热处理生产线设计建议

2021-08-27唐澄华杨晓海李志强冯国伟何方庆朱仁刚

设备管理与维修 2021年11期

唐澄华，杨晓海，李志强，冯国伟，何方庆，朱仁刚

（江苏法尔胜泓昇重工有限公司，江苏无锡 214400）

0 引言

江苏法尔胜泓昇重工有限公司唐澄华技能大师工作室团队长期参与金属制品热处理线的安装、调试和维修工作，接触的热处理生产线品牌有韩国大成、无锡鑫润和意大利FIB 等，对保障金属制品热处理生产线正常运行有很深的认识。下面从维修角度，提出意见，供热处理生产线设计部门参考。

1 环境对设备的影响

生产线的设计应该充分考虑到环境对设备材料的影响，如温度、酸雾、粉尘等。温度异常可能会导致材料变形，酸雾等腐蚀性环境可能会加速部分金属材料锈蚀，粉尘颗粒可能会被吸入管道，产生堵塞。生产线设计时，应提前预估到现场可能产生的环境因素，进而选择合适材料。

例1：某48 线热镀锌生产线，酸洗部分酸槽材料原为玻璃钢材料，酸液温度60 ℃，更换使用PP 材料的新酸槽，长期酸液温度60 ℃，导致酸槽变形严重，只能加固后继续使用（图1）。

图1 变形后经过加固继续使用的酸槽

例2：公司4#52 线热镀锌生产线水冲洗部分，下一步工序为酸洗。未考虑到酸雾影响，水冲洗电机和安装底座等采用常规金属材料。泵体、安装底座和罩壳腐蚀严重（图2），使用过程中经常更换，导致维修压力加大。

图2 锈蚀严重的水冲洗泵体和安装底座

2 流程说明文件

生产线的设计应该同步完善相应的流程说明文件，如热处理炉、铅淬火炉和热镀锌炉等燃烧炉体，应配置相应的点火流程说明文件。火焰监测装置应搭配相应的元器件说明书和检测流程说明文件等，方便检测相应部件是否正常工作。温控表、速度表等测量显示组件应搭配相应的参数校准方法，方便校正实际测量值和显示值之间的差距。同时，不能缺少管路图、机械图纸、电气控制图纸和元器件清单。

3 方便操作的措施

生产线的设计应考虑到日后保养和维修。部分需要拆卸保养更换的元器件应拆卸方便。应在合适位置预留质检采样的窗口装置，如热处理炉应该在每区合适位置设置相应的温度测量管口，便于质检和维修人员随时测量热处理炉的温度，随时校正工艺参数。酸洗槽、助镀槽和磷化槽等盛放液体的容器应预留溶液采样的位置，便于质检人员采样，监控生产过程。

4 监控记录装置

考虑到热处理生产线的产品多为半成品，广泛应用到金属制品行业后续工序，如捻制成绳等，产品周期较长。热处理生产线应该配置相应的监控记录装置，如温度监控和速度监控，并能实现存储功能，便于追溯产品生产过程中的相应参数。一旦最终产品出现质量问题，可以随时查阅热处理生产线生产过程中的可能发生问题的环节。笔者曾参与某30 线热处理生产线速度监控系统的设计、调试和安装，速度数据记录在触摸屏的存储卡里，记录长达1 年的速度数据；还参与过某30 线热处理生产线温度监控系统的设计、调试和安装，温度数据通过以太网直接上传到上位机主机，并联通网络服务器，可以随时查看实时数据，调阅以往数据。

5 部件独立互不影响

热处理生产线中有很多功能相同且各自独立的单元，例如，收线单元、放线单元、热处理炉各分区和酸洗部分各功能泵等。热处理生产线的设计应该充分考虑到各自独立单元与生产线整体的关系，个体相对独立，个体故障不能影响整体运行。各功能相同的独立单元应进行相应隔离，尤其是电气部分，过载保护装置应独立安装，只能触发个体单元停机，不能因个体跳闸影响整体生产线运行。

例3：某30 线热处理生产线，韩国大成机械生产。收线部分由2 个LS 型PLC 各自控制15 个单元，曾经发生过某一个收线单元故障导致整个PLC 跳闸。继而造成15 个收线单元全部停机，半条生产线停产。后来对该生产线收线部分进行改造，收线电气控制采用独立控制，一个收线单元故障不会影响整体。

6 元器件数据

热处理生产线设计时应考虑元器件寿命，向设备使用方交接设备时提供易损件清单。针对烧嘴、伺服电机和点火部件等重要部件，应提供详细的部件说明、配合管路图和电气图纸等，便于以后维修人员进行检修和更换。详细的元器件使用说明（如元器件寿命数据、使用注意事项等），会给设备管理和维修部门制定日常保养计划和预防维修计划提供足够数据支持。

7 维修要点和故障解决方案

随着设备制造标准化的推进，详细的设备使用说明书必不可少。多数大型设备在文件说明方面也在效仿一些国际成熟品牌，如汽车和家用电器。优秀的设备说明书应该包括设备可能产生的故障现象以及相应解决方案，便于维修和使用人员快速分析故障原因并能迅速解决，保证设备正常运行。

8 设备的智能集成化

目前，市场上金属制品设备的智能集成化程度越来越高，热处理生产线新设计也表现出越来越高的智能化集成化。炉温的集中显示和控制方便了操作人员查看设备状态和设置工艺参数，生产线各单元状态的集中显示便于工艺管理人员全线管控，提高了维修人员检修效率。电机电流、在线速度、温控表输出电流值等部分模拟量数值，可以直观显示在相应显示屏等可视化装置上（图3 和图4）。通过观察相应数据，可以快速评估设备状态，做出故障解决方案。热处理生产线的设计者应在智能化集成化方面做出更多尝试。

图3 某韩国热镀锌生产线集中控制画面

图4 某韩国热镀锌生产线温度集中显示控制画面

9 可靠性和先进性

随着科技水平不断提高，大量的新技术被应用到生产线设计中。设计人员经常要在可靠性和先进性做出选择。生产线的设计在使用新技术的同时，应充分考虑到可靠性的问题。在提升技术水平的同时，也应该同步提升设备可靠性。

例4：某30 线热处理生产线水淬火部分采用一只西门子300 型PLC 作为主站，两只西门子200PLC 作为从站，显示和设置部分采用西门子触摸屏，可以很方便监控各环节状态。但设计过程中未考虑到环境温度对西门子PLC 的影响，环境温度超出西门子PLC 的使用温度，导致PLC 使用寿命下降，PLC 之间通信经常出现故障。