التحكم الآلي في تدفق المعدن المنصهر

25 ديسمبر التحكم الآلي في تدفق المعدن المنصهر

Posted at 08:33h in الأخبار by تقنيات الإعلانات 0 Comments

0 Likes

التحكم الآلي في تدفق المعدن المنصهر

تعد سبل تحسين الجودة وزيادة كفاءة عملية الصب موضوعًا ملحًّا بين منتجي الألومنيوم في الوقت الحالي.
وغالبًا ما تُدرج هذه المسألة أيضًا على جدول أعمال مؤتمرات مثل هذا المؤتمر، وتتنوع الموضوعات والتقنيات المستخدمة لتحقيق ذلك.
يُعد التحكم في تدفق المعدن المنصهر من خلال الحفاظ على مستويات أو أنماط مستويات محددة مسبقًا إحدى الأدوات الفعالة لتحقيق هذا الهدف.
تتخصص شركة «بيريمتر» في تطبيقات قياس مستوى المعادن غير الحديدية المنصهرة والتحكم في تدفق المعادن المنصهرة.
من خلال دمج منتجات «بريسيمتر»، يمكن لأي آلة أو عملية صب أن تتمتع بنظام أوتوماتيكي للتحكم في المستوى والتدفق.
من خلال عملية التحديث، يمكن بسهولة ترقية أي خط صب قائم يعمل بالتكنولوجيا التقليدية باستخدام تقنية «بريسيمتر»، مما يؤدي إلى تحسين أداء عملية الصب بطريقة فعالة من حيث التكلفة. ستركز هذه الورقة على الفوائد الرئيسية للتحكم التلقائي في المستوى وكيف حققت بعض المصانع تحسينات في عملية صب الألواح (أو السبائك الدوارة) باستخدام تقنية التبريد المباشر (DC) بعد تطبيق تقنية Precimeter.

1. مقدمة

عند صب الألواح، هناك العديد من العوامل والمعايير المختلفة التي تؤثر على جودة المنتج. نظام التبريد، وتدفق المياه ودرجة الحرارة،, إزالة الغازات, التصفية, ، ودرجات حرارة الانصهار، وصقل الحبيبات، وسرعات الصب، وما إلى ذلك، كلها عوامل مهمة ولا توجد أي علاقة مباشرة بينها وبين التحكم في مستوى المعدن.

ومع ذلك، عند النظر إلى توزيع المعدن، ونقله، ومعدلات التعبئة، وتحسين التبريد، وتصلب المعدن، يتبين أن التحكم في مستوى المعدن يُعد أداة فعالة لا غنى عنها لتقليل منطقة القشرة، ومنع حدوث التجعيد عند التوصيل والشقوق، وتحسين بنية السطح.

كما سيتيح التحكم في مستوى المعادن والتدفق تحقيق التكرار وإمكانية التتبع من خلال الوصفات. ومن خلال التحكم الدقيق في مستوى المعادن، سيحقق المصنع زيادة في الإنتاجية بفضل ارتفاع معدل الاسترداد، وتقصير مدة الدورات، وتقليل فترات التوقف. علاوة على ذلك، وربما الأهم من كل ذلك، ستزداد سلامة المشغلين بشكل كبير بفضل عمليات التشغيل والإيقاف بالرش.

2. معدات قياس المعادن والتحكم في التدفق المستخدمة في صب الألواح بالتيار المستمر

يمكن أن يتألف نظام الصب الأوتوماتيكي الكامل النموذجي من مستشعرات مستوى المعدن من طراز ProH، وسدود بدء التشغيل، وأجهزة تحديد موضع الدبابيس، ونظام التحكم في الفرن (مثل مشغل التفريغ أو نظام التحكم في الفرن القابل للإمالة). ويمكن تركيب هذه المعدات بسهولة على النظام الحالي نظام الغسيل باستخدام الموارد المحلية أو من خلال منصة التثبيت المرنة «Precimeter» المناسبة لأي نوع أو حجم من قنوات التصريف.

2.1 أجهزة الاستشعار

تم تطوير مستشعر الليزر للكاميرا الرقمية «Precimeter» خصيصًا لإجراء القياسات على أسطح المعادن المنصهرة. وقد صُممت سلسلة «Precimeter ProH» خصيصًا لتقديم أداء عالٍ في مختلف تطبيقات الألومنيوم (والمعادن غير الحديدية الأخرى). وتعد استقرار ودقة القياس (التي تبلغ عادةً 0.1 مم) مع أي سبيكة من السبيكات أحد أفضل المستشعرات أداءً للتحكم في مستوى القوالب المتوفرة في السوق اليوم. تُستخدم مستشعرات Precimeter ProH في جميع أنحاء العالم من قبل معظم كبار منتجي الألومنيوم، كما يتم دمجها من قبل العديد من مصنعي معدات الصب في
خطوط الصب والآلات.

2.2 المشغلات

للتحكم في تدفق المعدن في آلة صب الألواح بالتيار المستمر، يُستخدم مشغل موضع الدبوس لضبط تدفق المعدن عبر الدبوس/فوهة الإعداد. يتم إجراء الضبط بدقة بالغة باستخدام محركات متدرجة للتحكم في حركة الدبوس بخطوات صغيرة تصل إلى 0.01 مم. ويُعد التصميم الآمن للمشغلات، الذي يتضمن وظيفة الإغلاق في حالات الطوارئ التي توقف (أو تفتح، حسب الرغبة) تدفق المعدن في أي حالة من حالات انقطاع التيار الكهربائي أو أي ظروف طارئة أخرى، ميزة مهمة أخرى في آلات صب الألواح بالتيار المستمر.
كما تتوفر أنواع أخرى من المشغلات، مثل السدود القابلة للتعديل ومشغلات التصفية، لتوفير تحكم كامل في نقل المعادن والتدفق.

2.3 أنظمة التحكم في مستوى المعادن (MLC)

نظام Precimeter MLC هو نظام تحكم يستخدم أنظمة PLC عالية الأداء وواجهات HMI وأجهزة كمبيوتر للتحكم في عملية الصب والتحكم في تدفق المعدن وتسجيلها وتحليلها. ويمكن دمج نظام MLC بسهولة مع أنظمة التحكم الحالية المستخدمة في عمليات الصب
الآلات وأنظمة المرافق المختلفة في الحفرة.

2.4 تنفيذ مشروع مصنع الصب

تتوفر اليوم ميزة التحكم التلقائي في مستوى القالب لدى معظم الموردين عند شراء خط صب جديد أو آلة صب جديدة. وبالنسبة للعديد من الشركات، ولا سيما الشركات الصغيرة، قد يؤدي ذلك إلى استثمارات ضخمة لاستبدال جميع معدات خط الصب (أو أجزاء منها). ما يهم الجميع
ما قد لا تدركونه هو أن بعض المزايا التي توفرها آلات الصب الجديدة يمكن تحقيقها باستثمارات أقل ودون الحاجة إلى استبدال أي من المعدات الحالية. ومن خلال تحديث آلة الصب الخاصة بكم باستخدام منتجات «بريسيمتر» للتحكم في مستوى المعدن المنصهر، يمكنكم الاستفادة من بعض المزايا التي توفرها الآلات الجديدة
ويتم تحقيق ذلك من خلال تحسين جودة الصب نتيجةً لذلك.

3. عوامل الجودة

3.1 رأس معدني منخفض

من المعروف جيدًا أن الصب باستخدام رأس معدني منخفض يقلل من انحناء القاعدة ويحد من مناطق القشرة، مما يؤدي إلى الحصول على أسطح فائقة الجودة ومعدلات استرداد عالية. وينتج عن ذلك توفير كبير في تكاليف عمليات إزالة القشرة وتشذيب الحواف في المراحل اللاحقة.

3.2 التحكم في معدل التعبئة

من خلال التحكم في معدل التعبئة الفعلي للقالب، يمكن تحسين عملية التعبئة الأولية للقالب بحيث تتناسب مع سلوك السبيكة وكفاءة تبريد القوالب. وسيساعد ذلك في تقليل التوترات والضغوط في المادة التي تتسبب في حدوث الشقوق والتجعدات الطرفية. وعند تحديد معدل التعبئة المثالي لتلك الحالة المحددة من عمليات الصب، ستقوم وصفة الصب الخاصة بنظام MLC بتخزين هذا المعدل وتكراره في كل عملية صب.

مثال على النبات:

ومن الأمثلة على الحد من التشققات من خلال التحكم في معدل التعبئة مصنع لصب الألواح في المملكة المتحدة. وبعد التحول من نظام التحكم في المستوى باستخدام تقنية «ستيدي إيدي» إلى نظام التحكم التلقائي في المستوى باستخدام منتجات «بريسيمتر»، انخفض عدد الألواح المتشققة من 10% إلى 5% (عند صب السبيكة الأكثر صعوبة لديهم).

بدء عملية حذف الجدول

الشكل 6 – منحنى مستوى المعدن أثناء الصب الذي يضبط (بناءً على الوصفة) معدل ملء القالب، وانخفاض طاولة الصب، ومستويات المعدن طوال عملية الصب بأكملها.
الشكل 7 – لا حاجة إلى عوامات في المعدن المنصهر. قياس المستوى بواسطة مستشعر ليزر مزود بكاميرا تعمل بدون تلامس
من خلال تحديد معدلات ملء القوالب وتعديلها بشكل مختلف وفقًا لأحجام القوالب (وأنواعها) والسبائك، تمكن المصنع من تقليل التوترات والضغوط التي تتولد في المواد عند بدء عملية الصب.
بمجرد العثور على الإعدادات المثلى، تتيح الوصفات المختلفة الخاصة بالمنتجات المختلفة تكرار العملية من عملية صب إلى أخرى.