سیستم اتوماسیون ریخته گری مداوم Continuous Casting

در واحد ریخته گری مداوم، وجود سیستمی که بتواند کلیه فرآیندهای ماشین ریخته¬گری را بصورت هماهنگ کنترل کند، ضروریست و بدون آن دستیابی به محصولی با کیفیت بالا و حداقل قراضه، امکان پذیر نخواهد بود. بدین منظور، سیستم اتوماسیون سطح ۲ ریخته گری، کلیه اطلاعات را از سطوح اتوماسیون پایین دست (سطح ۱ و CSS00سطح ۲) دریافت کرده و پس از پردازش آنها، مقادیر کنترلی را به سیستم اتوماسیون سطح۱ جهت اعمال به PLC  ها و داده های …  را جهت ذخیره طولانی مدت به سیستم هماهنگی تولید و از آنجا به سیستم اطلاعات مدیریت ارسال می نماید. شرکت ایریسا، با اتکا بر بیش از ۲۰ سال تجربه در زمینه سیستم های سطح ۲ ریخته گری و همکاری با شرکت های صاحب نام خارجی در مهندسی، پیاده سازی، نصب، راه اندازی و نگهداری این سیستم ها، اقدام به بومی سازی این سیستم نموده است. هم اکنون این سیستم  درحال طی تشریفات اداری جهت ثبت در معاونت برنامه ریزی و نظارت راهبردی ریاست جمهوری، به عنوان محصول خاص شرکت ایریسا می باشد و کلیه حقوق مادی و معنوی این سیستم در تملک شرکت ایریسا خواهد بود.

الگوریتم ها و مدل های ریاضی و متالورژیکی پیچیده ای در این سیستم اتوماسیون وظیفه انجام کلیه محاسبات و  مدیریت کلیه فعالیتها را برعهده دارند. اهم این مدل ها عبارتند از:
مدل پایش ریخته گری :(Tracking)
هسته اصلی سیستم محسوب شده و ارتباطات با سطح سه و سطح یک و نیز ارتباطات سایر مدل های سطح دو با هم را بر عهده دارد. اهم وظایف این مدل از این قرار است:
 محاسبه زمان باقیمانده از ذوب و ارسال مداوم آن برای سیستم اتوماسیون سطح ۳
 اعلام زمان های دما گیری و نمونه گیری به اپراتور
 ذخیره سازی داده ها
 برنامه ریزی اولیه تولید شمشها با توجه به برنامه تولید
 مکان یابی و مرز بندی Segment های ماشین ریخته گری مربوط به هر شمش جهت انجام محاسبات مدل کنترل کیفیCSS11
تشخیص مرزهای شروع و پایان خنک سازی با توجه به Steel Grade ، برای محاسبات مدل خنک سازی

مدل پیش بینی محصول (Production Prediction) :
این مدل با توجه به مقدار ذوب درون پاتیل وتاندیش، ابعاد قالب و سرعت هر خط، شمش هایی را که تولید خواهد شد، پیش بینی کرده و برای اپراتور نمایش می دهد. تشخیص مرزهای دقیق شمشهای آتی و تشخیص موقعییت دقیق بستن خط که باعث کاهش میزان ضایعات در هر ذوب خواهد شد، از اهم وظایف این مدل است.
مدل بهینه ساز طول شمش (Cutting Length Optimization) :
سیستم سطح ۲ ریخته گری با درنظر گرفتن مرزهای مجازی برای هر ذوب، تغییراتی که برای یک ذوب اتفاق می افتد را دنبال کرده و نسبت به آن عکس العمل نشان می دهد و باعث بهینه شدن طول شمش و کاهش ضایعات می شود، این تغییرات می تواند شامل تزریق اکسیژن، جابجا کردن تاندیش و باز کردن یا بستن خطوط باشد. جهت بهینه کردن طول شمش این مدل از الگوریتم های پیچیده‌ ریاضی برای کاهش طول شمش, افزایش طول شمش و مدیریت قراضه استفاده می کند.
مدل خنک سازی (Cooling) :
این مدل وظیفه خنک سازی شمش در طول خط را برعهده داشته و یکی از مهمترین مدل های سیستم به شمار می¬رود. ناحیه خنک سازی به تعدادی محدوده تقسیم می شود و هرکدام باید مقداری از انرژی حرارتی را از شمش جذب و باعث کاهش دمای شمش در جریان عبور از‌ آن منطقه گردند. این کاهش دما باید تدریجی و پیوسته باشد تا از بروز ترک در سطح و داخل شمش جلوگیری گردد. در این مدل محاسبه دقیق میزان جریان پاشش آب با توجه به Steel Grade و ابعاد شمش برای تمامی لوپ های خنک سازی انجام می شود. این مدل از دو روش برای خنک سازی شمش استفاده می کند. در روش  Static Cooling، براساس جدول خنک سازی هر آلیاژ، سیستم به محض تغییر سرعت با روش درون یابی، مقدار جریان آب مورد نیاز جهت خنک کاری در سرعت کاری را محاسبه کرده و از جریان قدیم به تدریج، به سمت جریان جدید میل می¬کند تا از بروز تغییرات شدید در جریان آب خنک کاری خروجی و ایجاد ترک جلوگیری به عمل آید. در روش Dynamic Cooling، سیستم با توجه به دمای ذوب درون تاندیش و براساس تاثیر عوامل جذب کننده حرارت مانند پاشش آب، تماس با غلطک ها، تابش، دمای محیط و جذب حرارت درون قالب، با تقسیم شمش به المانهای کوچک در راستای مسیر حرکت و حل معادلات دیفرانسیل ناشی از انتقال حرارت بین شمش و عوامل جذب حرارت, دمای سطح پوسته شمش را برای نقاط مختلف محاسبه می کند. با این روش یک مدل ریاضی جهت تخمین حرارت سطح محصول شکل می گیرد و می توان برای رساندن دمای هر نقطه از یک مقدار به مقدار دیگر، با تغییر فلوی آب نواحی مختلف، تصمیم گیری کرد. در این روش سیستم سابقه حرارتی هر المان در بانک اطلاعاتی ذخیره و مرتباً به روز می شود و کارایی سیستم بر اساس نتایج واقعی حاصله مرتباً بهبود می یابد.
مدل سرعت (Speed Optimization):
در محاسبه سرعت متالوژیکی بلافاصله بعد از اندازه گیری دمای تاندیش، دمای  Liquidusآن آلیاژ از طربق آخرین آنالیز ذوب جاری محاسبه شده و  سپس دمای Super Heat ، بر اساس دمای Liquidus محاسبه خواهد شد و با استفاده از دمای Super Heat  به دست آمده، عرض و ضخامت شمش و نیز کربن معادل که از آنالیز ذوب محاسبه می¬گردد، سرعت ماشین را تعیین و به اپراتور اعلام می نماید.
در محاسبه سرعت رسیدن به توالی، سیستم اتوماسیون سطح ۳، زمان رسیدن ذوب بعدی را به ریخته گری اعلام می کند، مدل سرعت، زمان خاتمه ذوب جاری را محاسبه می کند، این زمان باید فصل مشترکی با زمان رسیدن ذوب بعد داشته باشند. در صورت نرسیدن ذوب بعد در زمان مناسب به ماشین ریخته گری، جهت حفظ تداوم ریخته گری، مدل سرعت، برای ذوب جاری سرعت جدیدی محاسبه می کند تا با کاهش سرعت ذوب جاری، ذوب بعدی پیش از اتمام ریخته گری ذوب جاری به ماشین ریخته گری برسد. به این سرعت، سرعت Pacing می گویند.
مدل آلیاژ ذوب مخلوط (Mix Zone Handling):CSS33
به هنگام باز کردن پاتیل جدید، ممکن است ذوب جدید و ذوب در حال ریخته گری، از نظر آلیاژ با یکدیگر متفاوت باشند و یک ذوب مخلوط (جدید) در تاندیش تولید شود. این قسمت از شمش که آلیاژی متفاوت با دو آلیاژ مطلوب خواهد داشت باید از شمش یا شمش های ریخته گری شده، جدا شود. این مدل، ترکیب دو نوع آلیاژ، مقدار ذوب مخلوط و شروع و خاتمه شمشی که دارای این آلیاژ می باشد را محاسبه کرده و سایر مدلها را مطلع می سازد.
مدل بررسی کیفیت محصول (Quality Control):
این مدل کل مسیر را به Segment هایی مجازی تقسیم کرده و از زمان تولید آن در قالب تا زمان برش، کلیه ورودیهای آن Segment را ذخیره می کند و در انتها با مقایسه این اطلاعات و مقادیر مطلوب، ارزیابی کیفیت را در اختیار مدیریت و کارشناسان قرار می دهد.
مدل شروع مجدد ذوب (Restart):
هدف از این برنامه، جمع آوری اطلاعات ماشین، جهت برنامه ریزی مجدد هر خط و کل ماشین می باشد تا سیستم بتواند برنامه ریزی صحیحی برای ذوبهای بعد داشته باشد.
برنامه رهگیری عمر تجهیزات ماشین (Equipment Life Tracking):
این مدل با داشتن یک بانک اطلاعاتی که شامل تمام قطعات ماشین مثل غلطک ها و قالب می باشد، عمر آن را از زمان نصب بر روی ماشین براساس تاریخ و تعداد ذوب گرفته شده، مشخص می کند و بسته به طول عمری که برای آن تنظیم شده است در موعد اتمام طول عمر تجهیز اپراتور را جهت تعویض قطعه مطلع می سازد.

 CSS22

برنامه توقفات (Delay Handling):
سیستم می تواند طولانی تر شدن زمان ریخته گری از زمان استاندارد لازم برای ریخته گری یک ذوب را تشخیص داده و به میزان این زمانها برای اپراتور بازۀ توقف ثبت نماید. در این صورت لازم است کاربر سیستم، در ماسک مربوطه دلایل توقف ماشین را به همراه کد آن و زمان شروع و خاتمه توقف وارد کند تا دلیل هر توقف مشخص باشد.