波器中心频率

从上表测量数据可以发现，天调接口板有源带通滤波器中心频率均高于28.3KHz，但是它们的带宽有2K，若天调发送过来的调谐信号确实是28.13k的话，这点偏差不应会有问题。

所以我们开始怀疑天调发送过来的载波信号频率是否有偏差，根据天调上28.13KHz载波信号的产生过程，用示波器一步一步往上游测量，最后测到给单片机提供基准频率的11MHz陶瓷晶振，发现它的实际频率在10.8MHz左右。根据下式计算载波频率：

为了进行批量验证，又从库房取出一包该晶振，随机取出24个放在天调电路中进行测量，测得频率均在10.8M左右。

现在问题基本上水落石出了，可以用图3来描述整个过程，换一个11M的晶振或者调整一下有源带通滤波器的中心频率都可以解决问题。所以这种根据表面现象顺藤摸瓜逐步深入查找问题的方式还是很有效的。

四、总结

通过对该技术问题的分析和查找，我们发现的不仅仅是技术上的问题，更多的是管理上的漏洞，如果在采购的时候，不管因何原因要更换器件厂家，因先让器检部门进行检测，或上产品调试，那么就不会因为器件厂家的更改而出现批量性问题；如果对每一个元器件都有一套合理的检测方法，那么就可以控制元器件质量，不会到了校试才发现问题；如果在校试的时候，可以对每一模块或电路进行校试，那也就不会将这种单板上的问题出现在系统联试中；有太多的如果，要想解决此类问题，还得从我们管理上做起，如果我们在管理上做的更规范更严谨一些，那么将大大减少类似技术问题的发生，保证我们产品的可靠性，提高产品的合格率，实现质量出效益，质量赢市场。

参考文献：

[1]《电子技术基础》，康华光，高等教育出版社

热处理生产线 篇4

近几年, 安钢以科技创新为先导, 加快品种结构调整步伐, 大力完善中厚板轧后工艺, 2009年12月18日建成投产了国内先进的中厚板热处理生产线, 工程一次设计, 分二期建设, 工程总投资超过7亿元。建成投产的一期中厚板热处理线为正火线, 设计产量正火+回火钢板22万吨/年。二期预留调质线, 设计新增产能11万吨, 其中正火+回火钢板6万吨/年, 调质钢板5万吨/年, 二条热处理线建成后, 形成总热处理能力达到33万吨/年的热处理规模, 正火+回火钢板28万吨, 调质板5万吨。能够同时满足3500mm炉卷轧机和2800mm中板机组两条生产线板材轧后的热处理需要, 将在提高安钢板材产品档次、扩大板材品种范围、实现板材系列化、增强产品市场竞争力方面发挥重要作用。

1 中厚板热处理线设备概况及工艺流程

中厚板热处理生产线的工艺概念:热处理是高端中厚板产品生产过程中不可或缺的重要工艺, 是将钢在固态下加热到预定温度, 并在该温度下保温一段时间, 然后选用一定的冷却方式和冷却速度进行冷却的加工工艺。通过钢在固态加热、保温和冷却过程中, 发生一系列组织转变, 进而改善钢的机械性能;消除压力加工产生的内应力;提高强度和韧性, 降低金属硬度, 改善切削性能等。在产品试制和产品开发中占用非常重要的地位, 随着现代工业的高速发展, 热处理将发挥更大的作用。

安钢中厚板热处理生产线其主体设备包括:一座辐射管加热辊底式热处理炉、一台抛丸机、一台四重式11棍矫直机、两座冷床、一台定尺剪、一条在线火切线和离线探伤线。热处理炉是中厚板热处理工程的重要设备, 由德国LOi公司承担设计、制造及安装。其组成由入口密封段、出口密封段、炉体钢结构、炉内辊道、辐射管燃烧装置、高焦混合煤气管道、助燃空气管道、废气管道、炉子砌体以及保护气体系统等。辅助区域抛丸机区、矫直机区、冷床区、定尺剪区、探伤、打号机、主电室、各区域电气室及配套的循环泵房、液压站、对中装置等所有机电设备均由国内设计、供货, 安钢自己安装调试。

中厚板热处理生产线的工艺流程:钢板—— (探伤) ———喷丸———正火 (回火) ———[ACC冷却 (预留) ]———矫直———冷床冷却———改尺、取样——— (火切定尺) ———入库

2 中厚板热处理线电气设备供电概况

安钢中厚板热处理线的供配电系统:供电电源取自安钢轧钢区110KV变电站10KV出线柜至中厚板热处理1#电气室, 电源电缆两路供电, 两路电源均能带全部负荷。一期由4台10/0.4～0.23KV的动力变压器降压后供给区域电气室, 各区域电气室配电后供给现场各用电设备。3台整流变压器为热处理炉、定尺剪、矫直机、冷床等区域辊道电机的交直交变频装置供电。变频装置采用ACS800-ABB、AVy6750-SIEI及AVy71100-SIEI系列。变频器至电机的动力电缆采用专用的变频电缆, 信号电缆采用带屏蔽层的控制电缆。

3 中厚板热处理线交流变频调速系统应用

中厚板热处理生产线冷床、矫直机、定尺剪等驱动电机以及热处理线的输送辊道驱动电机均采用一对一的异步电机速度反馈闭环矢量控制, 每1台电机由1台逆变器单独驱动。有制动要求时在中间直流环节并接入一个能耗电阻, 由专门的全控型的功率器件开启。

其余的输送辊道则按生产工艺的需要分成若干个辊道组, 每一组的数台辊道驱动电机由一台逆变器驱动并采用v/f方式的速度反馈闭环控制, 检测其中一台电机的速度信号并将此信号提供给逆变器作为整组辊道的速度反馈信号。利用各台电动机同一时刻运行状态的不同而互补, 大大的缩小了整流装置的容量, 同时保证了系统的调速性能, 节约了电能。所有的交-直-交变频调速系统均采用带有能量回馈功能的整流器组成直流公共母线系统向逆变器供电, 以保证调速系统具有良好的动态性能, 同时也把制动时机械的能量回馈到电网以节约能源。并且每一台逆变器的输出由一根4芯电缆直接送到现场机组, 电缆的第4根芯线分别与电动机的外壳和逆变器的外壳相连。所有辊道组驱动电动机的变频器的输出, 事先由一根4芯电缆引到辊道组附近的电缆隧道的辊道箱内, 再通过安装在辊道开关箱内的开关分线后送至各台辊道驱动电机。开关箱内所有断路器和其他检测元件的辅助点串联后分别送至PLC柜, 作为“准备好”和温度报警信号, 并设有过载和漏电保护。

一期生产线 (外方安装设备除外) 安装辊道开关箱34台, 共采用调速电机450余台/3134kW, 变频传动柜安装35台, 变频装置总容量4387kW。传动系统内部所需的所有电源由进线柜统一配电, 无论是公共整流器还是逆变器其自身的过载能力均为136%/60s。电动机所配的逆变器容量的选取保证满足电动机过载倍数不低于2.5倍, 保证电动机有足够的起动转矩保证电机具备足够短的加速时间。整流器和逆变器均通过PROFIBUS DP总线与PLC进行数据通讯, 实现了全数字化控制。

4 应用效果

变频调速系统以其控制精度高、稳定性好、可靠性高、通用性强、操作、维护方便, 可以满足现场任何复杂的工艺条件的控制要求。已经完全胜任于中厚板热处理生产线上任何形式的设备、任何苛刻环境条件、任何复杂功能要求的传动。建成投产后系统的各项技术指标均达到了工艺、设计以及生产的要求。

5 结论

交流变频调速系统在安钢中厚板热处理生产线的应用, 由于变频制动效果好, 省去了机械制动闸, 由于速度连续可调, 省却了大量减速机装置, 改善了生产环境, 消除了噪音, 同时还可节电12～20%。增产、降耗、优质的效果, 深受设计、工程、操作人员欢迎。

摘要：“变频器+变频电动机”的调速工艺, 采用变频装置拖动交流电机与PLC接口, 导入计算机技术, 实现变频调速的精准度, 提高设备的可靠性高, 保证了生产的连续性和稳定性, 特别是在热处理生产线上由于温度高、灰尘多、水气多等现场恶劣环境下, 应用交流变频调速更显其优越性。

关键词：热处理工艺,变频器,变频电动机,辊道传动,制动电阻,辊道开关箱

参考文献

热处理生产线 篇5

【主题词】概况 差距 环保 节能 对策

随着国民经济的发展，其制造业中的热处理数量与日递增，有报道称20世纪末全球热理件将 达5.6亿吨，占钢材产量的31.2%。又因热处理是以炉窑加热使金属组织变化，而改善制件性 能的特殊加工，其电耗之高，污染之大是可想而知的。

世界工业发展证实，制造技术的先进性是实现工业生产优质、高效、低耗、环保和保持产品 竞争能力的保证。其热处理技术的先进程度，则是保证机械制造技术先进性和产品质量的关 键因素。我国机械工业发展大纲指出：机械产品与世界先进水平之差在以上，其 热处理生产技术十分落后，生产设备与世界先进水平有30～40年之差距。其电耗平均每吨比 日本和欧美要多2～3倍。其热处理行业的清洁生产尚未开展，故三废排放环境污染相当严重 。因此从生产组织模式、产业结构调整、技术投入、科学管理、设备更新改造、人员素质等 方面加快改革刻不容缓。本文就热处理的环保、节能生产及对策浅述如下。

1 概况

据悉，我国机械工业约有热处理厂点10 500个，在职员工15万人，拥有各种热处理炉窑约 11万台，热处理年产值为50亿元。热处理钢件约700万吨、铸件约300万吨，全员劳动生产率平均3万元/人・年。90%以上的热处理炉窑系电加热，其用电量平均占企业用电总量的25%～ 30%，热处理整机总容量约为700万kW、全年用电达85亿kW・h，平均单位电耗全国为1 000kW ・h/t。 设备老化95%的加热炉系周期性作业，80%的制件在氧化气氛中加热。其高效、优质、低污染 的环保可控气体炉、真空炉尚不到热处理设备的5%。而国外热处理全过程的工艺技术参数可 全面控制，逐步向自动化、集成化、柔性化、智能化方向发展。而我国大多数尚未实施碳势 控制，不少企业仍靠经验手工型操作。由于历史原因那种大而全、小而全的企业到处可见， 其社会化、产业化大生产的规模经济尚未形成，因而生产效率低下，与美国差26倍、设备利 用率负荷率<25%，电耗高于美国的40%。其环境污染严重，据不完全统计热处理业每年约有 5 000吨淬火油因蒸发或局部燃烧造成CH化合物、CO及烟尘;有约9 000吨废淬火油因排放不 当而污染水质;每年盐浴炉生成盐蒸汽7 000吨以上和有害废渣约10 000吨;燃煤炉窑排放S O2约1.5万吨，灰分约8.5万吨;喷砂处理中产生的SiO2等有害粉尘10 00 0吨，严重污染了 环境。

在中美专业热处理员工相当条件下，其劳动生产率相差26倍，专业化厂数相差35倍，美国热 处理生产经济效益高，专业厂利润是我国的1.5～30倍，年营业额高于我国25倍，年电 耗却低于 我国40%。清洁生ISO1400环境管理系列标准认证国外已广为开展。中美两国热处理主要状况 差距见表1。

表1中国和美国的热处理状况

2 对策

2.1 专业化生产

由于历史的原因，我国大而全、小而全、万能型、不协作、封闭型企业到处可见。即在一个 工厂内均设置铸、锻、电镀、热处理、模具制造、供热采暖、运输等共用性极强的车间、工 段或班组。因而是质量欠佳、任务不饱满、生产效率低下、设备利用率极低、能耗、物耗 、污染大增的原因所在。

而能源法和节能技 术大纲中就明确指出：企业组织分散、生产集中度差、专业化水平低，推动铸锻、热处理、铆焊、供热等专业化生产是符合国家产业精神的。专业化社会化生产早以被国内外实践证明 ，确是一种先进的生产模式。我国80年代初政府倡导开展专业化生产调整，在41个城市撤消 2 000多个生产极不饱满、技术条件差、能耗污染高的厂点，建立30多个热处理专业厂和420 多个生产协作点，几年内使其平均电耗由15 000kW・h/t降到1 000kW・h/t以下，专业化厂 可在500kW・h/t。如某光学仪器厂未专业化生产前，热处理电耗高达3 000kW・h/t，而专业 化后竟下降至850kW・h/t，设备利用率也提高20%，劳动生产率提高40%。

由此可见具有战略性调整组建的专业化生产厂，必将压缩减少大批数量的热处理点，从而导 致能耗、物耗、污染的巨降、取得明显的经济、社会及环保效益。

2.2 推广新型淬火介质

采用有机物和无机物等配制而成的水溶性聚合物淬火介质，和淬火油改性添加剂，由于冷 即能力可调整，使用中介质浓度可简便测定，有减少变形、防止淬裂，不锈蚀、免清洗、无味、无烟雾、不着火，使用温度高，环保、少无污染，正常消耗是传统油淬火的40%等特 点，因而在国外已普及推广应用。但我国仍普遍采用通用的矿物油，一定比例的氯化钠水溶 液、硷溶液及硝盐溶液为冷却介质。因而造成严重的污染。如某厂采用新型PAG淬火液取代 原20#油淬火后，其成本由原15 000元/年降至8 750元/年，加工成本也由0.78元/件降至 0.44元/件，合格率也由92.6%提高到96.6%，且免除了因油在高温中挥发所致的污染，

2.3 感应加热与环保节能

在满足技术要求确保质量的前提下，减少盐浴炉加热是节能根除污染的有效方法。众所 周知以氯化钡为主经多种化学盐类熔化后，对金属件进行加热，虽有加热速度快，可防止氧 化、温度均匀等特点，但温控由于有盐雾影响极难准确，且操作安全性欠佳，更重要的是由 于氯化钡高温加热会产生严重的有害气体、烟尘及盐渣等污染，故采用感应加热等新设备也 可达标。如木工刨刀与原盐浴炉相比，班产量由3 300片提高至7 200片。万片电耗由900kW・h下降至600kW・h，节电率达33%，还可节约有害氯化钡43吨的好成绩。而钢锯条较原盐 浴炉淬火，由于可获得隐针或细针马氏体组织，其CrWMn钢冲至韧性提高33%，断裂韧性提高 21%，合格率提高20%，节电35%，且免除有害氯化钡取得良好的经济及环保效益。

2.4 新钢种的环保与节能

以新钢种取代传统钢制造同样零件，也可取得物耗、能耗、污染的降低。如非调质钢的应用 即可减少原45#钢830℃加热+保温+淬水油+高温回火之工序，且可根除淬火时产生的一切污 染，还可节能、缩短生产周期、提高工效。经50铃汽车前轴按规范试验横向、纵向、垂直弯 曲疲劳各30万次、50万次和100万次的循环后再加3万km路试后均达标，仅以每根锻造成本下 降64元计算，就可节约企业采购成本110万元。

此外ER8、HD、GD、CH75、GM、CH-1等新型模具钢均有明显的节能环保功效。以后者火焰淬 火钢用于大型模具，经局部火焰加热空气冷却淬火后，较盐浴炉加热淬火，不但成本下降60 %、合格率提高20%，制模周期下降5%，节电80%且根除盐浴所致有害污染及淬火油烟雾、烟 尘之污染，有明显的节能、环保之成效。

2.5 形变热处理

是将锻造、热轧、铸造及热处理工序有机的结合在一起。用其余热进行处理，这不但可减免 重复加热、提高设备利用率、缩短生产周期，且可节能、降低成本、提高制件的综合性能及 质量，更为明显的是减少污染有利于环保。如某施拉机零件，原锻造后使其自然冷却后，再 重新加热+保温+介质冷却的淬火处理，其平均电耗为1.25kW・h/件，而现锻造后用其余热淬 火处理，可免去再加热工序，按20万件/年计算，可节电2.5万kW・h/年，更可喜的是因减除 重新加热之污染，取得明显的效益。

2.6 薄层渗入

即打破人们常规认为各种化学元素渗入金属表层与性能成正比的认识。但经科学实践与理论 证实，并非如此。过深的渗层，不但降低制件的韧性且不利于性能的提高，还浪费能源，增 加成本，更主要的是由于加热时间的增长而使污染上升。为此国内外已采用薄渗技术。若渗 碳层减少30%，则可节电33%。据报道日本汽车工业仅应用该技术后，即可节电1亿kW・h。我 国用量巨大的自行车钢球生产中，采用薄层渗碳后，不但使生产效率提高42%，节电30%，也 使甲醇和煤油的消耗下降52%，寿命提高2倍，取得节能环保双丰收。

2.7 新设备

由于科技的不断发展，各种节能、高效、环保热处理新设备不断出现，为提高热处理水平开 拓广阔空间。例如利用高能量密度对零件作超高速加热，然后自激淬火，具有不氧化、不脱 碳、变形小、表面光洁，提高硬度、耐磨性和疲劳强度等，高频和超高频脉冲及激光和电子 束热处理设备技术。还有离子轰击化学热处理，表面沉积硬化在模具和刀具上应用，经溅射 处理2μmTiN后，其表面硬度可达HV，大大提高使用寿命。还有各种计算机在热处理中 的应用都可取得佳绩。如生产量极大的表壳软化处理，采用自动淬火设备后取得表2的明显 效益。其各种高新设备能耗见图2。由于高新设备可对热处理全程自动电脑监控，时间缩短 ，质量提高、加热源发生根本变化、而有利于高效、优质、节能、环保生产，也将代表其发展方向。

表2新老设备对表壳软化处理的效益比较

2.8 提高质量寿命

提高热处理制件寿命使其达到一顶几个或数十个使用，才是减少从原材料投入到投产，各 种加工物耗、能耗及污染的有效途径，如Cr12钢制m70大型螺母冷镦模具，经液体渗钒+淬火 +回火+退火+锻造等复合处理后，其使用寿命由1 500件上升到150 000件。而高工钢钻头及 高合金钢模具采用无污染、环保真空系列技术处理后，可节约资金200元/t。节电30%，操作人员由12人减至3人，质量寿命提高。其汽车用万向十字轴采用中频淬火后，较原常规工艺 节电80%，寿命也由3×104km提高至13×104km。其质量、寿命的提高才是最大增产增收 。若全面推广其经济、社会、环境效益极为可观。

2.9 振动时效

为消除金属制件残余应力，使其稳定尺寸、金属组织，防止变形与开裂。传统工艺一般采用 炉窑低温加热时效，这不但成本高、周期长，且伴随着长时间的加热不可避免的造成环境之 污染及电耗增大。为此科技界利用不同频率产生的多谐波共振原理制造的多型振动时效系 列电脑控制设备问世。这不但可彻底根除炉窑加热之污染，且可节能。据报道美国己有100 多家公司应用，与炉窑相比可节能40%，金属韧性可提高35%。我国某矿机厂2 500t/年大 型件，若装炉为87炉次测算，可节约煤气187万m3。那么按150元/t测算，采用振动时效可 创37万元的综合效益。

热处理生产线 篇6

一、为什么说生产经营单位是贯彻落实《条例》的重要主体?

在《条例》所明确的相关主体中，生产经营单位是一个非常重要的主体。《条例》对生产经营单位及有关人员的义务和责任作为较为具体和明确的规定。《条例》共六章四十六条，其中与生产经营单位直接相关的内容就有第三条、第四条、第七条、第九条、第十二条、第十三条、第十四条、第十六条、第十九条、第二十六条、第三十三条、第三十四条、第三十五条、第三十六条、第三十七条、第三十八条、第四十条等17条的规定。因此，抓好《条例》的学习、宣传和贯彻落实是生产经营单位的法定职责。

二、生产安全事故的等级是如何划分的?

根据《条例》第三条规定。生产安全事故以事故造成的人员伤亡及直接经济损失划分为四个等级：

1、特别重大事故：是指造成30人以上死亡，或者1 00人以上重伤(包括急性工业中毒，下同)，或者1亿元以上直接经济损失的事故；

2、重大事故：是指造成10人以上30人以下死亡，或者50人以上100人以下重伤，或者5000万元以上1亿元以下直接经济损失的事故；

3、较大事故：是指造成3人以上10人以下死亡，或者10人以上50人以下重伤，或者1000万元以上5000万元以下直接经济损失的事故；

4、一般事故：是指造成3人以下死亡，或者10人以下重伤，或者1000万元以下直接经济损失的事故。

国务院安全生产监督管理部门可以会同国务院有关部门，制定事故等级划分的补充性规定。《条例》还规定上述所称的“以上”包括本数，所称的“以下”不包括本数。

三、《条例》对生产经营单位在事故报告方面规定的主要内容有哪些?

《条例》对生产经营单位在事故报告方面的规定主要集中在第四条、第七条、第九条、第十二条、第十三条等的内容，具体包括三个方面：

1、事故报告及补报的时限与程序。第九条规定事故发生后，事故现场有关人员应当立即向本单位负责人报告；单位负责人接到报告后，应当于1小时内向事故发生地县级以上人民政府安全生产监督管理部门和负有安全生产监督管理职责的有关部门报告。情况紧急时，事故现场有关人员可以直接向事故发生地县级以上人民政府安全生产监督管理部门和负有安全生产监督管理职责的有关部门报告。第十三条规定事故报告后出现新情况的，应当及时补报。自事故发生之日起30日内。事故造成的伤亡人数发生变化的，应当及时补报。道路交通事故、火灾事故自发生之日起7日内，事故造成的伤亡人数发生变化的，应当及时补报。

2、事故报告的内容。第十二条规定报告事故应当包括下列内容：(一)事故发生单位概况；(二)事故发生的时间、地点以及事故现场情况；(三)事故的简要经过；(四)事故已经造成或者可能造成的伤亡人数(包括下落不明的人数)和初步估计的直接经济损失；(五)已经采取的措施；(六)其他应当报告的情况。

3、事故报告的要求。第四条规定事故报告应当及时、准确、完整，任何单位和个人对事故不得迟报、漏报、谎报或者瞒报。第七条规定任何单位和个人不得阻挠和干涉对事故的报告……。四、《条例》对生产经营单位在事故应急处置方面有哪些规定?

《条例》对生产经营单位在生产安全事故应急处置方面的规定主要集中在第十四条、第十六条两条的内容。如第十四条规定事故发生单位负责人接到事故报告后。应当立即启动事故相应应急预案，或者采取有效措施，组织抢救，防止事故扩大，减少人员伤亡和财产损失。在事故的处置中要注意保护现场。如第十六条规定事故发生后，有关单位和人员应当妥善保护事故现场以及相关证据，任何单位和个人不得破坏事故现场、毁灭相关证据。因抢救人员、防止事故扩大以及疏通交通等原因，需要移动事故现场物件的，应当做出标志，绘制现场简图并做出书面记录，妥善保存现场重要痕迹、物证。

五、《条例》对生产经营单位在事故调查与处理方面是如何规定的?

《条例》对生产经营单位在生产安全事故调查与处理方面的规定主要集中在第七条、第十九条、第二十六条、第三十三条、第三十四条等条的内容，主要包括四个方面：

(1)配合、协助做好事故调查。如第七条规定任何单位和个人不得阻挠和干涉对事故的……依法调查处理。第二十六条事故调查组有权向有关单位和个人了解与事故有关的情况，并要求其提供相关文件、资料，有关单位和个人不得拒绝。事故发生单位的负责人和有关人员在事故调查期间不得擅离职守，并应当随时接受事故调查组的询问，如实提供有关情况。

(2)组织事故调查。如第十九条规定未造成人员伤亡的一般事故，县级人民政府也可以委托事故发生单位组织事故调查组进行调查。

(3)落实防范和整改措施并接受监督。生产经营单位按照事故调查报告提出的整改建议采取措施抓好落实，如第三十三条规定事故发生单位应当认真吸取事故教训，落实防范和整改措施，防止事故再次发生。防范和整改措施的落实情况应当接受工会和职工的监督。

(4)公布事故处理情况。第三十四条规定事故处理的情况由负责事故调查的人民政府或者其授权的有关部门、机构向社会公布，依法应当保密的除外。

六、《条例》对生产经营单位及其主要负责人、有关人员不履行事故报告与调查处理有关规定要承担哪些责任?

生产经营单位及其主要负责人、有关人员不履行事故报告与调查处理的有关规定，必须承担相应的责任。主要体现在第三十五条、第三十六条、第三十七条、第三十八条、第四十条等规定中。具体可以从两个层面看：

(一)以事故发生单位主要负责人及有关人员为主体承担的责任

有以下十五种情况之一的，事故发生单位主要负责人及有关人员可能被处于以下处罚：

第三十五条规定的三种情况之一。即(一)不立即组织事故抢救的；(二)迟报或者漏报事故的；(三)在事故调查处理期间擅离职守的，处上一年年收入40％

至80％的罚款。

第三十六条规定的六种情况之一的，即(一)谎报或者瞒报事故的；(二)伪造或者故意破坏事故现场的；(三)转移、隐匿資金、财产，或者销毁有关证据、资料的；(四)拒绝接受调查或者拒绝提供有关情况和资料的；(五)在事故调查中作伪证或者指使他人作伪证的；(六)事故发生后逃匿的。对主要负责人、直接负责的主管人员和其他直接责任人员处上一年年收入60％至1 00％的罚款。

第三十八条规定的事故发生单位主要负责人未依法履行安全生产管理职责导致事故发生的(即《安全生产法》第17条规定的生产经营单位主要负责人的安全生产法定职责。主要有六条：①建立健全安全生产责任制；②组织制定安全生产规章制度和操作规程；③保证安全生产投入；④督促检查安全生产工作。及时消除生产安全事故隐患；⑤组织制定并实施生产安全事故应急救援预案；⑥及时如实报告生产安全事故)依照下列规定处以罚款：(一)发生一般事故的。处上一年年收入30％的罚款；(二)发生较大事故的，处上一年年收入40％的罚款；(三)发生重大事故的，处上一年年收入60％的罚款；(四)发生特别重大事故的，处上一年年收入80％的罚款。

第四十条规定的对事故发生单位负有事故责任的有关人员，依法暂停或者撤销其与安全生产有关的执业资格、岗位证书；事故发生单位主要负责人受到刑事处罚或者撤职处分的，自刑罚执行完毕或者受处分之日起。5年内不得担任任何生产经营单位的主要负责人。此外，有上述情况，构成违反治安管理行为的，由公安机关依法给予治安管理处罚；构成犯罪的，依法追究刑事责任。

(二)以事故发生单位为主体承担的责任

与事故报告、调查处理有关的六种情况之一的。即第三十六条六种情况之一的(一)谎报或者瞒报事故的；(二)伪造或者故意破坏事故现场的；(三)转移、隐匿资金、财产。或者销毁有关证据、资料的；(四)拒绝接受调查或者拒绝提供有关情况和资料的；(五)在事故调查中作伪证或者指使他人作伪证的；(六)事故发生后逃匿的。对事故发生单位处1 OO万元以上500万元以下的罚款。

与生产经营单位安全管理工作不落实导致事故发生的，第三十七条规定事故发生单位对事故发生负有责任的，依照下列规定处以罚款：(一)发生一般事故的，处1 0万元以上20万元以下的罚款；(二)发生较大事故的，处20万元以上50万元以下的罚款；(三)发生重大事故的，处50万元以上200万元以下的罚歉：(四)发生特别重大事故的，处200万元以上500万元以下的罚款。

第四十条规定事故发生单位对事故发生负有责任的，由有关部门依法暂扣或者吊销其有关证照。

七、《条例》中有关规定所说的“事故发生单位对事故发生负有责任”中的“负有责任”主要是指哪些情况?

“对事故发生负有责任”中的“责任”，主要是指生产经营单位没有按照《安全生产法》等法律法规规章、标准及操作规程的规定。落实安全生产保障措施。从而导致事故发生的各种情况，主要包括以下情况：

1、未取得安全生产行政许可及相关证照、不具备安全生产条件从事生产经营活动的。

2、没有建立健全安全生产责任制、安全生产责任制不落实的。

3、没有建立安全生产各项规章制度、操作规程、安全生产各项规章制度、操作规程不落实的。

4、未按照有关规定保证安全生产所必需的资金投入，导致产生重大安全隐患的。

5、不按规定建立安全生产管理机构或配备安全管理人员的。

6、高危行业生产经营单位(危险物品从业单位及矿山单位)主要负责人、安全管理人员没有经过有关部门培训考核合格并取得相应安全的资格。

7、新建、改建、扩建工程项目的安全设施。不与主体工程同时设计、同时施工、同时投入生产和使用。或者未按规定审批、验收，擅自组织施工和生产的。

8、被依法责令停产停业整顿、吊销证照、关闭的生产经营单位，继续从事生产经营活动的。

9、对存在的重大安全隐患，未采取有效措施的。

10、违章指挥，强令工人违章冒险作业的。

1 1、未按规定进行安全生产教育和培训并经考核合格，允许从业人员上岗，致使违章作业的；特种作业人员没有经专门的安全作业培训并取得特种作业操作资证书而上岗的。

12、制造、销售、使用国家明令淘汰或者不符合国家标准的设施、设备、器材或者产品的。

13、超能力、超强度、超定员组织生产经营，拒不执行有关部门整改指令的。

1 4、拒绝执法人员进行现场检查或者在被检查时隐瞒事故隐患。不如实反映情况的。

1 5、生产经营单位没有按规定危险性较大的场所和设备上设置安全警示标志的。

1 6、生产经营单位没按规定对生产安全设备进行维修保养、定期检测并确保正常运行的。

1 7、不按有关规定对重大危险源进行登记建档、制定应急措施及监控的。

18、生产、经营、储存、使用危险物品的车间、商店、仓库与员工宿舍的安全距离情况以及生产经营场所和员工宿舍出口通道情况。

1 9、生产经营单位对爆破、吊装与交叉作业现场安全管理的落实情况。

20、劳动防护用品配备及监督使用不到位的。

21、生产经营单位安全生产日常管理不到位的。

22、对承包租赁的生产经营项目、场所、设备的安全管理不到位的(没有专门签订安全管理协议，对安全进行统一协调管理的)。

23、生产经营单位应急救援预案制定、管理、演练及应急救援器材、设备及维护、保养情况。

24、不落实安全生产法律法规、规章、标准或规程规定的其他情况。

热处理生产线 篇7

为了提升公司产品质量, 增强市场竞争力, 解决落后设备带来的产品表面质量和高机械性能的缺陷。公司引进的由美国EF公司、ADS公司、GE公司及兰化机械厂联合制造的“350㎜连续辊底式热处理机列”主要用于铜及铜合金带材的光亮退火和淬火, 同时对铜及铜合金带材进行表面碱洗、酸洗、钝化等处理。本文探索了该机列在生产应用上的工艺特点, 为生产提供了参考依据。

(二) 生产装备

从图1可看出, 该设备的主体是炉体, 其主要生产流程是:开卷→切头→缝合→碱洗→退火与淬火→酸洗→钝化→打卷。

(三) 生产工艺流程

1. 辅助设备的工艺

辅助设备是指除炉体以外的其它设备的工艺, 其目的是进行表面处理。它包括:碱洗、酸洗和钝化处理。

(1) 碱洗处理

碱洗是脱脂处理的一种方式。溶剂脱脂、碱洗脱脂、电解脱脂和超声波脱脂都是脱脂处理的方法。也可以用苛性钠、碳酸钠、焦磷酸钠、偏硅酸钠等混合, 添加界面活性剂的方法而制成碱液。

根据这台设备和公司生产的具体特点, 选择表1的脱脂处理液能够除去铜及铜合金表面的有机污染物, 特别是残留的轧制油以及混入的机械油。主要避免有机污染物在高温下与带材表面产碳化而影响产品的表面质量, 同时降低碳化物影响夹送辊 (材质型号为精细挤压成形石墨) 使用寿命。

(2) 酸洗处理

对铜带的酸洗通常采用硫酸溶液, 浓度取决于铜带表面氧化程度。现代铜带生产中其表面氧化较轻, 大多数使用浓度为5%～15%的硫酸进行酸洗, 温度取室温, 也可以加热至60℃使用。采用通过式酸洗时间为10～60秒不等。具体的酸洗工艺参数应根据不同的品种和表面状况作相应的调整。

这套设备选用表2的洗液就能除去铜带表面氧化膜。

(3) 钝化处理

铜金属极易失去电子发生氧化反应, 在湿热环境中易被氧化而导致变色。清洗后防变色是铜带表面处理的一个重要环节。

这套设备选用表3的钝化液就能理想地防止铜金属清洗后发生氧化而变色, 保持其表面光亮度。

2. 主体设备的构成和工艺特点

本套设备的主体部分是指炉体部分。它是一套电加热的, 用特殊气氛作保护, 强对流型的连续辊底式热处理机列。专门用于紫铜、青铜、黄铜带材的退火的冷却, 以及铍青铜带材的固溶热处理。

(1) 主体设备的技术参数和特点

炉体操作的说明: (1) 保护性气体中含有H2和O2, 两者混合极易发生爆炸, 我们要严格控制H2和O2的比例, 执行安全操作的规定。 (2) 作为主体炉子, 它的温度和运行速度是关键。根据不同的铜及铜合金牌号, 应该作相应的调整。同时根据炉体内料的运行速度通过两边的活套塔来调整整个机列的运行速度。

(2) 主体设备的工艺特点

从表5可知: (1) 制订的上述各项工艺参数所生产出的产品, 其机械性能能够达到国家标准的要求。 (2) 仅从“350mm连续辊底式热处理机列”来看, 料的厚度越厚, 设定的温度也就越高。如果温度一致, 就可以通过调整运行速度来减少料在炉膛内的时间, 但也应该考虑到辅助设备的运行速度, 以及给上、下料的操作留出足够的时间。因此, 整套机列的运行速度一般要求控制在10～25m/min之间。这样能够保证料通过碱洗槽、酸洗槽、钝化槽的时间达到工艺要求。 (3) “井式电炉”是将料打成卷分上、下两层放入再加入保护性气体进行退火。加之上、下区以及料内圈与外圈的温度都有区别, 其性能有所差异。而“350mm连续辊底式热处理机列”退火在机械性能上均匀性有了很大的提高。

(3) 其它铜合金在“350mm连续辊底式热处理机列”中的生产工艺特点

炉子的目的是为了对料进行热处理, 重有色金属的热处理分为软化退火、成品退火、淬火等形式[1]。以下结合各种形式来具体说明黄铜、铍青铜等在“350mm连续辊底式热处理机列”的退火工艺特点。

1) 软化退火

它包括坯料退火和中间退火, 将合金加热至再结晶温度以上, 保温一段时间后冷却, 目的在于消除加工硬化, 提高合金塑性和降低变形抗力。

2) 成品退火

根据合金冷变形程度及产品性能要求加热至一定温度, 均匀烧透后冷却, 与软化退火相比较, 退火温度和时间的范围要严格控制, 必须均匀, 并根据产品表面质量要求控制炉内气氛。前面介绍的T2M变压器带的退火工艺就是成品退火。

下面就黄铜再加以说明“350mm连续辊底式热处理机列”的退火工艺特点 (见表6) 。

3) 淬火-回火 (或时效)

淬火主要用于热处理可强化的合金, 如铍青铜、镉青铜、铬青铜等。淬火时, 合金加热至比相变点高20～50℃并保温适当时间, 使合金中的强化相溶解于基体之中, 形成过饱和固溶体组织, 然后在水等介质中急速冷却至常温而获得这种过饱和固溶体组织, 以提高合金塑性。下面以铍青铜为例来介绍该机列的淬火工艺。

(1) 铍青铜合金是时效硬化合金, 它的强度、硬度、耐疲劳和导热性能在所有铜合金中是最高的。耐腐蚀性相当于脱氧铜, 耐磨性比铝镍青铜, 17-4PH不锈钢和H-11工具钢更优。它的工作温度范围宽, 从低温到相当高的温度均可保持其有用的性能, 韧性好, 具有良好的抗冲击性和能量阻尼。抗冲击强度比钢大25%, 能吸收60%以上的能量, 它的时效硬化性能稳定, 内磨擦小, 铸造铍铜无残余应力, 各向基本同性单位工作强度、塑性好。

(2) 铍青铜的淬火介质可以是水或风。在“350mm连续辊底式热处理机列”这设备中, 我们采用的是风淬, 当料从炉子中带着高温出来前, 用风机对它进行强制冷却从而达到淬火为目的;所以在设定工艺参数时, 还应考虑到风机的功率。这里以满功率的百分数来进行设定 (见表7) 。

(四) 结论

通过不同产品的生产工艺参数在该机列中的实际运用, 为高精度带材的生产提供了技术保证, 产品质量上了一个新台阶, 从而为公司开拓新市场打下了基础, 创造了一定的经济效益。

摘要：介绍了“350㎜连续辊底式热处理机列”的装置流程、辅助设备和主体设备的生产工艺, 阐述了紫铜、黄铜、铍青铜产品分别在该机列软化退火、成品退火、淬火上的生产工艺特点, 并与“井式电炉”比较, 得出了最佳参数。

关键词：辊底炉,装备,生产工艺

参考文献

[1]西北铜加工厂.350mm连续辊式炉底热处理生产线[J].

[2]重有色金属材料加工手册编写组.重有色金属材料加工手册 (第三分册) [M].冶金工业出版社, 1979.

北盛汽车前处理生产线工艺分析 篇8

北盛汽车前处理生产线由日本大气社设计制造, 设计能力为单班3万辆, 双班5万辆, 运行方式为间歇式生产。生产线已运行5年, 工艺合理, 运行可靠, 能够满足设计要求。

二、工艺分析

1. 前处理的目的

涂装前表面预处理是指用化学或机械方法消除车身内外所有的异物和油污, 如各种防锈油, 拉延油等, 然后涂覆一层密而薄的磷化膜和钝化膜。从而提供适合于涂装要求的良好基底, 使电泳底漆牢固的附着在金属表面, 达到保护汽车车身的目的, 此工艺是直接影响涂层使用寿命和装饰效果的重要环节。

2. 前处理工艺过程

北盛汽车前处理线采用低温脱脂及磷化工艺, 脱脂和磷化温度57±2℃, 输送装置采用悬挂式结构, 运行方式为间歇生产。磷化采用槽外板式循环加热、板框式压滤机。材料使用上海Hankel公司前处理产品, 化学品采用人工补加的方法。采用喷→浸→喷的前处理处理工艺, 工艺过程见图1。

(1) 脱脂。脱脂就是去除车身内外表面的油污, 主要是依靠清洗剂的浸润、分散、乳化及增溶作用达到去除油污的目的。

汽车涂装中常见油污成分, 一是矿物油、凡士林, 它们是防锈油、防锈脂、润滑油、润滑脂及乳化液的主要成分。二是皂类、动植物润滑脂和脂肪酸等, 它们是拉延油的主要成分。三是防锈添加剂, 是防锈油和防锈脂的主要成分。

油污的化学性质。根据油污能否与脱脂剂发生化学反应而分为可皂化油污和不可皂化油污。动植油脂是可皂化的, 它们可以依靠皂化、乳化和溶解的作用而脱出。矿物油、凡士林是不可皂化的, 只能依靠乳化和溶解的作用脱出。

油污的物理性质。根据油污黏度或滴落点的不同, 其形态有液态和半固态。黏度越大或滴落点越高, 清洗越艰苦。根据油污对基体金属的吸附作用, 可分为极性油污和非极性油污。极性油污, 如含有脂肪酸和极性添加剂的油污, 有较强烈地吸附在基体金属上的倾向, 清洗较困难, 要靠化学作用或较强的机械作用力来脱除。

影响脱脂效果的因素。现在汽车生产, 前处理脱脂, 一般采用预脱脂和脱脂两道工艺, 工艺流程为先喷洗再浸洗再喷洗的方法, 其脱脂质量的好坏主要取决于脱脂剂、脱脂温度、脱脂时间和机械作用4个因素。

脱脂剂。早年汽车生产中曾大量采用碱液清洗去油, 主要采用氢氧化钠、碳酸钠、磷酸钠之类的碱性物质, 这类物质价格较低, 使用简单, 可组成机械化生产, 曾在汽车生产中大量使用, 但其脱脂能力较差, 需要较高的脱脂温度。随着表面活性剂产量和品种的不断增加, 出现了把碱性物和表面活性剂结合使用的碱液脱脂剂, 既保存了碱性脱脂剂方便价廉的优点, 又能大大提高脱脂效率, 降低脱脂温度, 与单用表面活性剂脱脂相比, 可降低脱脂费用且有很高的脱脂效果。一般来说, 清洗液的p H值越高, 其清洗效果越好, 但对金属的腐蚀也相应增加。当p H>10时, 镀锌层在碱液中就会有腐蚀。在实际生产中, 选择的p H值10~12, 因为车身在碱液中浸泡的时间较短, 正好利用腐蚀除掉表面的腐蚀层, 增强锌的活性.因此, 必须将p H值控制在12以下。

脱脂温度。一般温度越高脱脂越彻底, 但并不是所有场合都是温度越高越好, 因为温度越高, 耗能越大。在采用某些种类表面活性剂的脱脂液中, 过高的温度会使表面活性剂析出聚集, 如同油珠附着在表面上, 造成磷化膜发花不均匀。

脱脂时间。在脱脂操作中, 必须保证有足够的脱脂和压力喷洗时间。压力喷洗脱脂时间一般为1.5~3 min。浸渍脱脂一般用3~5 min, 增加脱脂时间, 即延长脱脂液与油污的接触时间, 从而提高脱脂效果。油污越多, 脱脂时间就需越长。

机械作用。在脱脂中, 借助于压力喷洗或搅拌等机械作用是非常有效的。因为, 喷洗时不但迫使新鲜的脱脂液与零件表面有良好的接触, 而且破坏了油膜, 同时机械作用能起到冲刷作用, 从而有效地迫使油污脱离零件表面。值得注意的是, 在中低温脱脂中机械作用尤为重要。一般来讲, 压力喷洗脱脂比浸渍脱脂速度快1倍以上。脱脂主要工艺参数见表1。

(2) 水洗。在脱脂之后, 有两道喷淋水洗3A和3B, 它们共同占有一个工位, 目的是通过喷淋水洗, 对脱脂后的车身内外表面及脏物进行彻底清洗, 以防止相互串液、污染槽液。为保证水质质量, 其p H值应<9。一般来说, 每周排放1次。

3. 表面调整

表面调整液的主要成分是钛盐 (磷酸钛胶体) 和磷酸钠, 是微碱性的胶体溶液, 由于胶体微粒表面能很高, 对金属表面有极强的吸附作用, 在被处理表面形成数量极多的晶核, 磷化初期就在晶核周围快速形成均匀的磷酸盐结晶, 限制了大晶体的生长, 处使磷化膜细化和致密, 且提高了成膜性, 缩短了磷化时间, 降低膜厚, 同时也能消除金属表面状态的差异对磷化质量的影响。为提高磷化膜的质量, 使磷化膜细化、均匀薄而致密, 必须对磷化前进行表面调整。因为高温或强碱清洗使钢板表面的活性点转变成氧化物或氢氧化物, 一方面使构成磷化膜的结晶晶核减少, 使结晶生长成粗大的结晶, 形成粗而厚的磷化膜, 这种膜容易受到机械损伤而破碎导致与有机膜的结合力丧失, 另一方面在金属表面留下很多磷化的空白处, 降低了车身的防腐性能。如果不进行表面调整, 就很难形成磷化膜, 对于高质量的汽车涂装, 磷化前的表面调整已成为不可缺少的工序。另外, 通过表面调整可缩短磷化时间。表面调整主要工艺参数见表2。

4. 磷化

磷化处理是指金属表面与含磷酸二氢盐的酸性溶液接触并发生化学反应而在金属表面生成稳定的不溶性的无机化合物膜 (称为磷化膜) 的一种表面化学处理方法, 磷化膜能显著提高在机涂膜对基材的附着力, 并且具有抑制腐蚀的作用。磷化是漆前处理关键工序, 因其简单可靠、费用低、操作方便, 国内外都广泛采用。

(1) 磷化膜形成基本原理。磷化的基本原理可用过饱和理论来解释, 构成磷化膜的离子积达到该种不溶性磷酸盐的浓度积时, 就在金属表面沉积形成磷化膜。磷化处理材料主要成分为酸式磷酸盐, 其分子式为Me (H2PO4) , 金属离子Me通常为锌、锰、铁等。这些酸式磷酸盐均能溶于水。磷酸二氢盐发生离解, 产生金属离子Me和磷酸根离子, 但此时离子积未达到不溶性磷酸盐的溶度积, 并不产生膜的沉积。

在适当温度下, 磷化液与被处理的金属表面接触时, 发生金属的溶解反应Fe+2H+→Fe2++H2。由于铁与磷化液界面处H+不断被消耗, 引起p H值上升。这样又促进 (1) 、 (2) 、 (3) 式的离解反应。界面处的PO43-浓度不断上升, 直至[Me2+][PO43-]>LMe3 (PO4) 2时, 就产生不溶性磷酸盐的沉积, 覆盖在金属表面, 构成磷化膜。Fe2+除部分被参与成膜形成Zn2Fe (PO4) 2·4H2O外, 剩余部分被氧化成Fe3+。

目前市场上磷化液种类繁多, 按其组成成分不同, 可分为锌钙系、锰系和锌锰镍系等磷化液, 锌钙系形成的磷化膜粗糙, 磷化温度高、能耗大、沉渣多;锰系磷化膜薄, 涂膜的耐蚀性差, 以上两种都不是理想的汽车车身磷化液。电泳涂装要求磷化膜薄而致密, 磷化膜质量以1~2.5 g/m2为宜, 而且磷化膜在电泳槽中的溶解度要小, 应有良好的导电性。磷化膜过厚, 不仅导电性差, 涂膜的机械性能和防腐性能也不好, 试验和生产应用证明, 锌锰镍系磷化液是较为理想的磷化液。

(2) 影响磷化膜质量的因素。磷化膜质量取决于酸比、温度和时间参数的影响。

酸比。酸比即总酸度与游离酸的比值。它应根据不同的目的和要求, 不同的处理条件及不同的配方维持在一个适应的数值。酸比比较小的配方, 游离酸高、成膜速度慢、磷化时间长、所需温度高;酸比比较大的配方, 成膜速度快、磷化时间短、所需温度低。

温度。磷化温度是能否成膜的一个非常重要因素, 磷化配方一旦选定, 就要严格遵照工艺范围控制好温度, 温度过高要产生大量沉渣, 磷化液失去原有平衡;温度过低, 成膜离子浓度总达不到溶度积, 不能生成完整的磷化膜。

时间。根据不同的目的, 在不同的配方中都有规定的工艺时间, 时间过短, 成膜量不足, 不能形成致密的磷化膜层;时间过长, 由于结晶在已形成的膜上继续生长, 可能产生有疏松表面的粗厚膜。

(3) 磷化膜质量标准。磷化膜是车身的重要的一层膜, 根据资料介绍和实践证明, 对阴极电泳前磷化膜应具备以下质量标准。

外观。目测应均匀、致密、无锈;磷化膜质量应在2~3 g/m2范围;结晶细度<10 mm;P比85%以上 (即膜中Zn2Fe (PO4) 2·H2O含量高、耐碱性好) , Ni含量>20 mg/m2。

(4) 主要工艺参数。磷化主要工艺参数见表3。

5. 水洗

磷化后的水洗采用喷→浸→喷工艺, 主要目的是冲掉磷化后车身内外表面的磷化液及脏物, 以防止相互串液、污染槽液。为保证水质质量, 其p H值应控制在>6, 一般每2周排放1次。

6. 钝化和反渗透膜水洗

钝化和反渗透膜水 (简称RO水) 洗 (Reverses Osmosis, RO) 。在北盛汽车前处理生产线上, 钝化和水洗共占有1个工位, 分两次喷淋实现工艺要求, 目的分别为钝化和去离子水洗。

钝化。磷化后的钝化处理是指对磷化膜采用含铬的酸性水溶液补充处理, 它有以下两个方面的作用:一是使磷化膜孔隙中暴露的金属进一步氧化或生成铬化层, 填补磷化膜孔隙, 使其稳定于大气中, 以便提高磷化膜单层的防锈能力, 故也称之为封闭处理;二是通过含铬的酸性溶液处理, 可以去掉磷化膜表层疏松结构及包含在其中的各种水溶性残留物, 降低磷化膜在电泳时的溶解量, 以提高涂膜的耐蚀性。欧美以及我国, 大都采用钝化处理, 日本因铬的污染问题而较少使用。目前流行的主要是铬盐钝化, 3价铬工艺比6价铬工艺效果更好, 且废水处理也比较容易, 正在被广泛采用。

去离子水洗。汽车车身在进入电泳槽之前必须进行去离子水洗, 以免杂质离子带入电泳槽, 给电泳漆膜带来影响。钝化和RO水主要工艺参数见表4。

三、工艺设备布局

前处理生产线设备庞大、布局合理、结构紧凑、自动化程度高。线全长61.9 m, 在空间上分为地下、地面和空间3层布置。地下一层为设备安装层, 地上一层为加料和通道层, 空中一层为工艺通道层。

1. 地下一层

地下一层是在地平面上挖出的断面为6000×3500 mm的地坑, 该层中共有13个卧式离心泵, 作用在于喷淋和槽液循环。喷淋工艺段就只有用于喷淋的泵, 浸入工艺段除了用于喷淋泵外, 还有用于槽液循环搅拌的泵, 在泵的进口端管路上, 全部安装有过滤器, 避免杂物损坏泵和各种阀门、传感器和仪表。此外, 在地下一层, 还安装有换热器、储备槽和排放管线等, 对满足槽液温度、槽清理和维修起着非常重要的作用。

2. 地面一层

在地面一层中设有人员行走通道, 通道右侧设有6种药品加料装置, 分别为脱脂液补加、表面活性剂补加、表调剂补加、磷化液补加、磷化促进剂补加以及钝化剂补加。

按照目前产量, 1区预脱脂槽液每月排放1次, 然后由2区脱脂槽向1区预脱脂槽排放, 补加脱脂槽槽液。3区喷淋水洗 (3A和3B) 每周排放1次。工作时, 靠自动装置向B槽补加自来水, 实现水的平衡。表调液排槽每四周1次, 根据测得的参数, 向表调加料罐中投放表调剂。磷化槽及管网每月清洗1次, 槽液根据酸度、p H值及锌锰镍的含量要求进行补加。水洗槽每周排放1次, 工作时自来水自动补加。钝化槽和RO水槽每周排放1次, 工作时, 钝化液根据所测得的参数进行补加, RO水根据液位自动补加。

此外, 在地面一层中, 设有排放地坑, 该地坑与外面的污水站相连, 使排出的废水经水处理后进行排放, 满足环保要求。

3. 空中一层

空中一层是用钢结构在地面上搭建起来的一层。在该层中, 由于从前处理到表调段处于碱性环境中, 因此是用碳钢构建的。为使脱脂后处于裸露的车身保持湿润和冲洗干净, 在各个槽壁上装有喷嘴。从磷化到前处理出口, 全部是不锈钢材料。为保证不串液, 在各个槽壁上安有喷嘴, 确保车身冲洗干净。生产时, 靠PLC控制的电小车吊着放有车身的电泳滑撬, 按预先设置的工艺要求, 间歇地经过前处理各个液槽, 从而实现前处理生产。此外, 在该层中放有板式磷化出渣机, 目的是除去磷化液中的渣子, 确保磷化液满足生产要求。

四、总结

北盛汽车的前处理生产线, 投产已近5年, 生产了3万辆车。生产线工艺先进、性能可靠。采用的悬链结构, 非常好的满足了间歇式生产的工艺要求, 同时由于使用顶棚结构, 灰尘和油污不能落到车上。但是也存在一些问题, 顶棚虽然阻止了灰尘和油污落到车上, 但是槽液中的一些高分子的化学品也能够附在顶棚上, 有时会给电泳漆膜造成缺陷。

摘要：北盛汽车前处理生产线工艺分析、工艺设备布局。前处理的目的, 前处理工艺过程。

热处理生产线 篇9

由于余热发电项目较好的节能减排效果和经济效益，成为水泥企业的一个经济增长点，在市场竞争激烈的地区是否配套余热发电项目可能会成为水泥企业是否盈利的关键。余热发电项目投入运行后会对水泥熟料生产线运行造成较大的影响，若不正确、及时处理会造成熟料生产线和余热发电项目运行的不正常，达不到项目预期的收益。并且由于余热发电项目依附于熟料生产线，熟料生产线应采取有效措施以提高发电效果。

1 对熟料生产线的相互影响及处理

1.1 对窑头风机和窑尾高温风机的影响及处理

余热发电投入运行后对窑头和窑尾高温风机的影响是直接的，因为对于窑头风机来说，余热发电投入运行后，收尘器系统上增加了沉降室、AQC锅炉及其与熟料冷却机、原窑头收尘器之间的三段连接管道，系统阻力大概增加2000～2500Pa，但是窑头风机的入口温度也由原来的300℃左右(窑头收尘器为电收尘器，没有空气冷却装置)或200℃(窑头收尘器为袋收尘器，配备有空气冷却装置)降低为不到100℃，对于这种进口介质的变化，若在熟料生产线设计时没有进行考虑，窑头风机在一般情况下是不能满足需要的。因此，应对窑头风机性能进行核算，根据风机的性能参数，结合实际运行情况，做出风机处理的技术方案，最好由原风机制造厂家来进行这项工作。据笔者了解，大部分进行余热发电工程熟料生产线的窑头风机都会因为压头、配套电机功率不足而对风机叶轮进行改造，更换大功率电机，也有少量的项目窑头风机设计余量较大而没有改造。由于风机核算、方案准备和风机叶轮、电机的供货都需时间保证，这项工作应及早进行，若待至余热发电项目投入运行发现风机需要处理时再进行，则会造成巨大经济损失。

窑尾高温风机也是如此，在余热发电项目投入运行后，窑尾系统阻力由SP锅炉和其连接管道的增大而增加700～1000 Pa，对于增湿塔在高温风机后的生产线，高温风机的进口介质温度将由300～330℃降至220℃左右，而对于增湿塔在高温风机前的生产线，高温风机进口介质温度将由原来的200～270℃变化至230℃左右，但是在余热发电投入运行后由于喷水的取消，高温风机的处理风量有所降低。一般情况下，余热发电投入运行后，高温风机的电流有波动，C1出口负压有所提高，有利于回转窑产量的提高。在实际项目实施过程中，对高温风机进行改造的较少见，但还应与窑头风机处理方式一样，提前进行性能核算和方案准备。余热发电项目对熟料线的影响见表1。

1.2 对回转窑产量的影响及处理

余热发电项目投入运行后，由于C1出口负压有所提高，客观上为回转窑提高产量提供了可能，制约回转窑提产的最大因素是篦冷机冷却能力，篦冷机冷却能力不但会造成熟料温度过高，还会导致窑头罩和AQC锅炉入口温度较低，影响发电效果，而若采用厚料层操作，严重时会出现部分冷却风机返风，更加剧了这种现象。出现这种问题的根本原因是部分篦冷机冷却风机压头过低，随着回转窑产量的增大，篦冷机料层厚度增加，阻力增加，而离心风机的特性是随着出口压力的增加风量减少，当出口压力增加到一定程度时，风机风量可能为零，从而导致熟料温度过高。可根据实际情况，对篦冷机前段冷却风机进行改造，更换较大压头的风机或叶轮，保证冷却风量，尽可能降低熟料温度，提高AQC锅炉进口温度和风量，进而提高AQC锅炉蒸汽量，达到回转窑和余热发电都增产的目的。

1.3 对生料系统的影响及处理

余热发电项目投入运行后，大部分企业为了提高SP锅炉出力，都会将生料磨进口温度控制在下限。一般情况下，余热发电投入运行后，随着磨内温度的降低，会引起生料磨进出口压差升高，风环风速降低，带料能力下降，吐渣增多，振动值增大，磨机台时产量有所降低。对生料系统的另一影响是对循环风机、尾排风机和窑尾收尘器的影响，磨机进口温度降低会引起从磨机出口至循环风机、窑尾收尘器、尾排风机所有设备进口介质温度的降低，在进口阀门同样开度的情况下，循环风机、尾排风机电机电流会增加，收尘器负荷降低。若不及时处理，不但影响生料供应，还可能会引起磨机跳停、两个风机电机超电流、收尘器内结露等设备事故苗头的出现。

应对生料系统问题的方法是调整，根据实际情况及时调整操作参数。由于用于调整磨机进口风温的SP锅炉进口阀门和入高温风机旁路阀门基于回转窑安全操作的考虑都由回转窑操作员进行操作，而余热发电操作员与生料磨操作员对进入各自系统风温都谋求更高，因此出现余热发电系统与生料系统争热风的矛盾，应制定相关规定，在优先保证生料用风最低风温的基础上才能提高入SP锅炉风温，此矛盾即可化解。生料磨在余热发电投入运行后，就适当增加循环风机进口阀门开度，保持风环风速，减少磨内喷水，加大研磨压力。由于系统风量减少，窑尾风机进口阀门应减少开度。通常情况下，经过一段时间的探索，可以找出适合自己生产线的具体调整参数，磨机台时产量可保持原有水平，磨机主电机、循环风机电机电流有所上升，尾排风机电机电流有所下降，整个生料系统电耗会有所上升。

2 熟料生产线对余热发电的影响及处理

2.1 对运行的影响及处理

余热发电工程是依附于水泥熟料生产线上的，水泥熟料生产线对于余热发电的作用不言而喻，余热发电运行对水泥熟料生产线的波动相当敏感，波动稍大就会造成余热发电解列，甚至停止运行。水泥熟料生产线操作水平也直接影响到余热发电的安全运行和运行效果，因此，水泥熟料生产线的稳定运行是余热发电项目稳定运行的前提。余热发电投入运行后，对熟料生产线的设备故障率、回转窑运转率、投料量波动、窑头负压波动等提出更高要求，应加强设备的巡检、预检修力度，稳定原燃材料进厂质量，加强均化，稳定生料质量和投料量，根据余热发电要求及时调整篦冷机用风，稳定窑头负压和沉降室入口风温。回转窑、生料磨、余热发电三方面操作应互相配合，及时调整参数，保证系统稳定、安全运行。熟料生产线对余热发电项目的影响及改进措施见表2。

2.2 对发电量的影响及改进

若要余热发电项目更高效的运行，生产线应提供有利的条件和支持。水泥熟料生产线在余热发电投入运行后，由于C1负压增大，窑头风机改造后窑头通风能力提高、篦冷机冷却能力提高，回转窑的日产量一般会增加3%～8%，随着回转窑日产量的增加，发电量会增加，但吨熟料发电量有所降低。提高发电量的主要措施如下。

2.2.1尽可能降低生料系统、煤磨系统生产所需风温

生料系统生产过程中由于烘干物料的原因需要消耗大量的热量，会导致SP锅炉出力不足和发电量的降低，降低生料系统生产所需风温将是提高发电量的重要措施。降低生料系统生产所需风温主要考虑的因素是出磨水分，应保证出磨水分小于0.5%，另一因素是窑尾收尘器的出口温度，避免收尘器内温度过低而结露。煤磨系统亦然。降低或取消生料磨内喷水、取消自石灰石破碎至生料磨所有为控制扬尘而设置的喷水点，取代收尘器和密封措施，严格控制生料其他组分和原煤的水分，可以大幅降低磨机生产所需风温，从而达到提高发电量的目的。如一3000t/d水泥熟料生产线配套了7500k W的余热发电项目，通过一系列措施的实施，在生料磨产量不降低的情况下，生料磨入口温度由余热发电投入前的270℃左右降至现在的190℃左右(夏季会高于此值)。

2.2.2加强熟料系统的保温和密封

熟料系统散热和冷风的掺入是影响余热发电发电量的根本原因。散热主要有C1出口至SP锅炉管道、篦冷机至沉降室、AQC锅炉管道散热等，在余热发电投入运行之前，这些散热有助于减轻增湿塔的负荷而没有引起重视，有生产线的C1出口温度与SP锅炉进口温度相差达40℃，严重影响余热的利用，应对以上管道重新保温，对生料磨和煤磨可考虑对本体进行保温。熟料系统冷风的掺入点较多，主要有预热器各检查门、捅料孔的漏风，窑头、窑尾密封处的漏风，篦冷机检修门、破碎机下部溜子漏风，生料磨、煤磨系统各冷风阀等。处理的措施是取消没必要的冷风阀，并必须用密封阀进行调整，减少泄漏率，必要时更换为零泄漏密封阀;加强生料、煤立磨进料口和吐渣口的密封;对预热器各可能漏风点利用点火初期的正压进行排查，杜绝操作过程中捅料孔长时间打开的现象，更换损坏的捅料孔;尽可能缩小破碎机下部溜子的截面尺寸，有空间时可加装卸料阀。总之，采取一切措施，保证熟料系统除篦冷机冷却用风、一次风机鼓风、二次风机鼓风外杜绝掺入其它冷风。

2.2.3在组织制度方面的保证

如前所述，由于各系统由不同操作员进行操作，并且他们的利益关注点不一定相同，因此，在组织和制度层面，应调整不利于统一协调、实现企业利益最大化的组织机构设置、相关考核控制制度等，可采取余热发电与熟料、生料系统组成一个大的运行班或作为一个考核组织进行考核，避免三方面的冲突，互为对方创造条件;在充分探讨、实践的基础上，对相应的技术管理文件进行修订。

3 结束语

热处理生产线 篇10

铜箔后处理生产线主要工作是将生箔机生产出来铜箔进行表面处理,加热,卷取,最终生产出成品卷。主要设备有开卷机,进料装置,多个张紧装置,卷取机。该设备主要用于超薄片状铜箔的处理,此种铜箔轻,薄,标重在90g/m2左右,极容易出现打折,压印,串卷,断箔等问题。这种大型多轴卷绕设备的技术难点就是如何实现机列带上恒张力控制,保持带上各级间线速度恒定。目前能实现恒张力控制的方法大致有如下几种[1]:(1)力矩电机加驱动控制器(2)磁粉制动器加直流调速单元(3)间接张力控制(4)直接张力闭环控制。这4种控制方法各有优缺点,但是第4种方法,相对前3种,张力控制精度高、系统稳定性好。本铜箔后处理生产线就采用第4种控制方法,以张力传感器反馈带上实际张力与伺服电机和SIMOTION D运动控制平台构成直接张力闭环控制系统,该系统的稳定性和精度满足现场生产的工艺要求。

1 SIMOTION D介绍

在运动控制领域,一般的电机驱动器提供了丰富的运动控制功能,但逻辑控制和复杂运算功能却相当弱,而一般的PLC提供了全面的逻辑控制功能,但又很难具备运动控制的全部功能。传统的应用方式是将PLC和伺服控制器配合使用,但存在高速数据传输、数据同步和精确控制等方面的问题。新一代的运动控制平台SIMOTION D[2]是为那些运动控制要求复杂、高速、精确的机器而设计的。SIMOTION D系统的目的是为各种运动控制任务提供一种简单、灵活的控制平台。除了运动控制功能外,还集成了逻辑控制及工艺控制,可以独立完成以往PLC加电机调速器的所有功能,主要应用于那些控制要求复杂,控制速度快的运动控制场合。

SIMOTION D是一款紧凑型驱动器平台,基于最新的SINAMICS驱动产品系列。在SIMOTIOND中,SIMOTION的逻辑控制和运动控制功能与SINAMICS驱动控制软件均运行在SINAMICS S120硬件系统上。SIMOTIOND具有不同性能版本,从而确保了最高的分级能力与灵活性。通过符合工业控制系统提供标准化编程语言的国际标准IEC61131-3的集成PLC,SIMOTION D不仅能控制运动,还能控制整个机器。HMI (人机操作界面)装置能够连接到本机,通过PROFIBUS或以太网接口,用于操作和监控。通过这些接口,可以进行远程监控、维护和数据浏览。SIMOTIOND提供了一体化的解决方案即控制器、驱动器及人机界面的程序全部集成在一起,工程开发系统SCOUT软件可以实现由一个开发环境解决所有的运动控制、逻辑及工艺控制问题,并且它还能够提供所有必要的工具,从编程到参数设定,从测试到故障诊断。在计算机技术和网络高速发达的今天,人们对电气设备的集成度和自动化程度的要求不断提高,在自动化领域,像SIMOTIOND这样的简单、灵活的运动控制系统将会越来越受关注。

2 系统硬件设计

2.1 系统技术关键

同步电在电气方面,整条生产线采用9台伺服同步电机传动,中间部分采用了7台电机,前开卷及后收卷各一台电机。要求生产线正常生产以张力闭环控制方式为主。本系统为宽幅面、大惯量、多级张力控制系统,每一级所要控制的张力是不同的,张力不能过大,否则会导致变形损坏,张力不能过小,否则会产生皱纹和横纹。按照设计,生产线长度在24m,铜箔在生产线上电镀时有微微的增厚,在各种导辊上穿插后长度在40m。机列最高速度36m/min,总传动比i=1:40。开卷分为上下2种开卷方式,可各自独立进行。

(1)多级大惯量系统的恒定速度控制

多级大惯量系统的恒定速度的张力控制系统,除必须解决单级的张力速度控制系统的相关技术问题,还要妥善处理前后相近级之间的相互作用和相互影响。当某一级驱动系统的张力发生变化时,这个变化必定会沿铜箔运动方向,向前后各级逐级传递到另一级,如果控制环路不稳定,或者稳定性不好,或者超调量过大,将会引起波动或振荡,即引起铜箔的抖动。

(2)多级级联张力控制系统的启动与停机控制

启动、加速、减速、停机这4个阶段,是任何一个传动控制系统必须的过程,这4个阶段要克服机械的静摩擦、转动惯量,保持张力恒定的过渡到恒定速度运行,有些电人机操作界面机的工作状态也在发电机、电动机来回变换。启动、加速阶段需要大的输出功率,伴随着大电流,减速,停车阶段将机械系统的动能转换为电能,向驱动系统回馈能量,使驱动单元的电压升高。这些都是系统不稳定的因素[3]。

启动、加速、减速、停机这4个阶段,必须经过低速区,在传动系统中,低速区的力矩、速度控制精度相对而言是比较差的,不容易做好。尤其是大惯量多级级联系统,还存在各级之间的相互影响,难度会更高一些。

2.2 运动控制系统组成

1.系统配置

整机采用9台1FK7交流伺服电机,分别为开卷电机、收卷电机、送料电机和6台进给电机。额定转速均为3000转/min,开卷电机、收卷电机功率为3.77kW,送料电机和6台进给电机功率为2.29kW;

采用SIMOTION D435作为主控制器,由于伺服控制的轴数较多,增加CX32扩展单元;

采用SIMOTION S120作为电机驱动单元,包括可调节型电源模块、双轴电机模块;

采用TP270作为系统的人机操作界面;

采用CMC张力传感器作为带上张力检测元件。

2.安装方式

SIMOTION D采用一体化的连接电缆和集成化的安装方式,保证系统的高可靠性

SIMOTION D的电机电缆和编码器电缆全部采用高IP等级的专用连接头,用户在使用过程中直接将电缆接头插到相应的接头上,拧紧相应的螺丝即可。

SIMOTION D采用一体化的集成连接方式,控制器D435和驱动器SINAMACS120之间采用DRIVE-CLIQ高速通信方式,通信速率可达到100M,响应速度快,集成化好,对于用户来说简单方便,故障率低。

人机界面HMI和远程I/O与SIMOTION D直间采用DP电缆以Profibus总线进行通信传输

2.3 直接张力闭环控制系统设计

鉴于这种卷绕设备对张力控制精度的要求,本系统对张力控制的平稳性提出如下要求:无论是大卷、小卷、加速、减速、激活、停车、高速、低速、恒速,都要保证张力的恒定,需要进行张力的补偿[4]。整个系统要激活起来,首先要克服静摩擦力产生的力矩,即静摩擦转矩。静摩擦转矩只在激活的瞬间起作用;正常运行时要克服滑动摩擦力产生的滑动摩擦转矩,滑动摩擦转矩在运行过程中一直存在,并且在低速、高速时是不一样的,需要进行大小不同的补偿。系统在加速、减速、停车时,为克服惯量,也要进行相应的转矩补偿。补偿的量与运行的速度也要有相应的比例关系,在不同的机列速度时,补偿的系数是不同的。对于开卷、收卷电机,随着卷经的增大或减小,还需要有响应的锥度补偿。

直接张力闭环控制,用张力传感器检测铜箔的张力,反馈给控制系统,实现张力闭环,可以克服开环张力控制张力误差大的问题。随之而来的问题是,张力传感器输出的张力信号只是其输出信号的一小部分,其主要部分是辊子的重量。轴偏心、不对称、不圆等,均会引起张力的测量的波动,铜箔在传送过程中的抖动也会引起张力检测的波动,等等一系列的因素,造成张力检测的干扰。而且这些干扰属于低频干扰,一般的滤波器是难以滤除。如果加大滤波器时间常数,引起较大的滞后,容易引起系统的不稳定与振荡。这样一来,系统的响应时间也很慢。张力传感器的输出信号一般比较小,几十毫伏至几百毫伏范围,采取良好的抗干扰措施非常重要。图2给出的是收卷控制单元的直接张力闭环控制系统原理图。

这种利用张力传感器的直接张力闭环控制方式使用速度修正模式进行张力闭环,从而保证各轴的速度同步,保证各级的张力一致[5]。当带上的张力发生波动,带上的张力由传感器直接检测到实际张力值的变化,通过张力设定值与实际值作差,进入SIMOTIOND中的张力PID控制器进行调整,作为速度修正反馈到驱动器的速度控制器输入端的设定值。张力控制器的P、I、D参数必须经过合理的配置后,才可进行速度修正。本系统在确定参数时采用的是经验加MATLAB仿真法确定参数。系统通过不断的修正速度值,从而达到电机负载输出端线速度同步和带上张力恒定,各个轴间的张力可以通过张力给定进行微量调整。其中卷径计算模块通过实际线速度和环绕速度的关系(V/N),卷径通过卷轴的速度和卷材的线速度来计算。卷轴速度必须连接到参数Actual_Velocity_Winder和卷材的线速度参数Actual_Line_speed_Infeed,信号内部滤波。在这种模式下,当加速和减速的时候,卷径计算是不可靠的。要求机列速度超过vmin,卷径计算模块才可以使能。这个最小的速度定标为额定转速的比率,通过Start_Calc_Ratio以百分比表示,当随着收卷直径的不断增大,铜箔会越卷越紧,需要适当减小带上的张力从而保证不出现横纹或断带,可以引入锥度控制,让张力设定值以锥度曲线按照设定值的百分比平滑衰减。惯量计算主要包括对电机惯性、减速机惯性、卷轴芯的惯性、皮带的惯性和卷材的惯性的考虑,系统由静止到动态再到稳态运行,以及由小卷径到大卷径过程中的一些补偿,当加速和减速的时候,为了尽可能的减小卷材的偏差,应当进行转矩预控制,加到转矩限制端口。

3 系统软件设计

根据铜箔后处理生产线的生产工艺和控制任务要求,设计开发系统控制软件。本系统应用SCOUT工具软件实现对SIMOTION D435运动控制系统和SINAMICS120电机驱动产品的硬件组态和识别(电子铭牌)、参数配置、动态特性调试、故障诊断、运动控制程序编程。编程人员可以在一个开发环境下根据不同的工艺任务、逻辑控制或复杂计算公式,分别采用MCC、LAD、ST语言完成3个不同部分的程序编制,大大地简化了软件设计的工作量。SCOUT软件还集成了ProTool组态图形软件编辑触摸屏,直接调用SIMOTION D435中的变量进行编程。在现场调试阶段对于不断修改程序和更新人机操作界面非常便捷,通过以太网和USB接口就可完成上位PC机与触摸屏和SIMOTION D的3方通信。对于工艺任务经常变更需要调整人机操作界面的场合非常方便,为现场调试人员以及后期维护工作提供了便利。SIMOTION D提供内部通信的DRIVE-CLIQ通信接口,该接口适用于SIMOTION D和S120伺服驱动器之间的通信,伺服电机编码器反馈信号等,可轻松实现高速数据同步。

系统软件在设备上电运行后主要完成如下工作:系统初始化、数字逻辑处理与I/O管理、人机界面管理、张力传感器信号处理、闭环张力控制、速度控制、故障检测诊断与处理。系统主程序流程如图3所示。

系统软件按照功能划分如下几个工作模块:

●张力闭环控制主程序

●速度控制主程序

●锥度控制模块

●PID张力控制器模块

●惯量计算模块

●转矩预控制模块

●卷径计算模块

●故障处理主程序

●人机管理程序

为了更有效地完成上述功能模块的执行调用,节省系统扫描时间,提高系统的响应速度,本系统的SIMOTION D把铜箔后处理生产线的运动控制归结为3个控制过程:

(1) Startuptask (启动任务):系统上电后,对各功能寄存器和调节器和功能接口进行调用,参数初始化赋值以及电机使能。

(2)Motiontask(运动控制):多任务同步执行开卷电机控制,收卷电机控制,进料电机控制,辅助1-6控制。

(3) BackgroundTask(背景功能块):一种顺序控制,包括启动条件判断、正常运行过程控制、系统数据处理、穿卷过程、换卷过程、点动过程、故障处理过程等。

4 结论

SIMOTION D作为新一代运动控制器增加了很多模块化的实用功能,降低了使用者的编程难度,在一些控制要求较高的机械上可以真正体现出它的优势。与传统的PLC+伺服驱动控制器的方案相比,软硬件集成度高、实现多任务运动控制、现场布线简单、维护方便。以SIMOTION D为核心组成的铜箔后处理生产线张力闭环控制系统,自2007年8月正式运行生产以来,张力控制精度高、系统运行稳定,为用户创造了可观的经济效益。本系统对于传统恒张力控制中存在的断带、跑偏、打褶等问题给出了有效的解决方案。该系统同样非常适合于铝箔、造纸、轻纺等大型多轴卷绕设备的应用场合。

参考文献

[1]张索俭．络简过程中自动张力闭环控制系统的应用[J]．现代纺织技术．2004，12(5)．

[2]西门子公司产品手册．

[3]马家骥．棒线轧连轧中的微张力闭环控制[J]．轧钢．1997，5．

[4]纪铜钊．凹印机收放卷张力控制系统研究[D]．浙江大学硕士论文，2003．

热处理生产线 篇11

【关键词】PA总线仪表；沙特；5000/d生产线；故障；干扰

1.PA仪表系统结构

沙特AL-JOUF 5000t/d水泥熟料生产线的承包商是中国的一家公司，公司名称是中国建材国际工程有限公司（英文简称：CTIEC），西门子的PCS7系统是这次的DCS控制系统，无论是测震、料位，还是压力、温度，其传感器都是总线技术仪表，FROPIBUS协议是传输协议。

在项目AL-JOUF中，共设有现场控制站六个，分别是水泥包以及粉磨，烧成窑头与窑尾，原料粉末以及石灰石破碎。在设计时，无论是哪个现场控制站，其PA总线都是有两条。原则上来讲，现场仪表必须挂两个Coupler，在挂时要考虑的因素有传输距离以及地理位置，这些Coupler在通讯时利用DP443-5以及ET200M linker。

2.常见故障以及处理

PA总线无论是在设计施工时，还是在使用以及维护的过程中，故障的产生在所难免，故障不仅多而且各不相同，故障原因则多种多样，纷繁复杂。

2.1 PA仪表的干扰问题

2.1.1外部的电气设备产生干扰

水泥厂的电气设备十分多，包括电焊机、高压电机，还有高、中、低压的变频器以及直流电源，这会干扰PA仪表；电气线路具体的施工状况，也就是电缆具体敷设状况，这一因素也干扰PA仪表。以上两个因素不仅会干扰PA仪表，而且会干扰PA电缆，最终导致各类故障的产生。

现场的PA总线仪表属于二线制仪表的一类，在这种总线仪表中，PA电缆不仅负责传输总线的仪表信号，而且还要给总线仪表供电。从PA Coupler以及DP中会出来总线电压，电压大小是直流32.14V，这属于弱电信号。这种信号在传输时容易受到干扰，干扰因素一般有两种，高压电机在启动后，高压电缆就会产生感应电压，这是第一种干扰因素；变频器会产生高次谐波，这是第二中干扰因素。这种弱电信号被干扰后，会导致一系列问题的产生，首先是仪表超量程，然后DCS系统就会认为该信号属于无效信号，在中控画面上则会显示是坏值。

在AL-项目中，有时会调试原料粉磨系统，在这一调试过程中会开启高压电机以及中压变频风机，这两台机器开启后，本来正常的振动、压力以及温度等就会马上出现问题，在中控画面上，这些信号都会出现坏值，这直接导致大型的原料磨以及风机出现跳停等情况。在经过总结后发现，这些出问题的仪表，大部分都在同一条总线上，更为主要的是这些仪表虽然都受到了干扰，但被干扰程度却各不相同。在测量PA总线电缆的电压时，发现PA总线上出现了感应电压。根据这些证据可以确认，故障出现的原因是感应电压的干扰。

针对这一现实情况，解决措施是：对PA电缆进行重新敷设，在重新敷设时一定要注意，首先远离动力电缆，二者之间的距离越远越好；其次全部的PA总线外面一定要穿上镀锌的钢管；镀锌钢管必须进行可靠的接地，这样才能将感应电压彻底消除。这些措施采取后，总线上的PA仪表干扰这一问题全部得到了解决。

2.1.2 PA仪表本身接地导致的干扰

电仪表设备两端都会有电缆，为了避免这两个不同的电缆的不等电位产生感应电流，在一般情况下，电气仪表设备接地的方式都是单端接地，这样无论是接地效果还是屏蔽效果都十分理想。PA仪表在安装以及施工时，仪表显示坏值以及通讯不畅等故障现象多发，原因一般是PA仪表在安装施工的过程中，仪表本身出现屏蔽接地不当的现象。

在AL-JOUF项目中，有时会调试石灰石压碎这一系统，在现场温度仪表上曾经显示过坏值，因此采取的措施都是关于PA电缆干扰问题的措施，但是坏值现象却一直存在。温度变送器会有接线盒，在现场检查仪表时发现，这一接线盒已经和PA电缆的屏蔽层接触，总线上有T型的接线头金属环，在检查时发现这一金属环也已经和PA电缆屏蔽层相接触，这两个问题产生的原因应该都是施工时的疏忽。不仅如此，现场虽然有很多PA仪表电缆，但是这些仪表电缆在接地时，接地的地点都是PLC柜内。这导致的结果是仪表两端都接地，两个不等电位同时接地，仪表可能无法进行正常的显示。为了解决这一故障，要重新修剪PA电缆屏蔽层，为了使现场金属外壳与PA电缆屏蔽层之间实现绝缘，在修剪时要包裹上绝缘胶带。经过以上的一些列措施，故障现象被消除。

PA总线仪表，直流32V是其工作的电压，工作电流必须小于或等于1A。如果工作电流过大，那么DCS系统就会认为是坏值，而过大的原因可能是外部的感应电流已经叠加到了仪表上。

2.2 DCS系统无法对PA仪表进行识别

在AL-JOUR项目中，会调试总线仪表，在调试初期，DCS系统无法对PA仪表进行识别，这种问题在出现时不是单个出现，而是整条总线上的所有仪表全部无法被DCS系统识别。原因以及处理措施可能如下：

DCS的系统硬件出现组态错误。前文曾经提到过，无论是PA仪表还是PA网络，都是连接在了DP上，而且二者连接的方式都是通过连接器。在西门子PCS7系统中，系统与PA仪表之间会进行通讯，通讯会经过一系列的线路。

对于DCS系统来讲，系统硬件以及软件编程之间必须对应一致，操作员站组态上会有系统硬件，施工现场会有实际的硬件结构，这二者必须相互一致。如果在各种各样的原因下，软件与硬件之间出现不匹配的现象，那么CPU不仅无法识别PA仪表，而且也无法识别PA总线。

PA仪表的地址出现错误。每条总线上都会有很多PA仪表，这些仪表的地址都是唯一的，这个地址说简单点就是PA仪表身份的一个象征。DCS系统中CPU无论是对PA仪表信息进行扫描，还是对PA仪表信息进行读取，其根据都是PA仪表的地址。这个地址一旦出错，那么CPU无法识别仪表，因此所有PA仪表必须进行地址写入与地址分配。不仅如此，这个地址和系统硬件组态中出现的地址必须相互对应。为了防止此类问题的发生，所选择的仪表最好能自身进行地址设定。

【参考文献】

[1]徐守群.PA总线仪表在沙特AL-JOUF5000t/d生产线的应用及故障处理[J].水泥工程，2011，01.

[2]张德军，李明良，彭金龙等.Rosemount现场总线仪表在5000t/d水泥生产线的应用研究[J].水泥技术，2006，05.

[3]郭碧君，魏远方.5000t/d窑尾PA总线仪表与FW239-DP模块通讯的应用[J].水泥工程，2009，05.

热处理生产线 篇12

1 常见除铁粉设备及其工作原理

1.1 磁棒

磁棒是汽车涂装前处理生产线最常用的除铁粉设备, 通常采用棒形永磁铁 (外包不锈钢铁皮, 以增强其强度) 。磁棒一般与袋式过滤器配套使用, 通过磁棒支架固定在过滤器中, 吸附聚集铁粉 (见图1) 。定期清理磁棒上的铁粉, 达到去除铁粉的目的, 并能延长滤袋的更换周期。由于磁棒的磁性一般在10 000高斯以上, 所以在使用、清洗过程中, 要避免两根磁棒相接触或与大的磁性金属接触, 否则很难分开。

1.2 旋液分离器

槽液通过旋液分离器内部的切线槽将槽液沿切线方向加速地注入到分离室中, 密度大于槽液的固体被离心分离出来并集聚到收集室中, 以备最后进行清洗;经分离处理后的液体抽到涡旋中, 并向上通过旋液分离器的出口返回到工作槽中。悬液分离器配有时间继电器和气动夹管阀, 可以将分离出来的铁粉定时排放出来。由于排放出的铁粉含水很高, 故旋液分离器一般均与纸带过滤机配套使用。

1.3 纸带式过滤机

通过滤纸过滤机去除铁粉时, 过滤精度可以根据被过滤渣子的大小进行选择, 一般选择50～100μm。由于是依靠重力过滤, 因此当槽液含渣量低时, 除渣量一般很小。所以在设计中一般与旋液分离器一起使用。通过旋液分离器对铁粉进行浓缩后, 再进入纸带过滤机进行过滤, 从而大大提高除渣量 (见图3) 。

1.4 磁性滚筒分离器

磁性滚筒分离器有1个带磁性的滚筒, 通过滚筒转动分离液体中的磁性颗粒。槽液由一条输送槽送入流道, 一个堰延伸在储液槽及滚筒之间, 以限定流道入口端的间隙。堰是铰链式的, 当输入流速增加或减少时, 堰可相应地向下或向上摆动, 以自动增加或减少间隙的宽度, 因而在各种输入流速下, 储液槽中液位可以保持基本恒定。储液槽的形状使输入液体在滚筒全长呈流线型均匀分布, 分离器的外壳是一种装配式结构, 其弧形挡板易于取下和更换, 而挡板与滚筒及外壳一起限定了流道。当槽液由流道流过滚筒时, 槽液中的铁磁性杂质被滚筒吸附, 当旋转至刮板位置时, 铁屑、铁粉等杂物便被刮板收集、去除。

1.5 全自动磁性过滤器

全自动磁性过滤器 (见图4) 分为全自动永磁过滤器和全自动电磁过滤器。在槽液输送过程中, 当槽液经过过滤器时, 槽液中的铁杂质受强力磁棒的磁性作用被吸附在磁棒套管上。全自动磁性过滤器可以实现全自动分离铁粉、自动排渣和在线进行清洗, 而且现场随时可以调整控制参数, 如自动排渣时间间隔、定义排渣液位等。

2 常用除铁粉设备的对比

几种常用除铁粉设备的对比见表1。

3 除铁粉设备在汽车涂装前处理生产线中的配置

一般的汽车涂装前处理生产线设计都尽可能早地将铁粉、铁屑去除, 所以在脱脂段设计特殊的结构, 以便有效地清除工件所携带的铁粉。例如槽体底部设计成锥斗形式, 以利于铁粉的沉降与收集 (见图5) ;设计大流量冲洗 (一般设计在工件出、入槽或工件倾斜处) , 可以很好地清洗工件内部及凹槽内的渣子及铁粉 (见图6) 。一般除铁粉设备均设计在脱脂段, 只有要求特别高的生产线, 才会在后水洗设置除铁粉设备。

在实际应用中, 除铁粉设备可单独使用, 也可以将几种设备组合应用, 如旋液分离器+纸带过滤机、磁性分离器+纸带过滤机、旋液分离器+旋磁分离器、旋液分离器+磁性分离器+纸带过滤机等组合。一般在一条生产线中, 根据需要, 会用到多种组合, 典型轿车涂装前处理生产线中除铁粉设备的配置见图7。

除铁粉设备在生产线中的配置原则如下。

(1) 根据工件的具体质量要求进行配置。如轿车车身表面漆膜质量要求高, 则需要配置较多的除铁粉设备;而农用车车身表面漆膜质量要求一般, 则可以配置较少的除铁粉设备。

(2) 根据工件自身表面质量进行配置。工件表面结构复杂, 携带铁粉、铁屑较多, 则需要配置较多的除铁粉设备;反之, 则可以配置较少的除铁粉设备。