Описание процесса термообработки титановых слитков.

Введение

 Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение (ВСМПО) - начинает свою историю с 1933 года, когда в Подмосковье был пущен в эксплуатацию завод по производству изделий из алюминиевых и магниевых сплавов. С приближением к Москве военных. действий завод был эвакуирован на Урал, в город Верхняя Салда, где в годы Великой Отечественной войны он полностью обеспечивал своей продукцией потребности авиации.

В 50-е годы с созданием реактивной авиации и появлением высокого спроса на изделия из титановых сплавов предприятие перестроило свою работу и организовало выпуск титановых полуфабрикатов.

 В марте 2004 года на внеочередном общем собрании акционеров было принято решение и утвержден Договор «о реорганизации в форме присоединения ОАО „АВИСМА“ (ОАО „АВИСМА титано-магниевый комбинат“) к ОАО „ВСМПО“ (ОАО „Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение“)» решением совместного общего собрания акционеров Общество переименовано в Открытое Акционерное Общество «Корпорация ВСМПО-АВИСМА».

  ОАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА» — российская металлургическая компания, крупнейший в мире производитель титана — слитков и всех видов полуфабрикатов из титановых сплавов: биллеты, слябы, крупные штамповки, диски, раскатные кольца, профили, бесшовные трубы, прутки катаные, лопатки, горячекатаные листы и плиты, холоднокатаные листы, штрипсы, лента, фольга, сварные трубы. Корпорация «ВСМПО-АВИСМА» производит также прессованные крупногабаритные изделия из алюминиевых сплавов, полуфабрикаты из легированных сталей и жаропрочных сплавов на никелевой основе. В составе Корпорации две промышленные площадки — «ВСМПО» в городе Верхняя Салда Свердловской области и «АВИСМА» в городе Березники Пермского края, которые связаны между собой единой технологической цепочкой

Сейчас корпорация «ВСМПО - АВИСМА» крупнейший в мире производитель титана и алюминия для авиации. В настоящее время заключен ряд контрактов с зарубежными аэрокосмическими фирмами такими как: BOEING, AIRBUS, GENERAL ELECTRIC, SNECMA, ROLLS ROYCE, PRATT & WHINNEY, HONEYWELL и др.

Титан, твердый серебристо-белый металл, в природе находится в качестве составного элемента многих материалов, в особенности в ильмените и рутиле. Титан встречается в песке или почве чаще, чем в твердых горных породах. В список других минералов, содержащих титан, входят перовскит, титанит, анатаз и брукит. Основные залежи минералов, содержащих титан, находятся в Австралии, Канаде, Индии, Норвегии, Южной Африке, Украине и Соединенных Штатах Америки.

Титан особо ценится за низкую плотность в сочетании с высокой прочностью и отличной стойкостью к коррозии. Максимальный показатель прочности на разрыв чистого титана может достигнуть 740 Н/мм2, а показатель такого титанового сплава как LT 33, содержащего алюминий, ванадий и олово, достигает 1200 Н/мм2. Температурный коэффициент расширения металла составляет около половины от температурного коэффициента расширения нержавеющей стали и меди, и одну часть от данного коэффициента алюминия. Его плотность составляет около 60% от плотности стали, одну вторую от плотности меди и в 1,7 раз больше, чем у алюминия. Его модуль упругости составляет половину от модуля упругости нержавеющей стали, что делает его стойким и прочным к ударам.

На ВСМПО производится термообработка титана и алюминия. Для этого применяются нагревательные, термические и плавильные печи, которые с установленной периодичностью подвергаются проверке на технологическую точность. Целью проверки печей на технологическую точность является установление пригодности их к проведению технологических процессов нагрева и термообработки, т. к. недогрев либо перегрев любой из рабочих зон печи приводит к нарушению технологического процесса. Это, естественно, отразится на качестве металла, т.к. любое отклонение от необходимой температуры приводит к изменению структуры слитков и металл теряет свои свойства.

В связи с жесткими требованиями иностранных заказчиков ОАО корпорация «ВСМПО-АВИСМА» постоянно выделяет средства на усовершенствование обеспечения технологических процессов.

Целью данной дипломной работы является решение актуальной производственной задачи - автоматизация процесса проверки печей на технологическую точность, которая заключается в замене 12-ти канального цифрового вторичного прибора Технограф - 160, с возможностью цифровой и аналоговой печати, диапазоном измерения 0- 1300º С и пределом допускаемого значения погрешности для входных сигналов при цифровом выводе данных и для аналоговой печати, на специализированный информационно – измерительный комплекс ИРК - 002.

Регулирование температуры

Пространство каждой печи поделено на зоны. В каждой зоне имеется электрический нагреватель и два термоэлектрических преобразователя. Контроллер печи по напряжению одного преобразователя определяет температуру в зоне, сравнивает с заданным значением и по ПИД - закону вычисляет необходимый уровень мощности нагревателей. Этот уровень обеспечивается за счет широтно - импульсной модуляции тока нагревателя. Период модуляции фиксированный, равен Зс.

Ток модулируется силовыми тиристорами, которые управляются контроллером через промежуточный модуль оптронной развязки.

Состав ИИС

ИИС представляет собой совокупность измерительных, связующих, вычислительных компонентов, образующих измерительные каналы.

Компоненты ИИС и их краткие характеристики:

- Термоэлектрический преобразователь (термопара) по ГОСТ Р8.585:

• Тип - ТПП;

Номинальная статическая характеристика - ПП (S);

• Материал «+» термоэлетрода - сплав платинородий ПР-10

(90% Pt + 10% Rh);

• Материал «-» термоэлетрода -платина (Pt);

• Диапазон измеряемых температур -от 0 до 1600°С;

• Рабочий диапазон температур - от 0 до 1300 °С;

• Пределы допускаемых отклонений при температурах от 0 до 1000 °С для класса допуска 1 - 1°С;

• Пределы допускаемых отклонений при температурах от 600 до 1700°С для класса допуска 2 - 0,0025*t °С;

- Компенсационные провода:

• ПТГВ(П) по ГОСТ 24335 2*2,5 мм

- Программируемый аналоговый входной термопарный модуль контроллера;

• Тип - 1769-IT6 фирмы Allen Bradley;

• Количество каналов - 6;

• Нелинейность - ±0,03%;

• Повторяемость - 0,03%;

• Диапазон измеряемых температур - от 0 до 1768°С;

• Максимальная калиброванная погрешность канала для S-градуировки при 25 °С - ±1,7 °С;

• Максимальная калиброванная погрешность канала для S-градуировки в диапазоне от 0 до 60 °С - ±2,6°С;

• Допустимая перегрузка по входу - ±35 В постоянного тока при продолжительном воздействии;

- Программируемый аналоговый входной модуль контроллера:

• Максимальная погрешность при измерении сигнала напряжения: - ±0,2% от полной шкалы при 25°С или ±0,3% при температуре от 0 до 60°С;

• Максимальная погрешность при измерении сигнала тока: - ±0,35% от полной шкалы при 25°С или ±0,5%) при температуре от 0 до 60°С;

∙ Температурный дрейф при измерении сигнала напряжения: - ±0,003%/°С;

• Температурный дрейф при измерении сигнала тока: - ±0,0045%/°С;

- Программируемый логический контроллер:

• Тип - MicroLogix 1500 фирмы Allen Bradley;

• Дискретность преобразования кода от термопарного модуля в температуру в °С - 0,1°С/шаг(от 0 до 1768°С соответствует коду от 0 до 17680);

• Скорость передачи информации к АРМ по сети DF1-38,4 кБит;

Система аварийной сигнализации по превышению температуры печи должна иметь независимый датчик температуры печи и прибор, способный вклю­чать звуковое и световое сигнальное устройство, когда имеет место превышение температуры печи. Температуры, устанавливаемые на приборе превышения темпе­ратуры, не должны быть более заданной на:                                                      '

- 30°С для печей нагрева с предельным отклонением температуры±20 °С;

- 20 °С для печей нагрева и термообработки титановых сплавов и сталей с предельным отклонением температуры ±10 °С;

С целью установле­ния пригодности печей к проведению технологических процессов нагрева и термооб­работки печи подвергают проверке на технологическую точность.

Работа с комплексом

 Включение БИР осуществляется с помощью выключателя питания, расположенного на лицевой панели за передней крышкой. БИР начинает выполнять свои функции через 30 секунд с момента включения.

БИР может функционировать в следующих режимах:

Основной режим работы - в контроллере запускается технологический код контроля и управления, обеспечивающий выполнение в режиме реального времени информационные и вычислительные функции ИРК.

Для установки основного режима необходимо перевести пятый переключатель на лицевой панели мастер-модуля в положение "OFF", после чего необходимо перезагрузить контроллер.

Режим метрологической поверки - в данном режиме возможна настройка, поверка модулей ввода/вывода контроллера.

Рисунок 13 – Лицевая панель мастер-модуля

 

 

Ввод исходных данных

Ввод исходных данных по проверке осуществляется в окне, вызываемом при запуске системы, а также при нажатии кнопки "Параметры печи"

 

Рисунок 14- Рабочее окно «Параметры печи»

Перед вводом исходных данных необходимо выбрать печь, которая будет проверяться на технологическую точность.

Рисунок 15 – Окно выбора необходимой печи

Если печь уже проверялась, необходимо нажать кнопку "Считать данные печи"

Далее в окне, показанном на рис. 7 выбирается требуемая При этом в окне "Параметры печи " появятся данные о последней проверке выбранной печи.

Если данная печь еще не проверялась с помощью ИРК, необходимо внести данные о ней и о предстоящей проверке. После чего нажать кнопку "Записать данные печи", при этом данные сохраняются в базе данных ИРК

Можно записать данные о новой печи, используя данные по уже существующей печи. Для этого считываются и корректируются данные по существующей печи, после чего необходимо нажать кнопку "Записать данные печи".

Восстановление данных

Чтобы восстановить данные последней проверки необходимо нажать кнопку «Восстановить данные». При этом к номеру термопары добавится буква, означающая вид термопары в предыдущей проверке: S - поисковая термопара или D - загрузочная термопара соответственно. После корректировки данных для новой проверки снова нажмаем кнопку "Записать данные печи".

Завершение проверки

При завершении проверки по времени или по команде оператора необходимо:

Проверить наличие связи БИР и АРМ оператора.

Считать результаты проверки, нажав кнопку "Считать результаты проверки" (рис. 5).

Пожарная безопасность

Пожарная безопасность – состояние объекта, при котором с установленной вероятностью исключается возможность возникновения и развития пожара и воздействия на людей опасных факторов пожара, а также обеспечивается защита материальных ценностей.

Пожарная безопасность может быть обеспечена мерами пожарной профилактики и активной пожарной защиты. Пожарная профилактика включает комплекс организационных и технических мероприятий, направленных на обеспечение безопасности людей, на предотвращение пожара, ограничение его распространения. Активная пожарная защита - меры, обеспечивающие успешную борьбу с пожарами или взрывоопасной ситуацией.

Пожары в цехах представляют особую опасность из–за больших площадей помещений и эксплуатации дорогостоящего оборудования с использованием маслянистых жидкостей, и поэтому сопряжены с большими материальными потерями. Как известно, пожар может возникнуть при взаимодействии горючих веществ, источников зажигания и наличии процесса окисления.

Источниками зажигания могут являться используемое оборудование, приборы, ЭВМ, устройства электропитания (трансформаторы, предохранительные щиты, электропроводка) в которых в результате различных нарушений режимов работы появляютя перегретые элементы, электрические искры и дуги, способные вызвать загорание горючих материалов. При проведении обслуживающих и профилактических работ используются различные легковоспламеняющиеся и горючие жидкости (ЛВЖ и ГЖ), прокладываются временные электропроводки, ведется пайка отдельных узлов. Возникает дополнительная пожарная опасность, требующая дополнительных мер пожарной защиты.

В современных средствах измерений очень высокая плотность размещения элементов электронных схем. В непосредственной близости друг от друга располагаются соединительные провода, кабели. При протекании по ним электрического тока выделяется значительное количество теплоты. При этом возможно расплавление изоляции. Для отвода избыточной теплоты от электроустановок служат системы вентиляции и кондиционирования воздуха. При постоянном действии эти системы представляют собой дополнительную пожарную опасность.

Каждый работник один раз в год проходит проверку знаний Правил пожарной безопасности.

На наружной стороне входных дверей должны быть указаны категории помещения по вэрывопожарной и пожарной опасности в соответствии с требованиями нормативных документов по пожарной безопасности, а также класс зоны по Правилам устройства электроустановок (ПУЭ). Также на дверях должны быть указаны фамилия и должность ответственного за пожарную безопасность данного помещения.

В производственных помещениях должен находиться “ План эвакуации людей в случае пожара”, регламентирующий действия персонала при возникновении возгорания и указывающий места расположения первичных средств пожаротушения..

К средствам тушения пожара, предназначенных для локализации небольших возгораний, относятся пожарные стволы, внутренние пожарные водопроводы, огнетушители, высушенный и просеянный песок, абсолютно, огнетушащие порошки и т.п.

В помещениях пожарные краны устанавливаются в коридорах, на площадках лестничных клеток и входов. Применение воды в помещениях, в которых находятся электроустановки ввиду опасности поражения электрическим током, повреждения или полного выхода из строя дорогостоящего оборудования возможно в исключительных случаях, когда пожар принимает угрожающе крупные размеры. При этом тушить электроустановки, находящиеся под напряжением до 1000 В, можно с помощью компактной струи воды, подаваемой из пожарных стволов и с помощью распыленной струи воды, подаваемой из стволов с насадкой ПТР–5 при следующих условиях:

-ручные пожарные стволы должны быть заземлены с помощью гибких медных проводов сечением не менее 10 мм2, снабженных специальными струбцинами.

-тушение необходимо производить с применением индивидуальных изолирующих защитных средств (диэлектрические перчатки, боты и т.д.);

-безопасным расстоянием до горящей электроустановки является 4 м (1,5 м для распыленной воды);

-при видимости в помещении 10 метров тушить пожары ручными средствами запрещается.

Для тушения пожаров на начальных стадиях широко применяются огнетушители. По виду используемого огнетушащего вещества огнетушители подразделяются на следующие основные группы.

Огнетушители химические пенные, применяются для тушения горючих жидкостей, различных материалов, конструктивных элементов на площади не более 1 м2. Они не предназначены для тушения электроустановок, находящихся под напряжением (кислота и водный раствор щелочи электропроводны).

Огнетушители углекислотные ОУ–2, ОУ–5, ОУ–8 предназначены для тушения пожаров в электроустановках, находящихся под напряжением не выше 1000 В, а также различных веществ и материалов. Углекислотные огнетушители всех марок заряжаются двуокисью углерода под высоким давлением, при выходе из огнетушителя двуокиси углерода происходит понижение температуры окружающей среды и снижение содержания кислорода в воздухе, за счет чего падает активность горения.

Огнетушители порошковые типа ОП–5, ОП–10, ОПУ–2 используются для тушения загораний в электроустановках, находящихся под напряжением до 1000 В, различных твердых веществ, легковоспламеняющихся и горючих жидкостей.

Огнетушители воздушно–пенные применяются для тушения очагов пожара твердых материалов органического происхождения (дерево, бумага, ветошь и др.), масел, красок и других горючих жидкостей.

В основном, применяются углекислотные огнетушители достоинством которых является высокая эффективность тушения очага пожара, сохранение электрооборудования и диэлектрические свойства углекислого газа. Также широкое применение получили порошковые огнетушители.

 

 

Введение

 Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение (ВСМПО) - начинает свою историю с 1933 года, когда в Подмосковье был пущен в эксплуатацию завод по производству изделий из алюминиевых и магниевых сплавов. С приближением к Москве военных. действий завод был эвакуирован на Урал, в город Верхняя Салда, где в годы Великой Отечественной войны он полностью обеспечивал своей продукцией потребности авиации.

В 50-е годы с созданием реактивной авиации и появлением высокого спроса на изделия из титановых сплавов предприятие перестроило свою работу и организовало выпуск титановых полуфабрикатов.

 В марте 2004 года на внеочередном общем собрании акционеров было принято решение и утвержден Договор «о реорганизации в форме присоединения ОАО „АВИСМА“ (ОАО „АВИСМА титано-магниевый комбинат“) к ОАО „ВСМПО“ (ОАО „Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение“)» решением совместного общего собрания акционеров Общество переименовано в Открытое Акционерное Общество «Корпорация ВСМПО-АВИСМА».

  ОАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА» — российская металлургическая компания, крупнейший в мире производитель титана — слитков и всех видов полуфабрикатов из титановых сплавов: биллеты, слябы, крупные штамповки, диски, раскатные кольца, профили, бесшовные трубы, прутки катаные, лопатки, горячекатаные листы и плиты, холоднокатаные листы, штрипсы, лента, фольга, сварные трубы. Корпорация «ВСМПО-АВИСМА» производит также прессованные крупногабаритные изделия из алюминиевых сплавов, полуфабрикаты из легированных сталей и жаропрочных сплавов на никелевой основе. В составе Корпорации две промышленные площадки — «ВСМПО» в городе Верхняя Салда Свердловской области и «АВИСМА» в городе Березники Пермского края, которые связаны между собой единой технологической цепочкой

Сейчас корпорация «ВСМПО - АВИСМА» крупнейший в мире производитель титана и алюминия для авиации. В настоящее время заключен ряд контрактов с зарубежными аэрокосмическими фирмами такими как: BOEING, AIRBUS, GENERAL ELECTRIC, SNECMA, ROLLS ROYCE, PRATT & WHINNEY, HONEYWELL и др.

Титан, твердый серебристо-белый металл, в природе находится в качестве составного элемента многих материалов, в особенности в ильмените и рутиле. Титан встречается в песке или почве чаще, чем в твердых горных породах. В список других минералов, содержащих титан, входят перовскит, титанит, анатаз и брукит. Основные залежи минералов, содержащих титан, находятся в Австралии, Канаде, Индии, Норвегии, Южной Африке, Украине и Соединенных Штатах Америки.

Титан особо ценится за низкую плотность в сочетании с высокой прочностью и отличной стойкостью к коррозии. Максимальный показатель прочности на разрыв чистого титана может достигнуть 740 Н/мм2, а показатель такого титанового сплава как LT 33, содержащего алюминий, ванадий и олово, достигает 1200 Н/мм2. Температурный коэффициент расширения металла составляет около половины от температурного коэффициента расширения нержавеющей стали и меди, и одну часть от данного коэффициента алюминия. Его плотность составляет около 60% от плотности стали, одну вторую от плотности меди и в 1,7 раз больше, чем у алюминия. Его модуль упругости составляет половину от модуля упругости нержавеющей стали, что делает его стойким и прочным к ударам.

На ВСМПО производится термообработка титана и алюминия. Для этого применяются нагревательные, термические и плавильные печи, которые с установленной периодичностью подвергаются проверке на технологическую точность. Целью проверки печей на технологическую точность является установление пригодности их к проведению технологических процессов нагрева и термообработки, т. к. недогрев либо перегрев любой из рабочих зон печи приводит к нарушению технологического процесса. Это, естественно, отразится на качестве металла, т.к. любое отклонение от необходимой температуры приводит к изменению структуры слитков и металл теряет свои свойства.

В связи с жесткими требованиями иностранных заказчиков ОАО корпорация «ВСМПО-АВИСМА» постоянно выделяет средства на усовершенствование обеспечения технологических процессов.

Целью данной дипломной работы является решение актуальной производственной задачи - автоматизация процесса проверки печей на технологическую точность, которая заключается в замене 12-ти канального цифрового вторичного прибора Технограф - 160, с возможностью цифровой и аналоговой печати, диапазоном измерения 0- 1300º С и пределом допускаемого значения погрешности для входных сигналов при цифровом выводе данных и для аналоговой печати, на специализированный информационно – измерительный комплекс ИРК - 002.

Описание процесса термообработки титановых слитков.

Для нагрева слитков и заготовок перед деформацией применяются газо­вые печи с атмосферой продуктов сгорания природного газа и электропечи сопро­тивления с окислительной атмосферой рабочего пространства. Для термообработки полуфабрикатов и штампованных поковок применяются электропечи сопротив­ления с окислительной атмосферой рабочего пространства.

Печи для нагрева и термообработки должны быть оснащены системами регулирования, регистрации температуры и системой аварийной сигнализации по превышению температуры печи, средствами автоматической блокировки, обесто­чивающими нагреватели при открытии заслонок (для электрических печей) и сни­жающей расход газа на печь (для газовой печи).

Для управления нагревом печей, сбора, хранения и передачи информации, характеризующей технологический процесс используют автоматизированные системы управления. рис.1

Рисунок 1 – Автоматизированная система управления

 Управление нагревом печей осуществляется при помощи тиристорной схемы управления 3-х фазными нагревателями сопротивления с выдачей управляющих сигналов от программно-реализованного ПИД – регулятора контроллера управления.