熱處理生產(chǎn)線設(shè)計建議

唐澄華，楊曉海，李志強，馮國偉，何方慶，朱仁剛

（江蘇法爾勝泓昇重工有限公司，江蘇無錫 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隊長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)線品牌有韓國大成、無錫鑫潤和意大利FIB 等，對保障金屬制品熱處理生產(chǎn)線正常運行有很深的認識。下面從維修角度，提出意見，供熱處理生產(chǎn)線設(shè)計部門參考。

1 環(huán)境對設(shè)備的影響

生產(chǎn)線的設(shè)計應該充分考慮到環(huán)境對設(shè)備材料的影響，如溫度、酸霧、粉塵等。溫度異常可能會導致材料變形，酸霧等腐蝕性環(huán)境可能會加速部分金屬材料銹蝕，粉塵顆?？赡軙晃牍艿溃a(chǎn)生堵塞。生產(chǎn)線設(shè)計時，應提前預估到現(xiàn)場可能產(chǎn)生的環(huán)境因素，進而選擇合適材料。

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，長期酸液溫度60 ℃，導致酸槽變形嚴重，只能加固后繼續(xù)使用（圖1）。

圖1 變形后經(jīng)過加固繼續(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，下一步工序為酸洗。未考慮到酸霧影響，水沖洗電機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重（圖2），使用過程中經(jīng)常更換，導致維修壓力加大。

圖2 銹蝕嚴重的水沖洗泵體和安裝底座

2 流程說明文件

生產(chǎn)線的設(shè)計應該同步完善相應的流程說明文件，如熱處理爐、鉛淬火爐和熱鍍鋅爐等燃燒爐體，應配置相應的點火流程說明文件?；鹧姹O(jiān)測裝置應搭配相應的元器件說明書和檢測流程說明文件等，方便檢測相應部件是否正常工作。溫控表、速度表等測量顯示組件應搭配相應的參數(shù)校準方法，方便校正實際測量值和顯示值之間的差距。同時，不能缺少管路圖、機械圖紙、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)計應考慮到日后保養(yǎng)和維修。部分需要拆卸保養(yǎng)更換的元器件應拆卸方便。應在合適位置預留質(zhì)檢采樣的窗口裝置，如熱處理爐應該在每區(qū)合適位置設(shè)置相應的溫度測量管口，便于質(zhì)檢和維修人員隨時測量熱處理爐的溫度，隨時校正工藝參數(shù)。酸洗槽、助鍍槽和磷化槽等盛放液體的容器應預留溶液采樣的位置，便于質(zhì)檢人員采樣，監(jiān)控生產(chǎn)過程。

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。熱處理生產(chǎn)線應該配置相應的監(jiān)控記錄裝置，如溫度監(jiān)控和速度監(jiān)控，并能實現(xiàn)存儲功能，便于追溯產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的相應參數(shù)。一旦最終產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量問題，可以隨時查閱熱處理生產(chǎn)線生產(chǎn)過程中的可能發(fā)生問題的環(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、調(diào)試和安裝，速度數(shù)據(jù)記錄在觸摸屏的存儲卡里，記錄長達1 年的速度數(shù)據(jù)；還參與過某30 線熱處理生產(chǎn)線溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計、調(diào)試和安裝，溫度數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)直接上傳到上位機主機，并聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)服務器，可以隨時查看實時數(shù)據(jù)，調(diào)閱以往數(shù)據(jù)。

5 部件獨立互不影響

熱處理生產(chǎn)線中有很多功能相同且各自獨立的單元，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)計應該充分考慮到各自獨立單元與生產(chǎn)線整體的關(guān)系，個體相對獨立，個體故障不能影響整體運行。各功能相同的獨立單元應進行相應隔離，尤其是電氣部分，過載保護裝置應獨立安裝，只能觸發(fā)個體單元停機，不能因個體跳閘影響整體生產(chǎn)線運行。

例3：某30 線熱處理生產(chǎn)線，韓國大成機械生產(chǎn)。收線部分由2 個LS 型PLC 各自控制15 個單元，曾經(jīng)發(fā)生過某一個收線單元故障導致整個PLC 跳閘。繼而造成15 個收線單元全部停機，半條生產(chǎn)線停產(chǎn)。后來對該生產(chǎn)線收線部分進行改造，收線電氣控制采用獨立控制，一個收線單元故障不會影響整體。

6 元器件數(shù)據(jù)

熱處理生產(chǎn)線設(shè)計時應考慮元器件壽命，向設(shè)備使用方交接設(shè)備時提供易損件清單。針對燒嘴、伺服電機和點火部件等重要部件，應提供詳細的部件說明、配合管路圖和電氣圖紙等，便于以后維修人員進行檢修和更換。詳細的元器件使用說明（如元器件壽命數(shù)據(jù)、使用注意事項等），會給設(shè)備管理和維修部門制定日常保養(yǎng)計劃和預防維修計劃提供足夠數(shù)據(jù)支持。

7 維修要點和故障解決方案

隨著設(shè)備制造標準化的推進，詳細的設(shè)備使用說明書必不可少。多數(shù)大型設(shè)備在文件說明方面也在效仿一些國際成熟品牌，如汽車和家用電器。優(yōu)秀的設(shè)備說明書應該包括設(shè)備可能產(chǎn)生的故障現(xiàn)象以及相應解決方案，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)備正常運行。

8 設(shè)備的智能集成化

目前，市場上金屬制品設(shè)備的智能集成化程度越來越高，熱處理生產(chǎn)線新設(shè)計也表現(xiàn)出越來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顯示屏等可視化裝置上（圖3 和圖4）。通過觀察相應數(shù)據(jù)，可以快速評估設(shè)備狀態(tài)，做出故障解決方案。熱處理生產(chǎn)線的設(shè)計者應在智能化集成化方面做出更多嘗試。

圖3 某韓國熱鍍鋅生產(chǎn)線集中控制畫面

圖4 某韓國熱鍍鋅生產(chǎn)線溫度集中顯示控制畫面

9 可靠性和先進性

隨著科技水平不斷提高，大量的新技術(shù)被應用到生產(chǎn)線設(shè)計中。設(shè)計人員經(jīng)常要在可靠性和先進性做出選擇。生產(chǎn)線的設(shè)計在使用新技術(shù)的同時，應充分考慮到可靠性的問題。在提升技術(shù)水平的同時，也應該同步提升設(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子300 型PLC 作為主站，兩只西門子200PLC 作為從站，顯示和設(shè)置部分采用西門子觸摸屏，可以很方便監(jiān)控各環(huán)節(jié)狀態(tài)。但設(shè)計過程中未考慮到環(huán)境溫度對西門子PLC 的影響，環(huán)境溫度超出西門子PLC 的使用溫度，導致PLC 使用壽命下降，PLC 之間通信經(jīng)常出現(xiàn)故障。

10 結(jié)語

熱處理生產(chǎn)線的設(shè)計應預估到現(xiàn)場環(huán)境和使用后產(chǎn)生的影響，不能一味追求先進性而忽略可靠性。熱處理生產(chǎn)線作為一種連續(xù)生產(chǎn)型設(shè)備，連續(xù)運行穩(wěn)定可靠性是必須要考慮的重要因素。