В обработке металлов даже самые незначительные отклонения могут существенно повлиять на качество. Это объясняют Фредерик Эстерхёйзен, глобальный бизнес-менеджер по металлургической промышленности и преобразованию электроэнергии, и Дэн Бо, глобальный продакт-менеджер по линиям обработки, из подразделения ABB Process Industries.
Эта статья была впервые опубликована в выпуске журнала Steel Times International за март 2025 года.
В мире металлообработки путь от сырья до высококачественного готового продукта представляет собой сложную последовательность этапов. В то время как сами металлургические процессы — отжиг, травление, цинкование — занимают центральное место, невидимым маэстро, обеспечивающим пиковую производительность, часто является система управления и автоматизации.
Качество обработанного металла определяется качеством технологии, используемой при его обработке. Характеристики поверхности, плоскостность и натяжение полосы должны идеально контролироваться и регулироваться для получения безупречного продукта. Обеспечение синхронизации и слаженной работы каждого элемента технологической линии — это именно та задача, которую призвана решать система управления. Она задает точную скорость и натяжение металлической полосы по мере ее прохождения через многочисленные этапы, от разматывания до сматывания. Эта кажущаяся простой задача приобретает критически важное значение при работе с материалами различной толщины, ширины и марок.
Сила точного управления
Системы управления и автоматизации выступают в качестве центральной нервной системы технологических линий, незаметно обеспечивая эффективную и бесперебойную работу. В основе этих систем лежат сложные алгоритмы управления, которые постоянно контролируют и регулируют скорость и натяжение полосы по всей длине линии. Эти алгоритмы учитывают множество факторов, включая свойства материала, конфигурацию линии и данные обратной связи в реальном времени от датчиков, расположенных вдоль линии.
Поддерживая непрерывный мониторинг и точную регулировку, системы управления ABB, включая распределенную систему управления (DCS) ABB Ability™ System 800xA с программными решениями Roll@xA и ABB Ability™ Manufacturing Operations Management для металлургической промышленности, а также решения «цифровой двойник», способствуют снижению дефектов продукции, повышению производительности и экономии материалов. Стабильное натяжение по всей длине линии минимизирует риск разрывов, трещин или неравномерного сматывания. Оптимальные настройки скорости гарантируют, что линия работает на пиковой мощности без ущерба для качества. Эти улучшения приводят к значительному снижению затрат для производителей металлопродукции.
Ярким примером эффективной реализации таких решений стал недавний запуск передовых технологических линий ABB на базе упомянутой DCS для компании Jindal Stainless Ltd. на ее предприятии в Калинганагаре. Этот сложный проект, введенный в эксплуатацию в 2023 году, подчеркивает, как автоматизация может преобразить линию обработки металлов, повышая производительность и сохраняя высочайшее качество.
Пример из практики Jindal Stainless Ltd.: успех под управлением автоматизации
Описание проекта
В 2021 году компания Jindal Stainless Ltd., один из ведущих производителей нержавеющей стали в Индии, приступила к амбициозному проекту по установке линии отжига и травления прямого восстановления (DRAP) на своем предприятии в Калинганагаре, штат Одиша. Линия DRAP была разработана для расширения производственных возможностей компании за счет обработки как горячекатаных, так и холоднокатаных рулонов нержавеющей стали, что принесло ей название «Комбо-линия».
Проект стал результатом сотрудничества Jindal Stainless Ltd. и ABB, причем компания ABB предоставила передовые системы управления и автоматизации, необходимые для управления этой сложной технологической линией. Комплексное решение ABB включало платформу автоматизации Ability™ System 800xA, в состав которой вошел высокопроизводительный контроллер AC 800PEC для управления технологическими процессами и контроллер AC 800HI для функций безопасности. Кроме того, ABB внедрила приводы линий низкого и среднего напряжения, вспомогательные приводы и передовые математические модели настройки для линии тандемных станов, обеспечив точную синхронизацию и оптимальную работу. Проектная группа усердно работала с 2021 по 2023 год, используя технологию цифровых двойников для внутренних испытаний, что позволило обеспечить бесшовное внедрение системы.
Проблемы и решения
Одной из главных трудностей в этом проекте стала необходимость ввода в эксплуатацию сложнейшей технологической линии, оснащенной передовыми технологиями, включая 3-клетьевой тандемный стан холодной прокатки S6-high, секцию обезжиривания, секцию печи, окалиноломатель, дробеструйную установку, секцию травления и 2-клетьевой дрессировочный стан. Это потребовало точной синхронизации множества сложных компонентов, таких как автоматическое устройство смены валков, автопоследовательности для секций входа и выхода, а также микроотслеживание для обработки уставки секций при сохранении высокоскоростной работы и качественного выхода.
Опираясь на обширный опыт ABB в реализации аналогичных проектов, включая предыдущую работу с Jindal Stainless Ltd. над линиями отжига и травления горячекатаного и холоднокатаного проката в 2010–2011 годах, специалисты ABB создали систему управления, включающую такие функции, как точное распределение нагрузки приводных валков, контроль натяжения по всей линии и передовые решения по контролю толщины. Эти функции гарантировали бесперебойную работу технологической линии даже в сложных условиях производства как горячекатаных, так и холоднокатаных рулонов.
Технические инновации
Линия DRAP была оснащена несколькими техническими инновациями, которые выделяют ее среди других решений, представленных на рынке. Главной среди них стала система прокатываемых сварных швов, обеспечивающая бесшовный переход через встроенный 3-клетьевой тандемный стан холодной прокатки и встроенный дрессировочный стан. Система включала автопоследовательность для устройства смены валков тандемного стана холодной прокатки и 4-валковый карусельный стенд, позволяющий производить замену валков без снижения скорости линии. Эти достижения стали возможны благодаря передовой технологии прямого управления крутящим моментом (DTC) от ABB для электроприводов переменного тока и широкому спектру металлургических стандартов для управления технологическими линиями.
Эти инновации повысили эффективность и надежность технологической линии, а также улучшили качество конечной продукции. Всего через шесть месяцев после начала пусконаладочных работ компания Jindal Stainless Ltd. приступила к производству нержавеющей стали с качеством поверхности 2BD, идеально подходящей для таких сфер применения, как трубы и трубопроводы — это новый продукт, разработанный специально для линии DRAP.
За рамками управления: расширенная диагностика и аналитика данных
Системы управления и автоматизации ABB выходят за рамки поддержания оптимальной скорости и натяжения. Они предоставляют огромный массив данных и аналитики, которые позволяют операторам активно управлять технологической линией. Система непрерывно отслеживает состояние и производительность оборудования, выявляя потенциальные проблемы до того, как они приведут к простоям. Такой проактивный подход позволяет внедрять стратегии профилактического обслуживания, максимизировать срок службы оборудования и сводить к минимуму непредвиденные сбои.
Анализируя исторические данные и показатели производительности в реальном времени, система способна выявлять тренды и закономерности. Эта информация может использоваться для дальнейшей оптимизации настроек управления, определения областей для улучшения и даже прогнозирования потенциальных проблем до их возникновения. В случае компании Jindal Stainless Ltd. эти возможности позволили значительно сократить время простоев и затраты на техническое обслуживание, обеспечив работу технологической линии на пике эффективности.
Совместный подход и бесшовная интеграция
Одна из сильных сторон решений ABB для управления и автоматизации заключается в их способности легко интегрироваться с существующим оборудованием независимо от бренда. Это позволяет производителям металлов использовать передовые возможности автоматизации без необходимости полной модернизации линии. Системы ABB объединяют различные элементы технологической линии — от старого оборудования до новейших технологий — в единую, слаженную производственную цепочку. Такой совместный подход гарантирует, что компании смогут максимизировать ценность своих существующих активов, одновременно повышая общую производительность.
Для Jindal Stainless Ltd. это означало интеграцию новой линии DRAP с существующей инфраструктурой на предприятии в Калинганагаре, что позволило создать единую систему, работающую эффективно и результативно. Результатом стала технологическая линия, которая не только оправдала, но и превзошла ожидания клиента, подняв производительность и качество продукции на новую высоту.
Будущее металлообработки: эволюция ради эффективности
Мир технологических линий постоянно развивается, и постоянно появляются новые материалы и процессы. ABB остается на переднем крае этой эволюции, непрерывно разрабатывая и совершенствуя свои решения для управления и автоматизации.
Сложный мир металлообработки требует стабильно высоких результатов. Используя достижения в таких областях, как искусственный интеллект и машинное обучение, ABB изучает пути дальнейшей оптимизации стратегий управления, прогнозирования потенциальных проблем с еще большей точностью и достижения новых уровней эффективности. С помощью сложных алгоритмов, современной диагностики и возможностей бесшовной интеграции ABB помогает таким компаниям, как Jindal Stainless Ltd., достигать оптимальной скорости, натяжения и общей производительности линии. Эти технологии призваны произвести революцию в работе линий металлообработки, обеспечивая еще более высокую производительность и качество в предстоящие годы.
Общая картина
Хотя передовые системы автоматизации и управления ABB меняют подход к обработке металлов, более масштабные последствия выходят за рамки сталелитейного завода. Для клиентов, покупающих металлы, или потребителей, приобретающих конечный продукт, эти операционные достижения означают улучшение качества и надежности повседневных товаров. Будь то сталь в бытовой технике, автомобильных деталях или промышленном оборудовании, гарантируется повышенная стабильность и долговечность. Повышая эффективность и минимизируя дефекты, технология ABB не только снижает затраты производителей, но и гарантирует, что потребители получат более долговечные и качественные продукты.
Кроме того, усовершенствования в области энергоэффективности и экологичности, обеспечиваемые автоматизацией, способствуют снижению воздействия производства металлов на окружающую среду. Для потребителей, которые все больше заботятся об углеродном следе приобретаемой продукции, это значительный шаг вперед. Производители металлов, внедряющие эти системы, не только повышают свою конкурентоспособность, но и помогают формировать более устойчивое будущее для глобальной цепочки поставок, где инновации ведут к более ответственным методам производства и потребления.
Подводя итог, можно сказать, что компании, внедряющие эти технологии сегодня, позиционируют себя для решения задач завтрашнего дня, производя более качественную продукцию более эффективно и экологично.
