Создание системы по сбору и мониторингу технологических параметров нагревательных печей КПЦ-3 металлургического завода "Электросталь"

АО "Металлургический завод «Электросталь" традиционно занимает место в первом переделе сквозного технологического цикла производства изделий ответственного назначения из специальных сталей и сплавов для авиационных и газотурбинных двигателей. Традиционная продукция АО "Металлургический завод «Электросталь" - это поковки, шайбы, прутки, проволока, лист и лента.

Горячедеформированные кольца - востребованные изделия, широко применяемые в машиностроительной отрасли промышленности для производства сварных корпусов двигателей, различных детали ракет и космических кораблей, зубчатых передач двигателей самолетов и вертолетов, элементов газовых трубопроводов.

Быстроходный ковочный пресс усилием 16 МН изначально был укомплектован следующим инструментом: плоские и вырезные бойки с вкладышами из стали 4Х5МФС, нож для рубки металла, выполненный из стали типа 5ХНМ. Конструкция ножа для рубки металла фирмы SMS Meer не позволила успешно разрубить первую же заготовку из жаропрочного сплава. Рабочая кромка была смята.

Бойки для ковки квадратных и круглых профилей фирмы SMS Meer также имели малый срок службы, в связи с чем на АО "Металлургический завод «Электросталь" было организовано производство собственного инструмента из более стойких материалов, а именно цельные вырезные бойки из сплава ЭИ481, вкладыши для вырезных и плоских бойков из сплава ЭП220, утолщенный нож из литого сплава ЭП220 и инструмента для расковки колец по собственным чертежам. В соответствии с рисунками 4.1 и 4.2, приведён вид инструмента для расковки колец на прессе 16 МН.

Рисунок 4.1 - Инструмент для расковки колец на прессе 16 МН

Рисунок 4.2 - Инструмент для расковки колец на прессе 16 МН

Стоит отметить, что технология производства всей металлопродукции на быстроходном ковочном прессе усилием 16 МН была разработана специалистами АО "Металлургический завод «Электросталь".

В результате освоения быстроходного ковочного пресса усилием 16 МН получена возможность производства кованых прутков круглого, квадратного сечения от 85мм до 300мм, полосовых профилей 40ч100Ч80ч350мм, валов переменного сечения, колец высотой до 200мм с толщиной стенки до 50мм из инструментальных, нержавеющих, жаропрочных, прецизионных, быстрорежущих, титановых сталей и сплавов.

Установка быстроходного ковочного пресса усилием 16 МН позволила:

повысить качество поковок из специальных сталей и сплавов;

расширить размерный диапазон готовых изделий (в сравнении с сортаментов молотов);

сократить производственный цикл производства металлопродукции;

механизировать и автоматизировать технологический процесс ковки;

улучшить условия труда рабочих.

Примером могут служить схемы производства металлопродукции из жаропрочного сплава на примере марки ЭИ835-Ш. В соответствии с рисунками 4.3 и 4.4, приведены схемы проектной (быстроходный ковочный пресс 16МН) и серийной технологии (пресс 63 МН ? молоты).

Рисунок 4.3 - Схема производства по проектной технологии для марки ЭИ835-Ш

Рисунок 4.4 - Схема производства по серийной технологии для марки ЭИ835-Ш

Исходя из приведённых схем использование быстроходного ковочного пресса усилием 16 МН позволила сократить продолжительность технологического процесса, а, следовательно, минимизировать затраты, приходящиеся на организацию процесса обработки металла.

Дальнейшим этапом модернизации была установка в 2014году гидравлического ковочного пресса усилием 200МН в новом кузнечнопрессовом цехе №3.

Комплекс состоит из ковочного пресса усилием 200МН, манипулятора-податчика грузоподъемностью 30кН, манипулятора на рельсовом ходу грузоподъемностью 10кН, распылительного робота, комплекта для нагрева инструмента. Также пресс обслуживают четыре нагревательные камерные печи и одна нагревательная печь с выкатным подом.

Установка данного пресса позволила предприятию организовать производство новых видов продукции, ранее не изготавливаемых на АО "Металлургический завод «Электросталь". Разработка технологии производства штамповок, разработка чертежей и изготовление инструмента производится специалистами АО "Металлургический завод «Электросталь".

Гидравлический ковочный пресс усилием 200МН используется для осадки, прошивки и штамповки валов и дисков переменного сечения и заготовок для колец.

Для выбора схемы переходов при штамповке изделия совместно с технологами предприятия был произведён предварительный расчёт моделей заготовок с помощью программы QFORM. Для ряда изделий производится промежуточная осадка на плоском инструменте, затем штамповка в инструменте переменного сечения, для других изделий - сразу в инструменте переменного сечения. В соответствии с рисунком 4.5 приведена схема производства штамповки диска.

Рисунок 4.5 - Схема производства штамповки диска

Для производства штамповок валов используется несколько инструментов. В соответствии с рисунком 4.6 приведена схема производства штамповки вала.

Рисунок 4.6 - Схема производства штамповки вала

В рамках проводящегося технологического перевооружения для производства горячедеформированных колец в условиях АО "Металлургический завод «Электросталь" были установлены кольцепрокатные станы фирм Siempelkamp и SMS Meer. Предложенная производителями технология предполагала осадку и прошивку цилиндрической заготовки в шайбу на прессах усилием 200, либо 16 МН (в зависимости от размера заготовки) и дальнейшую раскатку на кольцепрокатных станах.

Подобная схема производства позволяет заметно ускорить время производства по сравнению с традиционной кузнечной раскаткой, а также получать кольца больших диаметров: на стане Siempelkamp до 2500 мм, а на SMS Meer - до 4000 мм. Высота колец может варьироваться от 30 до 600 мм, а толщина стенки достигать всего 20 мм. В соответствии с рисунками 4.7 и 4.8 представлен Внешний вид колец в кольцепрокатном стане и сразу после деформации.

В связи с малым опытом операторов кольцепрокатных станов на первоначальном этапе освоения процесса раскатки, а также проверкой технологами предприятия времени необходимого для разогрева детали данные факторы приводили в некоторых случаях к появлению брака. В соответствии с рисунками 4.9 и 4.10 показаны дефекты, вызванные неправильной по времени выдержкой металла в печи и при неправильной раскатке кольца.

В настоящее время уже получены первые положительные результаты производства штампованных изделий из жаропрочных марки сплавов. В соответствии с рисунками 4.11, 4.12, 4.13, 4.14 и 4.15 представлены готовые изделия.

Благодаря проведению программы по модернизации кузнечного производства АО "Металлургический завод "Электросталь" получает возможность выйти на более высокий технический уровень. Новое оборудование и освоенные технологии позволяют предприятию расширить спектр выпускаемой продукции, а также повысить её качество.

визуальный программный автоматизация технологический

Заключение

В данной научно-исследовательской работе была разработана система сбора и мониторинга технологических параметров. В качестве основы система использовала контроллер I-7188EX-MTCP.

Разработанная система использует открытый и широко используемый коммуникационный протокол Modbus в версии TCP, данная особенность даёт системе хорошую масштабируемость.

Было разработано программное обеспеченье для контролера I-7188EX-MTCP, а также веб-страницы для визуализации данных. Для отправки данных в систему была произведена модификация прошивки контролера Siemens S7-1214С AC/DC/Rly, отвечающего за технологические процессы.

Данная разработка помогла более быстро и более эффективно вносить технологами предприятия поправки для времени выдержки заготовок и изделий нового вида продукций, что позволило расширить спектр выпускаемых продукций и повышения их качества.

Также, данная разработка помогает нагревальщикам нового кузнечнопрессового цеха №3 следить за заготовками и изделиями, находящимися в печах на стадии разогрева для дальнейшей механической обработки или на закалке, не подходя к каждой печке, а находясь в комнате операторов.

В качестве перспектив развития системы сбора и отображения технологических параметров может быть предложено реализация большого количества протоколов коммуникации.

Размещено на Allbest.ru