馬 峰

(山西太鋼不銹鋼股份有限公司，山西 太原 030003)

1 項目概況

太鋼熱連軋鋼卷表面處理線設(shè)計能力為年處理鋼卷50萬噸，其主要功能是使用先進新型環(huán)保的無酸表面清潔技術(shù)對鋼卷進行表面處理，利用鋼砂、水、水基防銹劑作為工作介質(zhì)，通過噴射泵對帶鋼表面進行噴射處理，以去除帶鋼表面的氧化物或氧化鐵皮，然后使用氣刀裝置進行氣刀吹干而使帶鋼表面清潔光滑。此工藝代替酸洗、拋丸、高壓水沖洗等傳統(tǒng)處理工序，不僅避免了酸洗工藝對于空氣、水及工人健康的影響，也能很好地避免如拋丸車間的空氣污染等，杜絕了廢棄物的產(chǎn)生，而且介質(zhì)全部循環(huán)利用，鋼卷表面清潔度高，具有更優(yōu)越的抗腐性能，實現(xiàn)了綠色生產(chǎn)，達到了節(jié)能、降耗、環(huán)保的目的，滿足了高端用戶和特殊行業(yè)的需求。鋼卷表面處理線主要由三部分組成：①開卷、矯直、剪切、卷取等配套設(shè)備，由CISDI中冶賽迪、陜壓、太重設(shè)計制造；②EPS(Eco-Pickled Surface)表面免酸洗處理單元，由美國TMW公司設(shè)計制造(目前太鋼熱連軋廠配置了三個單元)；③鋼卷產(chǎn)品包裝線，由廠家信諾設(shè)計制造。

2 EPS表面免酸洗處理單元工作原理

EPS單元由鋼砂篩分系統(tǒng)、水循環(huán)系統(tǒng)和噴砂清洗系統(tǒng)三部分組成。鋼砂篩分系統(tǒng)主要設(shè)備包括一次沉淀池、二次沉淀池(P1和P2)、運渣池(P3)、旋風(fēng)分離器；水循環(huán)系統(tǒng)主要設(shè)備包括磁力分離器水箱、過濾水水箱、廢料渣清理裝置、最終清洗水箱、熱交換器；噴砂清洗系統(tǒng)主要設(shè)備包括渦輪室、砂漿渦輪機、射流器、運輸輥道及導(dǎo)向桿、擠干輥、沖洗裝置。

EPS工藝單元的核心是砂漿渦輪機，如圖1所示。砂漿混合物(鋼砂和水)持續(xù)不斷地被泵送到渦輪機高速旋轉(zhuǎn)的葉輪上，朝著帶鋼表面的葉輪外圍是開口的，砂漿混合物流出后噴射到帶鋼表面上。帶鋼表面每秒鐘受到數(shù)千次鋼砂打擊，用以除去鋼卷表面的鐵鱗。同時，渦輪室內(nèi)部的高壓水也噴到帶鋼表面上，將帶鋼表面上的鐵鱗顆粒和鋼砂沖洗掉，回流到鋼砂和鐵鱗分離裝置，并且鋼砂可以重復(fù)循環(huán)使用。

圖1 砂漿渦輪機

一個EPS單元里有8個砂漿渦輪機，帶鋼上面4個、下面4個，可以覆蓋整個帶鋼寬度。太鋼熱連軋鋼卷表面處理線目前配置了三個EPS單元。

3 EPS處理線控制系統(tǒng)構(gòu)成和功能

EPS處理線采用兩級計算機控制系統(tǒng)，即基礎(chǔ)自動化控制系統(tǒng)L1和過程控制計算機L2，L1與L2之間通過以太網(wǎng)通訊，控制系統(tǒng)組成示意圖如圖2所示。圖2中，EPC為鋼板對中控制；CPC為鋼板對邊控制；MCC為電氣控制配電柜；PA1、PA2為終端PC；ASW1、ASW2為交換機。

圖2 EPS控制系統(tǒng)

3.1 基礎(chǔ)自動化控制系統(tǒng)L1

L1控制系統(tǒng)采用西門子S7-400 PLC、ET200MET200S分布式I/O模塊(如圖2中的伺服閥液壓站IO站、主操作臺IO站、輔助液壓站IO站和各種閥臺IO站)以及西門子FM458處理器等硬件配置，主要實現(xiàn)生產(chǎn)線的時序控制、速度控制、張力控制、產(chǎn)品跟蹤信息的控制等功能。采用主站PLC/從站ET200結(jié)構(gòu)進行配置，各個系統(tǒng)組成部分主要通過Profibus進行通訊。

SIEMENS S7-400 PLC用于一般順序控制，主要完成輔助系統(tǒng)控制、作業(yè)線順序控制、定位控制速度主令、自動分切控制、數(shù)據(jù)通信、開卷機張力控制、卷取機張力控制等。

EPS免酸洗表面處理線PLC控制系統(tǒng)通過Profinet網(wǎng)絡(luò)進行通訊，主要實現(xiàn)帶鋼表面的物理打擊除磷、除磷介質(zhì)的循環(huán)利用及廢物的分離控制等功能。EPS PLC控制功能主要有：鋼砂篩分功能、水循環(huán)使用功能、噴砂清洗帶鋼表面PID控制功能、帶鋼表面風(fēng)干功能、EPS帶鋼表面檢測功能、帶鋼表面光亮度檢測、EPS速度自動設(shè)定等。

HMI控制系統(tǒng)由服務(wù)器和PC終端組成，通過WinCC工業(yè)組態(tài)軟件完成HMI的開發(fā)及人機畫面顯示，并對部分過程數(shù)據(jù)進行歸檔。主要功能包括作業(yè)線生產(chǎn)狀態(tài)模擬顯示、輔助系統(tǒng)狀態(tài)顯示、設(shè)備狀態(tài)顯示、自動化系統(tǒng)運行狀態(tài)顯示、鋼卷跟蹤顯示、故障顯示及報警、維護畫面(如設(shè)備鎖定)等。表面處理機組顯示畫面如圖3所示。

圖3 表面處理機組顯示畫面

3.2 過程控制計算機L2

過程控制計算機L2采用C/S架構(gòu)，硬件配置為HP PC服務(wù)器(如圖2中的PA1、PA2)，通過Visual Studio 2010開發(fā)軟件進行前臺開發(fā)，采用Microsoft SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)存儲，L2控制功能如下：

(1) 生產(chǎn)計劃管理：主要是對鋼卷的數(shù)據(jù)進行管理，鋼卷數(shù)據(jù)主要包括鋼卷的規(guī)格信息、強度信息以及鋼卷的計劃分卷數(shù)據(jù)等等。

(2) 產(chǎn)品數(shù)據(jù)的跟蹤：根據(jù)L1控制邏輯的信號，L2完成數(shù)據(jù)的傳遞，并畫面直觀顯示，同時人工可以進行修正。鋼卷跟蹤提供的功能有鋼卷位置修正、卷號登錄和重量修正。

(3) 設(shè)備運行參數(shù)的計算、設(shè)定及歸檔：根據(jù)帶鋼的材質(zhì)及規(guī)格，對設(shè)備進行參數(shù)的計算和設(shè)定，并實現(xiàn)生產(chǎn)規(guī)程數(shù)據(jù)的收集、存儲及讀取發(fā)送。

(4) 生產(chǎn)記錄和L1、L2數(shù)據(jù)的通訊。

3.3 自動化儀表

在卷取卸卷裝置的1號步進梁設(shè)置1套鋼卷貿(mào)易結(jié)算秤，由壓頭、接線盒、稱重終端和特殊電纜、稱重臺架構(gòu)成。稱重終端安裝在操作室，采用臺面安裝方式。稱量信號送表面處理線的L1系統(tǒng)進行監(jiān)視，信號通過Profibus-DP傳輸；同時也可在操作臺通過稱重終端進行監(jiān)視。

4 結(jié)束語

太鋼熱連軋廠鋼卷表面處理線的投產(chǎn)，標(biāo)志著太鋼在帶鋼表面處理的節(jié)能環(huán)保生產(chǎn)技術(shù)上達到了國內(nèi)領(lǐng)先水平，同時，通過對引進技術(shù)的消化吸收，也為下一步自主研發(fā)免酸洗工程技術(shù)打下了基礎(chǔ)。