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PC棒材生产线

作者: 时间:2020-04-14120 次浏览

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PC钢棒生产线

1.1 机组名称:PC钢棒生产线

1.2 机组工作方式:全数字自动控制,在线刻痕,连续工作制

1。3 机组数量:1条线

1.4 进料方向:右进线(面对生产线从右手方向进线)

1。5 机组年产量:17900吨/年·条(按年工作时间6960小时计算)

1.6 机组产品:

   原料规格:φ10~φ14mm

   钢    种:30MnSi

   产品规格:φ9.0~φ12.6mm满足GB/T5223.3制造标准要求

1.7 运行速度:  

对于φ9。0mm规格产品, 额定运行产量1。5吨/每小时;

对于φ10.7mm规格产品,额定运行产量1.5吨/每小时;

对于φ12。6mm规格产品,额定运行产量1。0吨/每小时;

1.8 加热温度:

       更高淬火温度:950℃

更高回火温度:450℃

1.9 吨电耗:在更高淬火、回火温度下,φ9.0mm规格专线吨电耗小于370度/吨;

1.10 生产线中心标高:1000mm

 

机组设备组成(单条生产线标准配置)与工艺流程

2.1在线设备

放线架→理线架→机械去锈机→螺旋刻痕拉拔机→矫直机→钢丝刷清洗机→1#牵引机→预热电源(300kW/8kHz  IGBT中频感应加热电源)→ 提温电源(200kW/50kHz  IGBT超音频感应加热电源)+淬火保温→淬火水槽→回火电源(160kW/8kHz  IGBT中频感应加热电源)+回火保温管→回火水槽→2#牵引机→引线槽→液压换向剪切机→收线盘1→收线盘2

2.2 离线辅机(客户自备)

冷却塔、空气压机、水泵及其控制箱、工艺试验机、对焊机、轧尖机、打包机、电子称、天车、试验机等

电气技术说明

3.1  全数字智能化IGBT感应加热电源的特点:

原件进口功率元件:主要元器件选用德国飞凌400A/1200V大功率IGBT组成并联型逆变电路,具有优良的频率自动跟踪能力。

双闭环和功率环控制:采用电压、电流双闭环控制;恒功率控制两种方式,具有恒电压或恒功率运行功能即感应器端电压不随外界因素而变化(例如进线电压,负载阻抗等),保证负载加热的稳定性。

参数可视化每台设备均加装有可视性触摸屏,可输入设备参数并显示设备运行状态,简单易学;

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智能数字化控制芯片:采用高精度通过智能可编程器件CPLD实现了IGBT感应加热电源的定角锁相、频率自动跟踪等先进控制技术,采用16位机代替原8位机,使设备运行稳态精度更高,可以控温,保证质量的一致性。设计有超频/低频失锁保护等功能,对线材加热感应器中的短路及开路故障保护更加准确有效。

数字定角、频率跟踪:逆变电路具有逆变器定角、频率跟踪控制功能,在负载工况变化时能保持逆变器容性工作角度不变,具有非常宽的频率适用范围。

启动:采用扫频法起振,锁相频率准确、冲击小,能保证的启动成功率,功率调节范围10%~。

主动保温设计:设备淬火炉和回火炉段各有两米主动保温设计,可以有效避免因为保温区长造成的水淬前的温度衰减。

密封结构:装有主要电子元件的主机柜采用全封闭IP54级结构设计,具有很好的防尘、防水效果,内部冷却采用独特的水冷机设计;槽路柜采用全封闭结构,可以有效防止粉尘、铁销、水落内部造成短路,保持清洁。

人性化设计:生产线设计有排烟接口,方便用户集中烟雾到室外,有效降低车间粉尘污染;

10应用广泛:全数字IGBT感应加热设备可广泛应用于金属的熔炼、焊接、透热、淬火等热加工、热处理场合。

3.2  IGBT感应加热电源整流侧控制技术特点

16位精度整流控制整流侧控制电路采用以FPGA为控制核心,16位精度替代原8位机,保证温度一致性,全数字触发器,智能化管理,保护措施完善,抗干扰能力强。

人机交互控制板上没有电位器,只需通过触摸屏输入设备参数即可使用,保证了设备参数的一致性、通用性、可视性,简单易学

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等间距触发控制:全数字触发器确保脉冲等间距触发,大限度地降低了非特征谐波,减少了电网污染。

双闭环和功率控制:采用双闭环PI调节器和恒功率选择,实现稳压、稳流控制,保证真正的恒功率输出,提高加热效果,保证加热一致性。

自动认相技术:采用单片机自动认相技术,即对三相电源输入线不需要任何调整,控制电路会自动认相,完成整流触发功能。

大板结构:采用大板结构,将控制电源和控制电路集中在一块板上,简化外部联线,减少故障点,便于维护,提高抗干扰能力。

有效的保护措施:故障保护均有智能芯片检测强制拉逆变控制和调节器封环拉逆变控制两种方式,确保对于故障有效快速保护。

软启动、软停止:控制电路具有软启动、软停止功能,防止在启动/停止过程中电流电压上升率太大,引起过压和过流。

响应快速:调节器输出的控制信号经A/D转换器后,由中断信号完成读取启动转换过程,因此更大调节延时时间为A/D转换器的转换时间,这种快速响应的能力与模拟调节的快速性非常接近。

 

3.3  IGBT感应加热电源逆变侧控制技术特点

并联谐振设计:充分发挥了并联型逆变器和并联型谐振槽路的电路优点,电源整机效率高。

优化设计:逆变器的主电路参数经过了优化设计,电路设计合理,可靠性高,功率器件布局紧凑,便于设备的维护和保养。

Altera 公司最新的MAX V 系列CPLD:逆变控制电路采用高速智能可编程器件——CPLD,新控制板的核心控制芯片。新控制板对CPLD进行了优化升级,选用Altera 公司最新的MAX V 系列,比上一代CPLD相比,低功耗降低70%,容量增加500%、速度提高25%。新控制板具有更优化的设计、更好的程序扩展功能、更快速的实现定角锁相控制。CPLD实时检测逆变器件IGBT的换流状态,通过定角锁相计算出此时的控制角度,并调整并联谐振型逆变器锁相频率和相位输出,保证了逆变器一直工作在更佳的小容性准谐振状态。

逆变控制电路对于槽路频率的大范围变化和负载的剧烈波动(冷态/热态)都可以实现快速准确的角度调节,保证逆变器的更优运行状态,不仅极大地提高了电源的负载适应能力,而且电源的整机效率也得到有效提高。

正常工作时的逆变器电压输出波形如图1所示。

                     

图1  逆变器输出电压波形

稳定的数字化设计:采用CPLD的数字控制电路集成度高、稳定性好。与其它模拟锁相电路相比,采用数字化控制技术可以解决模拟电路的参数选配困难、温度漂移、控制不灵活等固有缺点。CPLD的门级延时<5ns,因此可以、快速地对逆变脉冲进行控制。采用定角控制的IGBT加热电源的逆变电压可稳定在相对更低值,电源的安全性得到提高。

采用扫频起振启动:IGBT固态加热电源起动时,控制电路输出一频率由高到低变化的它激脉冲信号触发逆变IGBT,当槽路信号建立起来后,自动平滑过度到自激状态。扫频锁相控制电路具有100%的起动成功率,起动过程对器件没有冲击,提高了IGBT固态加热电源频繁起动性能。

防干扰的大板结构:将控制电源和控制电路集中在一块板上,大大简化了外部联线、减少了故障点、提高了小信号控制电路的抗干扰能力。

频率控制准确:具有频率显示和故障显示功能,频率显示精度更高,±5Hz以内,大大方便了调试和维修。

驱动板光耦隔离技术:IGBT驱动信号采用先进的光耦隔离技术,驱动信号传输没有衰减,延时确定,极大的保证了驱动信号的一致性。

健全的保护措施:IGBT驱动板具有器件过流、IGBT故障检测、脉冲检测、负压检测等保护功能,保证了设备的安全。

 

 

 

 

3.4 感应加热电源主要技术指标

加热电源规格

300KW/8KHz

200KW/50KHz

160KW/8KHz

供电电压

三相

380V/50Hz

三相   380V/50Hz

三相

380V/50Hz

额定进线电流

490A

362A

262A

进线铜缆

300mm2

185mm2

120mm2

额定直流电压

500V

450V

500V

额定直流电流

600A

445A

320A

额定直流功率

300KW

200KW

160KW

频率范围

6~8KHz

40~50KHz

6~8KHz

谐振形式

并联谐振

并联谐振

并联谐振

逆变器状态

<10°容性

<20°容性

<10°容性

更大槽路电压

570V

1040V

570V

整机效率

≥80%

≥72%

≥80%

 

3。5 传动与自控部分

① 西门子最新变频G120系列:电机驱动器采用德国西门子G120变频调速器(原MM440即将退市),矢量功能强大、控制精度高、保护措施完善、电机长期工作稳定性好;

② 西门子最新1500系列PLC:中央操作台采用西门子中型PLC 1500 ,人机界面采用TPC1062K-10英寸真彩色触摸屏,自动化控制和管理,设备性能稳定、运行速度快、免维护;

程序CF卡存储: 生产线工艺参数EEPROM存储,只需调用即可;

④ 自动剪切功能:生产线设计有自动剪切功能,可以保证焊点接头不被进入成品,有效避免了工人对焊接头跟踪,断头查找,简化劳动程序;

 自动收线功能:收线盘设计有自动收线功能,在生产线收线运行中不需要人为参与,只需打包、下料即可,减少工人工作强度、减少生产使用人数;

⑥ 高精度一体红外测温仪:采用一体智能化测温仪IT-8,测温探头带有激光瞄准、温度显示,光斑小(仅2mm),便于对准目标;基本误差: 0.5(±0.5%);距离系数: 150:1;温度分辨率:0.5℃;响应时间:小于10ms;辅助功能:带4~20mA变送输出;

⑦   西门子以太网PROFINET通讯方式:工业化现场总线控制线,对变频器连接只需一根通讯线,连接简单、减少故障点、控制速度快、可以实时监控电机参数;

⑨        传动配置:

序号

电机功率

变频器型号

数量

备注

1

5.5KW

-5.5KW

1台

旋转模

2

75KW

-75KW

1台

拉丝机

3

5。5KW

-5.5KW

2台

牵引机

4

4KW

-4KW

2台

收线机

 

3。6 电源冷却系统:

由于日常生活用水硬度较高、金属离子较多对电源管路的水垢和电池腐蚀效应严重,一般半年期水垢会造成冷却效果差、个别管路堵水(开放式供水冷却易造成杂物颗粒堵水),一年期管路接头处变薄、漏水损坏电器元件;冬季北方气温低容易结冰,造成管路冻裂和损坏,影响生产。针对以上问题我们建议用户采用水—水冷却器的方式只需要很少的软水或纯净水放置在密闭不锈钢水箱中,冬季使用防冻液可解决结冰难题。

水-水交换器采用专用瓦楞波纹结构板式换热器设计组装成而,使软水在低速下形成急剧的湍流,强化换热。系统设计紧凑、占地面积小、拆装方便、换热效率高。
    冷却器只具备换热能力,不具备冷却能力,需要通过外循环系统来完成热交换。

(2)每套水处理交换器配置明细说明:

①管道泵11KW,28米扬程、≥70立方米/小时    1台

②不锈钢板式换热器BR24BH-15㎡   1台

③1.2立方不锈钢水箱

④水箱到热交换器的不锈钢管件

⑤碳钢底架

⑥电气控制箱,带断路器、接触器、热继电器,元件使用德力西品牌,主令开关使用西门子APT品牌。

⑦温度测量系统,具有过温保护输出功能。

 

3。7 进出线方式:上进线、上出线。

 

机械技术说明

5.1 放线架

     采用悬臂鸭嘴式放线架,设有压线杆,保证不乱线,两台依次轮流放线,头尾有序焊接,实现连续运行不停机。

5.2 理线架

理线架为锥式结构,其目的使盘条环型变直线型,防止乱线,采用钢包防尘,并设有粉尘收集抽屉。

5.3 机械去锈机

机械去锈机由4只辊轮形成90度的反复弯曲辊组成。辊轮材质为cr12mov,经目前先进的真空淬火处理,表面无氧化脱碳层,硬度可达HRC60-62°,弯曲辊与水平成90度角布置,便于氧化铁皮滑落到收集槽内,便于清理。按照理论设计,保证足够的弯起包角,更大限度剥离氧化铁皮。采用电动方式调整,可快速调整以利于电接头通过。采用全密封结构,电机3KW。

5。4钢刷清洗机

  钢刷清洗机由4组钢丝刷组成,由电机驱动,去除钢棒表面粉尘及杂物,减少瓷管堵塞,大大的延长瓷管的寿命,电机1.5KW6P,清洗机驱动电机与粉尘区完全隔离,粉尘漏斗与水平垂直,设计为可直接收集式漏斗,优点:单人可完成刷子给进的调整。

 




 

 

5.5 拉拔成型机

PC钢棒凹螺纹成型采用拉拔速度与模具旋转速度匹配的方式,模具受力好,模具寿命高,并人为控制钢棒导程,保证产品外观质量。拉丝机的减速机采用硬齿面减速机,罐体硬度HRC58-62°,表面需要碳化钨喷焊处理,厚层0.5mm以上,罐体及连接处均有防护装置。拉丝罐设有停机气动压紧辊,以防停机乱线,控制电磁阀电压为DC24V。

拉丝机电机75Kw变频专用电机    减速机型号为:ZSY315。

采用助动旋转模盒,旋转模电机为5.5KW,

5.6 矫直机

矫直机为被动式,由2套互成90度的弯曲辊组成,每套由7只轮子组成,分上3下4布置,下面4只辊轮为定轮,上面3只为可调整轮,进行对下面4只轮的距离调整,以保持对钢筋进行矫直,其在牵引机的动力下,形成张力矫直,调直钢棒,消除拉拔内应力,辊轮材质:cr12mov,淬火硬度:HRC58-62°,两组辊轮分别设计防尘罩盖和收集粉尘漏斗。

5。7 牵引机

牵引机共两台。置于预热电源前和回火冷却装置后,起全线拖动作用。牵引机分别由上下各两对牵引辊,下辊主动,上辊被动。下辊装置在一个单轴输入,两个输出轴的非标传动箱的输出轴上,上辊装置在上滑动架的滑槽内,由气缸控制上下移动并与下辊对接,其压力可调整并保持,以保证钢棒的夹持力,保证钢棒平稳运行。拉丝机和牵引机间在自控下形成恒张力提供保证。牵引辊由两道槽组成,牵引辊装置在光轴上,采用涨套连接,便于牵引辊的更换,辊轮材质为cr12mov,经目前先进的真空淬火处理,表面无氧化脱碳层,硬度可达HRC60-62。

电机为5.5KW        减速机为行星摆线针轮减速机

5。8 淬、回火冷却装置

淬、回火冷却装置采用不锈钢板制作,冷却方式为穿水多孔喷淋冷却,出线端带有气吹装置,吹干钢筋水分,吹气采用电磁阀控制,电磁阀电压为DC24V,淬火水槽长4米,回火水槽长3米,淬回火水槽是生产线工艺比较关键的一部分,通过穿水冷却,生产出来的钢棒有以下优点:1、钢棒伸直性比较好;2、钢棒延伸率比较稳定;3、抗拉强度比较稳定、4、屈强比比较稳定。

5.9 保温管 (2套)

  保温管为被动保温,长2米由箱体、中心管、支架、保温材料等组成 (根据生产线长度需要配备),对加热的钢筋通过后能起到稳定组织的作用。

5.10 液压换向剪切机

依据生产线快速剪切的要求,保证同步剪切及换向,确保剪切换向,准确的传递收线机运行信号,保证生产线连续运行,液压件采用国内优质产品。

液压站电机5.5KW

5.11收线机

水平收线机依据钢棒放线要求而设计,收线盘旋转速度跟随钢棒运转速度呈现规律性变化,实现规则布线,收线内径2米,外径2.4米以内。

电机4KW       减速机为杭州杰牌蜗轮蜗杆减速机。

主要制造元件

1 主要电气元件清单

序号

名  称

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