Применение магнитострик­ционных датчиков линейного положения (магнитострик­ционных датчиков линейного перемещения) в металлургическом производстве

Прокатное производство представляет собой завершающее звено металлургического цикла, где происходит формирование конечной продукции из металлических заготовок. В современных прокатных цехах технологические операции осуществляются по поточному и непрерывному принципам, что позволяет широко применять комплексную механизацию и автоматизацию производственных процессов. Именно поэтому механическое оборудование прокатных цехов является весьма сложным и разнообразным по назначению и конструкции.

Конструктивные особенности рельсобалочных станов

Станы для прокатки рельсов и других объемных профилей существенно отличаются от обычных прокатных станов большими размерами, повышенной мощностью и сложностью конструкции. По своей структурной организации такие установки подразделяются на два основных типа: ступенчатые и последовательно-возвратные.

Ступенчатые рельсобалочные станы состоят из двух или нескольких линий, расположенных параллельно друг другу и работающих независимо. Каждая линия оснащена собственным приводом, клетью и комплексом оборудования для подачи и приема заготовок. В процессе производства заготовки последовательно проходят через все линии, при этом на каждой из них приобретают определенные форму и размер профиля согласно технологической карте

Рельсобалочные станы последовательно-возвратного типа характеризуются наличием одной производственной линии с несколькими клетями, которые расположены последовательно друг за другом. Заготовки проходят через все клети в одном направлении, а затем возвращаются обратно через те же клети. В процессе прохождения “туда и обратно” происходит непрерывная формовка металлического профиля в соответствии с заданными параметрами.

Технологический процесс изготовления рельсов и балок

Функционирование рельсобалочного стана основано на “горячей” технологии прокатки. Технологический процесс включает следующие основные этапы:

1. Подготовка заготовки: Металлический блюм нагревают в специальных печах до температуры +1200-1300 градусов Цельсия, что обеспечивает необходимую пластичность материала для последующей деформации.
2. Прокатка: Разогретая заготовка поступает в клети, где проходит через калибры — специальные формообразующие элементы, в которых на металл воздействуют две основные силы: трения и давления. Именно эти силы обеспечивают пластическую деформацию металла и формирование требуемого профиля.
3. Формирование профиля: Длина и геометрические параметры будущего профиля зависят от скорости прокатки и от количества проходов заготовки через клеть. Современные рельсобалочные станы оснащены системами автоматического контроля, которые обеспечивают высокую точность геометрических размеров готовой продукции.
4. Охлаждение и контроль: После выхода со стана сформированный профиль подвергается контролируемому охлаждению и тщательному визуальному и инструментальному контролю качества. На этом этапе выявляются и отбраковываются изделия с дефектами поверхности или геометрии.

Эффективность работы рельсобалочного стана и качество готовой продукции в значительной степени зависят от точности позиционирования рабочих элементов клети и контроля усилий прокатки. Для обеспечения этих параметров современные рельсобалочные станы оснащаются гидроцилиндрами с датчиками обратной связи, о которых подробнее будет рассказано в последующих разделах.

Доменная клеть как ключевой элемент рельсобалочного производства

Доменная клеть представляет собой вертикальное плавильное сооружение шахтного типа, предназначенное для восстановления при помощи продуктов сгорания каменноугольного кокса (водорода, оксида углерода или твердого углерода) оксидов железа, содержащихся в железной руде, окатышах или агломерате, с целью получения переделочного или литьевого чугуна.

Особенностью эксплуатации доменных печей является необходимость обеспечения непрерывности процесса выплавки металла на протяжении 15-20 лет (до выполнения планового капитального ремонта). Эта специфика обусловлена тем, что при понижении температуры или остановке печи все находящиеся внутри компоненты (расплавленный чугун, шихта и шлак) спекаются в единую массу, которая в дальнейшем не поддается плавлению. Независимо от производительности и размеров все доменные печи имеют схожую, относительно простую конструкцию, включающую несколько ключевых элементов.

Принципы работы доменной клети

Доменная клеть функционирует по принципу противотока: сверху загружаются исходные материалы (руда, кокс и флюсы), а снизу подается нагретый воздух. В процессе работы доменной печи происходят следующие основные процессы:

1. Загрузка шихты: Через верхнюю часть печи (колошник) периодически загружается шихта, состоящая из железной руды, кокса и флюсов.
2. Подача воздуха: Через нижнюю часть печи (фурмы) подается нагретый воздух, который вызывает горение кокса и образование восстановительной газовой среды.
3. Восстановление железа: В результате взаимодействия оксидов железа с восстановительными газами происходит восстановление железа и образование чугуна.
4. Отделение шлака: В процессе плавки образуется шлак, который отделяется от чугуна и периодически удаляется через специальное отверстие (шлаковую летку).
5. Выпуск чугуна: Расплавленный чугун периодически выпускается через чугунную летку и направляется на дальнейшую переработку.

Основные узлы и механизмы

Доменная клеть включает следующие основные узлы и механизмы:

• Шахта: Верхняя часть печи, где происходит нагрев и начальное восстановление железа.
• Распар: Расширенная средняя часть печи, где завершается процесс восстановления железа.
• Горн: Нижняя часть печи, где скапливается расплавленный чугун и шлак.
• Фурменный пояс: Зона, через которую в печь подается нагретый воздух.
• Система загрузки: Комплекс механизмов для подачи шихты в печь.
• Система охлаждения: Совокупность устройств для отвода тепла от кожуха печи.
• Гидроцилиндры с датчиками обратной связи: Механизмы для регулирования положения отдельных элементов доменной клети и контроля их перемещения.

Эффективность работы доменной клети и качество получаемого чугуна в значительной степени зависят от точности позиционирования ее рабочих элементов и контроля технологических параметров. Для обеспечения этих условий современные доменные клети оснащаются гидроцилиндрами с датчиками обратной связи.

Применение гидроцилиндров с датчиками обратной связи в рельсобалочных станах

Высокоточные гидроцилиндры, также известные как гидроцилиндры с обратной связью, оснащены датчиками линейного положения штока, которые позволяют с высокой точностью измерять текущее положение рабочих элементов и обеспечивать их перемещение в соответствии с заданными параметрами. В рельсобалочных станах эти устройства играют ключевую роль в обеспечении правильной формы и размеров производимых профилей.

Основными функциями гидроцилиндров с датчиками обратной связи в рельсобалочных станах являются:

1. Регулирование положения валков: Гидроцилиндры обеспечивают точное позиционирование валков в клетях стана, что позволяет задавать требуемую форму и размеры прокатываемого профиля.
2. Контроль усилия прокатки: Датчики линейного положения в сочетании с датчиками давления позволяют контролировать усилие, прикладываемое к заготовке в процессе прокатки, что обеспечивает стабильность качества продукции.
3. Компенсация упругой деформации: Гидроцилиндры с обратной связью позволяют компенсировать упругую деформацию станины и других элементов стана, возникающую под воздействием значительных усилий прокатки.
4. Автоматическая подстройка: На основе данных, получаемых от датчиков, система управления станом может автоматически корректировать положение рабочих элементов для обеспечения заданных параметров продукции.

Технические требования к датчикам линейного положения

Датчики линейного положения, применяемые в гидроцилиндрах рельсобалочных станов, должны соответствовать ряду специфических требований, обусловленных особенностями эксплуатации в данной отрасли:

• Высокая точность: Линейность лучше 0,01% ПДИ (Предельно Допустимое Измерение), что обеспечивает точное определение координаты перемещаемого магнита.
• Стабильная повторяемость: Показатель лучше 0,001% ПДИ, позволяющий каждый раз получать одно и то же значение в заданной точке.
• Термоустойчивость: Способность работать в широком диапазоне температур, включая высокотемпературные условия металлургического производства (от -40 °C до +75 °C, опционально до +85 °C).
• Вибростойкость: Устойчивость к вибрациям, возникающим в процессе работы рельсобалочного стана (в соответствии со стандартом IEC 60068-2-6: 15g/10 — 2000Гц).
• Защищенность: Высокий класс защиты (не менее IP67) для работы в условиях повышенной запыленности и влажности.
• Долговременная стабильность: Отсутствие механического износа и способность функционировать в течение длительного срока без необходимости замены.

Критические факторы эксплуатации и типичные проблемы

Основными проблемами, приводящими к выходу из строя датчиков линейного положения в рельсобалочных станах, являются:

1. Воздействие высоких температур: В процессе производства температура в рабочей зоне может достигать значительных значений, что негативно влияет на электронные компоненты датчиков.
2. Конденсат в оборудовании: Резкие перепады температур приводят к образованию конденсата, который может вызывать короткие замыкания и коррозию электронных компонентов.
3. Механический износ: Непрерывная работа клети и связанные с ней вибрации приводят к постепенному износу механических элементов датчиков.
4. Электромагнитные помехи: Работа мощных электродвигателей и другого оборудования создает электромагнитные помехи, которые могут влиять на точность показаний датчиков.

Ведущие производители оборудования для рельсобалочных станов, такие как SMS Siemag и Danieli, рекомендуют регулярное обслуживание и периодическую замену датчиков линейного положения для обеспечения стабильной и точной работы оборудования.

Как выбрать надежного производителя датчиков линейного положения для рельсобалочного стана

При выборе производителя датчиков линейного положения для рельсобалочных станов следует руководствоваться не только техническими характеристиками, но и репутацией компании, ее опытом работы в металлургической отрасли и возможностью предоставления комплексных решений. Основным аргументом при выборе датчика должно быть наличие подтвержденных испытаний на устойчивость к вибрации и другим неблагоприятным факторам, характерным для металлургического производства.

• Полная взаимозаменяемость с импортными аналогами: Является прямой заменой датчика Temposonics. По принципу “снял поставил”, обладает идентичными габаритно-присоединительными размерами и электрическими присоединениями.
• Широкий спектр интерфейсов: Analog, START/STOP, SSI, PROFIBUS, CAN, что обеспечивает совместимость с различными системами управления.
• Гибкость измерения: Измеряемая длина от 25 до 3800 мм с шагом 1 мм позволяет адаптировать датчики к различным типоразмерам гидроцилиндров.
• Высокая точность: Линейность лучше 0,01% ПДИ обеспечивает точное определение координаты перемещаемого магнита.
• Стабильная повторяемость: Показатель лучше 0,001% ПДИ позволяет каждый раз получать одно и то же значение в заданной точке.
• Термоустойчивость: Рабочая температура от -40 °C до +75 °C (опционально до +85 °C) обеспечивает стабильную работу даже в экстремальных условиях окружающей среды.
• Защищенность: Класс защиты IP67 гарантирует надежную работу в условиях повышенной запыленности и влажности.
• Долговременная стабильность: Отсутствие механического износа и высокая виброустойчивость (в соответствии со стандартом IEC 60068-2-6: 15g/10 — 2000Гц) обеспечивают длительный срок службы.

Сравнение с аналогами других производителей

Для металлургических предприятий, уже эксплуатирующих рельсобалочные станы с датчиками других производителей, таких как Temposonics и BALLUFF, компания МультиСистемная Интеграция предлагает прямую замену этих устройств на датчики серии MSI без необходимости внесения каких-либо изменений в конструкцию оборудования или интерфейсы подключения. При этом датчики MSI не уступают по качеству и надежности аналогам известных брендов, но часто имеют более привлекательную стоимость и условия поставки. Для вашего удобства, в карточках товара на нашем сайте, вы можете найти таблицу соответствия импортным образцам.

Датчики и гидроцилиндры серии MSI для рельсобалочных станов

Компания МультиСистемная Интеграция предлагает не только отдельные датчики линейного положения, но и готовые решения в виде гидроцилиндров с интегрированными датчиками обратной связи. Это позволяет клиентам получить комплексное решение, оптимально адаптированное к условиям эксплуатации в рельсобалочных станах.

Основными преимуществами работы с компанией МультиСистемная Интеграция являются:

1. Индивидуальный подход: Возможность изготовления датчиков линейного положения по индивидуальным запросам от 1 штуки, что особенно важно при необходимости замены вышедших из строя устройств.
2. Полная совместимость: Производство полных аналогов применяемых датчиков в уже установленном оборудовании без необходимости внесения каких-либо изменений в конструкцию.
3. Оптимальные модели: Для рельсобалочных станов рекомендуются модели MSI-H или MSI-HS с интерфейсом SSI, которые идеально подходят для регулярного обслуживания оборудования.
4. Техническая поддержка: Специалисты компании обеспечивают настройку оборудования на месте и оказывают поддержку в процессе эксплуатации.
5. Гарантия качества: Все датчики серии MSI имеют сертификаты и протоколы испытаний, а также возможность проведения поверки в соответствии с требованиями метрологических служб.

Благодаря многолетнему опыту работы в области промышленной автоматизации, компания МультиСистемная Интеграция поставляет высококачественные датчики и гидроцилиндры, способные работать практически в любых условиях, а их обслуживание никогда не станет внеплановым мероприятием. Команда специалистов предлагает услуги по подбору и замене неисправных датчиков других производителей, учитывая их размеры, интерфейс и другие характеристики. Также компания готова спроектировать и изготовить гидроцилиндры с датчиками по предоставленным чертежам или по сломанным образцам без документации.

МультиСистемная Интеграция (MSI) – Комбинируем технологии для вашей выгоды.