Trường ĐH - KTCN Bộ môn Tự động hoá
LỜI NÓI ĐẦU
Những năm gần đây nền kinh tế trên toàn thế giới đã phát triển rất lớn
mạnh. Trong đó phải kể đến sự phát triển không ngừng của nền khoa học kỹ
thuật, đặc biệt là trong lĩnh vực điều khiển vũ trụ, công nghiệp và quốc
phòng. Trong tình hình như vậy, việc nghiên cứu lý thuyết và ứng dụng PLC
vào thực tế là rất cần thiết,đặc biệt là ứng dụng PLC vào các dây truyền tự
động hoá trong các quá trình sản xuất công nghiệp .Tại việt nam PLC đã
được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp mhư xi măng, điện, dệt,
thuốc lá, nhựa, cán thép
Để bắt nhịp với sự phát triển của khoa học kỹ thuật góp phần vào công
nghiệp hoá đất nước. Nhà trường đã từng bước trang bị cho sinh viên những
kiến và tư duy cần thiết để đáp ứng vào những yêu cầu cụ thể .
Sau 5 năm học tập tại trường em được giao đề tài tốt nghiệp :
" Ứng dụng PLC S7 – 200 trong tính toán thiết kế tự động hoá
đoạn công nghệ máy cán tinh -máy cắt bay của dây truyền cán thép
nhà máy cán thép Gia Sàng .
Trong suốt quá trình học tập cũng như quá trình làm đề tài em luôn được
sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Ngọc Kiên và các thầy cô trong hai
bộ môn cơ sở TĐH và TĐH - Trường Đại học KT-CN. Nay đề tài của em đã
hoàn thành. Do khả năng có hạn và thực tế công việc còn nhiều, nên đồ án
tốt nghiệp của em chỉ nghiên cứu được một phần của hệ thống dây truyền
cán thép, tuy nhiên không tránh khỏi thiếu sót.Vì vậy em rất mong được sự
chỉ bảo thêm của thầy giáo hướng dẫn, các thầy cô trong hai bộ môn và các
thầy cô trong hội đồng bảo vệ, đóng góp ý kiến để bản đồ án của em được
hoàn thiện hơn .
Em xin chân thành cảm ơn !
Thái Nguyên ngày 10/06/2006
SV thiết kế:
Bùi Hữu Chung
Thuyết minh đồ án Tốt nghiệp SVTK : Bùi Hữu
I.2. Công nghệ cán
Ban đầu tập kết nguyên liệu vào cán gồm thép thỏi hoặc phôi, sau khi
làm sạch, cân, đo, cắt và phân lô phôi thép được thì xếp thành trồng, hàng.
Nhờ cÈu xếp đặt lên xe nạp liệu chuẩn bị vào lò nung. Lò nung phải được
kiÓn tra (nhiên liệu vật liệu có liên quan) và chạy thử máy móc thiÕt bị lò
trước khi sảm xuất. Tùy theo dây truyền thiết kế lắp đặt mà phôi được xếp
thành 1 hoặc 2 hàng trên xe nạp liệu, máy đẩy sẽ đưa phôi vào lò nung. Lò
nung phản xạ đốt ba mặt, xung quanh lò được trang bị hệ thống các ống dẫn
dầu và quạt giã. Phôi được nung trong lò qua ba vùng nhiệt độ (vùng sấy,
vùng nung, vùng đều nhiệt). Nhiên liệu nung phôi thường là dầu công
nghiệp(dầu FO). Từ vùng nung sơ bộ nhiệt độ tăng dần cho đến vùng đều
nhiệt. Khi phôi đạt nhiệt độ theo yêu cầu thì được máy tống ở phía sau đẩy ra
khái lò.
Thuyết minh đồ án Tốt nghiệp SVTK : Bùi Hữu
Chung
3
Trng H - KTCN B mụn T ng hoỏ
Phụi ra lũ nh h thng con ln a vo h thng cỏc mỏy. u tiờn l mỏy
cỏn thi, cỏn thụ, cỏn va sau cựng cỏn tinh.
Mỏy cỏn cú nhiều dng v ng kớnh trc to nh khỏc nhau, v cỏch b
trớ cỏc giỏ khỏc nhau mi mỏy cỏn. Tựy theo cụng ngh thiết k thộp c
cỏn i hoc cỏn quay li cỏc khõu cỏn. Sau cỏn mt s ln tiết din gim
xung, chiều di tng lờn, ti u, uụi thỏi b tũe ra v nhit ti ú gim
xung ngi ta tiến hnh ct u uụi ri a ến cỏc khõu trung gian khỏc.
Mi ln cỏn phụi qua mt l hỡnh m mi giỏ cỏn cú th cú mt hoc nhiều
l hỡnh. Thộp c cỏn ln cui cựng qua mỏy cỏn tinh theo ỳng kớch thc
sn phm ri n cụng on khỏc.
kớch thc khụng di quỏ ngi ta tiến hnh ct phõn nh theo s
tớnh toỏn phn tha cui cựng l nh nht. Ri chuyn lờn sn lm ngui.
Sn ngui cú kớch thc to nh khỏc nhau sao cho khi ra khỏi sn ngui thộp
tinh
2
máy
cát
phân
đoạn
sàn
làm
nguội
máy
cát
nguội
bộ
phận
đóng
bó
tổng quan về công nghệ cán nóng liên tục
máy
hất
thép
máy
chuyển
thép
máy
gom
thép
Hỡnh 1.1
Thuyt minh ỏn Tt nghip SVTK : Bựi Hu
Chung
4
4. Trục truyền động
5. Trục cán
6. Trục chính
7. Hộp bánh răng
8. Khớp nèi
9. Động cơ
1
3
5
4
6
9
8
7
Hình 1.2: Máy cán
I.4. Phân loại máy cán
Có nhiÒu cách phân loại máy cán:
a. Phân loại theo tên gọi ( có các loại sau):
*Máy cán thô, đường kính φ =800÷1300 mm
*Máy cán phôi dẹt φ=1100÷1150 mm
*Máy cán phôi φ=450÷750 mm
*Máy cán ray φ=750÷900 mm
*Máy cán phân loại thô φ=500÷750 mm
*Máy cán dây φ=250÷350 mm
b. Phân loại theo số trục cán và cách bố trí chúng:
Thuyết minh đồ án Tốt nghiệp SVTK : Bùi Hữu
Chung
6
Trường ĐH - KTCN Bộ môn Tự động hoá
Theo cách phân loại này, có máy cán 2 trục, 3 trục hoặc nhiÒu trục
cho máy cán phân loại nó có khuyết điÓm là phôi cán phải di chuyển ngang
từ hộp cán này sang hộp cán khác và do đó tốc độ các hộp cán như nhau nên
không có khả năng tăng tốc khi phôi cán dài hơn. Hình 1-4b cho phương
thức đặt các hộp cán nối tiÕp nhau. Phôi được cán vài lần ở hộp cán trước rồi
míi chuyển sang hộp cán sau. Phương thức này thường dùng để cán thô, cán
tấm dày.
Thuyết minh đồ án Tốt nghiệp SVTK : Bùi Hữu
Chung
8
Hép c¸n
a
b
c
Trường ĐH - KTCN Bộ môn Tự động hoá
Hình 1.4: Hộp cán
Hình 1-4c cho phương thức đặt các hộp cán nối tiÕp nhau liên tục.
Phôi cán từ hộp này sang thẳng hộp kia khoảng cách giữa hai hộp cán nhỏ
hơn chiÒu dài phôi. Máy cán loại này cho năng suất cao nhưng đòi hái sự
đồng đều giữa các hộp cán để tránh phế phẩm do phôi cán bị võng quá hoặc
căng quá giữa hai hộp cán. Loại này dùng để cán nóng phôi.
d. Phân loại theo chế độ làm việc:
*Máy cán quay thuận nghịch có điều chỉnh
*Máy cán không quay thuận nghịch có điều chỉnh
I.5. Các tham số đặc trưng cho máy cán
*Đường kính trục cán (đối víi máy cán phôi )
*ChiÒu dài trục cán (đối víi máy cán lá )
*Đường kính ống cán thành phẩm (đối víi máy cán ống )
II. CÔNG NGHỆ CÁN THÉP - NHÀ MÁY CÁN THÉP GIA SÀNG
II.1. Giíi thiệu chung về nhà máy
Nhà máy luyện cán thép Gia Sàng thuộc tổng công ty Gang thép Thái
C. Khi tíi nhiệt độ này, máy ra
thép do người điều khiển đẩy phôi ra khái lò nung. Cứ một phôi thép ra lò thì
lại lập tức có một phôi khác được đẩy vào lò bằng máy đẩy thép.
Giữa 2 máy này có khoá liên động để đảm bảo khi máy đẩy thép làm
việc thì máy ra thép ngừng làm việc và ngược lại.
Thái thép được đưa ra lò trên các băng chuyền tới các giá cán thỏi. Sau
7 lần qua các lỗ hình của giá cán, thái thép được tác dụng của lực Ðp trục cán
tiÕt diện được giảm xuống và chiÒu dài tăng lên. Sau khi thép qua giá cán
thỏi, nhiệt độ đầu phôi thép giảm xuống, phôi thép đươc đưa sang máy cắt
nóng 50 tấn cắt đầu và đuôi thép, sau đó thép được tiÕp tục đưa sang máy
cán thô.
Tại máy cán thô, phôi thép qua 3 lượt lỗ hình tiÕp tục sang giá cán
360x2. Qua 2 lần lỗ hình của giá cán 360x2 thép được chuyển sang giá cán
thô, theo hệ thống bàn vòng thép qua 2 hay 4 lỗ hình của máy cán thô. Sau
đó vào giá cán 280x2 qua 2 lỗ hình của giá cán, thép đi vào máy cắt bay. Tại
đây thép ở dạng thành phẩm có tiÕt diện tiêu chuẩn của thép và được chặt
thành các đoạn theo chiÒu dài đăt trước. Công nghệ cán thép trong dây
truyền cán thép của nhà máy được tư động hoá từ máy cán 280x2 đến máy
Thuyết minh đồ án Tốt nghiệp SVTK : Bùi Hữu
Chung
10
Trường ĐH - KTCN Bộ môn Tự động hoá
cắt bay. Sau đó thép được đưa tới sàn nguội, máy hất thép sẽ hất các đoạn
thép vào sàn nguội, ở sàn nguội máy dịch chuyển thép làm việc dịch chuyển
phôi thép dần dần theo chiÒu ngang sàn nguội. Cuối sàn nguội thép thành
phẩm được gạt so le gom thành bó và chuyển tới phần đo thép sau khi đo
đúng kích thước chiÒu dài định cắt thép được cắt bằng máy cắt nguội 250
tấn thép sau khi được cắt đúng kích thước chuyển sang công đoạn cuối cùng
là đóng bó và đặt vào kho.
II.3.Các thiÕt bị sử dụng trong dây truyền cán thép nhà máy cán thép
* Xe goũng np liu cú:
Ph ti: 3500kg/xe
Tc di chuyn: 0, 337m/s
ng c khụng ng b (KDB) cụng sut: P=3.3KW
Hai xe goũng np liu mt xe lm vic mt xe dự phũng, sau khi phụi thộp
c vn chuyn vo phõn xng cỏn, mỏy cu x cu phụi lờn xe np liu
chun b np vo lũ nung. Xe chy trt trờn ng day trc ca lũ vo
v nhng thi thộp thnh 2 hng (thi thỡ 1 hng) bng ming ca lũ.
* Mỏy y thộp:
Kiu: thanh vớt
Lc y: N= 200KN
Hnh trỡnh ln nht: 1800mm
Thuyt minh ỏn Tt nghip SVTK : Bựi Hu
Chung
12
Trường ĐH - KTCN Bộ môn Tự động hoá
Tốc độ: 0.07m/s
Động cơ KĐB công suất: P= 45KW
Có nhiệm vụ đẩy phôi thép vào lò nung. Nếu là phôi thì hai máy cùng hoạt
động hành trinh cùng đẩy theo nhịp (khi có thép ra mới đẩy vào). Nếu là thỏi
thì hai máy thay phiên nhau đẩy thép vào lò.
* Máy ra phôi:
Kiểu: có thể đi động
Lực đẩy: 5KN
Hành trình lớn nhất: 5100mm
Tốc độ cần đẩy: 0, 07m/s
Tốc độ dịch chuyển gang: 0, 06m/s
Động cơ cần đẩy: 11KW
Động cơ dịch chuyên ngang: 2, 2KW
Lực đẩy: 5KN
.
Sản lượng diện tích đơn vị thép qua:500kg/m
2
. h.
Nhiên liệu và nhiệt lượng bằng dầu nặng 9640x4, 1868 KJ/kg
Tiêu hao đơn vị nhiên liệu:41x9640x4, 1868KJ/kg thái (sản lượng định mức
khi ống đáy lò bọc hoàn chỉnh).
Tiêu hao dầu đốt:1230kg/h (lớn nhất).
KiÒu mỏ đốt: mỏ đốt dầu gió nóng hạ áp.
Số mỏ đốt: Vùng nung trên 4 cái.
Vùng nung dưới 3 cái.
Vùng điềunhiệt 4 cái.
Áp lực dầu trước mỏ đốt:0. 05 ~ 0. 1 Mpa (0. 5 ~ 1 kg/cm
2
).
Độ nhớt của dầu nặng trước mỏ đốt: 4 ~ 6
0
E.
Tiêu hao không khí trợ cháy: 15300m
3
/h
Nhiệt độ dự nhiệt không khí: 350 ~ 400
0
C
Áp lực không khí trước mỏ đốt: 5000Pa (500mm H
2
O)
Tiêu hao hơi nước :130kg/h
Áp lực hơi nước trước mỏ đốt: 0. 1Mpa (1kg/cm
3
O)
Lượng giã: 15826 m
3
/h
Môtơ kiÓu: Y 315 S -2
Công suất:110 KW
Số vòng quay: 2980 vòng/phút.
Miệng gió vào của phòng máy quạt gió lấy bộ khử tiÕng ồn, giữa miệng của
quạt gió và đường ống nối bằng ống mềm để giảm tạp âm.
b. Bộ dù nhiệt kim loại
Mục đích của việc đặt bộ dự nhiệt không khí trong đường ống khói là để thu
hồi nhiệt dư của khói, giảm tiêu hao nhiệt, sau khi khí trợ cháy qua bộ dự
nhiệt nhiệt độ lên từ 350 ~ 400
0
C được đưa đến mỏ đốt. Bộ dù nhiệt chia làm
hai phần, bộ phận gần lò gọi là cụm ống bảo hộ dự nhiệt, còn một phần là
bản thân bộ dự nhiệt. Bộ dù nhiệt phân thành hai bộ trái phải, làm hai hành
trình để nâng cao hiệu quả của bộ trao đổi nhiệt, trong ống có linh kiện cấm
vào.
Tính năng của bộ dự nhiệt nh sau:
-Diện tích truyền nhiệt: 73 x 2 =146 m
2
-Nhiệt độ dự nhiệt không khí:350 ~ 400
0
C
-Lượng không khí lớn nhất: 15300 m
3
/h
-Nhiệt lượng khói vào bộ dự nhiệt: 800
0
C, van này tự động
mở, xả đi một phần gió nóng, để bảo vệ bộ dự nhiệt.
c. Mỏ đốt dầu gió nóng hạ áp:
Đặc điÓm chủ yếu dùng mỏ đốt của thiÕt kế này là tính năng ngọn lửa trải
ra tốt, không khí, nhiên liệu hỗn hợp đều, nhất là hơi nước để bảo ôn dầu
nặng, ngoài việc tránh kết cốc ở đầu mỏ phun làm nguội, còn tham gia làm
mù hoá, làm cho cửa đốt dầu gió lạnh của mỏ đốt có tính năng mù hoá tốt
hơn, như vậy nhiên liệu đủ khả năng cháy hết, là một cơ cấu đốt cháy loại
tiÕt kiệm năng lượng cho nên lò nung lắp đặt tất cả 11 mỏ đốt, mỏ đốt của
vùng nung trên và vùng đều nhiệt là loại mỏ đốt DR – II – 150, mỏ đốt của
vùng nung dưới là loại DR – II – 200.
d. Khống chế nhiệt của lò:
Để đảm bảo yêu cầu nung thép thỏi, việc cấp nhiệt cho vùng điều nhiệt,
vùng nung trên, vùng nung dưới của lò sử dụng hệ thống khống chế từ xa,
cửa van miệng vào của quạt giã, van ke đường khói cũng khống chế từ xa.
Để bảo vệ bộ dự nhiệt, dùng hệ thống xả gió nóng tự động, đối víi nhiệt độ
lò, áp lực lò và khói, giã, dầu, hơi nước dùng cơ cấu đo kiÓm, chỉ thị và tự
ghi, để cân đo thuận tiện, đối víi dầu nặng, hơi nước dùng cơ cấu đo luỹ kế.
e. Nước, gió làm mát và hệ thống cống thoát nước.
Thuyết minh đồ án Tốt nghiệp SVTK : Bùi Hữu
Chung
16
Trường ĐH - KTCN Bộ môn Tự động hoá
Để đảm bảo sản xuất bình thường ống dưỡi đáy lò, khung cửa lò ra phôi
dùng biện pháp làm nguội bằng nước. Để đề phòng cắt nước, chi tiÕt nước
làm nguội cháy hỏng, ống cấp nước của hệ thống làm nguội phải được liên
kết với tháp nước thật tốt, để phòng khi không may bị cắt nước, mất điện do
sự cố phải cấp nước ngay để sử dụng.
II.3.2- Khu vực máy cán
1. Máy cán thỏi.
vo cỏn l hớnh K2 hng di ra bn h ri nõng lờn vo cỏn l hỡnh K3
hng trờn. C nh th cho n K7.
* Bn nõng h
-Kiu: lờn, xung
-Kớch thc sn: 5950x1250mm
-ng c truyn ng nõng h: p= 60KW, n= 710v/min
-H s gim tc ca h gim tc: i=31, 5
-Thi gian mt ln nõng (h) ~ 1, 8s
-Hnh trỡnh nõng h ca sn: 472mm
-Kích thc con ln: 315x125 mm
-Tc con ln: v= 2, 84m/s
-ng c con ln: p=2, 2KW, n=430v/min
Bn nõng h cú 12 con ln, iu khin theo 2 chiu thun nghch. Ban
u v trớ nõng cao nht tng ng v trớ K1, ri h xung v trớ thp nht,
c nh th bn hot ng lờn xung theo tng nhp mt. ng c khụng ng
b iu khin bng tay theo hai chiu.
k1
kích thƯớc lỗ hìnhcố định khi qua máy cán thỏi
k2 k4k3 k5 k6 k7
2. Mỏy cỏn thụ
a)S
Thuyt minh ỏn Tt nghip SVTK : Bựi Hu
Chung
18
Trường ĐH - KTCN Bộ môn Tự động hoá
1
2
3
m¸y c¸n th«
(
a)Sơ đồ
m¸y c¸n
(φ360x2)
bµn vßng
nghÞch
m¸y c¸n
(φ360x4)
bµn vßng
thuËn
Hình 1.9:Sơ đồ máy cán thô φ360x2 và φ360x4
b) Giải thích sơ đồ:
* Máy cán thô 360x2
-Kiểu 2 trục khung hở, kiểu phưc hợp
-Kích thước thân trục cán: φ360/352x800 mm
-Vật liệu trục cán: gang cầu cứng nguội vô hạn
-Số vòng quay trục cán: n1= 1452, 7v/ min
n2=217, 7v/ min
-Kiểu ổ trục máy cán : vòng bi
-Khoảng cách tâm hộp giảm tốc : A=500 mm
-Tỷ số truyền: i=1, 613
Khoảng cách tâm hộp giảm tốc liên hợp: I-1: 837, 727
I-2: 649, 873
II : 350
Thuyết minh đồ án Tốt nghiệp SVTK : Bùi Hữu
Chung
20
Trường ĐH - KTCN Bộ môn Tự động hoá
Động cơ không đồng bộ điều chỉnh băng tay. Thép qua hai lỗ hình
Trng H - KTCN B mụn T ng hoỏ
-S vũng quay trc cỏn: n1=470v/ min
n2=540v/ min
-Vt liu tc cỏn: gang ỳc cng ngui
-T s truyn: i2=1, 4268
i2= 1, 170
-Khong cỏch tõm hp cỏn liờn hp: a1= 550 mm
a2= 614, 89
a3= 280
-ng c mt chiu kớch t c lp cụng sut: P=630KW, n=654v/ min,
U=260Viu chnh bng tay hoc t ng.
iu chnh tc bng cỏch thay i in ỏp t vo phn ng ng c.
Ngun mt chiu cung cp cho kớch t v phn ng ng c bng b
bin i xoay chiu mt chiu cú iu khin 6RA2 (bờn trỏi). Qua hp gim
tc kộo giỏ cỏn 280x2.
Thao tỏc iu khin ng c dựng h thng PLC kt hp vi khi iu
khin ng c mt chiu 6RA22 khi 6RA22 thc hin chc nng n nh
tc t, n nh dũng kớch t theo giỏ tr t, thc hin cỏc chc nng bo
v quỏ ti, in ỏp cao, thp mt kớch t Hin th cỏc thụng s ca h thng
(dũng, ỏp, tc )
Thộp qua hai trc cỏn tng ng hai l hỡnh K17 v K18 cui cựng ca
mỏy cỏn. Vy thộp thnh phm cui cựng cụng on ny sau 18 ln cỏn tit
din gim i chiu di tng lờn rt nhiu, ũi hi phi diu chnh tht tt mỏy
cỏn ny v phi hp nhp nhng vi mỏy ct bay. Tit din thộp c iu
chng t K8 n K18 tng ng nh sau:
kích thƯớc lỗ hình thay đổi theo sản phẩm
k15
k8
k10
k9
Thuyt minh ỏn Tt nghip SVTK : Bựi Hu
Chung
23
Trường ĐH - KTCN Bộ môn Tự động hoá
Thao tác điều khiển có 2 chế độ bằng tay để khi cắt thử và chế đọ tự
động khi thực hiện chương trình tự động háo bằng PLC và động cơ cán
280x2 tự động tăng hay giảm tốc độ. Tự động cắt thép theo chiều dài đặt
trước ở bàn điều khiển 11CT tự động cắt theo số lượng lần cắt đôi và mỗi
phôi thép theo thông số đặt ở bàn điều khiển 6RA22 để thực hiện việc tự
động cắt theo chương trình viết trong phần mềm PLC.
Đảo chiều động cơ bằng đảo chiều điện điện áp đặt vào phần ứng động
cơ (thực hiện đảo chiều sau khi cắt song thép ).
Để vừa kích thước sàn nguội và tránh lãng phí ta tiến hành cắt phân
đoạn theo tính toán chiều dài cắt tương ứng hai hành trình quay thuận và trở
về. Chế độ làm việc tự động hoặc bằng tay, kiểu quay cắt ngừng.
* Máy hất thép
Sử dụng động cơ rôto dây cuốn P=24 KW; U=380V.
Qua hộp giảm tốc kéo các cơ cấu tay biên hất thép điều khiển bằng tay hoặc
tự động. Khi có tín hiệu thép đến máy hất thép làm việc sẽ hất toàn bộ thanh
thép lên sàn làm nguội. Hệ thống con lăn gồm hai hệ thống con lăn vào sàn
và ra sàn.
* Sàn guội
Kiểu thanh răng làm nguội tự nhiên, diện tích 8.25x60m, tải trọng lớn
nhất 15.8T, dùng động cơ không đồng bộ công suất p= 45 KW, chu kỳ tiến 5,
5s. Hệ thống thanh răng gồm hai phần động và tĩnh, phần động chuyển động
theo cơ cấu tay quay thanh tuyền. Thanh thép được tiến dần theo chiều ra sàn
nh hình.
* Máy chuyển thép
Sử dụng động cơ rôto dây cuốn P=45KW; U=380V qua cơ cấu chuyền
lực, bánh đà để chuyển thép trên sàn nguội điều khiển bằng tay hoặc tự động.
Hỡnh 1.12: H thng ct ngui, gom úng bú
*. Bung in SGI, SGII.
t cỏc b tip xỳc úng ct, cỏc rle iu khin cỏc ng c con ln
trờn dõy chuyn cỏn v ng c mỏy ht thộp vo sn ngui, mỏy chuyn
thộp v nõng thanh gt sole.
Thuyt minh ỏn Tt nghip SVTK : Bựi Hu
Chung
25
Copyright: Tài liệu đại học ©