熱處理生產(chǎn)線設(shè)計(jì)建議

唐澄華，楊曉海，李志強(qiáng)，馮國(guó)偉，何方慶，朱仁剛

（江蘇法爾勝泓昇重工有限公司，江蘇無(wú)錫 214400）

0 引言

江蘇法爾勝泓昇重工有限公司唐澄華技能大師工作室團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期參與金屬制品熱處理線的安裝、調(diào)試和維修工作，接觸的熱處理生產(chǎn)線品牌有韓國(guó)大成、無(wú)錫鑫潤(rùn)和意大利FIB 等，對(duì)保障金屬制品熱處理生產(chǎn)線正常運(yùn)行有很深的認(rèn)識(shí)。下面從維修角度，提出意見(jiàn)，供熱處理生產(chǎn)線設(shè)計(jì)部門(mén)參考。

1 環(huán)境對(duì)設(shè)備的影響

生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)應(yīng)該充分考慮到環(huán)境對(duì)設(shè)備材料的影響，如溫度、酸霧、粉塵等。溫度異常可能會(huì)導(dǎo)致材料變形，酸霧等腐蝕性環(huán)境可能會(huì)加速部分金屬材料銹蝕，粉塵顆粒可能會(huì)被吸入管道，產(chǎn)生堵塞。生產(chǎn)線設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)提前預(yù)估到現(xiàn)場(chǎng)可能產(chǎn)生的環(huán)境因素，進(jìn)而選擇合適材料。

例1：某48 線熱鍍鋅生產(chǎn)線，酸洗部分酸槽材料原為玻璃鋼材料，酸液溫度60 ℃，更換使用PP 材料的新酸槽，長(zhǎng)期酸液溫度60 ℃，導(dǎo)致酸槽變形嚴(yán)重，只能加固后繼續(xù)使用（圖1）。

圖1 變形后經(jīng)過(guò)加固繼續(xù)使用的酸槽

例2：公司4#52 線熱鍍鋅生產(chǎn)線水沖洗部分，下一步工序?yàn)樗嵯础Ｎ纯紤]到酸霧影響，水沖洗電機(jī)和安裝底座等采用常規(guī)金屬材料。泵體、安裝底座和罩殼腐蝕嚴(yán)重（圖2），使用過(guò)程中經(jīng)常更換，導(dǎo)致維修壓力加大。

圖2 銹蝕嚴(yán)重的水沖洗泵體和安裝底座

2 流程說(shuō)明文件

生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)應(yīng)該同步完善相應(yīng)的流程說(shuō)明文件，如熱處理爐、鉛淬火爐和熱鍍鋅爐等燃燒爐體，應(yīng)配置相應(yīng)的點(diǎn)火流程說(shuō)明文件。火焰監(jiān)測(cè)裝置應(yīng)搭配相應(yīng)的元器件說(shuō)明書(shū)和檢測(cè)流程說(shuō)明文件等，方便檢測(cè)相應(yīng)部件是否正常工作。溫控表、速度表等測(cè)量顯示組件應(yīng)搭配相應(yīng)的參數(shù)校準(zhǔn)方法，方便校正實(shí)際測(cè)量值和顯示值之間的差距。同時(shí)，不能缺少管路圖、機(jī)械圖紙、電氣控制圖紙和元器件清單。

3 方便操作的措施

生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮到日后保養(yǎng)和維修。部分需要拆卸保養(yǎng)更換的元器件應(yīng)拆卸方便。應(yīng)在合適位置預(yù)留質(zhì)檢采樣的窗口裝置，如熱處理爐應(yīng)該在每區(qū)合適位置設(shè)置相應(yīng)的溫度測(cè)量管口，便于質(zhì)檢和維修人員隨時(shí)測(cè)量熱處理爐的溫度，隨時(shí)校正工藝參數(shù)。酸洗槽、助鍍槽和磷化槽等盛放液體的容器應(yīng)預(yù)留溶液采樣的位置，便于質(zhì)檢人員采樣，監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程。

4 監(jiān)控記錄裝置

考慮到熱處理生產(chǎn)線的產(chǎn)品多為半成品，廣泛應(yīng)用到金屬制品行業(yè)后續(xù)工序，如捻制成繩等，產(chǎn)品周期較長(zhǎng)。熱處理生產(chǎn)線應(yīng)該配置相應(yīng)的監(jiān)控記錄裝置，如溫度監(jiān)控和速度監(jiān)控，并能實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)功能，便于追溯產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中的相應(yīng)參數(shù)。一旦最終產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，可以隨時(shí)查閱熱處理生產(chǎn)線生產(chǎn)過(guò)程中的可能發(fā)生問(wèn)題的環(huán)節(jié)。筆者曾參與某30 線熱處理生產(chǎn)線速度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、調(diào)試和安裝，速度數(shù)據(jù)記錄在觸摸屏的存儲(chǔ)卡里，記錄長(zhǎng)達(dá)1 年的速度數(shù)據(jù)；還參與過(guò)某30 線熱處理生產(chǎn)線溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、調(diào)試和安裝，溫度數(shù)據(jù)通過(guò)以太網(wǎng)直接上傳到上位機(jī)主機(jī)，并聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，可以隨時(shí)查看實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，調(diào)閱以往數(shù)據(jù)。

5 部件獨(dú)立互不影響

熱處理生產(chǎn)線中有很多功能相同且各自獨(dú)立的單元，例如，收線單元、放線單元、熱處理爐各分區(qū)和酸洗部分各功能泵等。熱處理生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)應(yīng)該充分考慮到各自獨(dú)立單元與生產(chǎn)線整體的關(guān)系，個(gè)體相對(duì)獨(dú)立，個(gè)體故障不能影響整體運(yùn)行。各功能相同的獨(dú)立單元應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)隔離，尤其是電氣部分，過(guò)載保護(hù)裝置應(yīng)獨(dú)立安裝，只能觸發(fā)個(gè)體單元停機(jī)，不能因個(gè)體跳閘影響整體生產(chǎn)線運(yùn)行。

例3：某30 線熱處理生產(chǎn)線，韓國(guó)大成機(jī)械生產(chǎn)。收線部分由2 個(gè)LS 型PLC 各自控制15 個(gè)單元，曾經(jīng)發(fā)生過(guò)某一個(gè)收線單元故障導(dǎo)致整個(gè)PLC 跳閘。繼而造成15 個(gè)收線單元全部停機(jī)，半條生產(chǎn)線停產(chǎn)。后來(lái)對(duì)該生產(chǎn)線收線部分進(jìn)行改造，收線電氣控制采用獨(dú)立控制，一個(gè)收線單元故障不會(huì)影響整體。

6 元器件數(shù)據(jù)

熱處理生產(chǎn)線設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮元器件壽命，向設(shè)備使用方交接設(shè)備時(shí)提供易損件清單。針對(duì)燒嘴、伺服電機(jī)和點(diǎn)火部件等重要部件，應(yīng)提供詳細(xì)的部件說(shuō)明、配合管路圖和電氣圖紙等，便于以后維修人員進(jìn)行檢修和更換。詳細(xì)的元器件使用說(shuō)明（如元器件壽命數(shù)據(jù)、使用注意事項(xiàng)等），會(huì)給設(shè)備管理和維修部門(mén)制定日常保養(yǎng)計(jì)劃和預(yù)防維修計(jì)劃提供足夠數(shù)據(jù)支持。

7 維修要點(diǎn)和故障解決方案

隨著設(shè)備制造標(biāo)準(zhǔn)化的推進(jìn)，詳細(xì)的設(shè)備使用說(shuō)明書(shū)必不可少。多數(shù)大型設(shè)備在文件說(shuō)明方面也在效仿一些國(guó)際成熟品牌，如汽車(chē)和家用電器。優(yōu)秀的設(shè)備說(shuō)明書(shū)應(yīng)該包括設(shè)備可能產(chǎn)生的故障現(xiàn)象以及相應(yīng)解決方案，便于維修和使用人員快速分析故障原因并能迅速解決，保證設(shè)備正常運(yùn)行。

8 設(shè)備的智能集成化

目前，市場(chǎng)上金屬制品設(shè)備的智能集成化程度越來(lái)越高，熱處理生產(chǎn)線新設(shè)計(jì)也表現(xiàn)出越來(lái)越高的智能化集成化。爐溫的集中顯示和控制方便了操作人員查看設(shè)備狀態(tài)和設(shè)置工藝參數(shù)，生產(chǎn)線各單元狀態(tài)的集中顯示便于工藝管理人員全線管控，提高了維修人員檢修效率。電機(jī)電流、在線速度、溫控表輸出電流值等部分模擬量數(shù)值，可以直觀顯示在相應(yīng)顯示屏等可視化裝置上（圖3 和圖4）。通過(guò)觀察相應(yīng)數(shù)據(jù)，可以快速評(píng)估設(shè)備狀態(tài)，做出故障解決方案。熱處理生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)者應(yīng)在智能化集成化方面做出更多嘗試。

圖3 某韓國(guó)熱鍍鋅生產(chǎn)線集中控制畫(huà)面

圖4 某韓國(guó)熱鍍鋅生產(chǎn)線溫度集中顯示控制畫(huà)面

9 可靠性和先進(jìn)性

隨著科技水平不斷提高，大量的新技術(shù)被應(yīng)用到生產(chǎn)線設(shè)計(jì)中。設(shè)計(jì)人員經(jīng)常要在可靠性和先進(jìn)性做出選擇。生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)在使用新技術(shù)的同時(shí)，應(yīng)充分考慮到可靠性的問(wèn)題。在提升技術(shù)水平的同時(shí)，也應(yīng)該同步提升設(shè)備可靠性。

例4：某30 線熱處理生產(chǎn)線水淬火部分采用一只西門(mén)子300 型PLC 作為主站，兩只西門(mén)子200PLC 作為從站，顯示和設(shè)置部分采用西門(mén)子觸摸屏，可以很方便監(jiān)控各環(huán)節(jié)狀態(tài)。但設(shè)計(jì)過(guò)程中未考慮到環(huán)境溫度對(duì)西門(mén)子PLC 的影響，環(huán)境溫度超出西門(mén)子PLC 的使用溫度，導(dǎo)致PLC 使用壽命下降，PLC 之間通信經(jīng)常出現(xiàn)故障。

10 結(jié)語(yǔ)

熱處理生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)應(yīng)預(yù)估到現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和使用后產(chǎn)生的影響，不能一味追求先進(jìn)性而忽略可靠性。熱處理生產(chǎn)線作為一種連續(xù)生產(chǎn)型設(shè)備，連續(xù)運(yùn)行穩(wěn)定可靠性是必須要考慮的重要因素。