Đề tài Trang bị điện điện tử dây truyền cán thép nhà máy cán thép Việt Nhật đi sâu nghiên cứu xây dựng hệ thống đièu khiển công đoạn đóng bó bằng plc s7 - 300

quyết định năng suất và chất lượng của sản phẩm cán. Mục đích của việc nung kim loại trước khi cán là: tăng tính dẻo, giảm trở kháng biến dạng, vì vậy mà gia công sẽ dễ dàng. Nung phôi trước khi cán còn làm giảm lực cán, hạ thấp lượng tiêu hao điện, tăng tuổi thọ làm việc cho trục cán và các thiết bị của máy cán, Làm cho thành phần hóa học của phôi được đồng đều, tăng được lực ép... dẫn tới năng suất cao, chất lượng sản phẩm tốt. Vì vậy phải xác định được nhiệt độ nung thích hợp cho từng loại thép, từng loại kim loại. Nếu nhiệt độ nung phôi quá cao thì phôi bị cháy hoặc quá nhiệt... dẫn tới phế phẩm nhiều. Nếu nhiệt độ nung phôi quá thấp thì tính dẻo của kim loại kém, trở kháng biến dạng lớn... dẫn tới chất lượng sản phẩm xấu, không đảm bảo an toàn cho thiết bị. Từ thực tế kết hợp với lý thuyết ta có công thức kinh nghiệm để xác định nhiệt độ nung tối ưu kim loại là: Trong đó: Tchảy: nhiệt độ nóng chảy của từng kim loại và hợp kim (0C). Đối với thép người ta nung ở nhiệt độ nhỏ hơn công thức trên một ít để tránh hiện tượng thoát cacbon và cháy nhằm đảm bảo chất lượng của thép và tăng chất lượng sản phẩm: 2.3.1. Công nghệ cán nóng quay thuận nghịch (CNQTN) Cán nóng quay thuận nghịch là một dạng của công nghệ cán nóng. Trong đó, máy CNQTN là máy cán thô dùng để cán đi cán lại nhiều lần một phôi đã được nung nóng, với yêu cầu động cơ truyền động cho các trục cán phải đảo chiều quay sau mỗi lần cán. Động cơ truyền động máy CNQTN làm việc ở chế độ rất nặng nề đặc trưng bởi số lấn gia tốc, giảm tốc, dừng lớn và quá tải lớn. Lúc trục cán ngoạm phôi, máy tiếp tục tăng tốc và cần một mômen động lớn phụ thêm, gây quá tải cho động cơ. Như vậy thực tế là động cơ truyền động của máy CNQTN luôn làm việc ở chế độ quá độ và còn phải yêu cầu điều chỉnh tốc độ sâu, bằng phẳng. Sau đây ta đi xét biểu đồ tốc độ của một chu trình CNQTN: Trong đó: L=f(n) | C0,∆h L: chiều dài phôi thép n: tốc độ động cơ truyền động trục cán C0: nhiệt độ khi cán . ∆h; lượng ép trục khi cán. Sau mỗi lần cán thì chiều dài phôi cán thay đổi. Trong đó yêu cầu thời gian của một lần cán là không thay đổi để không làm ảnh hưởng tới năng suất sản xuất. Hình 2.3. Đồ thị tốc độ máy CNQTN Trong sơ đồ trên minh họa 5 lần cán với nhau, tương ứng với các gia tốc khác nhau a1 0, còn khi máy giảm tốc: a < 0. Trước mỗi lần cán, máy cán được tăng tốc không tải. Tới một tốc độ nhất định thì trục cán bắt đầu ngoạm phôi (ngoạm) và quá trình cán bắt đầu. Tốc độ ngoạm phôi yêu cầu phải được lựa chọnvà tính toán sao cho phù hợp, vì nếu chọn tốc độ ngoạm nhỏ thì làm tăng thời gian quá độ nên giảm năng suất của máy cán, còn nếu chọn tốc độ ngoạm phôi lớn thì làm quá tải cho phụ tải xung. Tốc độ ngoạm thích hợpngoạm = (15÷30)% của lần cán tương ứng. Sau khi đã ngoạm phôi máy cán tăng tốc để đảm bảo năng suất máy, do trong quá trình cán, phôi dài ra nếu các lần cán sau máy cán giữ nguyên tốc độ cán thì sẽ làm tăng thời gian cán. Điều này được minh họa trên hình vẽ trên, tại các lần cán đầu, độ dài phôi chưa lớn, tốc độ chưa cấn đạt tới trị số định mức nên đồ thị tốc độ có dạng hình tam giác. Những lần cán tiếp theo, phôi đã dài hơn nhiều, tốc độ cán tăng và cuối cùng đạt giá trị định mức , lúc này đồ thị có dạng hình thang. Tại lần cán cuối cùng, phôi dài hơn rất nhiều thì máy được tăng tốc vượt giá trị định mức nhờ việc giảm từ thông nên đồ thị có dạng như trên. Trước khi kết thúc một lần cán, máy cán cần giảm tốc để tránh phôi bị văng quá xa khỏi hộp cán, mất thời gian quay phôi lại để cán tiếp, giảm năng suất máy nên chọn = (15÷30), và < . Các hệ thống truyền động điện CNQTN thường là hệ F-Đ, hệ T-Đ..., với yêu cầu điều chỉnh hai vùng: Trên và dưới tốc độ định mức hay là: M = const, P = const. 2.3.2. Công nghệ cán nóng liên tục (CNLT) Máy CNLT là loại máy cán chỉ quay theo một chiều và gồm nhiều hộp cán đặt nối tiếp nhau. Phôi cán được cán cùng một lúc qua lần lượt các hộp cán. Hình 2.4. Sơ đồ cán liên tục máy CNLT Điều kiện đặc trưng cho cán liên tục là khối lượng phôi qua các hộp cán trong một đơn vị thời gian là không đổi: Fi.vi = const Trong đó: Fi: Tiết diện phôi trước khi vào hộp cán thứ i. vi: Tốc độ phôi trước khi vào hộp cán thứ i. Nếu ta không đảm bảo chắc chắn điều kiện trên thì xảy ra hiện tượng sau: Cán nén (ép): Khi khối lượng ra của một hộp cán nhỏ hơn khối lượng phôi tới. Cán kéo (căng): Khi khối lượng phôi ra của một hộp cán lớn hơn khối lượng phôi tới. Máy CNLT có các đặc điểm sau: Được thiết kế với tốc độ cao nên cho năng suất cao, chênh nhiệt giữa các hộp cán thường nhỏ nên chất lượng sản phẩm tốt, tuổi thọ của trục cán cao hơn, giảm được năng suất tiêu hao năng lượng. Máy cán làm việc với tốc độ cao nên thường xuất hiện phụ tải xung và dao động giữa các hộp cán. Kim loai cán trên nhiều hộp cán cùng một lúc nên giữa các hộp cán phải có mối liên hệ chặt chẽ về tốc độ. Yêu cầu chung cho điều chỉnh tốc độ trong máy CNLT là: Duy trì được tốc độ ứng với một chế độ cán nhằm đảm bảo quan hệ tốc độ giữa các hộp cán. Có đặc tính quá tốt lúc ngoạm phôi nghĩa là lúc đó có độ sụt tốc nhỏ, thời gian phục hồi tốc độ ngắn. Hệ truyền động cho máy cán liên tục thường là hệ F-Đ, CL-Đ, hay hệ T-Đ, các động cơ được cấp nguồn chung hoặc riêng rẽ độc lập. Việc điều chỉnh tốc độ cán được thực hiện bằng việc thay đổi điện áp phần ứng hoặc thay đổi giá trị kích từ. 2.4. CÔNG NGHỆ CÁN NGUỘI 2.4.1. Đặc điểm công nghệ cán nguội Yêu cầu về lá thép mỏng chất lượng cao liên tục nâng cao trong tất cả các lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân. Các máy cán nóng không thể cho ra các sản phẩm lá thép mỏng chất lượng cao nhằm thỏa mãn công nghệ gò, dập... Lý do là cán nóng sẽ tạo ra các lớp vảy nên không đáp ứng được độ mỏng của lá thép mong muốn và ở nhiệt độ cao cấu trúc của kim loại cũng không được thỏa mãn được. Quá trình cán kim loại ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ kết tinh lại của chúng gọi là cán nguội. Trong cán nguội nhiệt độ là 200C là nhiệt độ chuẩn cho tất cả các kim loại, do trong cán nguội không có khoảng nhiệt độ cán tối ưu để kim loại đạt các tính năng kỹ thuật như ở cán nóng. Nhiệt độ cán không ảnh hưởng tới trở kháng biến dạng, tính dẻo của kim loại... hoặc có ảnh hưởng thì cũng không đáng kể. Khi cán nguội phải tiến hành ủ sơ bộ hoặc ủ trung gian kim loại và hợp kim nhiều lần nhằm làm giảm tính biến cứng trên bề mặt, giảm ứng suất dư bên trong, tăng tính dẻo ...của chúng để cán ra sản phẩm có chất lượng tốt với năng suất cao. Việc bôi trơn giữa bề mặt tiếp xúc kim loại và trục cán là một việc không thể thiếu được. Bôi trơn làm tăng năng suất, nâng cao chất lượng sản phẩm nhờ giảm nhiệt độ của trục cán và vật cán sinh ra do ma sát. Chất bôi trơn thường là các loại dầu thực vật, dầu công nghiệp và các loại mỡ. Lượng ép khi cán nguội nhỏ hơn rất nhiều so với cán nóng, nhưng lực cán lại rất lớn, năng lượng tiêu hao cao, độ biến cứng trên bề mặt kim loại tăng nhanh và rất lớn. Muốn bề mặt sản phẩm có chất lượng tốt, bề mặt bóng đẹp không bị xây sát thì phải làm sạch bề mặt kim loại trước khi cán. Do vậy trình tự quy trình công nghệ cán nguội gồm các bước sau: đánh sạch bề mặt phôi (đánh vảy, tảy gỉ), cán nguội, gia công nhiệt (ủ) để xếp lại cấu trúc kim loại, cán bổ xung sau khi ủ với lực ép nhỏ (cán luyện) và các công việc kết thúc (chỉnh, cát bavia, xếp, mạ thiếc...). Các máy cán nguội cũng chia ra làm hai loại là: Máy cán nguội liên tục và máy cán nguội quay thuận nghịch. Các máy cám liên tục nhiều trục có ưu điểm nhưng kết cấu cồng kềnh, phức tạp, gây khó khăn cho bảo dưỡng nên khi cần cán băng thép mỏng người ta dùng cán nguội quay thuận nghịch để cán nhiều lần tới độ mỏng cần thiết . Đặc điểm của máy cán nguội liên tục là băng thép được cán đồng thời trên nhiều hộp cán nên cần phải điều chỉnh và phối hợp chính xác về tốc độ giữa các hộp cán, giữa hộp cán đầu và trục tháo, giữa hộp cán cuối và trục quấn. Máy thường làm việc ở chế độ căng theo yêu cầu, hộp cán là loại có nhiều trục, năng suất máy cao . Đặc điểm của máy cán nguội quay thuận nghịch là cán được các băng thép rất mỏng, dễ điều chỉnh tốc độ theo yêu cầu công nghệ do chi có một hộp cán, nhưng sau mỗi lần cấn phải điều chỉnh khoảng cách giữa hai trục làm việc nên tốc độ cán trung bình thấp. 2.4.2. Yêu cầu về trang bị điện máy cán nguội Yêu cầu chung cho các máy cán nguội gồm máy cán liên tục và máy cán thuận nghịch là: Duy trì sức căng cố định của băng thép giữa các hộp cán, giữa hộp cán với trục tháo hoặc trục quấn ở mọi chế độ làm việc (ổn định và quá độ ) Phạm vi điều chỉnh tốc độ tương đối rộng: 10/1. Có thể điều chỉnh đồng thời hoặc riêng rẽ các trục cán. Hãm và mở máy êm. Thời gian quá độ ngắn. Hệ làm việc tin cậy chính xác. Đối với máy cán nguội liên tục có tốc độ cao con yêu cầu điều chỉnh trơn trong một dải rộng (50-100) : 1, từ tốc độ bò (0,5m/s-1m/s) đến tốc độ làm việc cực đại (>100m/s). Máy cán nguội thuộn nghịch cần điều chỉnh tốc độ trong phạm vi 1m/s - 15m/s. Động cơ truyền động cho máy cán nguội thường là động cơ một chiều kích từ độc lập. Các hệ số truyền động có thể là hệ F-Đ, CL-Đ, và hệ T-Đ. Hệ thống cấp điện cho động cơ có thể là chung hoặc riêng cho từng động cơ. Phương pháp cấp điện chung tuy là sử dụng ít máy phát nhưng có nhược điểm là khó thay đổi điện áp cho từng động cơ nên khó ổn định sức căng. Do đó chỉ sử dụng cho máy cán có công suất nhỏ, tốc độ thấp, năng suất thấp. Phương pháp cấp điện riêng dễ thay đổi điện áp cấp cho động cơ nên mở rộng được phạm vi điều chỉnh tốc độ độc lập, tác động nhanh, duy trì các tốc độ chính xác nhưng số thiết bị lớn. 2.5. TRANG BỊ ĐIỆN DÂY CHUYỀN CÁN THÉP THANH CÔNG TY VIỆT NHẬT Nhà máy cán thép HPS với dây chuyền cán thép theo công nghệ từ Nhật Bản được lắp đặt và chính thức đi vào hoạt động từ tháng 6 năm 2001. Như vậy với thời gian hoạt động sản xuất chưa lâu nhưng sản phẩm của nhà máy luôn đáp ứng được nhu cầu, thị hiếu của khách hàng cả về chất lượng và giá thành, cùng với độ tin cậy của sản phẩm cao. Hiện nay nhà máy có hai loại sản phẩm suất ra thị trường đó là thép thanh (thép vằn) đường kính sản phẩm phong phú từ D10- D40 với chiều dài từ 7-15m và thép dây (thép cuộn tròn) đường kính sản phẩm D6-D8. Dây chuyền trong nhà máy được trang bị những thiết bị mới có khả năng số hoá và tính năng tự động hoá cao đáp ứng được yêu cầu về mặt công nghệ cán và làm việc tương đối ổn định nhằm đảm bảo năng suất và chất lượng của nhà máy. 2.5.1. Sơ đồ dây chuyền công nghệ cán thép thanh Sàn chuyển phôi Bãi phôi Lò nung Tống nạp phôi Ra phôi Cán thô Cán trung1 Cắt đầu cắt đuôi Cán trung 2 Cán tinh Đẩy tiếp Cắt đĩa Dàn khe kẹp Sàn Nguội Máy cắt Máy đóng bó Cân Sản phẩm thép Hình.2.5. Sơ đồ dây truyền công nghệ cán thanh Quy trình công nghệ sản xuất thép thanh. Phôi thép được nhập về có kích thước dài, sau khi tính toán cắt chia với độ dài yêu cầu, phôi thép được vào sàn con lăn chuyển phôi, ở đây nhờ hoạt động của xilanh- pitông phôi thép được so bằng đầu và được nạp vào lò nung. Phôi thép được nung trong khoảng thời gian (3-4)h, đạt được nhiệt độ yêu cầu tức là phải động nhiệt giữa trong long phôi thép và bề ngoài của phôi. Sau khi nung đạt tiêu chuẩn, phôi thép được tống ra ở cửa ra của lò (cửa vào phôi thép mới lại được tiếp tục nạp), hệ thống con lăn ở cửa lò dẫn phôi thép qua giá cán thô qua M1 qua lần cán thứ nhất, sau đó động cơ kéo trục cán đảo xoay chiều qua thực hiện cán nghịch, lần thứ hai phôi thép đã được chuyển xuông băng lăn phía dưới qua trục cán thứ hai sau đó động cơ lại đảo chiều thực hiện cán nghịch. Cứ như vậy, tổng số lần cán thô ở đây là 7 lần với 4 lần cán thuận, 3 lần cán nghịch. Tiếp theo phôi qua giá cán M2 và M3, phôi thép đã dài ra và đường kính thì nhỏ đi, lúc này tốc độ máy đã tăng lên nhằm đảm bảo năng suất máy. Qua máy cắt bay thép được cắt đầu, do quá trình cán thô đầu thép bị rạn nứt. Máy cắt bay được điều khiển tự động hoàn toàn bằng PLC S7-200, tín hiệu khi có thép đi qua được cảm biến quang đưa về PLC kết hợp tính toán tốc độ ra phôi sẽ quyết định thời điểm cắt hợp lý. Tiếp theo thép được lần lượt cán qua các giá cán trung M4, M5, M6 và các giá cán tinh M7, M8, M9, M10, lúc này thép đã đạt tiêu chuẩn về chất lượng, đáp ứng độ bền, độ tin cậy cũng như đường kính sản phẩm đáp ứng công nghệ yêu cầu. Sau chu trình cán thép, thép được chuyển qua máy cắt đĩa dùng để cắt phân đoạn theo chiều dài, khi có thép đi qua (tín hiệu từ cảm biến được gửi qua PLC) và tính độ dài của phôi thép sau khi cán máy cắt sẽ giật thanh dẫn hướng thép về phía lưỡi dao cắt để cắt thép đi rồi quay góc cắt đoạn thép tiếp theo, cứ như vậy máy cắt sẽ cắt toàn bộ số thép sau khi cán. Sau máy cắt, lúc này tốc độ của thép đã giảm đi rất nhiều, để tăng tốc độ chuyển thép người ta cho thép qua máy đẩy tiếp (được tự động bằng PLC) tạo kẹp vào thép để đẩy thép đi và nhờ hệ thống xilanh khí nén mở dàn khe nhả thép rơi xuống sàn nguội. Khi có thép rơi xuống động cơ kéo dàn răng cưa hoạt động, thép được so bằng đầu và được đưa về băng tải thép. Sau khi đủ số thanh thép, thép được dồn tới máy cắt nguội 600T thực hiện cắt phân đoạn với chiều dài 7m mỗi thanh. Công đoạn phân loại thép để loại bỏ thép không đạt tiêu chuẩn đặt ra trước khi đóng bó thực hiện đẩy ra bằng tay. Mỗi bó thép bó xong được cẩu cân, kiểm tra, dán nhãn mác. Như vậy chu trình thép thành phẩm đã hoàn tất. 2.5.2. Các công đoạn chính trong dây truyền 1. Lò nung liên tục Lò nung của nhà máy có công suất 45T/h, lò được thiết kế theo kiểu đẩy thủy lực, lò có 12 mỏ đốt và chia thành 3 vùng: + vùng hồi nhiệt 900oC. + Vùng nung 10000C ÷ 1150oC . + Vùng đồng nhiệt 11500C ÷ 1250oC. Lò nạp phôi theo kiểu xích tải, chuyển tới đường con lăn, có cữ chặn so đầu để các phôi đều nhau mới đưa vào lò bằng máy đảy thủy lực 1 xi lanh có công suất 68 tấn với vận tốc đẩy phôi là 2,5m/s, phôi ra khỏi lò với hệ thống tống phôi với cần tống phôi chuyển động tịnh tiến và được làm mát bằng nước. Lò nung chứa được tối đa 150 cây phôi. Các cơ cấu đưa phôi vào lò và nung phôi, đẩy phôi ra khỏi lò được điều khiển bằng PLC S7-200 của siemen. Lò đốt dùng nhiên liệu là loại dầu DO được chứa trong 2 téc chứa bên ngoài khu vực lò nung, dầu và khí được sấy khô trước khi đưa vào mỏ đốt. Khu vực lò nung được điều khiển thông qua các bàn điều khiển đặt ở các vị trí thích hợp. 2. Khu vực cán gồm các máy cán sau a. Máy cán thô M1 Phôi trước khi đến máy cán thô M1 là những phôi đạt tiêu chuẩn tốt, còn những phôi không đạt tiêu chuẩn thì được loại thông qua nột hệ thống loại phôi phế bằng cách dùng một thanh gạt được điều khiển bằng một pistong thủy khí. Máy cán thô M1 nhận phôi thép từ lò nung tới và được đưa vào các trục cán thực hiện công đoạn cán thô. Giá cán thô này gồm 3 trục, việc truyền động được thực hiện bằng động cơ không đồng bộ 3 pha rô to dây quấn, điều chỉnh tốc độ bằng điện trở phụ mạch rô to với các thông số của động cơ như sau: + Công suất định mức: 1250KW. + Điện áp định mức: U1 = 3,3KV. U2 = 1,2KV. + Dòng điện định mức: I1 = 269A. I2 = 637A. + Tốc độ định mức: V=590v/p Tổng số lần cán thô là 7 lần với: 3 lần cán nghịch và 4 lần cán thuận. Việc truyền động từ trục động cơ tới trục của các giá cán thông qua hộp truyền lực và hộp giảm tốc. Trong công đoạn cán thô thì phải thỏa mãn các yêu cầu sau: + Động cơ lai máy cán thô M1 phải có công suất đủ lớn. + Mô men của động cơ lai máy cán phải có mô men quán tính lớn, vì vậy chọn động cơ có đường kính lớn, ngoài ra ngưới ta còn mắc thêm các bánh đà để tăng thêm mô men quán tính. b. Máy cán trung thứ nhất M2,M3 Mỗi động cơ lai 2 giá cán, đường kính trục cán D430, chiều dài trục cán L= 100 vậy gồm 4 giá cán trung. Động cơ truyền động là động cơ một chiều kích từ độc lập. Thông số động cơ M2, M3: + Công suất: Pdm = 660KW. + Điện áp phần ứng: Uư = 800V. + Điện áp kích từ: Ukt = 220/110V. + Dòng điện phần ứng: I = 891A. + Tốc độ quay: n = 350 đến 950 vòng/phút. Hình 2.6. Máy cán trung. c. Máy cán trung thứ hai M4, M5, M6 Mỗi động cơ lai hai giá cán vậy gồm 6 giá cán. Cụm máy cán M4: - Truyền động bởi động cơ DC kích từ dộc lập thông qua hộp giảm tốc với : + Giảm tốc thứ nhất i = 1/2,285. + Giảm tốc thứ hai: i = 1/1,075 ; 1/2,4. - Thông số của động cơ M4: + Công suất : Pdm = 450KW. + Điện áp phần ứng : Uư = 750V. + Điện áp kích từ : Ukt = 220V. + Dòng điện phần ứng : I = 660/650A. + Dòng điện kích từ : Ikt = 9/32A. + Tốc độ quay : n = 350 đến 950 vòng/phút. + Giá cán hai trục :Φ320 × 800L × 2 giá. Cụm máy cán M5: - Truyền động bởi động cơ DC kích từ dộc lập thông qua hộp giảm tốc với: + Giảm tốc thứ nhất i = 1/2,84. + Giảm tốc thứ hai: i = 1/1,15 ; 1/1,46. - Thông số của động cơ M5 : + Công suất: Pdm = 500KW. + Điện áp phần ứng : Uư = 750V. + Điện áp kích từ: Ukt = 110V. + Dòng điện phần ứng: I = 730/720A. + Dòng điện kích từ: Ikt = 5/11A. + Tốc độ quay: n = 400 đến 1000 vòng/phút. + Giá cán hai trục: Φ320 × 800L × 2 giá. Cụm máy cán M6: - Truyền động bởi động cơ DC - Thông số của động cơ M6 : + Công suất: Pdm = 450KW. + Điện áp phần ứng: Uư = 750V. + Điện áp kích từ: Ukt = 220V. + Dòng điện phần ứng: I = 680A. + Tốc độ quay: n = 600 đến 1200 vòng/phút. + Giá cán hai trục: Φ320 × 800L × 2 giá. d. Máy cán tinh M7, M8, M9, M10 Mỗi động cơ lai hai trục cán vậy gồm 4 giá cán tinh. Máy cán tinh M7: - Truyền động bởi động cơ DC thông qua hộp giảm tốc với: i = 1/2,96. - Thông số của động cơ M7: + Công suất: Pdm = 450KW. + Điện áp phần ứng: Uư = 750V. + Điện áp kích từ: Ukt = 220V. + Dòng điện phần ứng: I = 660A. + Tốc độ quay: n = 600 đến 1200 vòng/phút. + Giá cán hai trục:Φ350 × 800L × 1 giá. Máy cán tinh M8: - Truyền động cho giá cán bởi động cơ DC kích từ độc lập thông qua hộp giảm tốc với: i = 1/2,66. - Thông số của động cơ M8: + Công suất: Pdm = 450KW. + Điện áp phần ứng: Uư = 750V. + Điện áp kích từ: Ukt = 160V. + Dòng điện phần ứng: I = 866A. + Tốc độ quay: n = 940 đến 1750 vòng/phút. + Giá cán hai trục: Φ350 × 800L × 1 giá. Máy cán tinh M9: - Truyền động cho giá cán bởi động cơ DC kích từ độc lập thông qua hộp giảm tốc với: i = 1/2,66. - Thông số của động cơ M9: + Công suất: Pdm = 600KW. + Điện áp phần ứng: Uư = 750V. + Điện áp kích từ: Ukt = 160V. + Dòng điện phần ứng: I = 724/728A. + Dòng điện kích từ: Ikt = 6,3- 14,8A. + Tốc độ quay: n = 400 đến 1000 vòng/phút. + Giá cán hai trục:Φ350 × 800L × 1 giá. Máy cán tinh M10: - Truyền động bởi động cơ DC thông qua hộp giảm tốc với: i = 1/1,15. - Thông số của động cơ M10: + Công suất: Pdm = 550KW. + Điện áp phần ứng: Uư = 750V. + Điện áp kích từ: Ukt = 220V. + Dòng điện phần ứng: I = 700A. + Tốc độ quay: n = 600 đến 1200 vòng/phút. + Giá cán hai trục: Φ350 × 1000L × 1 giá. Các động cơ truyền động cho các trục cán trong máy cán ở trên là động cơ một chiều kích từ độc lập (trừ M1), việc điều khiển tốc độ cán được thực hiện bởi các bộ Mentor II. 3. Khu vực sau máy cán gồm các thiết bị a. Máy cắt đầu 200T (cắt bay) Hình 2.7. Máy cắt đầu. - Được đặt sau cụm cán trung thứ nhất ( sau M3 ). - Động cơ của máy cắt là động cơ DC với các thông số sau : + Công suất : Pdm = 55KW. + Điện áp phần ứng : Uư = 440V. + Điện áp kích từ : Ukt = 160V. + Dòng điện phần ứng : I = 138A. + Tốc độ quay : n = 850 vòng/phút. Máy có thể cắt được kích thước phôi lớn nhất Φ70. Động cơ truyền động chính cho máy cắt bay phải có khả năng chịu quá tải lớn do quá trình khởi động và dừng diễn ra thường xuyên. Lưỡi dao cắt phải trở về đúng vị trí ban đầu sau mỗi lần cắt. b. Máy cắt đĩa Φ450×25T - Đặt sau giá cán M10, với số lượng 2 cái : 1A, 2A. - Động cơ truyền động là động cơ không đồng bộ rô to lồng sóc, tốc độ dao cắt 15m/s. + Công suất : Pdm = 7,5KW. + Điện áp : Udm = 220/380V. + Dòng điện : Idm = A. + Tốc độ quay : n = 1740-1450 vòng/phút. + Góc cắt 70 độ. c. Máy đẩy tiếp - Số lượng 4 máy: 1A, 2A, 3B, 4B. - Động cơ truyền động là động cơ DC. + Công suất: Pdm = 22KW. + Điện áp phần ứng: Uư = 440V. + Điện áp kích từ: Ukt = 180/40V. + Dòng điện phần ứng: I = 58A. + Dòng điện kích từ: Ikt = 9,4/2,9. + Tốc độ quay: n = 650-1600 vòng/phút. d. Sàn làm nguội - Động cơ chuyển thép DC, P = 55KW×2 máy, n = 1200 vòng/phút. - Động cơ con lăn tường đứng AC gồm 17 cái, P = 2,2KW, n = 1740 vòng/phút. - Sàn nguội được bố trí hệ thống thiết bị khép kín. - Hệ thống dẫn phôi lên sàn đứng máng kiểu kín có hệ thống phanh, hệ thống đóng mở máng bằng khí nén. Hình 2.8. Sàn làm nguội. - Cơ cấu so đầu phôi. - Cơ cấu chuyển rải phôi, được con lăn dẫn đến máy cắt nguội làm việc tự động hoàn toàn, điều khiển bằng PLC S7- 300. e. Máy cắt nguội 600T - Động cơ chuyền động là động cơ xoay chiều. - Công suất: Pdm=37KW. - Điện áp định mức: Uư=440 V. - Dòng điện định mức: I=64 A. - Tốc độ: n=1180 vòng /phút. f. Máy đóng bó - Đường con lăn vận chuyển thép gồm 3 động cơ AC, Pdm=3,7KW, n=1728 vòng/phút. - Một sàn vận chuyển xích đóng bó tự động. - Một dàn xích đóng bó bằng tay. Hình 2.9. Máy đóng bó. 2.6. DÂY CHUYỀN CÁN THÉP DÂY 2.6.1. Sơ đồ dây truyền công nghệ cán thép dây Dây chuyền cán thép dây gồm thép có đường kính Φ6 và Φ8 được thiết kế trên cơ sở nối tiếp đường công nghệ cán thép thanh D10 và D12. Sơ đồ công nghệ dây truyền cán dây (hình 2.10). Sản phẩm thép cuộn Φ6 và Φ8 được sản xuất trên cơ sở nối tiếp đường công nghệ cán thanh. Thép D10 sau khi được qua giá cán M10 được cắt vát đầu bởi máy cắt đĩa, rồi qua máy đẩy tiếp, máy cắt bay tới giá cán Block. Giá cán Block được truyền động bởi hai động cơ một chiều nối đồng trục nên yêu cầu tốc độ của động cơ truyền động cho giá cán block phải ổn định trong suốt quá trình cán và trị số điều chỉnh phối hợp với tốc độ các động cơ máy cán khu vực cán trung và cán tinh (M4 – M10). Sau block là sản phẩm thép tròn mới đúng đường kính đặt ra được chuyển qua hộp nước làm mát và qua máy tạo vòng để tạo vòng. Những vòng thép được rải đều trên sàn xích rải thép và được làm nguội bởi 5 quạt gió công suất lớn. Tiếp đó chúng được chuyển tới máy tạo cuộn rối đưa ra sàn con lăn tải cuộn thực hiện công việc cân, gắn mác nhãn cho sản phẩm. Dữ liệu cân được truyền đến và lưu trữ trên máy tính để thuận tiện cho việc quản lý kho và xuất bán hàng. Sản phẩm được lấy ra khỏi máy sổ cuộn bằng thiết bị cầu trục. Hình 2.10. Sơ đồ dây chuyền công nghệ cán thép dây. - Thiết bị trong dây chuyền cán dây. Như đã nêu ở trên dây chuyền thép cuộn được nối tiếp trên công nghệ cán thanh, các thiết bị và quy trình hoạt động từ đầu lò nung tới giá cán M10 giống như là cán thanh, sau đó hệ thống được tách ra hoạt động sản xuất trên đường công nghệ riêng độc lập. Sản phẩm thép thanh và thép cuộn được sản xuất xen kẽ không đồng thời do có chung đường công nghệ giai đoạn đầu. Phôi cấp cho đường cán thép cuộn được cấp từ giá cán M10 với tôc độ 12.5m/s, kích thước của phôi đầu vào cụm giá cán block là Φ9,34 và Φ13,3 (tùy theo cán Φ6 và Φ8). Sau M10 phôi được cắt vát đầu bởi máy cắt đĩa (chiều dài cắt là 600 – 800mm) qua máy đẩy tiếp và máy cắt bay đi vào giá cán block. Tốc độ của động cơ truyền động cho giá cán ổn định trong suốt quá trình cán và điều chỉnh phối hợp tốc độ với các máy cán khu vực cán trung và khu vực cán tinh (M4-M10). Máy cắt bay được sử dụng để cắt đuôi của phôi sau khi đi qua giá cán M10 (chiều dài cắt 800-1500mm) và cắt phân đọan thép sau M10 khi có sự cố từ khu vực giá cán block đến máy tạo vòng. Sau khi qua giá cán block thép tròn được đưa qua hộp nước áp lực làm giảm bớt nhiệt độ và tạo lớp vẩy sắt trước khi qua máy tạo vòng. Sau máy tạo vòng thép được tạo vòng ở dạng vòng xoắn lò xo có đường kính 1050-1150mm và xếp thành lớp trên sàn xích tải. Tại đây có 5 quạt gió làm nguội thép trước khi tới máy tạo cuộn. Sau khi được gom lại thành cuộn thép được đẩy sang con lăn tạo cuộn. Sàn con lăn tải cuộn có chức năng chuyển thép sang vị trí đóng bó, cân điện tử và cuối cùng la đưa lên máy xỏ cuộn. Sàn tải cuộn được thiết kế để cho có thể dồn các cuộn sản phẩm đặt kín trên mặt sàn. 2.6.2. Các phần tử của dây chuyền cán thép dây 1. Máy cắt đĩa a. Sơ đồ công nghệ máy cắt đĩa Hình 2.11. Sơ đồ công nghệ máy cắt đĩa b. Chức năng máy cắt đĩa Dùng để cắt vát đầu trước khi vào máy cán block. c. Giới thiệu thiết bị máy cắt đĩa - HMD1: senser cảm biến đặt sau giá cán M6. - HDM2: senser cảm biến đặt sau giá cán M8. - T1,T2: máy tạo trùng mục đích làm giảm tốc độ chạy thép . - Máy cắt được truyền động bằng : + Động cơ AC + Công suất: Pdm = 10KW. + Điện áp: Udm = 220/380V. + Dòng điện: Idm = 27,5A. + Tốc độ quay: n = 1450 vòng/phút. - V1 : van khí nén tác động hai chiều SV11, SV12. - Xilanh tác động với hai ngắt hành trình LS1, LS2. Khi không có thép: LS1 = 1, LS2 = 0. d. Hoạt động của máy cắt đĩa Khi có thép đi qua tín hiệu từ HMD2 đưa về PLC để điều khiển: HMD2 = 1: sau thời gian trễ t1 = 0,1 đến 2 giây ( giá trị này có thể chỉnh định) thì van 1 tác động làm xilanh 1 kéo tay gạt dẫn hướng cho thép qua dao cắt , đầu thừa thép được chứa trong thùng ngay cạnh máy cắt . HMD2 = 0 : sau thơì gian trễ t2 = 1 giây, thời gian đảm bảo chắc chắn đuôi thép đã đi qua máy cắt thì van V1 tác động ngược lại làm tay gạt về vị trí ban đầu. Yêu cầu : Tốc độ dao cắt lớn hơn tốc độ phôi được cắt khoảng 15 đến 20%, động cơ máy cắt chạy liên tục trong quá trình cán và không cần điều chỉnh tốc độ. 2. Máy cắt bay a. Sơ đồ công nghệ Hình 2-12. Sơ đồ công nghệ máy cắt bay. b. Chức năng của máy cắt bay Dùng để cắt đuôi và cắt phân đoạn khi có sự cố. c. Giới thiệu thiết bị máy cắt bay - Máy cắt bay được truyền động bởi động cơ DC. + Công suất: Pdm = 22KW. + Điện áp: Udm = 380V. + Dòng điện: Idm = 50A. + Tốc độ quay: n = 1000 đến 1800 vòng/phút. - Động cơ bơm dầu thủy lực là loại động cơ xoay chiều có : + Công suất: Pdm = 25KW. + Điện áp: Udm = 220/380V. + Dòng điện: Idm = 55A. + Tốc độ quay: n = 1450 vòng/phút. - Van điện từ thủy lực : SV15, SV16 tác động hai chiều điều khiển kích thủy lực kéo tay gạt phân luồng. - Hai van khí nén : SV13, SV14 cho ly hợp truyền động và ly hợp phanh. - Hạn vị trí dao cắt LS5. d. Hoạt động của máy cắt bay Điều khiển cắt đuôi đoạn thép ( chế độ làm việc bình thường ) : khi tín hiệu HMD2 = 0 sau thời gian trễ t2 thì van điện từ thủy lực tác động SV15 = 1 làm xilanh kéo tay gạt dẫn hướng thép vào lưỡi cắt . Khi tác động kéo tay gạt vào cắt ( SV15 = 1) thì đồng thời hai van khí SV13, SV14 ( chậm sau 0,5s ), tác động vào ly hợp phanh và ly hợp truyền động thực hiện cắt đuôi thép. Khi hạn vị LS5 = 1 thì SV13 = 0, SV15 = 0 gạt tay hướn dẫn thép về vị trí ban đầu. Điều khiển sự cố ( chế độ cắt sự cố ): khi có sự cố từ khu vực máy cán block đến máy tạo vòng thì người điều khiển sẽ tác động vào nút tắt khẩn cấp trên đài điều khiển . Yêu cầu: động cơ chính chạy theo một chiều, điều chỉnh vô cáp tốc độ. Động cơ máy cắt được tính toán và đặt tốc độ một lần, có thể điều chỉnh bằn triết áp trên bàn điều khiển. 3. Máy đẩy tiếp a. Chức năng máy đẩy tiếp Máy đẩy tiếp đặt trước máy cán block, dùng để tăng tốc độ phôi thép trước khi đi vào máy cán block. Hình 2.13. Máy đẩy tiếp b. Thiết bị máy đẩy tiếp Động cơ truyền động loại DC liên động tốc độ với M10 với các thông số + Công suất: Pdm = 15KW. + Điện áp: Udm = 380V. + Dòng điện: Idm = 30A. + Tốc độ quay: n = 1000 đến 1500 vòng/phút. c. Hoạt động của máy đẩy tiếp Sau khi HMD2 (đặt trước M10) có tín hiệu tác động cho van điện từ đưa con lăn kẹp thép vào phôi, tín hiệu của van điện từ được duy trì thép đã đi vào giá cán thứ nhất của máy cán block. 4. Máy tạo trùng a. Sơ đồ công nghệ của máy tạo trùng Hình 2.14. Sơ đồ máy tạo trùng b. Chức năng máy tạo trùng Làm giảm tốc độ chạy của thép. Tạo lượng thép dự trữ tránh thép bị căng. c. Giới thiệu thiết bị máy tạo trùng Van khí nén SV18 = 1 thì đồng thời cấp khí nén cho hai xilanh. Sau khi HMD4 (đặt sau máy căt bay) có tín hiệu, qua một khoảng thời gian trễ đảm bảo thép đã ăn vào động cơ block, van điện từ SV18 tác động đồng thời tới xilanh mở máng dẫn và xilanh tạo trùng (khi thép vừa đưa vào thì phải mở luôn máng). Loop control LP3 bắt đầu hoạt động, kiểm tra biên độ trùng và phát tín hiệu điều khiển động cơ M10. HMD4 = 0, sau thời gian trễ thì SV18 = 0, máng dẫn đóng lại. 5. Máy cán block a. Sơ đồ công nghệ máy cán block Hình 2.15. Sơ đồ công nghệ máy cán block b. Giới thiệu thiết bị máy cán block Máy cán block gồm 6 giá cán rời với 3 giá đứng và giá nằm ngang, việc truyền động được thực hiện bởi 2 động cơ DC kích từ độc lập nối đồng trục, thực hiện việc đồng bộ hóa tốc độ. Thông số động cơ truyền động như sau: + Công suất : Pdm = 500KW. + Điện áp phần ứng : Uư = 750V. + Điện áp kích từ : Ukt = 160V. + Dòng điện phần ứng : I = 710A. + Tốc độ quay : n = 1200-1800 vòng/phút Thực hiện làm mát cho đông cơ bằng quạt gió được lắp đặt riêng cho mỗi động cơ truyền động. Thông số của động cơ cần làm mát : + Công suất: Pdm = 55KW. + Điện áp: Udm = 220/380V. + Dòng điện: Idm = 12A. + Tốc độ quay: n = 2900 vòng/phút. c.Hoạt động của máy cán block Động cơ lai trục cán chỉ có thể khởi động được sau khi đã bảo đảm đầy đủ các tín hiệu bảo vệ đó là: Áp suất dầu bôi trơn, lưu lượng dầu bôi trơn, nhiệt độ dầu, lưu lượng nước làm mát, quạt gió làm mát động cơ. Động cơ bị dừng ngay sau khi mất các tín hiệu bảo vệ trên. Động cơ block hoạt động theo một chiều và được ổn định tốc độ quay trừ trường hợp cắt vượt tốc. Động cơ chạy vượt tốc 3% khi HMD2=1, tín hiệu cắt chạy vươt tốc khi LP3 bắt đầu hoạt động. Các hình thức bảo vệ : + Có chế độ cắt bảo vệ nước, chuyển khóa khi chạy thử không tải. + Nước được cắt sau khi dừng động cơ block, cắt bơm nước suy ra dừng động cơ block ngay, dừng động cơ bơm nước suy ra chưa cắt bơm nước. + Bảo vệ nhiệt để khống chế nhiệt độ dầu bôi trơn, có báo quá nhiệt bằng đèn. + Trong động cơ block có dây cước bảo vệ thép rối, khi có thép qua thì dây cước đứt . + Khi có thép đùn thì cắt động cơ . 6. Máy tạo vòng a. Sơ đồ công nghệ máy tạo vòng Hình 2.16. Sơ đồ công nghệ máy tạo vòng b. Chức năng máy tạo vòng Máy tạo vòng dùng để tạo vòng cho thép Φ6, Φ8 thành từng vòng dưới dạng xoắn lò xo c. Thiết bị máy tạo vòng Gồm có động cơ tạo vòng DC và động cơ đẩy tiếp DC . Thông số động cơ tạo vòng : + Công suất : Pdm = 11/12KW. + Điện áp phần ứng : Uư = 220/440V. + Điện áp kích từ : Ukt = 220V. + Dòng điện phần ứng : I = 61A. + Tốc độ quay : n =900/1800 vòng/phút. d. Hoạt động máy tạo vòng Động cơ tạo vòng chạy với tốc độ được tính toán sao cho phù hợp với tốc độ của thép tại đầu ra của block và tốc độ này được ổn định trong suốt quá trình cán . Động cơ máy đẩy tiếp (đặt trước máy tạo vòng) chạy ổn định phù hợp với động cơ block theo tốc độ đạt lớn hơn tốc độ giá cán cuối 3 đến 5 % mục đích tạo sự căng thép. Tuy nhiên con lăn kẹp thép đươc tác động bởi một trong hai chế độ: Chế độ kẹp toàn bộ: Tác động sau khi HMD4=1 thông qua thời gian trễ t1 để đảm bảo thép đã đi vào ống tạo vòng và thôi tác động khi HMD4=0 thông qua thời gian trễ t2 để đảm bảo đuôi thép ra khỏi ống tạo vòng ( t1, t2 đặt cứng). Chế độ kẹp đuôi thép: Tác động khi HMD4=0 sau thời gian t3 đảm bảo thép đã đi vào ống tạo vòng, t3 đặt cứng. 7. Sàn dải thép Hình 2.17. Sàn dải thép a. Chức năng sàn dải thép Dùng để dải thép và làm nguội thép. b. Thiết bị sàn dải thép Gồm 2 động cơ AC với công suất Pdm=30KW, U=220/380V, Kéo dàn xích chuyển thép không cần điều chỉnh tốc độ không liên động. Trên đương xich dải thép lắp đăt 5 quạt gió làm mát lưu lượng lớn với các thông số: Loại: AC Công suất: 7,5KW Tốc độ: 2900V/P Điện áp: 220/380V 8. Máy tạo cuộn a. Sơ đồ bố trí máy tạo cuộn Hình 2.18. Sơ đồ công nghệ máy tạo cuộn b. Chức năng máy tạo cuộn Dùng để dồn các vong thép thành cuộn. c. Giới thiệu thiết bị máy tạo cuộn Đtc : động cơ tạo cuộn AC với các thông số : + Công suất: Pdm = 2,8KW. + Điện áp: Udm = 220/380V. + Dòng điện: Idm = 10/6A. + Tốc độ: n = 1450 vòng/phút. Đgt: Động cơ quay tay gạt đỡ thép AC có đảo chiều. + Công suất: Pdm = 5,5KW. + Điện áp: Udm = 220/380V. + Dòng điện: Idm = 20,6/11,9A. + Tốc độ: n = 1450 vòng/phút. - 1 van điện từ nâng hạ con thoi: SV20, SV21. - 1 van điện từ cơ cấu đẩy cuộn: SV22. - 1 cực hạn hành trình con thoi: LS7, LS8. - 1 một cực hạn hành trình xilanh đẩy thép: LS9, LS10. - 1 cực hạn góc quay của tay gạt đỡ thép: LS11, LS12. LS11 được kéo bằn động cơ Đgt, khi đến LS12 thì động cơ đảo chiều. - 1 cực hạn kiểm tra thép trên sàn xích: LS6. - 1 senser kiểm tra thép trên mặt sàn con thoi S1: không cho mở tay gạt đỡ thép khi đã có cuộn thép trên mặt con thoi. d. Hoạt động máy tạo cuộn Tại thời điểm ban đầu: Đgt kéo tay gạt quay ra tới vị trí LS12 = 1, xilanh gạt cuộn đi vào LS10 = 1 và xilanh tạo lõi cuộn théo ở vị trí cao nhất LS7 = 1. Khi có thép từ sàn xích đi tới thì LS6 = 1, vòng thép rơi xuông con thoi tạo lõi, khi hết thép đi qua LS6 = 0, sau một khoảng thơi gian trễ (thời gian để đảm bảo vòng thép đã rơi hết xuống sàn con thoi tạo lõi), thì van điện từ tác động SV21 = 1 đẩy con thoi đi xuông đồng thời đông cơ quay tay gạt bắt dầu hoạt động quay và đếm LS11 = 1. Khi con thyoi tạo lõi xuống tới LS8 = 1 thì sau thời gian trễ van điện từ SV22 = 1 đẩy cuộn thép ra sàn con lăn đến khi LS9=1 nguồn điều khiển SV22 = 0 xilanh gạt cuộn đi vào tới LS10=1 nguồn điều khiển SV20 = 1 xilanh tạo lõi đi lên LS7 = 1, động cơ quay tay gạt hoạt động đến LS12 = 1 tiếp tục chu trình mới . 9. Sàn con lăn tải cuộn và sàn đóng bó a. Chức năng sàn con lăn tạo cuộn Nhiệm vụ của sàn con lăn tải cuộn là đưa cuộn thép tới bàn cân và tới máy xỏ cuộn, còn bàn ép bó với mục đích tạo nèn cho các vòng thép sau khi tạo cuộn. b. Thiết bị sàn con lăn tải cuộn Hệ thống con lăn được truyền động bởi 24 đọng cơ AC giống nhau thông qua hộp giảm tốc với thông số động cơ : + Công suất: Pdm = 1,5KW. + Điện áp: Udm = 220/380V. + Dòng điện: Idm = 5,6/3,2A. + Tốc độ đầu ra: n = 30 vòng/phút. Mỗi một động cơ truyền động cho 4 con lăn như vậy hệ thống gồm 96 con lăn chia thành 24 khoang. Tại mỗi khoang đặt một senser cảm biến quang có nhiệm vụ phát hiện cuộn thép. Động cơ chỉ khởi động được khi senser của khoang trước đó bị che và động cơ dừng hoạt động khi senser của khoang kế tiếp bị che khuất. c. Bàn ép bó Hình 2.19. Sơ đồ công nghệ máy ép bó Được điều khiển bằng tay toàn phần, điều khiển động cơ theo hai chiều và van điện từ nâng hạ bàn ép bằng nút ấn trên bàn điều khiển. 10. Máy lật cuộn và máy xỏ cuộn a. Sơ đồ công nghệ máy lật cuộn và máy xỏ cuộn Hình 2.20. Sơ đồ công nghệ máy lật cuộn và xỏ cuộn. b. Hoạt động máy lật cuộn và máy xỏ cuộn - Máy lật cuộn Máy lật cuộn có thể làm việc ở chế độ điều khiển tự động hoạc điều khiển bằng tay. Chế độ điều khiển bằng tay thực hiện điều khiển từng xilanh và có khóa liên động bằng các công tắc hành trình và chương trình logic. Bàn điều khiển bằng tay đặt tại phòng cân. Tại vị trí ban đầu: LS16, LS18, LS19 = 1. Sau khi cuộn thép được đóng bó và gắn nhãn mác, cuộn thép được chuyển tới bàn đỡ cuộn thép của máy lật cuộn, LS31 = 1, tín hiệu điều khiển X19 = 1 làm xilanh đẩy xe hoạt động đẩy xe máy lật cuộn đến gần máy xỏ cuộn. Khi xe di chuyển tới vị trí. LS20 = 1 thì tín hiệu điều khiển X17 làm xilanh đẩy bàn đỡ cuộn thép hoạt động đẩy bàn đỡ cuộn đến gần giá treo cuộn thép. Khi bàn đỡ đến vị trí LS17= 1 thì tín hiệu điều khiển X15 = 1 làm xilanh giữ tay gạt đỡ cuộn thép hoạt động kéo tay gạt đỡ cuộn để nhả cuộn thép. Tay gạt đỡ cuộn thép được nhả đến vị trí LS15 thì X20 = 1, xe máy lật cuộn di chuyển lùi lại đến vị trí LS19 = 1 thì dừng. Lúc này X16 = 1, tay gạt đỡ cuộn thép được kéo lên. Khi tay gạt đến vị trí LS16 = 1 thì X18 = 1 bàn đỡ cuộn thép được hạ xuống. Bàn đỡ cuộn hạ xuống đến vị trí LS18 = 1 sẵn sang cho một chu trình mới. - Máy xỏ cuộn Truyền động bởi động cơ AC với các thông số của động cơ : + Công suất : Pdm = 25KW. + Điện áp : Udm = 220/380V. + Dòng điện : Idm = 5,6/3,2A. + Tốc độ : n = 1450 vòng/phút. Máy xỏ cuộn có hình chữ thập, Động cơ truyền động được điều khiển tự động, Mỗi một giá đỡ sau khi đã treo đủ 4 cuộn thép thì chữ thập sẽ quay đi một góc 90o . Chương 3. CÔNG ĐOẠN ĐÓNG BÓ THÉP 3.1. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CÔNG ĐOẠN ĐÓNG BÓ THÉP THANH 3.1.1. Quy trình công nghệ Công đoạn đóng bó thép thanh được sử dụng trong dây chuyền là hệ điều khiển bằng công tắc tơ và rơ le. Thép sau khi được cắt thành phẩm sẽ được phân loại để loại bỏ thép không đạt tiêu chuẩn ra, sau đó thực hiện công đoạn đóng bó thép. Mỗi một chu kỳ bó gồm nhiều thao tác. Kết thúc một chu kỳ bó sẽ tạo ra 03 mối buộc trên bó thép. Các thao tác của máy đóng bó đều sử dung năng lượng là thuỷ lực. Máy đóng bó sử dụng các thiết bị truyền động chủ yếu là động cơ và xilanh thuỷ lực. Các thiết bị thuỷ lực này được cung cấp dầu thuỷ lực từ các van từ, các van từ được điều khiển bằng điện. Hình 3.1. Máy đóng bó 3.1.2. Nguyên lý hoạt động H.3)Hình 3.2. Sơ đồ mạch động lực máy đóng bó Hình 3.3. Sơ đồ mạch điều khiển máy đóng bó 1. Giới thiệu phần tử + M: Động cơ bơm thuỷ lực dùng máy đóng bó P = 5,5 kW; U = 220V. + CT: Công tắc tơ chính cấp nguồn cho động cơ bơm thuỷ lực. + ACB: Áptômat cấp nguồn cho động cơ bơm thuỷ lực. + AT: Áptômat bảo vệ mạch điều khiển, + RN: Rơ le nhiệt bảo vệ quá tải cho động cơ bơm thuỷ lực. + RLV1: Rơ le hồi xoắn dây. + RLV2: Rơ le ép bó thép. + RLV3: Rơ le nâng càng ép bó. + RLV4: Rơ le xoắn dây để bó thép. + RLV5: Rơ le quấn dây bó thép. + RLV6: Rơ le rút dây chuẩn bị bó thép. + RLV7: Rơ le tăng áp lực ép bó thép. + RLV8: Rơ le so đầu bó thép. + RL1, RL2, RL3, RL4, RL11, RL12, RL13, RL14 : Là các rơ le trung gian. + RLTG1, RLTG2: Các rơle trung gian. + LS1, LS2, LS3, LS4, LSPS1, LSPS2, LSPS3, LSPS4: Các công tắc ngắt hành trình xác định vị trí tác động khi tiến hành bó thép. + Đ1, Đ2, Đ3: Các đèn báo nguồn, báo động cơ hoạt động và báo động cơ ngừng hoạt động. + Tay chuyển chế độ làm việc: tự động hoặc bằng tay. + START: Nút ấn khởi động. + STOP: Nút ấn dừng động cơ. + TĐ: Nút ấn ở chế độ tự động. + V1 V8 : Các cuộn hút của van điện từ. 2. Nguyên lý hoạt động Đóng Áptômat mạch động lực và mạch điều khiển. Ấn nút Start trên bàn điều khiển CT = 1 đóng các tiếp điểm của nó, cấp nguồn cho động cơ bơm thuỷ lực, và cấp nguồn cho mạch điều khiển, duy trì nguồn cho công tắc tơ CT. Ở trạng thái ban đầu: LS1 = 1 RL1 = 1, RLV8 = 1: Cuộn hút van V8 = 1 tác động với pittông thực hiện việc so sánh bắng đầu các thanh thép có trong hố gom. RLV6 = 1: Cuộn hút van V6 = 1 kích thuỷ lực tác động rút dây thép để chuẩn bị bó. RLTG1 = 1. Máy bó hoạt động ở hai chế độ: tự động và bằng tay. Chế độ hoạt động tự động: Chuyển tay gạt sang vị trí TĐ, RLV2 = 1 cuộn hút van V2 = 1 tác động kích ép ghì bó thép trong hố gom, việc ép này được thực hiện bằng xích. Khi bó thép được ép chặt tới vị trí tác động của ngắt hành trình là LS2 thì LS2 = 1 RLS2 = 1 duy trì nguồn cấp cho rơle RLV2 . Đồng thời RLV7 = 1: cuộn hút van V7 = 1 hoạt động thực hiện việc tăng áp lực ép bó thép. Khi càng bó thép được hạ xuống vị trí tác động của LS3 thì LS3 =1 RL3 = 1 RL7 = 0. Càng bó thép sẽ ghì chặt bó thép tới vị trí tác động của LS4 dẫn tới LS4 = 1 thì rơ le RL4 = 1 + RL4 = 0 RLV2 = 0: cuộn hút van V2 = 0 kích thuỷ lực ngừng tác động để nhả xích ghì bó. + RL4 = 1 RLV5 = 1: cuộn hút van V5 = 1 kích thuỷ lực hoạt động thực hiện việc quấn dây bó thép. RLV5 = 0 RLV6 = 0 : ngừng rút dây, Thép sau khi được quấn dây bó với số vòng theo đúng yêu cầu tới vị trí tác động của LSPS1 thì LSPS1 = 1 RL11 = 1 duy trì nguồn cấp cho rơ le thời gian RLTG1 RL12 = 1 : dây bó được cắt ra. Sau một khoảng thời gian trễ của rơ le thời gian RLTG2 thì: + RLTG2 = 0 RLV4 = 0 : kết thúc việc xoắn dây, + RLTG2 = 1 RLV4 = 1 : cuộn hút van V1 = 1 tác động thực hiện việc hồi xoắn dây. Cuối cùng, sau khi nhả xoắn dây tới vị trí tác động của LSPS 3 thì PSPS3 = 1 RL13 = 1 RLV3 = 1 : cuộn hút van V3 = 1 , kích hoạt đông nâng càng ghì bó lên, bó thép được bó xong và được đưa ra ngoài bằng cần cẩu chuyên dụng. Chế độ hoạt động bằng tay: Việc bó thép bằng tay được thực hiện khi chuyển tay gạt sang vị trí BT. Và hoạt động quy trình bó được tiến hành tuần tự khi ấn các nút ấn trên bàn điều khiển từ T1 T8. 3. Các bảo vệ - Bảo vệ ngắn mạch bằng cầu chì F1, F2. - Bảo vệ quá tải cho động cơ chính bằng rơ le nhiệt RN. Khi xảy ra hiện tượng quá tải thì tiếp điểm thường đóng RN trong mạch chính mở ra, làm cho cuộn hút của CT bị mất điện, nó mở tiếp điểm trong mạch động lực của dộng cơ ra và động cơ bị ngắt nguồn. - Bảo vệ “không” bằng công tắc tơ CT. Mạch đang hoạt động bình thường thì xảy ra hiện tượng bị mất nguồn, nếu muốn mạch điều khiển hoạt động trở lại bình thường thì phải ấn nút START cấp nguồn lại cho CT và lúc đó tiếp điểm thường mở của CT trong mạch điều khiển mới được đóng lại. 3.2. XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÔNG ĐOẠN ĐÓNG BÓ BẰNG PLC SIMATIC S7 – 300 3.2.1. Tổng quát công nghệ Công đoạn đóng bó thép thanh đang sử dụng của công ty thép Việt Nhật là công đoạn sử dụng hệ điều khiển hoàn toàn bằng công tắc – rơ le. Tuy có hai chế độ là điều khiển bằng tay và điều khiển tự động, nhưng chủ yếu là hệ thống được vận hành bằng tay do người vận hành điều khiển các nút ấn trên bàn điều khiển. Do vậy công đoạn đóng bó này còn tồn tại một số những nhược điểm sau: Năng suất và hiệu quả hoạt động thấp, không đáp ứng được khi dây chuyền cán thép thanh hoạt động hết công suất. Cần một số lượng người vận hành lớn. Hay xảy ra hỏng hóc, sự cố. Sau khi nghiên cứu công đoạn đóng bó này em xin đề xuất phương án cải hoán hệ thống điều khiển dùng PLC S7 – 300 để áp dụng vào điều khiển tự động công đoạn đóng bó. 3.2.2. Xây dựng hệ thống điều khiển mới 1. Sơ đồ công nghệ Sơ đồ công nghệ công đoạn đóng bó được đưa ra như hình 3.4: Hình 3.4. Sơ đồ công nghệ công đoạn đóng bó thép thanh Một chu kỳ bó gồm nhiều thao tác. Kết thúc một chu kỳ bó sẽ tạo ra 3 mối buộc trên bó thép. Những thao tác của máy bó thép đều sử dụng năng lượng là dầu thủy lực áp lực 100at. Máy bó sử dụng các thiết bị truyền lực chủ yếu là xi lanh thủy lực và động cơ thủy lực. Các thiết bị này được cung cấp dầu thủy lực từ các van từ điều khiển bằng điện. Khi muốn điều khiển thao tác nào ta chỉ cần cung cấp điện cho van điện từ tương ứng với các van đó. Thép sau khi từ máy cắt thành phẩm ra được đưa vào sàn gom (2). Sàn gom này được chia làm hai sàn gom nhỏ riêng biệt. 02 động cơ (1) dùng để truyền động cho 02 sàn gom nhỏ này. Số lượng thanh thép từ sàn gom 1 (SG1) chuyển sang sàn gom 2 (SG2) được đếm bằng một cảm biến quang. Thép từ 2 sàn gom này sẽ được dồn xuống hố gom 3. Trong hố gom ta bố trí 3 máy đóng bó (4) để bó thép ở 3 vị trí khác nhau cùng một lúc. Việc bố trí như hình 3.4 sẽ có tác dụng làm tăng năng suất hoạt động của công ty và cũng làm cho việc điều khiển bằng PLC dễ dàng hơn do không phải bó ở nhiều vị trí khác nhau. Thép sau khi rơi hết xuống hố gom sẽ được so bằng đầu nhờ chặn so đầu (6). Sau khi thép so đầu thì cả 3 máy bó thép sẽ cùng hoạt động bó thép ở 3 vị trí đầu, giữa và cuối cùng một lúc. Sau khi bó xong, chặn so đầu sẽ hạ xuống và động cơ con lăn (5) sẽ di chuyển bó thép đến vị trí càng lật (7) và được đẩy tới vị trí tập kết. 2. Bảng phân công đầu vào và đầu ra Từ sơ đồ công nghệ công đoạn bó thép, ta có thể địa chỉ hóa các đầu vào, ra PLC như sau: Bảng 3.1 Bảng địa chỉ hóa các đầu vào PLC của công đoạn đóng bó STT Địa chỉ Chức năng 1 I0.0 Chọn chế độ điều khiển tự động 2 I0.1 Chọn chế độ điều khiển bằng tay 3 I0.2 Tín hiệu khởi động 4 I0.3 Tín hiệu dừng 5 I0.4 Cảm biến có thép trên SG1 5 I1.0 Cảm biến đếm số lượng thanh thép 6 I1.1 Công tắc hành trình báo thép ở rãnh gom 7 I1.2 Công tắc hành trình báo chặn so đầu ở vị trí hạ 8 I1.3 Công tắc hành trình báo chặn so đầu ở vị trí nâng 9 I1.4 Công tắc hành trình báo thép đã vào vị trí bó 10 I1.5 Công tắc giới hạn tay bó ở vị trí bó 11 I1.6 Công tắc giới hạn tay bó ở vị trí mở 12 I1.7 Công tắc giới hạn dây bó thép vị trí vào đúng 13 I2.0 Công tắc hành trình báo thép ở vị trí càng lật 14 I2.1 Công tắc giới hạn vi trí càng lật 15 I2.2 Công tắc hành trình càng ép bó thép vị trí mở 16 I2.3 Công tắc hành trình càng ép bó thép vị trí đóng 17 I2.4 Cảm biến lực căng dây bó thép Bảng 3.2 Bảng địa chỉ hóa các đầu ra PLC của công đoạn đóng bó STT Địa chỉ Chức năng 1 Q8.0 Cấp điện động cơ 1 2 Q8.1 Cấp điện cuộn phanh động cơ sàn gom 1 3 Q8.2 Cấp điện động cơ 2 4 Q8.3 Cấp điện cuộn phanh động cơ sàn gom 2 5 Q8.4 Động cơ con lăn di chuyển bó thép 6 Q8.6 Cuộn phanh động cơ con lăn 7 Q9.0 Van điều khiển càng lật 8 Q9.2 Van điều khiển nâng chặn so đầu 9 Q9.3 Van điều khiển hạ chặn so đầu 10 Q9.4 Van điều khiển đóng tay bó 11 Q9.5 Van điều khiển mở tay bó 12 Q9.6 Van điều khiển luồn dây 13 Q10.0 Van điều khiển rút dây ép chặt bó thép 14 Q10.1 Van kẹp đầu dây 15 Q10.4 Van xoắn dây tạo mối buộc thép 16 Q10.5 Van hồi xoắn 17 Q10.6 Van điều khiển đóng càng ép bó 18 Q10.7 Van điều khiển mở càng ép bó 19 Q11.0 Đèn báo đang hoạt động 20 Q11.1 Đèn báo dừng 3. Sơ đồ mạch đấu nối PLC và đầu ra cho mạch điều khiển + Sơ đồ khối các đầu vào ra PLC I 2.4 Q11.1 Q8.1 Q8.0 CPU S7 - 300 Hình 3.5. Sơ đồ khối các đầu vào ra của PLC điều khiển phân luồng thép. 4. Xây dựng lưu đồ thuật toán Lưu đồ thuật toán được xây dựng trên hình 3.6. Ở chế độ tự động, chương trình đóng bó thép thanh hoạt động như sau: Khi có tín hiệu khởi động (I0.2=1), nếu cảm biến trên sàn gom 1 báo có thép thì sẽ có tín hiệu khởi động hai động cơ SG1 và SG2. Số lượng thanh thép chuyển từ sàn gom 1 qua sàn gom 2 được cảm biến nhờ một cảm biến quang (I1.0). Khi số lượng thép từ sàn gom 1 qua sàn gom 2 bằng số lượng thép 1 bó thì sẽ có tín hiệu điều khiển động cơ SG1 dừng còn động cơ SG2 sẽ dừng sau đó một thời gian trễ đủ để các thanh thép còn lại trên sàn gom 2 rơi hết xuống hố gom. Khi cảm biến báo trên sàn gom 1 báo hết thép thì động cơ SG1 sẽ dừng. Khi các thanh thép rơi xuống hố gom thì công tắc hành trình báo có thép ở hố gom tác động (I1.1=1). Khi I1.1=1, Plc cấp tín hiệu điều khiển van nâng chặn so đầu. Sau khi thép ở sàn gom 2 rơi hết xuống hố gom và tám chặn so đầu ở vị trí nâng thì động cơ con lăn được khởi động di chuyển bó thép đến vị trí bó và đập bó thép vào thanh chặn làm nhiệm vụ so đầu các thanh thép có trong rãnh gom. Tại vị trí bó, công tắc hành trình tác động (I1.4=1) cấp tín hiệu dừng động cơ con lăn đồng thời càng ép bó cũng có tín hiệu hạ xuống. Khi càng ép bó hạ xuống vào vị trí ép bó xong (I2.3=1) thì tay bó cũng có tín hiệu điều khiển từ PLC hạ xuống. Khi tay bó vào vị trí đóng thì sau một khoảng trễ PLC cấp tín hiệu luồn dây bó thép. Dây bó thép được luồn cho tới khi vào vị trí quy định thì ngừng đồng thời kẹp đầu dây cũng hoạt động kẹp đầu dây bó thép lại. Sau đó van rút dây ép bó thép hoạt động siết chặt dây bó vòng quanh bó thép. Van sẽ hoạt động cho tới khi cảm biến lực căng dây bó cấp tín hiệu cho PLC ngừng rút dây. Lúc này van xoắn dây bó thép hoạt động. Sau thời gian xoắn dây đủ số vòng quy định dây bó thép bị đứt ra thì kẹp đầu dây bó được nhả ra và van hồi xoắn hoạt động. Sau một thời gian trễ thì càng ép bó và tay bó sẽ được PLC cấp tín hiệu mở ra. Khi càng ép bó và tay bó ở vị trí mở thì thanh chặn so đầu sẽ được hạ xuống. Khi thanh chặn so đầu ở vị trí hạ thì động cơ con lăn sẽ hoạt động để di chuyển bó thép đến vị trí càng lật. Tại vị trí càng lật, bó thép sẽ được càng lật đẩy đến vị trí tập kết. 5. Chương trình PLC S7 300 công đoạn đóng bó thép thanh a. Lựa chọn cấu hình phần cứng Hình 3.7. Lựa chọn cấu hình phần cứng trong PLC S7-300 b. Chương trình điều khiển KẾT LUẬN Qua thời gian nghiên cứu và tìm hiểu các dây chuyền cán thép tại công ty cán thép Việt - Nhật (HPS). Được sự hướng dẫn, chỉ bảo chu đáo của cô giáo Th.s Trần Phương Thảo và toàn thể cán bộ - công nhân, tổ điện nhà máy HPS. Em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp đúng tiến độ và nghiên cứu được một số vấn đề sau: - Nghiên cứu và nắm bắt được tổng quan về nhà máy cán thép Việt- Nhật. - Tìm hiểu hệ thống cung cấp điện của nhà máy cho hai khu vực cán thép thanh và cán thép dây. - Đặc biệt là dây chuyền công nghệ cán thép em đã tìm hiểu được: + Các công đoạn trong dây chuyền công nghệ cán. + Nghiên cứu các thiết bị chính trong dây chuyền cán. + Quy trình công nghệ công đoạn sản xuất thép. Đi sâu vào nghiên cứu nguyên lý hoạt động và cải hoán hệ thống điều khiển của công đoạn đóng bó thép thanh bằng PLC S7 300. Tuy nhiên đồ án vẫn còn một số hạn chế nhất định như: Chưa đi sâu tìm hiểu được một số công đoạn tự động trong dây chuyền có sự tham gia của thiết bị điều khiển lôgíc khả trình PLC và các bộ điều khiển Mentor. Em xin chân thành cảm ơn tới cô giáo Th.s Trần Thị Phương Thảo đã giúp đỡ và hướng dẫn nhiều trong suốt quá trình thưc hiện đồ án. Mặc dù em đã cố gắng hết sức nhưng thời gian có hạn, năng lực hạn chế, luận văn của Em không tránh khỏi những thiếu sót. Bên cạnh những vấn đề nghiên cứu tìm hiểu được, cũng có một số khía cạnh chưa đi sâu tìm hiểu được. Em rất mong được sự chỉ bảo, góp ý và giúp đỡ của các Thầy cô trong Khoa và của các bạn để bản đồ án được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn ! Hải phòng, ngày tháng năm 2009 Sinh viên Nguyễn Thị Ngọc Anh TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Hồ sơ tài liệu về nhà máy cán thép Việt Nhật. [2]. Hồ sơ tài liệu về dây chuyền công nghệ cán thép. [3]. Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn...(1996), Điều chỉnh tự động truyền động điện, NXB KH & KT, Hà Nội. [4]. Nguyễn Doãn Phước, Phan Xuân Minh, Vũ Văn Hà (2000), “Tự động hoá với PLC SIMATIC S7 - 300”. NXB KH & KT, Hà Nội. [5]. Vũ Quang Hồi - Nguyễn Văn Chất - Nguyễn Thị Liên Anh (2003), Trang bị điện - điện tử máy gia công kim loại, NXB giáo dục. [6]. Vũ Quang Hồi - Nguyễn Văn Chất - Nguyễn Thị Liên Anh (2003), Trang bị điện - điện tử máy gia công kim loại, Nhà xuất bản giáo dục. [7]. Vũ Gia Hanh - Trần Văn Hà - Phan Tử Thụ - Nguyễn Văn Sáu (2001), Máy điện. Tập 1, NXB KH & KT, Hà Nội. MỤC LỤC