重钢集团机制公司结晶器铜板电镀镍钴合金项目 方
案 书
烟台电镀技术研究所 2009.7 前言：结晶器镍钴合金电镀层，是连铸机结晶器铜板表面强化材料，应用在连铸生产
线上的第一关键工序，是决定整台结晶器的实际拉寿命的最重要因素之一，电镀修复不仅可以消除钢坯因铜屑产生的星状裂纹缺陷，同时可以延长结晶器的拉坯寿命2—6倍，既提高了生产效率，还能有效延长维修更换周期。
几年来，公司一直有专业的设备和公艺人员对铜板电镀修复这项新技术进行研究。在广泛研究国内外先进技术和自己的实验，研究人员克服了诸多困难。在实验室和相关厂家的大力配合下，经过不断提取合理的电镀配方，优化工艺参数，经过几十次的反复试验后，终于提取出了镀层和铜板结合力、镀层应力都符合条件的试验配方。并以此为依据，制定出了一套完整的生产加工工艺方案。此项产品研发成功后，可对任意规格、不同类型的铜板进行施镀，可为各大钢铁公司节约大量外购资金，为钢铁公司备品备件自产化奠定基础。 我公司的工艺及设备已在国内各大钢铁公司和结晶器铜板的专业厂家使用（鞍山钢铁公司、秦皇岛长白机械厂、烟台首钢东星集团，莱芜钢铁集团，首都钢铁公司） 概述：本方案是集工艺—设备—安装—调试—生产指导—售后服务—人员培训
为一条龙的服务工程。本工程为彻底交钥匙工程。 一、工艺说明：结晶器铜板电镀镍钴合金技术，属于现阶段先进技术，即在铜板上电镀1-3mm镍钴合金层，在拉钢时，钢水不断摩擦合金层。镍钴合金层耐磨，耐热，具有自润滑功能，拉钢量大幅提高，我们的工艺是全国最好工艺，过钢量可达12万吨以上还可根据客户要求提高过钢量。现在最新技术为上海宝钢的工艺技术，但我们通过消化吸收宝钢，鞍钢，莱钢的铜板电镀技术，工艺已经领先。 二、设备说明： 按照每月生产60块铜板，同时留有一定扩大生产能力而设计。生产线要求整体排线整齐美观；设备运转正常，满足工艺要求；给排水通畅无泄漏；操作灵活可靠；槽体无变形、无泄漏现象；线路布置合理；排风效果良好。 全线设置液位保护装置，凡是需要加热并带有抽风的工作槽均 配置液位保护装置，低液位自动补加，超限报警并记录。 工装夹具的结构、规格由乙方在合同签订后安排工程师到需方 现场考察、测量后设计、制造，保证操作使用方便，质量好。 设备整体技术需达到国内目前同行业领先水平，采用国际、国 内目前先进而成熟的、稳定可靠的技术、设备及材料。生产线在满足工艺质量要求的基础上尽可能地节水、节电。所有机械、电器、控制装置仪器、仪表、以及各工作槽、加热、抽风、输送系统、易于维修、更换。生产线的工艺设备均有设置安全、环保、劳保等措施，符合国家电器设备的安全、焊接质量的规定、安全、防爆等有关标准要求。 （一）电气系统:本条生产线的控制采用柔性控制系统 柔性控制：具体的说，就是生产线能实现不同工艺流程和不同工艺参数要求的
零件同时交叉生产，即零件上架后，在计算机或触控屏上输入此种零件规定的代号后，该挂零件就可以独立地按该代号事先输入计算机的相应工艺流程和不同工艺参数进行生产，与前、后挂不同工艺流程和工艺参数的零件互不干扰。如工件电镀时间的长短（镀厚）和电流大小（工件大小）及工艺路径的不同，编成不同的工艺代号，进入生产线时输入工艺代号，工件就按工艺代号的不同进入不同的槽体，并按工艺规定的电流和时间进行处理，而且各种零件不会互相形成干扰。 计算机系统：上位机主机为研化工业控制机（CPU为3G），显示器为17寸显示
器，1G内存，配80G硬盘，打印机HP。可实现不同程序之间的快速无间隙转换（切换时间小于15S），可同时储存并执行多种指令，满足多品种、小批量、多变化的交叉生产需要。良好的人机界面，在生产过程中可对工艺程序根据不同的零件及不同的工艺参数要求，在规定范围内由授权人在计算机上进行任意调整、修改、编辑，以满足不同的零件加工要求，可储存选择工艺至少1000套，并能方便灵活地调用。 工控机上显示每个工位已镀时间、剩余时间、电流、电压及工位温度等参数；进行故障自动检测、显示检测结果，员工操作顺序、产量、生产时间等的显示及打印输出；历史故障的显示打印，工艺质量的数据追溯（可调出生产时的生产线状态及该挂零件的生产作业条件，如：电镀时间、电镀槽温度、施加电压、电流等）。系统对操作命令自动进行参数校核，不响应误操作，并自动提示错误，分成三个操作界面： a. 操作级界面完成工件号输入整流器设定、温度设定及生产线运行状态的显示，故障历史和报表打印；工件号输入后再输入电流值作为约束条件，约束条件反推工件代码以求证输入是否正确。 b. 管理级界面除完成操作级面的所有功能外，还可完成控制参数的输入及修改。如工件号的材质、电流密度、镀层厚度，各工步处理时间；能实现产品加工记录、过程控制的质量追溯。该界面须凭通用密码方可进入。 c. 系统级界面除完成管理级界面的所有功能外，还能规划系统工艺库及生产系统的初始化，如镀槽数量因维修而产生的变更、槽体位置的变动、可以使用OMRON公司程序显示PLC梯图，并监测现场信号（如开与关，电流大小等）。该界面须凭最高级密码方可进入。 上位机系统具有故障自动检测和鉴别功能，当某工位出现故障时，计算机 可自动显示故障原因和维修指导，以便尽快排除，故障分成紧急、一般、可忽略三种： a. 紧急故障：立即制动，系统其他部分根据故障代码选择是否继续运行,如行车紧急停止。 b. 一般故障：由系统根据根据故障情况调整系统运行状态，并给出报警提示维修，如某一个镀槽整流器损坏，系统将此镀槽退出工作队列，并使用其他镀槽使生产线继续自动运行，但此时生产线的生产效率会自动降低，而工艺参数不会改变，故障排除后该镀槽进入工作队列恢复运行。 c. 可忽略故障：系统继续运行，但作出记录。 触摸屏系统：生产线上料处设置12’触摸屏，整流器、温度、周边设备等受控单元的状态，并可对其进行设定，生产线上的所有操作级界面的授权均可在触摸屏上完成。操作者只需在现场就可运转生产线。 控制柜系统：由高强度屏蔽密封控制柜(防尘防水防腐)、OMRON PLC可编程控制
器、进口变频器、优质开关器件（合资件）组成，所有电气系统集中于控制室控制，强弱电隔离，PLC系统由隔离变压器供电，控制柜设通风扇及照明系统，整个系统抗干扰能力强，且能根据需要完成手动、半自动、全自动的切换，不会因某一环节故障而导致全线停机，同时自动能将故障环节转为手动，并报警提示操作人员进行维修，故障一经排除即可恢复自动运行。 具体控制如下： ·整流器控制：电镀高频开关电源 1000A/12V 9台 镀槽连续电解电源 500A/12V 9台 ·温度控制：11套 除油1套 热水洗1套 电镀槽9套 ·阴极移动控制：9套 电镀槽 ·PH自动控制：9套 电镀槽 ·自动添加控制：9套 电镀槽 ·过滤机自动控制：9套 电镀槽 具体说明： 1、整流器控制： （1）. 整流器自动控制的实现原理
1. 整流器除可实现手动控制外还可实现远程数据控制，控制系统主要由上位机、PLC、LY-RS485/RS232转换卡和装有RS485网络控制卡的电源作为下位机组成。 2. 实际控制即可由上位机与PLC联合组成上位机控制系统，同时也可以单独由上位机或PLC组成上位控制系统。上位机控制系统与电源之间采用RS485通讯协议，1台上位机控制系统最多可控制64台电源。 3. 每32台电源控制时只需1根2芯双绞线接入。 4. 以下是电源控制网络组成示意图
说明： A. 通讯方式为RS485(兼容PROFIBUS协议)； B. 最后1台电源需要加1只220Ω终端电阻；
320201320201COM(RS232)
COM1(RS232)
PLC
PC+-LNABABBABANL-+BABANL-+
+-LNABAB+-LNABABB口A口LY-RS485/232BABANL-+ C. 通讯电缆选用双绞线或同轴电缆； （2）. 整流器自动控制过程中可实现的功能
1. 整流器电流的自动给定：可根据不同工件实际需要的电流值自由设置电流大小。 2. 可根据不同工件的工艺要求自动设置不同的加电方式：例如工件在放入电镀槽后需大电流冲击一段时间后在正常给电，或工件进入镀槽后先小电流阶梯给电逐步达到设定电流值等。 3. 电量自动补偿功能：当工件电镀时由于某种原因在规定的时间内没有达到设定电量的要求时会自动延长工件的电镀时间，直至达到设定电量后行车才会将工件由镀槽提出。 4. 完整的电流曲线记录，使电镀的工件的生产过程具有可追溯性。 5. 整流器的启动/关闭完全自动控制：在工件进/出电镀槽时自动启动/停止整流器的运行，避免给整流器带来大电流冲击。 2、温度控制：加热采用电加热
1、为减少用电功率，进行24小时预约加温控制，使系统自动提前开始加温。该系统可以根据工作安排设定星期一到星期五的每天的任一时刻自动启动加热系统工作。 2、采用电加热时，加热系统和工作液位进行互锁，以避免加热器干烧。
3、对每路温度控制进行分组控制，以避免槽液温度震荡及加热器或冷却器的频繁切换。 4、冷却采用冷却塔循环水，避免浪费资源和提高冷却效果。冷却采用进口电磁阀控制。 5、加热到工艺时间按8小时计算，电镀过程中主要是保温和冷却。 3、阴极移动控制：
采用电机变频调速控制：移动次数在5-20转内任意调整。
4、PH自动控制：
系统构成：系统由在线检测机构、控制机构、执行机构组成。 原理描述：1.控制PH调节剂的自动添加，在中设定PH值控制范围，通过PH电极对槽液的PH值
进行检测，检测信号反馈给PH计，如PH检测值超出PH设定值，
PH计就会给出一个逻辑信号从而启动PH调节剂的计量泵（泵I）添加PH调节剂到钝化槽中，调整PH值至PH设定值范围内，停止计量泵。
5、光亮剂自动添加控制： 1.与整流器控制部分相连动，面电量计算准确； 2.采用独特补充方式，补加精度高；