Nghien cuu ung dung plc s7 200 va bien tan simens 109785

Trờng đhkt công nghiệp đồ án tốt nghiệp Li núi đầu Trong nghiệp cơng nghiệp hố, đại hố đất nước, ngành cơng nghiệp luyện kim đóng vai trò đặc biệt quan trọng Hiện Việt Nam, công nghiệp luyện kim phương pháp luyện thép lò hồ quang dùng tương đối phổ biến, với ưu điểm đơn giản, tiện lợi, dễ điều chỉnh để tạo mác thép mong muốn Là kỹ sư tương lai, em xác định rõ trách nhiệm học tập kiến thức kinh nghiệm để sau góp phần thúc đẩy phát triển công nghiệp nước nhà tiến gần đến công nghiệp tiên tiến nước giới Sau năm học tập nghiên cứu trường, em nhận đề tài tốt nghiệp là: "Nghiên cứu ứng dụng PLC S7-200 biến tần Simens vào q trình nâng hạ địên cực lị hồ quang" Qua thời gian tìm tịi nghiên cứu, với hướng dẫn tận tình thầy NGUYỄN VĨNH THỤY thầy, cô giáo môn tự động hố, em hồn thành đề tài giao Do thời gian kiến thức hạn chế nên đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót, em mong thầy, bạn đóng góp ý kiến để đề tài hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy NGUYỄN VĨNH THỤY thầy mơn nhiệt tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án giao Thái nguyên 09/11 /2010 Sinh viên thực NGUYỄN VĂN KHƯƠNG Gvhd: Nguyễn Vĩnh Thụy SVTK: Nguyễn Văn Khương Trêng ®hkt công nghiệp đồ án tốt nghiệp PHN I: GII THIU CƠNG NGHỆ VÀ U CẦU TRANG BỊ ĐIỆN CHO LỊ HỒ QUANG A GIỚI THIỆU CƠNG NGHỆ LỊ HỒ QUANG I KHÁI NIỆM CHUNG VÀ PHÂN LOẠI LÒ HỒ QUANG Khái niệm: Lò hồ quang lò lợi dụng nhiệt lửa hồ quang điện cực điện cực kim loại để nấu chảy kim loại Lò điện hồ quang dùng để nấu thép chất lượng cao Phân loại: + Theo dòng điện sử dụng: Lò hồ quang chiều, lò hồ quang xoay chiều + Theo cách cháy lửa hồ quang: - Lị nung nóng trực tiếp: Nhiệt lửa xảy điện cực kim loại dùng để nấu chảy kim loại (hình a) - Lị nung nóng gián tiếp: Nhiệt lửa xảy hai điện cực dùng để nấu chảy kim loại (hình b) Hình a hình b +Theo đặc điểm chất liệu vào lò: - Lò chất liệu đỉnh lò xuống nhờ gầu chất liệu, loại lị có cấu nâng ván - Lị chất liệu bên sườn phương pháp thủ cơng hay máy móc qua cửa lò Gvhd: Nguyễn Vĩnh Thụy SVTK: Nguyễn Văn Khương Trờng đhkt công nghiệp đồ án tốt nghiệp + Theo số thép luyện (theo dung lượng định mức lò): 0,5; 1, 5; 3; 5; 12 + Theo dung dịch nấu luyện: Lò axit, lò bazơ + Theo tính chất nấu luyện: Lị hồ quang chân khơng, lị hồ quang plasma II- CẤU TẠO CỦA LỊ HỒ QUANG: * Thiết bị khí lị điện hồ quang: Vỏ lị: Vỏ lị cần có độ bền học cao, có khả chịu tải trọng kim loại áp lực giãn nở nung nóng, vỏ lị thường làm thép dày 10 ¸á 30mm cách ghép hay hàn Trong vỏ lị có vật liệu chịu lửa, vỏ thân lị thường có dạng hình trụ hình phối hợp trụ cơn, đáy vỏ lị hình cầu, hình thang Cửa lò: Lò gồm hai cửa, cửa xỉ cửa thép Cửa lị đóng mở khí nén thuỷ lực động điện Cặp điện cực: Trong lò điện cặp điện cực để giữ điện cực dẫn dịng điện đến điện cực Nó gồm có phận: Mặt đầu, cặp lị xo, khí nén bàn trượt Nắp lị: Được làm từ thép có đầm vật liệu chịu lửa Máng rót thép: dùng để đưa thép ngồi Vành làm chặt: Để làm giảm khe hở điện cực lắp lò Thiết bị nghiêng lò: Tuỳ theo dung lượng lò mà chọn kiểu nghiêng lò cho thích hợp, đảm bảo nghiêng lị 40 ¸á 450 phía rót thép 10 ¸á 150 phía cào xỉ chất liệu, có hai kiểu nghiêng lị: + Nghiêng lị bên hơng: Loại có ưu điểm thiết bị đơn giản gọn gàng, điện quay tay, tránh bám dính xỉ kim loại + Nghiêng lò đặt đắy: Loại có ưu điểm quay lị vững chắc, quay êm đều, tự động điều khiển hồn tồn Loại có nhược điểm dễ rơi xỉ kim loại vào động điện Công việc bảo quản thiết bị Gvhd: Nguyễn Vĩnh Thụy SVTK: Nguyn Vn Khng Trờng đhkt công nghiệp đồ án tèt nghiƯp khó khăn, phức tạp Tất lị có dung tích trung bình lớn có cấu nghiêng lị loại Thiết bị khí nâng hạ điện cực: Bình thường lị điện có điện cực, tương ứng có cấu nâng hạ điện cực pha Khi động quay làm cho tang quay kéo giây cáp, dây cáp nâng hạ điện cực lên xuống Trong cấu nâng hạ cịn có đối trọng, nhờ có đối trọng mà tốc độ lên điện cực lớn tốc độ xuống Tuỳ theo loại lò mà tốc độ lên xuống điện cực khác nhau: Đối với lị lớn: Vlên=1¸á1,5 m/p’ Vxuống=0,5 ¸á 0,8 m/p’ Đối với lị nhỏ: Vlên=1,5¸á2 m/p’ Vxuống=1,2 ¸á 1,5 m/p’ * Có hai loại thiết bị nâng hạ điện cực: +Loại bàn trượt: Loại thường dùng thích hợp cho lị có dung tích nhỏ thiết bị đơn giản, dễ chế tạo có nhược điểm trụ đứng cần có chiều cao định nên ảnh hưởng đến làm việc chung cần trục phân xưởng +Loại trụ xếp: Loại dùng thích hợp cho lị có dung tích lớn, hạ thấp chiều cao cần thiết, kết cấu chắn phức tạp Trong đồ án em thiết kế lò hồ quang dùng thiết bị nâng hạ điện cực kiểu bàn trượt với dẫn động động điện Cơ cấu làm mát cho lị: Vì q trình nấu luyện kim loại nhiệt độ xung quanh lị đạt cao cần phải có thiết bị làm mát để giảm nhiệt độ tăng tuổi thọ cho lò Làm nguội nước yêu cầu cần có phận sau: + Mặt đầu cặp điện cực Gvhd: Nguyễn Vĩnh Thụy SVTK: Nguyn Vn Khng Trờng đhkt công nghiệp đồ án tốt nghiÖp + ống dẫn điện + Vành làm chặt điện cực nắp lị + Tấm chắn cửa cửa phụ + Vòm cửa lò cột cửa làm việc + Vành nắp lò + Thân vỏ lị lỗ rót thép Ngồi cịn cần làm nguội ống mềm, phần dây cáp Hệ thống bơm nước làm mát tuần hoàn thực động điện, nước vào ống tới lị 10 Ngồi lị hồ quang nạp liệu từ cao có cấu nâng quay vòm lò, cấu nạp liệu Trong lị hồ quang có nồi lị sâu, kim loại lỏng trạng thái tĩnh có chênh nhiệt độ theo độ cao (khoảng 1000C/m) điều kiện để tăng cường phản ứng kim loại để đảm bảo khả nung nóng kim loại trước rót Cần phải khuấy trộn kim loại lỏng lò dung lượng nhỏ (dưới 6T) việc khuấy trộn thực tay qua cấu khí Với lị dung lượng trung bình(12 ¸á 50)T đặc biệt lớn(100T hơn) thực thiết bị khuấy để giảm lao động vất vả thợ nấu mà nâng cao chất lượng kim loại nấu Thiết bị khuấy trộn kim loại lỏng thường thiết bị điện từ có nguyên lý làm việc tương tự động khơng đồng Rơto lồng sóc III CHẾ ĐỘ NĂNG LƯỢNG ĐIỆN LÀM VIỆC CỦA LÒ HỒ QUANG Năng suất lị hồ quang chi phí lượng điện cho thép mức độ lớn phụ thuộc vào việc định chế độ điện trình nấu luyện, chế độ điện hợp lý trình nấu luyện kinh tế Chế độ điện hợp lý có liên quan đến chế độ nhiệt hợp lý Trong trình nấu luyện chế độ nhiệt thời kỳ khác chế độ điện khác * Yêu cầu công suất điện trình nấu luyện Gvhd: Nguyễn Vĩnh Thụy 10 SVTK: Nguyn Vn Khng Trờng đhkt công nghiệp đồ ¸n tèt nghiÖp 1.Thời kỳ nấu chảy Trong thời kỳ u cầu cơng suất điện đưa vào lị cực đại Pmax = (1,25¸á 1,3) Ptb với Ptb : cơng suất trung bình, P tb = (0,7¸á 0,75)Pđm Khi cho điện vào lò hồ quang cháy mặt liệu rắn gần nắp lò Cho nên đầu thời kỳ nấu chảy ( ¸á 10 )phút nên dùng công suất nhỏ công suất cực đại, sau liệu bắt đầu chảy thành hố, cho phép tăng dần đến giá trị cực đại Cuối thời kỳ nấu chảy, công suất giảm dần xuống giá trị trung bình Đồ thị P(t): P(MW) Nấu chảy Tu sửa vệ sinh Ơ xi hóa t(h) Hồn ngun Đồ thị cơng suất hữu cơng tiêu thụ lị HQ Thời kỳ oxy hóa: Tuỳ theo phương pháp luyện mà chọn cơng suất cho lị cao hay thấp Nấu luyện có giai đoạn sơi đầu thời kỳ oxy hóa cần tạo xỉ nhiều nên u cầu cơng suất điện phải lớn cơng suất trung bình Cuối thời kỳ oxy hóa tạo xỉ xong yêu cầu công suất điện nhỏ công suất trung bình Thời kỳ hồn ngun Gvhd: Nguyễn Vĩnh Thụy 11 SVTK: Nguyn Vn Khng Trờng đhkt công nghiệp đồ ¸n tèt nghiÖp Trong thời kỳ nhiệt độ kim loại, tường nắp lò cao tương đối ổn định, cơng suất điện khơng lớn yêu cầu ổn định nghĩa công suất nhỏ cơng suất trung bình Tuỳ theo phương pháp luyện thép mác thép mà cần chọn chế độ điện cho lị thời kỳ hồn ngun IV LUYỆN THÉP TRONG LÒ HỒ QUANG Vật liệu chuẩn bị nguyên vật liệu cho mẻ luyện: Nguyên vật liệu: Nguyên vật liệu để sản xuất thép lị điện sắt thép vụn, phế liệu hợp kim, sắt công nghiệp (sắt mềm), gang luyện, chất tạo sỉ, chất khử oxy hợp kim hoá( phụ gia kim loại) chất tăng cacbon 1.Sắt thép vụn - Phế phẩm thép xưởng khí, phoi bào, phoi tiện - Phế phẩm từ xưởng đúc vật liệu đúc hỏng, thép thừa đúc - Đầu thừa xưởng cán - Các loại thép vụn hư hỏng khác cơng cụ lao động, máy móc bị thải, vũ khí, đường day hư hỏng Phế liệu hợp kim Dùng để luyện loại thép hợp kim nguyên tố hợp kim Sử dụng phế liệu hợp kim có ý nghĩa lớn ngồi tác dụng nâng cao chất lượng thép mà hạ giá thành thép Sắt công nghiệp ( sắt mềm): Dùng để luyện số loại thép yêu cầu cacbon thấp lượng nguyên tố hợp kim cao Do giá thành sắt cơng nghiệp cao sắt thép vụn bình thường nên người ta dùng để luyện loại thép phổ thơng Gang: Gang luyện thép lị điện làm nhiệm vụ tăng hàm lượng sắt hàm lượng cacbon Ngồi gang có nhiệt độ chảy thấp ( 125 ¸á 13000c) Nên Gvhd: Nguyễn Vĩnh Thụy 12 SVTK: Nguyn Vn Khng Trờng đhkt công nghiệp đồ án tèt nghiƯp gang lị điện cịn làm nhiệm vụ giúp cho chất khó chảy khác ( thép vụn) trở nên dễ chảy Chất tạo xỉ Để tạo xỉ lò điện hay dùng chất tạo xỉ sau: - Đá vôi (CaCO3): Đá vôi cho vào để tạo xỉ có độ kiềm thích hợp nhằm khử P S Đá vơi cho vào thời kỳ nấu chảy, thời kỳ oxy hóa, thời kỳ hoàn nguyên, lượng cho vào tuỳ thuộc qúa trình cơng nghệ Dùng đá vơi có ưu điểm độ bền cao, độ ẩm thấp, lưu huỳnh - Vơi: Cũng đá vơi, vơi cho vào lị để tạo xỉ có độ kiềm thích hợp nhằm khử P S - Huỳnh thạch: Trong lị điện có tác dụng giảm nhiệt độ chảy xỉ có độ kiềm cao - Cát: số nhà máy người ta dùng cát với số lượng không lớn để tạo xỉ hoàn nguyên - Bột samot: Bột samốt chứa gần 60% SiO2 35% Al2O3 Bột samot làm vật liệu tạo xỉ luyện thép không gỉ, để làm lỗng xỉ manhezit mà mang vào vá lị Chất oxy hóa: Mục đích cho chất oxy hóa vào lị để: -Tăng lượng oxy kim loại, chủ yếu thời kỳ nấu chảy thời kỳ oxy hóa, nhằm mục đích tăng tốc độ khử phơt pho, cacbon, silic Mangan rút ngắn thời gian oxy hóa nguyên tố -Tăng sơi nồi lị kim loại, tạo điều kiện tốt cho việc khử khí (N2, H2 ) tạp chất triệt để, ngồi sơi làm cho thành phần nhiệt độ kim loại đồng Trong lò điện hay dùng chất oxy hóa sau: -Quặng sắt: Là chất oxy hóa quan trọng, hầu hết phương pháp luyện thép dùng quặng sắt làm chất oxy hóa, lượng quặng sắt dùng khoảng 40¸á 50 kg/ 1tấn thép Yêu cầu quặng sắt phải có hàm lượng oxy cao, hàm lượng SiO2 P2O5 thấp, dùng quặng sắt làm chất oxy hóa Gvhd: Nguyễn Vĩnh Thụy 13 SVTK: Nguyn Vn Khng Trờng đhkt công nghiệp đồ án tèt nghiƯp có ưu điểm sắt lắng xâu vào lòng kim oxy lòng kim loại giúp cho kim loại sôi mạnh, dùng quặng sắt kinh tế rẻ mà tăng lượng sắt Dùng quặng sắt có nhược điểm lượng xỉ nhiều quặng sắt ngồi oxit sắt cịn có SiO 2, Al2O3 MnO Do tốn vơi để tạo xỉ, lượng điện lớn, công nhân làm việc vất vả cào xỉ Đồng thời cho quặng vào làm cho nhiệt độ dễ bị giảm - Vẩy sắt: Vẩy sắt lấy từ xưởng rèn, xưởng cán, vẩy sắt có tạp chất, có nhược điểm nhẹ cho vào lò sắt dễ dàng mặt xỉ - Oxy: Oxy thổi vào lị thời kỳ nấu chảy có thời kỳ oxy hóa với lưu lượng 20 m3/ h, áp suất 9¸á 12 at, độ nguyên chất 99,8% 7.Chất khử oxy: Trong lò điện để khử oxy lại kim loại lỏng khử tạp chất có hại S P đồng thời hợp kim hoá thép người ta dùng chất Ferô mangan, Ferô - Silic, nhôm Chất tăng cacbon: Để tăng cacbon người ta dùng vụn điện cực cốc để khử oxy xỉ dùng bột cốc, bồ hóng, than gỗ Vật tăng cacbon tốt bột điện cực chứa S, có trọng lượng riêng tương đối lớn dễ hoà tan với kim loại B HỆ THỐNG ĐIỆN CHO LÒ HỒ QUANG I ĐIỆN CỰC: Khái niệm: Dịng điện vào khoảng khơng nóng chảy lò hồ quang theo điện cực Nhờ điện cực mà điện biến thành nhiệt nấu chảy kim loại, chất lượng điện cực phương pháp dẫn dịng điện đến có ý nghĩa lớn Giá thành điện cực chiếm 10% chi phí nấu luyện thép Phân loại: Trong lò hồ quang hay dùng loại điện cực: Gvhd: Nguyễn Vĩnh Thụy 14 SVTK: Nguyn Vn Khng Trờng đhkt công nghiệp đồ ¸n tèt nghiÖp Điện cực than điện cực grafit Điện cực than dùng cho lị lớn Trong q trình làm việc điện cực thường bị mòn bị oxy hóa khí lị bay cháy hồ quang điện cực ngắn dần nên cần phải nối điện cực ren Yêu cầu điện cực: Độ dẫn điện độ bền học phải cao, để giảm tổn thất lượng điện hạn chế hư hỏng điện cực làm việc Nhiệt độ bắt đầu bị oxy hóa khơng khí phải cao để giảm chi phí điện cực bị oxy hóa tăng chất lượng thép Tạp chất có điện cực phải ít, tro lưu huỳnh Giá thành thấp dễ sản xuất Kích thước điện cực: Đối với lị nhỏ đường kính điện cực: d=200 ¸á 300mm Đối với lị trung bình đường kính điện cực: d=400 ¸á 500mm Đối với lị lớn đường kính điện cực: d=500 ¸á 600mm Chiều dài điện cực phụ thuộc vào chiều cao lị Đường kính điện cực xác định theo công thức sau: d= √ 0,406 I 2 ρ k cm II HỒ QUANG ĐIỆN -Sự gián đọan hồ quang: Hồ quang sinh từ dòng điện chiều xoay chiều, lò điện luyện thép hầu hết dùng dòng điện xoay chiều Đối vời nguồn xoay chiều điện áp biến thiên hình sin nên làm cho hồ quang bị gián đoạn Gvhd: Nguyễn Vĩnh Thụy 15 SVTK: Nguyễn Văn Khương