Automatizace základních činností prováděných na licí plošině zařízení pro plynulé odlévání oceli

-- 27.06.10 20:20

Licí plošina a její obsluha zabezpečují řadu funkcí nutných k zajištění chodu zařízení pro plynulé odlévání (ZPO) oceli. Tento příspěvek uvádí některé důležité činnosti z pohledu možné automatizace, a to bez nároku na úplnost výčtu.

Zařízení pro plynulé odlévání oceli dal světu zřejmě švýcarský Concast již v minulém století. Ale ještě před 30 lety pracovalo na licí plošině ZPO ve velmi nepříjemném a nebezpečném prostředí a v nepřetržitém provozu mnoho lidí po celou dobu odlévacího procesu. K jejich základním činnostem patří:

– předehřívat mezipánev a její licí trubice před odléváním,

– seřídit krystalizátor pro odlévání,

– zavést zátku (startovací tyč) do krystalizátoru a utěsnit ji,

– opatřit pánev s ocelí, která je dopravena z ocelárny, licí trubicí (ponornou výlevkou) pro ochranu proudu tekuté oceli proudící z pánve do mezipánve před okolní atmosférou,

– přemístit mezipánev přesně nad krystalizátor( y) do licí polohy,

– zahájit napouštění mezipánve tekutou ocelí,

– v případě havárie zprůchodnit výtok z mezipánve,

– zakrýt hladinu v mezipánvi práškem / struskou,

– zahájit plnění krystalizátoru tekutou ocelí,

– zakrýt hladinu v krystalizátoru licím práškem,

– spustit vytahování zátky / startovací tyče a kontislitku,

– zapnout oscilace krystalizátoru,

– udržovat vhodnou úroveň hladiny tekuté oceli v krystalizátoru,

– udržovat vhodnou úroveň hladiny tekuté oceli v mezipánvi,

– udržovat vhodnou tloušťku licího prášku / strusky v krystalizátoru,

– udržovat vhodnou tloušťku strusky v mezipánvi,

– měřit teplotu (případně další parametry) oceli v mezipánvi,

– řídit parametry odlévání (licí rychlost, parametry oscilací krystalizátoru) dle aktuálních vlastností odlévané oceli,

– měnit vybrané parametry odlévání v případě nenadálých situací (např.zabránění průvalu),

– zajistit uzavření výtoku z pánve po jejím vyprázdnění (nepřipustit tok strusky z pánve do mezipánve),

– odpojit licí trubici od pánve a tuto čistit (kyslíkem),

– vyměnit pánve,

– vrátit licí trubici na plnou pánev,

– provádět případné výměny licích trubic mezipánve,

– provádět případnou letmou výměnu mezipánve (bez přerušení odlévání kontislitků),

– odebrat strusku z povrchu tekuté oceli v krystalizátoru před koncem odlévání,

– ukončit odlévání zavřením přítoku oceli z mezipánve a nastavením předepsaného režimu vytahování kontislitku.

Trvalá snaha hutních podniků o zvyšování kvality, zlevnění výroby a vytěsňování lidské práce z nebezpečného prostředí dává prostor pro mechanizaci, robotizaci a automatizaci mnohých činností operátorů na licí plošině ZPO. Moderní ocelárny využívají často nejnovější a nákladná zařízení, aby se přiblížily tomuto cíli. Následující výčet je výběrem dnes používaných technologií. Může sloužit k inspiraci inovací v příbuzných oborech, případně k zamyšlení, jak dále v automatizaci zbývajících výše zmíněných činností.

Seřízení krystalizátoru pro odlévání

U bramových krystalizátorů se zpravidla před každým zahájením lití nastavuje odlévaná šířka polohou úzkých desek krystalizátoru; součástí nastavení je i kontrola jejich sbíhavosti. Moderní krystalizátory jsou vybaveny přesnými polohovacími mechanis my, takže seřízení lze provést z velínu ZPO.

Opatření pánve licí trubicí, odpojení licí trubice od pánve a její čistění

Moderní ocelárny investují nemalé prostředky do speciálního robota, který je schopen pomocí kamer s licí trubicí spolehlivě manipulovat a zajišťuje také její čistění ve vhodném prostoru ve svém dosahu.

Zahájení plnění krystalizátoru tekutou ocelí, spuštění vytahování a oscilací krystalizátoru, udržování úrovně hladiny tekuté oceli v krystalizátoru

Předpokladem je vybavení ZPO kvalitním, rychlým a spolehlivým hladinoměrem úrovně odlévané oceli v krystalizátoru a velmi spolehlivým uzávěrem výtoku oceli z mezipánve do krystalizátoru s vhodnými parametry pro automatickou regulaci. Automatická regulace hladiny byla jedním z prvních automatizovaných uzlů na plošině ZPO, neboť udržování hladiny s kolísáním okolo 1 mm je nezbytnou podmínkou kvalitní výroby. Používají se zátkové uzávěry nebo třídeskové šoupátkové uzávěry mezipánve vybavené odpovídajícími mechanismy a elektromechanickými či hydraulickými akčními členy. Regulace hladiny je velmi obtížná s různými specifiky dle typu ZPO a odlévaných značek ocelí. Pokud je dobře zvládnuta, tak dalším krokem je zpravidla vývoj procedury automatického startu licího proudu.

Zakrytí hladiny v krystalizátoru licím práškem a udržování vhodné tloušťky licího prášku / strusky v krystalizátoru

Podavače licího prášku různých konstrukcí řeší mechanizaci udržování jeho vhodného množství na povrchu tekuté oceli. První podání většího množství prášku po zahájení odlévání se však zpravidla řeší ručně a regulátorem určujícím rychlost podávání prášku je většinou obsluha, která na základě obrazu hladiny snímaného kamerou koriguje rychlost podávání prášku. Důvodem je absence jednoduchého a spolehlivého snímače tloušťky vrstvy prášku a strusky na hladině oceli.

Udržování vhodné úrovně hladiny tekuté oceli v mezipánvi

Je-li mezipánvový vůz vybaven spolehlivými snímači hmotnosti mezipánve, využívá se hmotnost k regulaci úrovně hladiny oceli v mezipánvi. Záludnost této regulační úlohy spočívá v nutnosti prevence možného „zamrznutí“ uzávěru pánve z důvodu nastavení malého průtoku.

Měření teploty (případně dalších parametrů) oceli v mezipánvi

Manipulátor k zavádění sond pro ponorná měření v tekuté oceli v mezipánvi je předpokladem automatizace této důležité činnosti. Ne všechny manipulátory však spolehlivě dovedou vyměnit použitou sondu na své měřicí tyči.

Řízení parametrů odlévání dle aktuálních vlastností odlévané oceli a změna parametrů v případě nenadálých situací

Řídicí systémy moderních ZPO jsou vysoce sofistikované. Sledují a analyzují velká množství aktuálních dat a dle zabudovaných algoritmů mnohdy i automaticky mění základní parametry odlévání. Například při indikaci nebezpečí vzniku průvalu (roztržení kontislitku pod krystalizátorem) okamžitě výrazně sníží rychlost odlévání a pak ji postupně upravují na žádanou velikost.

Uzavření výtoku z pánve po jejím vyprázdnění

Automatizaci tohoto úkonu umožňuje spolehlivý indikátor přítomnosti strusky v proudu oceli v licí trubici pánve. Automatizování uvedeného výčtu činností umožňuje moderním ocelárnám odlévat bez trvalé přítomnosti obslužného personálu ve vyhrazeném prostoru kolem pánve, mezipánve a krystalizátoru na licí plošině ZPO. Tento fakt významně přispívá ke zvýšení bezpečnosti práce a současně se automatizací nejdůležitějších regulačních procesů zvýšila přesnost regulace, což se promítá do lepší kvality odlévaných kontislitků. Vývoj techniky se nezastaví a další uzly jistě budou mechanizovány, robotizovány a automatizovány, avšak tento vývoj již zřejmě významněji nesníží stavy obslužného personálu nutného pro zajištění chodu licí plošiny za všech situací.

Jan Roháč je ředitelem divize Automatizace ve společnosti VÚHŽ a. s., Dobrá. Kontaktovat jej můžete na adrese rohac@vuhz.cz.

Autor: Jan Roháč, VÚHŽ a. s., Dobrá