Использование систем и средств автоматизации технологических объектов на предприятии ОАО "ММК"

Изделие, поступающее из промывной ванны или ванны хранения, погружают во влажном виде в расплав цинка через покров флюса, поворачивают в расплаве цинка под флюсовой коробкой и, минуя эту коробку, подводят к поверхности расплава, свободной от флюса. Флюсовая коробка может препятствовать обработке крупногабаритных деталей. В этих случаях распределяют покров флюса по всей поверхности цинкового расплава и сдвигают его в сторону при выгрузке оцинкованных деталей.

Цинкование по мокрому способу имеет следующие преимущества по сравнению с сухим: меньшая потребность в площадях и низкие капиталовложения; ограниченное образование цинковой золы; высокое травящее действие флюса благодаря образованию гидроксоноцинковой кислоты и хлористого водорода, что может исправить брак предварительной обработки.

К числу недостатков следует отнести пониженное содержание алюминия в цинковом расплаве (<0,01 - 0,02 %, а при фторсодержащем флюсе <0,02 % - 0,04%) и, как следствие, образование твердых, мало пластичных цинковых покрытий в результате формирования хрупкого слоя железоцинковых сплавов; повышение выпадения гартцинка на 5% вследствие травящего действия флюса; уменьшение полезной площади зеркала ванны из-за установки флюсовой коробки, что делает способ пригодным только для мелких деталей, соответствующих размерам флюсовой коробки.

Цинкование алюминиевым ("сухим") способом.

После травления и промывки детали погружают в раствор флюса, содержащий хлориды цинка и аммония, а также смачиватель, при температуре 20- 80° С. После того как вся поверхность изделия оказывается смоченной, флюс подвергают сушке, при которой вода испаряется, а сам флюс остается на поверхности цинкуемого изделия в виде тонкой корочки солей. Эта корочка расплавляется при погружении в цинковый расплав и очищает поверхность изделия. Для сушки применяют преимущественно проходные сушильные печи и сушильные приямки, а в некоторых случаях сушильные плиты. Проходные сушильные печи по сравнению с сушильными приямками требуют значительно больших средств на капиталовложения и эксплуатацию.

Температура сушки флюса зависит от состава раствора флюса и содержания алюминия в цинковом расплаве. Надо иметь в виду, что при подсушивании раствора флюса выпаривание раствора хлорид цинка - хлористый аммоний проходит через нежелательную в данном случае область существования гидроксоноцинковой кислоты, причем может начаться растравливание железа основы с образованием солей железа. Для борьбы с этим явлением сушку необходимо производить по возможности быстро и интенсивно, чтобы изделие не находилось длительное время в контакте с агрессивной гидроксоноцинковой кислотой. В связи с тем, что сушка происходит при высокой температуре, необходимо обеспечить приток воздуха. Верхняя граница температуры сушки обусловлена точкой плавления флюса, составляющей ~230°С, и начинающимся при этом термическим разложением цинкаммонийхлорида, а нижняя граница- обезвоживанием гидрата хлористого цинка. Температура сушки обычного флюса (60-200° С) указывается поставщиком флюса. При этом числовые параметры относятся к температурам на поверхности просушиваемого изделия, подлежащего цинкованию. Сушильная печь ввиду очень низкого парциального давления паров гидрата хлористого цинка при этой температуре должна быть обеспечена достаточной конвекцией.

Основные преимущества "сухого" способа цинкования состоят в возможности получения пластичных цинковых покрытий и цинкования углеродистых сталей благодаря значительному замедлению скорости реакции железа с цинком. Этим способом можно получать тонкие покрытия на проволоке и на листах для последующей глубокой вытяжки; уменьшить расход цинка (из-за более тонких цинковых покрытий, ограничения роста слоя сплава, незначительного выпадения гартцинка).

В результате перечисленного расход цинка уменьшается на 30-50% по сравнению с "мокрым" цинкованием. Кроме того, уменьшается брак по флюсовым включениям. К недостаткам способа следует отнести: большую потребность в производственных площадях, а также высокие капиталовложения; повышенные требования к чистоте металлической поверхности; необходимость в постоянном контроле содержания алюминия в расплаве цинка. При сухом цинковании флюс следует подвергать постоянному анализу и корректировке, так как его состав изменяется в результате заноса воды, остатков кислоты, а также из-за уноса его с изделиями, а его сушка требует контроля температуры во избежание растравливания металла или выгорания флюса.

9.3 Автоматизация на линиях горячего цинкования

Автоматизация производства сегодня имеет решающее значение в конкурентной борьбе предприятий на рынке промышленной продукции. Необходимость повышения производительности и снижения издержек требует постоянного анализа производства с целью его оптимизации. И именно с помощью автоматизации скрупулезно собираются все возможные сведения о технологическом процессе, производится их анализ и по его результату корректируются параметры технологии.

Линию горячего цинкования стальных конструкций можно отнести к поточному производству. Чаще всего оборудование, обеспечивающее последовательность операций подготовки поверхности и нанесения покрытия, имеет линейное расположение. Однако изделия, подлежащие цинкованию, как правило, значительно отличаются друг от друга как массой, размерами и формой, так и состоянием поверхности (зажиренность, окалина, ржавчина). Это конструкции и изделия из гнутого профиля, стального проката различного сортамента, трубы круглого или прямоугольного сечения.

Известно, что качество выпускаемой продукции определяется четким исполнением технологического регламента. Достигнуть требуемого сегодня уровня качества продукции невозможно без применения автоматизированных систем управления производством.

Автоматизация технологии горячего цинкования сопряжена со значительными трудностями, заключающимися в том, что она совмещает различные виды производств: химическая подготовка поверхности в кислых растворах обезжиривания и солянокислых травления, флюсование в растворе хлоридов цинка и аммония, сушка и предварительный подогрев офлюсованных конструкций, погружение в расплав цинка. Кроме того, конструкции, поступающие на горячее цинкование, могут отличаться маркой стали, размером, массой, толщиной элементов.

Химическая подготовка поверхности стальных конструкций требует соблюдения ряда параметров, в числе которых температура, химический состав, концентрация продуктов обезжиривания и травления в соответствующих ваннах. Оператор должен определить продолжительность обезжиривания или травления, учитывая состояние поверхности изделия и кондиции растворов. В технологии горячего цинкования подготовка поверхности является самым медленным этапом. В связи с этим применяют несколько ванн травления. Исходя из того, что по существующей технологии все ванны травления имеют различную концентрацию кислоты и ионов железа, оператору при определении продолжительности травления приходится решать уравнение с двумя неизвестными. Поэтому продолжительность выдержки конструкции в ванне обезжиривания или травления определяют опытным путем. Введение балльной оценки вида и состояния конструкции позволит с помощью автоматизированной системы более точно определять продолжительность подготовки поверхности.

При нанесении покрытия следует определять продолжительность выдержки конструкции в расплаве, контролировать температуру расплава, его химический состав, а также контролировать количество в нем гартцинка и его загрязненность неметаллическими включениями. Кроме того, следует правильно группировать конструкции на траверсе с тем, чтобы они значительно не отличались по массе и толщине металла.

На рис. 9.2 изображена типовая полностью автоматизированная высокоскоростная линия горячего цинкования горизонтального типа:

Рисунок 9.2 - Схема автоматизированной линии горячего цинкования

Непрерывная линия горячего цинкования состоит из следующих технологических секций и оборудования:

Входная секция состоит из двух разматывателей рулонов (масса рулона 10-40 т), работающих поочередно, двух толщиномеров для измерения толщины полосы, сдвоенных гильотинных ножниц для обрезки утолщенных концов полосы, электросварочной машины с правильными роликами для сварки внахлестку концов полос двух рулонов, небольшой петлевой ямы перед дисковыми ножницами для обрезки боковых кромок полосы, натяжных роликов и многоярусного петлевого устройства (накопителя с запасом полосы).

Во время сварки концов полосы двух рулонов входная секция не работает (40-60 сек); последующие секции работают, непрерывно выбирая запас полосы из накопителя.

Электросварочная машина работает в автоматическом режиме при выполнении следующих операций: центрирование концов двух полос, чистовая резка концов, накладка концов, зажим, правка, сварка, обжатие сварного шва. Все силовые механизмы имеют привод от гидроцилиндров. Утолщение сварного шва не более 10% от толщины полосы; прочность, шва не менее 85% от прочности основного металла полосы, что обеспечивает последующее движение полосы в линии с натяжением и при высокой скорости.

Вертикально-петлевой аккумулятор работает в автоматическом режиме от системы "слежения" за запасом полосы, регулирующей скорость движения полосы во входной секции. Концевая тележка накопителя перемещается от канатного барабана, имеющего непосредственный (безредукторный) привод от электродвигателя, что обеспечивает постоянное натяжение полосы во всех петлях при прямом и обратном ходе тележки.

Секция электрохимической очистки состоит из ванн электрохимической очистки (обезжиривания) в щелочном растворе, камеры промывки и сушки и натяжных роликов.

Секция термической обработки состоит из регулятора натяжения полосы, печи безокислительного нагрева, блока струйного охлаждения и камеры выдержки. В печи полоса нагревается до температуры 450-470°С, при которой сгорают остатки смазки на поверхности полосы, затем производится отжиг полосы при 730-800°С (для продукции, пригодной для нормальной вытяжки при штамповке) или нормализация при 900-950°C (для полосы, предназначенной для глубокой вытяжки). Термическая обработка осуществляется в защитной атмосфере, содержащей 10-15% водорода. Предусмотрена возможность увеличения производительности термообработки (скорость полосы до 15 м/с) путем интенсификации прямого восстановительного нагрева полосы в продуктах неполного сжигания газового топлива; при этом при-меняются последующее ступенчатое ускоренное охлаждение в блоке струйного охлаждения, состоящем из вентилятора, водяного теплообменника и системы сопел для струйной подачи защитного газа на полосу, и выдержка полосы при температуре около 500°С в камере выдержки.

Секция цинкования состоит из наклонного канала, наполненного защитным газом, ванны с расплавленным цинком с погружным оборудованием(погружной барабан, стабилизирующий и корректирующий ролики с подшипниками скольжения). По наклонному каналу полоса (не соприкасаясь с воздухом) при температуре около 500°С поступает в ванну с расплавленным цинком (температура расплава 440-460°С). Толщина покрытия полосы цинком регулируется при помощи бесконтактного струйного устройства. Цинковая ванна имеет керамическую футеровку либо сделана из спец. сплава, ее обогрев осуществляется при помощи съемных индукторов, газовых горелок, погружных керамических нагревателей.

Секция охлаждения состоит из печи для отпуска (320-350°С) и камеры охлаждения оцинкованной полосы воздухом и толщиномера цинкового покрытия.

Секция правки и дрессировки состоит из двух дрессировочных клетей для дрессировки полосы и правильно-растяжной машины. Дрессировка (прокатка с небольшим обжатием 0.5-1.5 %) и правка растяжением применяются с целью повышения качества поверхности полосы (планшетности), что необходимо для последующего нанесения полимерных покрытий. Контроль степени обжатия (вытяжки) осуществляется при помощи индукционных импульсных датчиков и регуляторов натяжения полосы. Далее полоса проходит через ванну пассивации для закрепления на поверхности декоративных рисунков ("цинковых цветов"), образующихся при кристаллизации цинка в камере охлаждения.

Выходная рулонная секция состоит из вертикального петленакопителя, системы контроля качества поверхности (куда входят прибор контроля ширины и сквозных дефектов, радиационного толщиномера, промасливателя для нанесения консервирующего состава на полосу, ножниц для поперечной резки двух наматывателей для сматывания готовой полосы в рулоны определенной массы. Также в составе линии цинкования можно предусмотреть для получения готовой оцинкованной продукции в листах и штрипсах линии продольной и поперечной резки.

Автоматизированная система управления технологическим процессом горячего цинкования повышает технологическую дисциплину персонала, способствует повышению производительности оборудования и качества выпускаемой продукции. Анализ накапливаемой в системе информации позволяет определять мероприятия по снижению издержек и повышению производительности оборудования.

Современные линии горячего цинкования должны быть укомплектованы подобными системами. От качества и надежности системы автоматизации во многом зависят успехи предприятия в конкурентной борьбе на рынке горячего цинкования. Если в настоящее время услуга горячего цинкования во многих регионах является дефицитной, то завтра успех предприятия будет определять даже небольшой процент снижения себестоимости продукции.

Действующие в настоящее время в России производства по горячему цинкованию стальных конструкций и изделий не располагают подобными системами автоматизированного управления. Это накладывает определенные ограничения на возможность совершенствования таких производств.

Разработанная автоматизированная система управления технологическим процессом горячего цинкования может быть адаптирована в условиях действующего предприятия. Это потребует незначительной модернизации оборудования и позволит поддерживать высокий уровень производства, как с точки зрения себестоимости и качества выпускаемой продукции, так и экологической и промышленной безопасности.

Заключение

Магнитогорский металлургический комбинат сегодня - это современное высокорентабельное предприятие, входящее в число 20 крупнейших сталелитейных компаний мира и в тройку ведущих предприятий металлургической отрасли России. Он представляет собой самый крупный в стране металлургический комплекс с полным производственным циклом.

Настоящее экономическое положение ОАО "ММК" было достигнуто благодаря эффективному управлению предприятием, которое включает в себя выполнение таких функций, как планирование и анализ.

Для удержания рыночных позиций в условиях снижения спроса на металлопродукцию и удорожания используемых ресурсов необходимо уделять особое внимание к качеству производимой продукции, к постоянному учету затрат на производство продукции и к реализации мероприятий по их снижению и проведению детального анализа конечных результатов деятельности хозяйствующего субъекта, чтобы в дальнейшем воспользоваться этими результатами при учете и планировании.

Технико-экономический анализ деятельности предприятия является одной из функций управления и основывается на изучении экономики, техники и организации производства, предусматривает комплексное изучение деятельности предприятия с целью повышения его эффективности.

Особенности производства оказывают существенное влияние на организацию управления и поэтому должны быть учтены в процессе планирования дальнейшей деятельности предприятия.

Магнитогорский металлургический комбинат, согласно данным отчетности по операционным результатам за I квартал 2015 года, увеличил выпуск стали, товарной металлопродукции, продукции с высокой добавленной стоимостью, а также существенно нарастил экспортные поставки.

ММК продолжает улучшать производственные показатели, несмотря на неблагоприятную рыночную ситуацию. Компания в I квартале 2015 года выпустила 3,2 млн тонн стали (+5,1% к IV кварталу 2014 года). Производство товарной металлопродукции увеличилось на 2,4% по сравнению с IV кварталом 2014 года и составило 2,8 млн тонн.

В течение I квартала 2015 года общая загрузка сталеплавильных мощностей основной площадки в Магнитогорске превышала 92%. При этом конвертерное производство, а также станы 2000 и 5000 были загружены на 100%, говорится в сообщении компании. Отметим также, что выпуск продукции с высокой добавленной стоимостью увеличился на 7,6% по сравнению с аналогичным периодом прошлого года и достиг отметки в 1,1 млн тонн.

В компании отмечают несколько факторов, оказавших влияние на высокие производственные результаты. Повышенный спрос на толстый лист связан с увеличением заказов со стороны трубных компаний. Высокий спрос на прокат с покрытиями в I квартале 2015 года связан c процессом пополнения складских запасов трейдерами, который в этом году начался раньше в связи с ожиданиями роста рублевых цен на внутреннем рынке до уровня экспортного паритета. Несмотря на зимний период, который обычно характеризуется низкой активностью потребителей строительного сортамента, реализация сортового проката в I квартале 2015 года осталась практически на уровне прошлого квартала и составила 440 тысяч тонн.

В I квартале 2015 года резко вырос экспорт продукции ОАО "ММК". В компании объясняют это девальвацией рубля в декабре 2014 года и временным лагом при выходе внутренних цен на уровень экспортного паритета, в связи с чем привлекательность экспортных отгрузок в январе - феврале 2015 года выросла. Используя этот фактор, компания нарастила отгрузку в экспортном направлении до 647 тысяч тонн (плюс 208 тысяч тонн, или 47,2%, к уровню IV квартала 2014 года). При этом доля отгрузки на экспорт выросла до 22,7% от всего объема реализованной продукции. Однако в сообщении ММК подчеркивается, что внутренний рынок остается по-прежнему приоритетным для компании.

Во II квартале 2015 года ОАО "ММК" ожидает некоторого ослабления спроса на свою продукцию на внутреннем рынке со стороны строительной отрасли и производителей стройматериалов, что в первую очередь связано с общим замедлением экономической активности. Компенсировать ослабление спроса на внутреннем рынке ММК планирует за счет экспортных продаж и импортозамещения, которое стало возможным благодаря девальвации рубля и снижению себестоимости на фоне падения сырьевых цен.

Список литературы

1. Ишметьев Е.Н. и др. Автоматизация и оптимизация управления технологическими процессами внепечной доводки стали: Монография. - Магнитогорск: ГОУ ВПО "МГТУ", 2008. - 312 с.

2. Окороков Н.В. Электроплавильные печи черной металлургии. - М.: Металлургия, 2005. - 220 с.

3. Ефроймович Ю.Е. Оптимальные электрические режимы дуговых сталеплавильных печей. - М: Металлургиздат, 2005. - 98 с.

4. Идентификация элементов систем управления и оптимизации контуров управления технологическими процессами./ Парсункин Б.Н. - Магнитогорск, 2006. - 148 с.

5. Шаталов Р.Л. Автоматизация процесса горячей прокатки плоского металла Издательство: МГОУ, 2009 год

6. Восканьянц А.А. Автоматизированное управление процессами прокатки: Учеб. пособие / А.А. Восканьянц; Московский гос. техн. ун-т им. Н.Э. Баумана - М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010. - 85 с.

7. Теоретические и практические основы проектирования машин непрерывного литья. Монография/ А.Г. Журило, Д.Ю. Журило, Ю.В. Моисеев. Х.: НТУ "ХПИ", 2013. - 174 с.

Размещено на Allbest.ru