Prefazione
La linea di produzione di bobine decapate laminato a caldo dello stabilimento di laminazione a freddo di Panzhihua New Steel & Vanadium Co., Ltd. è stata completata e messa in funzione nel 2004. Secondo il piano generale di Panzhihua Iron and Steel, nel 2006 è stato costruito un impianto di laminazione a singolo stand nella filiale di Chengdu. La bobina d’acciaio grezza di questo laminatoio deve essere fornita dalla linea di produzione di bobine decapate laminato a caldo dello stabilimento di laminazione a freddo di Panzhihua Iron and Steel. Il prodotto di questa unità deve utilizzare olio da laminazione per prevenire la ruggine, in modo da essere compatibile con l’emulsione di laminazione del processo successivo. L’unità dispone di un lubrificatore elettrostatico originale e di un lubrificatore a rullo. Poiché il lubrificatore elettrostatico non è efficace nell’applicazione dell’olio da laminazione, il lubrificatore a rullo originale proviene dall’impianto combinato acido-laminazione della fabbrica. Le prestazioni delle attrezzature inattive offline nel progetto di ristrutturazione non soddisfano i requisiti di produzione. Per questo motivo, è stato utilizzato un rullo da laminatoio 3M, un prodotto ad alta tecnologia con eccellenti prestazioni, per trasformare la macchina di lubrificazione a rullo originale.
Problemi esistenti nell’oliatore a rulli originale
Il principio costruttivo dell’oliatore a rulli è illustrato nella Figura 1.
Quando la macchina di lubrificazione viene messa in funzione, il set superiore di rulli viene premuto verso il basso e il set inferiore di rulli viene sollevato, così da formare un determinato angolo di avvolgimento tra la banda d’acciaio e il rullo di lubrificazione. Sia il rullo di applicazione dell’olio sia il rullo di immersione nell’olio sono rulli passivi, azionati dalla banda d’acciaio. Il dispositivo di spruzzatura dell’olio ne eroga dal sistema di lubrificazione sul rullo di lubrificazione; tramite la pressione reciproca, il rullo di lubrificazione trasferisce l’olio al rullo di immersione; quest’ultimo poi riveste uniformemente la banda d’acciaio con l’olio. L’olio in eccesso viene raccolto dal serbatoio e fluisce nel serbatoio di recupero.
Dopo la trasformazione dell’unità combinata acido-laminazione, i requisiti di prestazione tecnica dell’oliatore sono stati migliorati. I parametri specifici sono riportati nella Tabella 1.
Prima della trasformazione dell’unità combinata acido-laminazione, per prevenire difetti superficiali a strisce prive di film oleoso sulla superficie della lamiera d’acciaio, il dispositivo di iniezione del carburante dell’oliatore è stato modificato. Il liquido può essere spruzzato in modo più uniforme sul rullo oliatore, risolvendo così il problema delle zone localmente prive di olio. Tuttavia, l’oliatrice presenta ancora i seguenti problemi:
- La larghezza del prodotto non è sufficiente: la larghezza massima del prodotto dell’unità è di 1150 mm; dopo la sua trasformazione, la larghezza massima della banda d’acciaio finita deve essere di 1300 mm.
- La manutenzione è difficile: in questa unità, davanti alla macchina di oliatura è presente un taglierino a disco per il rifilatura della banda d’acciaio, che ne definisce la larghezza e la lunghezza. Il bordo della banda dopo il rifilatura presenta sbavature, che danneggiano il rullo di oliatura. Il rullo di oliatura è un rullo in feltro, facilmente tagliabile dal bordo della banda d’acciaio, con conseguente formazione di pelucchi e sfaldamento. Richiede sostituzioni frequenti e ha un periodo di manutenzione breve.
- La quantità di olio applicata non è facile da controllare: a causa dell’applicazione irregolare dell’olio, si aggiunge più olio per evitare zone locali senza olio, con il risultato di un film oleoso eccessivo in altre parti, che influisce sul processo di imballaggio e comporta un elevato consumo di olio.
- L’impianto di lubrificazione originale va in avaria, il suo sistema di controllo ha una precisione bassa ed è difficile reperire pezzi di ricambio per la manutenzione.
Si può notare che l’oliatrice originale non soddisfa le esigenze produttive dopo la trasformazione della linea di produzione di coil laminati a caldo decapati e deve essere modificata.
Modifica
Il rullo di lubrificazione è la parte fondamentale della macchina di lubrificazione. Per migliorare la qualità della lubrificazione e prolungare la durata del rullo di lubrificazione, viene utilizzato un rullo Millennium 3M. Inoltre, a causa dell’aumento della larghezza del nastro, è necessario aumentare la larghezza dell’armadio di rivestimento con olio originale, la lunghezza dei rulli di rivestimento superiori e inferiori, la lunghezza del rullo di immersione nell’olio e la lunghezza del dispositivo di iniezione dell’olio; è inoltre necessario riconfigurare l’impianto idraulico di lubrificazione e altri tubazioni, e riprogettare e produrre tutti i sistemi di lubrificazione per il rivestimento con olio e il controllo periodico. I dettagli sono i seguenti:
Rullo oliatore superiore e inferiore
Il rullo di lubrificazione è al centro di questa trasformazione. Poiché il rullo in feltro originale ha una durata di servizio breve e la quantità di olio è difficile da controllare, sia i costi di produzione che quelli dell’attrezzatura sono elevati, e non è adatto a essere utilizzato ancora. Si utilizza appositamente un prodotto ad alta tecnologia con prestazioni eccellenti: il rullo 3M Millennium.
Le prestazioni del prodotto sono le seguenti:
- È composto da fibre di tessuto non tessuto ad alta resistenza. A determinate temperatura, umidità e pressione, la parte tagliata possiede capacità autoriparanti. La sua struttura porosa in tessuto non tessuto presenta un certo grado di assorbimento d’acqua e oleosità. L’olio può essere applicato indirettamente sulla bobina tramite estrusione, e la quantità di film d’olio richiesta può essere controllata dalla densità del rullo millennio, dalla pressione di serraggio e dalla velocità della bobina. Pertanto, l’effetto di oliatura e assorbimento della superficie della bobina è migliore rispetto ai tradizionali rulli in gomma e rulli in feltro.
- Poroso, lo sporco può penetrare nella struttura del tessuto non tessuto in piccole quantità, riducendo così i graffi e la contaminazione della bobina.
- Possiede un sistema ad alta frizione che i tradizionali rulli in gomma, in acciaio e in feltro non possono eguagliare. Questa caratteristica garantisce una frizione sufficiente per prevenire efficacemente lo slittamento del rullo ed evitare graffi secondari sulla superficie della bobina.
La Tabella 2 mostra il confronto delle prestazioni tra il rullo 3M Millennium e i tradizionali rulli in gomma e in feltro.
I parametri tecnici del rullo 3M Millennium utilizzato in questa trasformazione sono riportati nella Tabella 3.
Nuovo sistema di lubrificazione a olio
L’impianto di lubrificazione originale è andato in avaria a causa del lungo periodo di utilizzo e deve essere riprogettato e realizzato ex novo. Il principio di funzionamento del nuovo sistema è illustrato nella Figura 2.
Il sistema presenta le seguenti caratteristiche:
- La valvola controlla il carico e lo scarico della pompa; l’olio in eccesso che defluisce dalla camera di lubrificazione scorre verso il serbatoio di recupero sotto l’azione della gravità; l’olio recuperato viene filtrato e inviato al serbatoio principale per essere riutilizzato dalla pompa di alimentazione dell’olio.
- Controllo della pulizia: Il sistema è dotato di filtro di aspirazione, filtro dell’olio in pressione e filtro di recupero dell’olio. Il serbatoio del carburante principale e il serbatoio di recupero del carburante sono inoltre dotati di filtri dell’aria per garantire la pulizia dell’olio ed evitare l’intasamento degli ugelli.
- Controllo del livello del serbatoio del carburante principale: rilevamento in tempo reale del livello del serbatoio, uscita remota del segnale e controllo di interblocco con la pompa di alimentazione del carburante. Quando il misuratore di livello 4 raggiunge il limite superiore, la pompa di alimentazione del carburante interromperà automaticamente (o manualmente) l’alimentazione del carburante (e visualizzerà lo stato sull’unità operativa); quando viene raggiunto il limite inferiore, la pompa di alimentazione del carburante si avvierà automaticamente (o manualmente) per effettuare il rifornimento; quando viene raggiunto il limite inferiore, la pompa di iniezione del carburante smetterà di funzionare e attiverà un allarme.
- Controllo del livello del serbatoio del carburante recuperato: rilevamento in tempo reale del livello del serbatoio del carburante, uscita del segnale remoto e controllo interbloccato con la pompa di alimentazione del carburante. Quando il misuratore di livello 2 raggiunge il limite superiore, fornisce automaticamente carburante al serbatoio principale e viene generato un allarme al raggiungimento del limite inferiore; quando viene raggiunto il limite inferiore, la pompa di alimentazione del carburante interrompe automaticamente l’erogazione del carburante e genera un allarme.
- Controllo della temperatura: Il serbatoio dell’olio principale è dotato di uno strumento di rilevamento della temperatura dell’olio con uscita del segnale remoto. Il riscaldatore elettrico del serbatoio dell’olio realizza un controllo a circuito chiuso. Quando la temperatura dell’olio è inferiore a 20℃, il riscaldatore elettrico si attiva automaticamente; quando supera i 40℃, il riscaldatore si spegne automaticamente. Ciò garantisce che la temperatura dell’olio rimanga stabile entro un determinato intervallo.
Modifica del sistema di controllo elettrico
L’originale sistema di controllo della lubrificazione deve essere riprogettato e fabbricato a causa della bassa precisione di controllo e della difficoltà nell’acquisto dei ricambi per la manutenzione. Viene utilizzato un singolo sistema di controllo PLC S7-200 per realizzare le seguenti funzioni:
- Avvio manuale del sistema di lubrificazione, la pompa di iniezione del carburante funziona a bassa velocità, la valvola solenoide perde alimentazione e l’olio circola in condizione di non carico.
- PLC fornisce il segnale analogico di funzionamento della banda d’acciaio (4-20mA) e il segnale di commutazione dell’elettrovalvola (punto passivo) per formare un circuito chiuso con il regolatore DC. L’armadio di controllo della macchina di lubrificazione viene regolato dal regolatore DC in base al segnale analogico della velocità di avanzamento della banda. La velocità del motore controlla la portata della pompa di iniezione del carburante. Sull’armadio di controllo è presente un display digitale della velocità del motore.
- Il quadro elettrico è dotato di funzioni di commutazione manuale e automatica: in modalità di controllo manuale (priorità manuale in loco), l’operatore non si basa sul segnale analogico della velocità del nastro fornito dal PLC, ma regola manualmente la velocità del motore per controllare la pompa di iniezione del carburante. In modalità di controllo automatico, l’alimentazione di carburante della pompa di iniezione è proporzionale alla velocità del nastro dell’unità; quando il sistema operativo fallisce, la pompa di riserva viene avviata automaticamente. Dopo l’avvio del sistema di lubrificazione o quando durante il funzionamento non viene ricevuto per 10 minuti il segnale di velocità del nastro fornito dal PLC, il sistema di lubrificazione si arresta automaticamente.
- Allarme di sistema, reset guasti; visualizzazione dei parametri principali e impostazione dei parametri.
Altra modifica delle attrezzature corrispondenti
- Per risparmiare tempo nella realizzazione del progetto, si è deciso di utilizzare la macchina per l’oliatura originale per installare la base. In base alle dimensioni dei fori di installazione originali sulla base, la larghezza è stata aumentata di 150 mm e il nuovo armadio per l’oliatura è stato progettato.
- La funzione del rullo oliatore è quella di trasferire l’olio lubrificante dal dispositivo di iniezione all’oliatore. È sufficiente aumentare la lunghezza di 150 mm rispetto alla struttura originale del rullo a immersione. Riprogettazione e produzione.
- In corrispondenza della trasformazione della parte principale dell’oliatrice, anche le tubazioni originali del corpo idraulico, pneumatico e lubrificante devono essere modificate e riposizionate.
Prestazioni post-modifica
La trasformazione dell’oliatrice è stata completata nel giugno 2006 e, una volta messa in produzione, ha soddisfatto i requisiti produttivi. Non sono stati riscontrati danni evidenti al rullo Millennium 3M e il resto della macchina per l’oliatura funzionava normalmente.
A causa delle carenze intrinseche dell’oliatore a rulli, altre unità dello stabilimento di laminazione a freddo di Panzhihua Iron and Steel le hanno sostanzialmente eliminate e sostituite con oliatori elettrostatici. Tuttavia, questa trasformazione ha ottenuto buoni risultati grazie all’utilizzo di eccellenti rulli millennium, facendo sì che l’oliatore a rulli mantenga una sua posizione nel laminatoio a freddo. In base all’uso effettivo del rullo millennium, è stato applicato alla linea di zincatura.
