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 Chung  1  Trường ĐH - KTCN  Bộ môn Tự động hoá PHẦN I GIÍI THIỆU CÔNG NGHỆ CÁN THÉP Thuyết minh đồ án Tốt nghiệp SVTK : Bùi Hữu Chung  2  Trường ĐH - KTCN  Bộ môn Tự động hoá I - GIÍI THIỆU CHUNG I.1. Khái quát về cán thép. Cán là một hình thức gia công bằng áp lực để làm thay đổi hình dạng và kích thước của vật thể kim loại dựa vào biÕn dạng dẻo của nó. Yêu cầu quan trọng trong quá trình cán là ứng suất nội biÕn dạng dẻo không được lớn, đồng thêi kim loại vẫn giữ được độ bền cao. Trường hợp do yêu cầu công nghệ, chẳng hạn cán thép tấm mỏng dưới 1mm thì phải cán nguội vì cán nóng sẽ sinh vảy thép khá dày so víi thành phẩm. Căn cứ vào nhiệt trong quá trình tái kết tinh của kim loại người ta phân chia thành cán nguội hay cán nóng như sau: *Cán thép ở nhiệt độ dưới 400 0 C÷450 0 C là cán nguội. *Cán thép ở nhiệt độ lớn hơn 600 0 C÷650 0 C, là cán nóng. 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 t c c tớnh cng nht nh. Sn truyn ng thộp dch chuyn theo một chiều nht nh, thộp cỏn nhiều ln chiều di ln quỏ ngi ta chuyn sang mỏy ct ngui. Cui sn ngui cú h thng gom thộp hoc úng bú Túm li s cỏn nh sau: Tp kt phụi vo lũ nung mỏy cỏn thi mỏy cỏn thụ mỏy cỏn va mỏy cỏn tinh B phn lm ngui b phn úng bú bãi tập thỏi (phôi) lò nung máy cán thỏi máy cắt nóng máy cán thô máy cán vua máy cán tinh 1 máy cán 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 Trường ĐH - KTCN  Bộ môn Tự động hoá I.3. Máy cán: Máy cán thực hiên nguyên công chính là làm biÕn dạng dẻo kim loại để có kích thước và hình dạng mong muốn. Kim loại được nén Ðp và kẹp kéo qua giữa hai trục cán quay ngược chiÒu nhau. Một máy cán thường có các bộ phận chính sau: a)Hộp cán: Gồm hai hay nhiÒu trục cán mà gối trục đặt nên thân máy. Trục cán có thể chuyển dịch theo phương thẳng đứng và được định vị bởi thiÕt bị kẹp trục. Còn trục dưới đặt cố định b)Cơ cấu và thiÕt bị truyền: Có cấu tạo khác nhau tuỳ loại hình cán. Máy cán lớn tốc độ cao có hai động cơ truyền chuyển động 2 trục cán, còn mét số máy khác do một động cơ truyền chuyển động qua hộp bánh răng. Hộp bánh răng có các bánh răng cùng đường kính (tỉ sồ truyền i=1) để truyền cho máy cán. Do trục cán trên có thể dịch chuyển lên xuống để thay đổi độ dày cán. Khoảng cách giữa hai trục cán chính cũng có thể thay đổi nên 2 đầu của các trục chính đều có khớp nối cầu. Bánh dùng để ổn định giữa động cơ điện và hộp số c)Động cơ điện: Thường đùng động cơ luyện kim chuyên dùng có gió thổi làm mát. Các trường hợp cán có tốc độ không thay đổi (máy các thô liên tục) thường dùng động cơ đồng bộ. Còn nếu máy cán cần điều chỉnh tốc độ thì dùng động cơ một chiÒu, nguồn mét chiÒu được cung cấp từ một bộ chỉnh lưu riêng. 1. Đế máy 2. Thân máy 3. ThiÕt bị kẹp Thuyết minh đồ án Tốt nghiệp SVTK : Bùi Hữu Chung  5  Trường ĐH - KTCN  Bộ môn Tự động hoá 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 cán hơn ( 4, 6, 12, 20 ) hình (1-3). Các trục cán có thể đặt đứng, nằm, nghiêng. Loại máy cán có trục nằm ngang là phổ biÕn và thông dụng nhất. Hộp cán có hai trục cán nằm ngang (hình 1-3a) được dùng trong máy cán quay thuận nghịch để cán thô, cán tấm dày, cán phân loại. Hộp cán có 3 trục nằm ngang (hình 1-3b) được dùng trong máy cán tấm dày, tấm trung bình. Trong máy cán này, phôi cán truyền động theo hai chiÒu còn trục cán không đổi chiÒu quay. Hộp cán có 4 trục cán (hình 1-3 c) được dùng trong cán tấm (nóng và nguội). Hai trục lớn phía ngoài là 2 trục tựa để giảm sù biÕn dạng của hai trục làm việc nhỏ phía trong. Hộp cán có nhiÒu trục cán hơn ( 6, 12, 20 ) ( hình 1-3 d, e, f ) cũng chỉ có hai trục làm việc còn các trục khác là trục tựa. Thường dùng trong cán nguội các tấm mỏng. Thuyết minh đồ án Tốt nghiệp SVTK : Bùi Hữu Chung  7  H×nh 1.3: Trôc c¸n f) e) b) d) c) a) Trường ĐH - KTCN  Bộ môn Tự động hoá c. Phân loại theo số hộp cán và cách bố trí chúng : Theo cách phân loại này, máy cán một hộp cán quay thuận nghịch được dùng phổ biÕn. Tuy nhiên để nâng cao công suất và do yêu cầu công nghệ riêng, máy cán có nhiÒu hộp cán cũng được sử dụng. Một hộp cán có thể được dẫn động từ 1 hay 2 động cơ hoặc 1 động cơ có thể dẫn động được nhiÒu hộp cán (hình 1- 4a). Phương thức sau hay dùng 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 Nguyên. Đây là một nhà máy lớn và hiện đại đối víi nền công nghiệp nước ta. Được cộng hoà dân chủ Đức viện trợ, giúp đỡ xây dựng và lắp đặt đưa vào sản xuất thép năm 1975. Víi mô hình là vào phế ra sản phẩm, nhà máy đẵ sản xuất rất hiệu quả, víi năng suát cán thép là 60.000 tấn/năm. Trong suốt thời gian từ năm 1975 đến năm 1993 nhà máy đẵ cung cấp sản phẩm cán với nhiÒu chủng loại khác nhau nh thép tròn φ6, φ8, thép góc phục vô cho công việc xây dựng đất nước. Do yêu cầu về đổi míi công nghệ và nâng cao công suất cán năm 1994 phân xưởng cán 1 của nhà máy được cải tạo nâng cấp trên cơ sở các thiÕt bị động lực cũ của cộng hoà dân chủ Đức lắp đặt thêm các máy cán 360*2, máy cán 280*2, máy cắt bay, cải tạo lại lò nung phôi cán, thay đổi nguồn cung cấp, phần điều khiển bằng bán dẫn vi mạch, bé điều khiển có lập trình PLC Thuyết minh đồ án Tốt nghiệp SVTK : Bùi Hữu Chung  9  Trường ĐH - KTCN  Bộ môn Tự động hoá Nâng công suất cán lên 100.000 tấn/năm với các sản phẩm: thép tròn φ8, φ30, thép vằn φ12, φ30, thép góc L50*50, L60*60*5. II.2. Công nghệ cán thép nhà máy cán thép Gia Sàng - Thái Nguyên Dây truyền công nghệ cán thép nhà máy cán thép Gia Sàng được thể hiện trên hình 1-5. Thép ban đầu ở trạng thái là phôi có kích thước 100x100x1100 - 120x120x3000, khèi lượng phôi cán từ 140-340 kg. Phôi được cẩu đưa lên xe goòng chuyển tới cửa lò nung, phôi được đẩy vào lò lung bằng 2 máy đẩy thép. Trong lò nung, phôi thép được nung bằng đốt cháy dầu Fo, sau 2 giê phôi thép được nung tíi nhiệt độ 1120 0 C -1250 0 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  [...]... phi hp nhp nhng vi mỏy ct bay Tit din thộp c iu chng t K8 n K18 tng ng nh sau: k8 k9 k10 k11 k12 k13 k14 k15 k16 k17 k18 kích thƯớc lỗ hình thay đổi theo sản phẩm Thuyt minh ỏn Tt nghip Chung 22 SVTK : Bựi Hu Trng H - KTCN II.3.3 Khu vc sn ngui B mụn T ng hoỏ 1 Gii thiu s máy cắt nguội máy gạt so le con lăn sàn nguội thanh cố định thanh chuyển động máy cắt bay máy hất thép Hỡnh 1.11: Khu vc sn... vũng nghch sang trc cỏn 3 (i chiu ngc li trc cỏn 2) qua bn vũng thun tip tc ti trc cỏn 4 (i chiu ngc li trc cỏn 3) Thộp chy vo bn vũng thun Sang trc cỏn 280x2 4.Mỏy cỏn tinh 280x2 a)S máy cắt bay máy cán tinh (280x2) Hỡnh 1.10: S mỏy cỏn tinh b)Gii thiu s -Kiu trc cỏn: vũng bi Thuyt minh ỏn Tt nghip Chung 21 SVTK : Bựi Hu Trng H - KTCN B mụn T ng hoỏ -S vũng quay trc cỏn: n1=470v/ min n2=540v/... lờn xung theo tng nhp mt ng c khụng ng b iu khin bng tay theo hai chiu k1 k2 k3 k4 k5 k6 k7 kích thƯớc lỗ hìnhcố định khi qua máy cán thỏi 2 Mỏy cỏn thụ a)S Thuyt minh ỏn Tt nghip Chung 18 SVTK : Bựi Hu Trng H - KTCN B mụn T ng hoỏ tấm trƯợt lật thép 1 2 3 máy cắt nóng máy cán thô (400) Hỡnh 18: S mỏy cỏn thụ b) Gii thớch s + Mỏy ct núng: Lc ct: 50 T S ln ct: 12/phút iu khin bng tay Sau khi phụi... con ln khu vc cỏn thi, cỏn thụ lm vic ch hóm bng ngun 1 chiu 80V v o chiu iu khin trờn cỏc bung iều khin bng tay gt Mỏy gt thộp s gt thộp xung khu vc úng bú bộ phận gom thép máy cắt nguội con lăn máy định cữ máy gạt thép tấm chặn thép 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... v t vo kho II.3.Cỏc thiết b s dng trong dõy truyn cỏn thộp nh mỏy cỏn thộp Gia Sng Phõn xng cỏn I nh mỏy luyn cỏn Gia Sn dõy truyn cỏn núng chia lm ba phn khu vc lũ nung, khu vc mỏy cỏn v khu vc sn ngui, mi phn gm cỏc thit b sau: II.3.1- Khu vc lũ nung a) S Thuyt minh ỏn Tt nghip Chung 11 SVTK : Bựi Hu Trng H - KTCN B mụn T ng hoỏ thỏi hệ thống con lăn Đ máy ra thép thanh đỡ phỏi van dầu buồng... h thng lt thộp phụi quay u vo cỏn l hỡnh K10 v i thng ti mỏy cỏn thụ 360x2 mm Thuyt minh ỏn Tt nghip Chung 19 SVTK : Bựi Hu Trng H - KTCN 3.Mỏy cỏn thụ 360x2 v 360x4 B mụn T ng hoỏ a)S máy cán (360x4) máy cán (360x2) bàn vòng thuận bàn vòng nghịch Hỡnh 1.9:S mỏy cỏn thụ 360x2 v 360x4 b) Gii thớch s : * Mỏy cỏn thụ 360x2 -Kiu 2 trc khung h, kiu phc hp -Kớch thc thõn trc cỏn: 360/352x800 mm -Vt... 0 3Mpa (3kg/cm3) Tiờu hao nc lm ngui: 150m3/h d Thiết b dựng cho lũ: Thuyt minh ỏn Tt nghip Chung 14 SVTK : Bựi Hu Trng H - KTCN B mụn T ng hoỏ Thiết b ph thuc ca lũ nung gm: qut giú tr chỏy, ng ng khụng khớ, b d nhit kim loi, h thng du t, m t,h thng lm ngui bng nc h thng thoỏt khúi ca lũ, van kố, thiết b np ra phụi a Qut giú tr chỏy: Qut mỏy lp trong phũng mỏy qut gió, qua ng khụng khớ cp gió... thớch ng trong phm vi tn s 45~ 65 Hz, lp t thụng qua i ngui hin th c trng thỏi thao tỏc Cú h kim tra mỏy o tc ti nhng thi im nht nh (bt k) B phn chớnh gm 2 cu khng ch : b thun, b ngc 6RA22 cú phm vi iu chnh tc ca dũng t yu rng trong khong dũng nh mc lp t :30 ~ 600A Lp t an ton cú v cỏch in khi tip sỳc Dũng nh mc lp t 640 ~ 1200A B phn cụng sut vi Tririsor n S chuyn i tc cp nh v giỏ tr thc trong mỏy... qut gió iuchnh Kiểu qut giú l 9-26 No7, 1 D; ly trỏi 900 p lc giú:11776Pa (1200mm H2O) Lng gió: 15826 m3/h Mụt kiểu: Y 315 S -2 Cụng sut:110 KW S vũng quay: 2980 vũng/phỳt Ming giú vo ca phũng mỏy qut giú ly b kh tiếng n, gia ming ca qut giú v ng ng ni bng ng mm gim tp õm b B dự nhit kim loi Mc ớch ca vic t b d nhit khụng khớ trong ng ng khúi l thu hi nhit d ca khúi, gim tiờu hao nhit, sau khi khớ... Thao tỏc iu khin cú 2 ch bng tay khi ct th v ch t ng khi thc hin chng trỡnh t ng hỏo bng PLC v ng c cỏn 280x2 t ng tng hay gim tc T ng ct thộp theo chiu di t trc bn iu khin 11CT t ng ct theo s lng ln ct ụi v mi phụi thộp theo thụng s t bn iu khin 6RA22 thc hin vic t ng ct theo chng trỡnh vit trong phn mm PLC o chiu ng c bng o chiu in in ỏp t vo phn ng ng c (thc hin o chiu sau khi ct song thộp