Uruchomienie procesu 9-bębnowej ciągarki do drutu

Ciągnienie jest procesem plastycznej przeróbki metali, przeprowadzanym najczęściej na zimno, w którym odkształcany półwyrób pod wpływem przeciągania go przez otwór, narzędzia lub pomiędzy nie napędzanymi walcami, zmienia kształt oraz pole przekroju poprzecznego. Przedstawiamy kolejną realizację Działu Inżynierskiego tj. uruchomienie procesu ciągnienia drutu.

Zadanie, które zostało w pełni zrealizowanie, polegało na dostarczeniu myśli inżynierskiej, koncepcji sterowania dla zadania ciągnienia drutów. Wszystkie urządzenia biorące udział w produkcji (mechanika) były używane, wyprodukowane przez OFFICE TECHNIQUE DES TREFILES FRANCE.

Zakres prac:
- rekonesans, uzgodnienia przed uruchomieniem produkcji,
- inwentaryzację elementów wykonawczych,
- stworzenie koncepcji nowego optymalnego systemu sterowania,
- dostawę oraz montaż nowych szaf automatyki,
- dostawa oraz montaż tras kablowych,
- dostawa oraz ułożenie przewodów elektrycznych mocy oraz sterowania,
- podłączenie urządzeń wykonawczych,
- wdrożenie obwodów SAFETY z wykorzystaniem przekaźnika bezpieczeństwa,
- wizualizację systemu na panelach HMI,
- schemat dokumentacji elektrycznej,
- badania i testy elektryczne wyprodukowanej szafy sterującej,
- testy technologiczne i uruchomienie całego systemu sterowania oraz parametryzację.
- wydanie deklaracji zgodności CE na system sterowania,
- przeszkolenie personelu z zakresu obsługi nowego systemu sterowania,
- uruchomienie systemu oraz asysta po uruchomieniu.

Zastosowane podzespoły
Podczas doboru sprzętu celem było dostarczenie optymalnie niezawodnych podzespołów, które zagwarantują długoterminową i bezawaryjną pracę. Jednocześnie dostarczane urządzenia musiały być łatwo dostępne na rynkach europejskich. Wszystkie te wymagania skłoniły nas do wyboru technologii opartej w większości na sprzęcie marki: Siemens, LS, ABB, EATON, SCHNEIDER, SICKv.

Zastosowane urządzenia
- sterownik PLC Siemens 1500,
- panele operatorskie Siemens KTP 900 basic,
- napędy ABB DCS 550 x 10 szt.,
- zabezpieczenia nadprądowe LS,
- styczniki LS/Schneider,
- obudowy zostały zaadoptowane,
- przyciski/lampki Eaton,
- przekaźniki interfejsowe Weidmuller,

Skala sygnałów PLC
- wyjścia cyfrowe 160 punktów,
- wyjścia cyfrowe 64 punktów,
- wejścia analogowe 16 punktów.

Safety
- przekaźnik bezpieczeństwa programowalny SICK FlexiSoft,
- przekaźnik bezpieczeństwa motion control SICK x 10 szt,
- przyciski bezpieczeństwa,
- wyłączniki linkowe.

Komunikacja PLC z 10 napędami DC oraz z przekaźnikiem programowalnym SAFETY realizowana poprzez protokół PROFINET.

Etapy uruchomienie procesu ciągnienia drutu
Etap 1 – projekt dokumentacji elektrycznej przygotowała firma zewnętrza.
Etap 2 – prefabrykację szaf wykonał Dział Montażu ANIRO
Etap 3 – prace obiektowe
Etap 4 – programowanie HMI
Etap 5 – programowanie PLC

Uruchomienie przebiegło bezproblemowo i zgodnie z założonym planem działania. Przeprowadzone zostały próby z materiałem z wynikiem pozytywnym.

Testy
System sterowania poddawany był na bieżąco surowym testom podczas całego procesu uruchomienia. Wszystkie testy funkcjonalne oraz wymagań miały na celu sprawdzenie czy wykonane obwody sterowania są zgodne z oczekiwaniami użytkownika końcowego.

Jak wygląda proces ciągnienia drutu
Podczas przeciągania materiał obciążony jest siłami osiowymi: siłą ciągnienia Pc, a także, jeśli stosowany jest przeciwciąg, siłą przeciwciągu Po, oraz siłami pochodzącymi od nacisku normalnego pN metalu na ciągadło i naprężeń stycznych τ wywołanych tarciem na powierzchni styku. Siły zewnętrzne obciążające materiał powodują, że w strefie odkształceń położonej w matrycy panuje przestrzenny, trójosiowy stan naprężenia i odkształcenia. Wyroby otrzymywane w procesie ciągnienia charakteryzują się bardzo gładką powierzchnią żądanymi własnościami mechanicznymi. Ciągnienie stosowane jest głównie do otrzymywania drutów cienkich o średnicach mniejszych niż 4 mm.

Materiał

Materiałem wyjściowym do wyrobu drutu jest walcówka lub prasówka. Najczęściej do wyrobu używa się walcówki, tj. drutu walcowanego o średnicy 5-8 mm. W przypadku niektórych metali nieżelaznych, dających się dobrze przerabiać na gorąco, materiałem wyjściowym jest tzw. prasówka, tj, drut o średnicy 6-8 mm otrzymany sposobem wyciskania współbieżnego na gorąco. Jeśli materiał nie daje się ani walcować na drut, ani wyciskać na gorąco, to materiałem wyjściowym jest tzw. krajka bądź pręty z odlewu ciągłego.

Ciągadło

Zasadniczym narzędziem do ciągnienia jest ciągadło. Ciągadła wykonuje się ze stali narzędziowych, z węglików spiekanych oraz diamentów. Ze względu na budowę, ciągadła dzieli się na:
- ciągadła monolityczne, nazywane także oczkowymi,
- ciągadła składane, nazywane segmentowymi,
- ciągadła rolkowe ze względu na liczbę gniotów realizowanych w jednym ciągu:
- ciągadła jednostopniowe,
- ciągadła wielostopniowe ze względu na wykonywanie ruchy w czasie pracy,
- stałe,
- ruchome ze względu na wspomaganie ciśnienia smaru,
- ciągadła o smarowaniu hydrostatycznym,
- ciągadła o smarowaniu hydrodynamicznym.

W praktyce ciągarskiej najczęściej stosuje się ciągadła o strefie zgniatania w kształcie stożka do ciągnienia drutu o średnicy większej od 0,5 mm. Natomiast do drutów bardzo cienkich o średnicy mniejsze niż 1 mm, ciągnionych z małymi gniotami częściowymi, stosuje się ciągadła ze strefą zgniatającą o kształcie łukowym. Pozostałe ciągadła stosowane są bardzo rzadko.

Etapy

W procesie ciągnienia drutu można wyróżnić następujące fazy:
- zaostrzanie drutu, czyli ścienianie jego końca w celu przełożenia go przez ciągadło,
-t zaciąganie drutu, czyli przeprowadzenie drutu przez urządzenia kierujące go do ciągadła, przesunięcie drutu przez ciągadło, uchwycenie drutu za ciągadłem łańcuchem ciągarskim i przymocowanie tego łańcucha do bębna nawijającego ciągarki, przeciągnięci kilku metrów drutu, regulując prędkość ciągnienia, naciąg i przeciwciąg, odczepienie łańcucha ciągarskiego i przymocowanie drutu bezpośrednio do bębna ciągarki,
- przeciąganie drutu poprzez uruchomienie ciągarki i ustawienie jej na pracę automatyczną,
- łączenie kręgów drutu, polegające na zgrzewaniu końca drutu kręgu kończącego się z początkiem drutu kręgu następnego i na usunięciu nadmiaru materiału z miejsca zgrzewania, tzw. rąbka oraz warstewki tlenków.

Zaostrzanie i zaostrzarka

Końcówka walcówki lub drutu przeznaczonego do przerobu musi mieć średnicę mniejszą niż średnica (Dk) ciągadła. Zaostrzanie materiału odbywa się między dwoma profilowymi walcami, które wykonują ciągły ruch obrotowy o przeciwnym kierunku w ten sposób, że włożony między walce drut do wykroju luzującego jest wypychany z powrotem przez wykrój zgniatający. Podczas jednego cyklu zgniatania, tj. włożenie drutu do wykroju luzującego i wypchnięcie go przez wykrój zgniatający następuje ścienienie drutu oraz utworzenie się podłużnej wypływki (rąbka). Aby otrzymać ścieniony koniec o przekroju kołowym, należy po każdym cyklu zgniatania drut obracać o kąt około 90⁰. Zaostrzanie przeprowadza się odcinkami o długości w granicach do 150 mm. Długość zaostrzonego końca powinna wynosić od 20 do 300 mm, w zależności od średnicy lub wymiarów przekroju poprzecznego. W celu zaostrzenia drutu należy ścienianie przeprowadzić w kilku wykrojach rozpoczynając od wykroju największego.

Ciągarki bębnowe – przeznaczone do ciągnienia w kręgach drutów oraz rur o małych wymiarach przekrojów porzecznych i o praktycznie dowolnych długościach. Dla drutów o średnicy < 6mm, stosuje się ciągarki wielostopniowe tzw. wielociągi, w których drut ciągniony jest przez kilka lub kilkanaście ciągadeł jednocześnie.