虛擬制造技術(shù)在攀鋼六機(jī)六流大方坯連鑄機(jī)維修應(yīng)用的探討及前景

劉偉忠

(攀鋼提釩煉鋼廠,四川攀枝花617062)

虛擬制造技術(shù)在攀鋼六機(jī)六流大方坯連鑄機(jī)維修應(yīng)用的探討及前景

劉偉忠

(攀鋼提釩煉鋼廠,四川攀枝花617062)

虛擬制造技術(shù)是從飛機(jī)和汽車制造工業(yè)發(fā)展起來的一門前沿技術(shù),以節(jié)約成本,提升效率,提高裝備精度為目標(biāo)。現(xiàn)簡述它的內(nèi)容以及在大型冶金設(shè)備方坯連鑄機(jī)維修應(yīng)用的探討及前景。

虛擬制造;方坯連鑄機(jī);維修應(yīng)用;前景

1 虛擬制造技術(shù)

1.1 背景

虛擬制造技術(shù)產(chǎn)生的主要背景是波音777飛機(jī)和現(xiàn)代汽車的設(shè)計制造,它們的共同特點是不產(chǎn)實際的物理樣機(jī),利用仿真和現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù),在虛擬的環(huán)境里生產(chǎn)產(chǎn)品,具有周期短、成本低、效率高等特點。如Ford和克萊斯勒公司新型汽車的開發(fā)周期由36個月縮短至24個月,日本日產(chǎn)汽車公司的新車型開發(fā)——數(shù)字樣車:概念設(shè)計、工業(yè)設(shè)計、覆蓋件設(shè)計、整車分析、電子樣機(jī)、物理樣樣,一直貫穿汽車生產(chǎn)的全過程。

1.2 虛擬制造的特征

(1)利用仿真與虛擬現(xiàn)實技術(shù)。

(2)在高性能計算機(jī)及高速網(wǎng)絡(luò)的支持下,采用群組協(xié)同工作。

(3)通過模型來模擬和預(yù)估產(chǎn)品功能、性能及可加工性等各方面可能存在的問題,在計算機(jī)上實現(xiàn)產(chǎn)品制造的本質(zhì)過程。

(4)包括產(chǎn)品的設(shè)計、工藝規(guī)劃、加工制造、性能分析、質(zhì)量檢驗,并進(jìn)行過程管理與控制。

(5)使產(chǎn)品制造走出僅僅依賴經(jīng)驗的狹小天地,發(fā)展到全方位預(yù)報階段。

(6)產(chǎn)品是數(shù)字樣機(jī),基本上不消耗資源和能量,開發(fā)的產(chǎn)品(部件)存放在計算機(jī)里,易于重用,快速改型設(shè)計。

(7)“制造”環(huán)境是計算機(jī),數(shù)字模型,進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計、制造、測試,設(shè)計人員或用戶可“進(jìn)入”虛擬的制造環(huán)境,體驗其設(shè)計、加工、裝配和操作。

(8)便于異地合作,分布在不同地點、不同部門的不同專業(yè)人員,在同一個產(chǎn)品模型上協(xié)同工作。

(9)不依賴于物理樣機(jī)的反復(fù)修改,減少物理樣機(jī)生產(chǎn)、測試,一次成功開發(fā)的產(chǎn)品(部件)存放在計算機(jī)里,根據(jù)用戶需求或市場變化快速改型設(shè)計,快速投入批量生產(chǎn),從而大幅度壓縮新產(chǎn)品的開發(fā)時間,降低成本。

(10)支持分布式異構(gòu)環(huán)境間的合作,可使分布在不同地點、不同部門的不同專業(yè)人員在同一個產(chǎn)品模型上同時工作,相互交流,信息共享,減少大量的文檔生成及其傳遞的時間和誤差。

1.3 虛擬制造與實際制造的區(qū)別(如圖1)

1.4 虛擬制造的定義

虛擬制造(指廣義的大制造,包括產(chǎn)品的設(shè)計與生產(chǎn))是指利用計算機(jī)模型和仿真來實現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計和生產(chǎn)的技術(shù),它以信息技術(shù)、仿真技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)為支持,在產(chǎn)品設(shè)計或制造系統(tǒng)的物理實現(xiàn)之前,就能預(yù)測或感受到未來產(chǎn)品的形態(tài)、行為和性能或者制造系統(tǒng)的狀態(tài),從而可以作出前瞻性的決策與優(yōu)化實施方案。

圖1 虛擬制造與實際制造的區(qū)別

2 攀鋼六機(jī)六流大方坯連鑄機(jī)主機(jī)維修主要工藝流程

攀鋼六機(jī)六流大方坯連鑄機(jī)投產(chǎn)于2003年9月,為R12M全弧形連鑄機(jī),設(shè)計產(chǎn)量為120萬噸/年,其中重軌坯占40%(現(xiàn)在實際達(dá)到80%以上),以輕壓下、電磁攪拌、液位控制和能實現(xiàn)正弦非正弦振動裝置的技術(shù)為標(biāo)志,是國內(nèi)裝備水平最好的大方坯連鑄機(jī)之一。

2.1 基本工藝參數(shù)

鋼水由3座煉鋼轉(zhuǎn)爐提供(共為3臺鑄機(jī)提供鋼水),轉(zhuǎn)爐的爐容量設(shè)計為120t/爐,平均出鋼量為131.5t/爐,出鋼周期為35min～40min,配備有精煉設(shè)備LF和RH處理設(shè)備。

2.2 鑄機(jī)主要參數(shù)

流數(shù):六機(jī)六流 鑄機(jī)半徑:12 000mm矯直方式:連續(xù)矯直 鑄流中心距:

1 500mm

鑄機(jī)拉速:0～2m/min 冶金長度:24.3m

澆注模式:保護(hù)澆注,帶Cr137放射源的塞棒液位控制系統(tǒng)和結(jié)晶器電磁攪拌

結(jié)晶器:全弧形,長850mm,能實現(xiàn)正弦和非正弦的液壓振動裝置

輕壓下技術(shù):在拉矯機(jī)液壓缸設(shè)自動控制。

2.3 主機(jī)設(shè)備組成

單流鑄機(jī)主體設(shè)備組成:帶Co60放射源塞棒系統(tǒng)的液位控制,以一臺結(jié)晶器,一臺液壓振動裝置,一臺足輥架,扇形段1#、2#、3#各一臺,拉矯機(jī)1#至7#共七臺,二冷區(qū)共分為5區(qū),單流輥子系列(外弧)為39個。

2.4 維修工藝流程

由于連鑄機(jī)設(shè)備維修設(shè)計為在線快速更換和離線檢修,其單體設(shè)備均在線外組裝而成,線外備品的組裝質(zhì)量直接影響在線流道質(zhì)量,為此,線外組裝的結(jié)晶器、扇形段、足輥和拉矯機(jī)等備品的質(zhì)量也為連鑄機(jī)流道質(zhì)量的范疇。其本質(zhì)是兩次裝配完成,一次是離線檢修的零部件裝配,裝配不合格要解體重裝,另一次是在線更換的成臺部件裝配,年平均裝配量約150臺。成臺周轉(zhuǎn)件不合格要重新更換,費時,費人工,還對生產(chǎn)造成較大影響。

2.4.1 質(zhì)量檢測

流道質(zhì)量的檢測根據(jù)其范疇分為兩部分:線上檢測和線外檢測。

在線檢測分為:(1)結(jié)晶器與足輥;(2)扇形1#段與2#扇形段;(3)扇形2#段與3#扇形段;(4)扇形3#段與拉矯機(jī)。圖2、圖3為典型的檢測方式。

線外備品組裝主要有結(jié)晶器,扇形段,拉矯機(jī),足輥,各自有獨特的檢測方式。

圖2 結(jié)晶器與足輥對中示意圖

圖3 扇形1#段和扇形2#段在線弧度檢測示意圖

2.4.2 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

流道質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是整個流道質(zhì)量控制的核心,從控制范圍和在生產(chǎn)實踐使用過程中遇到有分歧的問題進(jìn)行闡述。

2.4.3 質(zhì)量參數(shù)

以設(shè)備特性為主的流道質(zhì)量參數(shù)名稱見表1。

2.4.4 維修周期

從單流的設(shè)備組成可以看出,線外組裝件應(yīng)該納入流道質(zhì)量控制,須有使用周期,成臺設(shè)備定期下線進(jìn)行全方位的維護(hù)檢修,以保證流道質(zhì)量處于長期受控,形成良性循環(huán)更換。每一臺設(shè)備的使用周期可以先初定一個周期,在實踐中進(jìn)行修正。

2.4.5 數(shù)據(jù)

包括記錄,分析,修正和評價。

3 應(yīng)用探討及前景

3.1 應(yīng)用實踐流程

此維修工藝可以形成如下集成圖示如圖4。

表1 以設(shè)備特性為主的流道質(zhì)量參數(shù)名稱

圖4 維修工藝流程圖

完成此流程后再回到準(zhǔn)備。

3.2 應(yīng)用特點

(1)根據(jù)集成圖建立計算機(jī)模型。全過程的模型,包括場地、人員、工器具、成套連鑄機(jī),細(xì)到每一個環(huán)節(jié)和每一個零件的裝配尺寸與精度要求如圖5。

(2)此方法可以實現(xiàn)連鑄機(jī)周轉(zhuǎn)件的兩次裝配全虛擬,其關(guān)鍵在線狀態(tài)跟蹤,線外和線上裝配均可以得到全面的發(fā)揮,應(yīng)用和跟蹤。

(3)采用人機(jī)結(jié)合的方法可以完全實現(xiàn)虛擬。

(4)能夠很好地提高效率,節(jié)省人力物力,預(yù)防備品備件質(zhì)量問題引起的批量裝配不良后果,即減少返修率,是科技降成本的一種好方法。

(5)第一次投入成本比較高,并需要復(fù)合型的技術(shù)人才,尤其是模型建立,需要在實踐過程中不斷的修正和摸索。

圖5 虛擬制造在設(shè)備維修中的應(yīng)用圖示

4 前景

由于該技術(shù)的基礎(chǔ)是計算機(jī)科學(xué),涉及的學(xué)科較多,發(fā)源于飛機(jī)和汽車制造這樣的尖端技術(shù)、資金和人才密集型機(jī)械制造業(yè),也開始在廣泛地應(yīng)用于這些機(jī)械制造業(yè),但對于設(shè)備維修行業(yè)的應(yīng)用還有一個過程,尤其是冶金行業(yè),可以預(yù)見,其應(yīng)用結(jié)果的經(jīng)濟(jì)效益是明顯的,對行業(yè)的進(jìn)步具有革命性的提升。

[1] 連鑄新技術(shù)800問:煉鋼編委會.煉鋼-連鑄新

技術(shù)800問[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2003.

In Pangang's Six Machine Flow Bloom Continuous Caster Maintenance Application and Prospects are Discussed

LIU Wei-zhong
(Vanadium Recovery and Steelmaking Plant of Panzhihua Iron and steel Co.,Panzhihua 617062,Sicuan,China)

Virtual manufacturing technology from the aircraft and automotive industry developed a cutting-edge technology,to save costs,improve efficiency,improve the gear accuracy for target. This paper briefly introduces its content and billet caster in large metallurgical equipment maintenance applications and prospects are discussed.

virtual manufacturing;billet caster;maintenance application;prospect

TP391

:A

1001-5108(2015)03-0083-04

劉偉忠,高級工程師,主要從事煉鋼設(shè)備管理與維修等方面的工作。