Producent części samochodowych z środkowo-zachodnich USA stał w obliczu rosnącej presji ze strony klientów OEM: ściślejsze tolerancje twardości, większe wolumeny i surowsze wymagania audytowe.Ich stary piec do obróbki cieplnej typu pudełkowy nie mógł już utrzymać się, koszty energii były wysokie, a linia nie mogła równać się z czasem taktów zautomatyzowanych ogniw produkcyjnych.

W celu rozwiązania tego problemu klient zlecił specjalny specjalny pieczar cieplny typu rurkowy (Custom Heat Treatment Furnace, 580kW, 1100°C) zaprojektowany i zbudowany przez nasz zespół, dedykowany zębom,Węzły i inne ważne części stalowe.

Tworzenie relacji z klientami i punkty bolesne

Przed modernizacją zakłady opierały się na starzejącym się piecu do obróbki cieplnej typu pudełkowego do gazowania, normalizacji i hartowania..Z biegiem czasu kilka punktów bolesnych stało się krytycznych:

• Niespójna twardość i mikrostruktura
  Jednorodność temperatury była trudna do kontrolowania, co prowadziło do zauważalnych różnic między partiami, a niektóre części wymagały ponownej pracy, która bezpośrednio wpływała na dostawę i koszty.

• Wysokie zużycie energii na część
  Nieefektywna izolacja i nieoptymalizowane układy palnika / ogrzewania oznaczały, że piecowiec zużywał dużo energii do utrzymania temperatury, podnosząc koszty energii jednostkowej.

• Wąskie gardło w innej automatycznej linii
  Pozostała część linii produkcyjnej była w dużej mierze zautomatyzowana (robota do załadunku, przenoszenie przenośnika, automatyczne pranie),ale stary piec nadal wymagał ręcznego załadunku/wyładunku i częstej interwencji operatora.

• Ograniczone okno procesu dla przyszłych materiałów
  Istniejący system miał trudności z osiągnięciem górnej granicy zakresu temperatur i nie oferował zbyt dużego marginesu dla nowych stopów lub prób o wyższej temperaturze wymaganych przez B+R.

Problemy te skłoniły kierownictwo do poszukiwania rozwiązania do pieców do obróbki cieplnej typu rurowego, które mogłoby ustabilizować jakość przy jednoczesnym obniżeniu długoterminowych kosztów eksploatacji.

Główne wymagania dotyczące pieca do obróbki cieplnej na zamówienie

W trakcie wspólnej oceny i projektowania amerykański klient określił kilka wymogów niezgodnych z umową:

• Moc zainstalowana: 580 kW w celu utrzymania wysokiej przepustowości przy utrzymaniu stabilnej temperatury podczas ciągłego obciążenia.

• Maksymalna temperatura pracy: 1100°C, w celu pokrycia bieżących cykli karburowania/normalizacji oraz przyszłych prób wysokiego stopów.

• Pełna integracja z istniejącą automatyzacją ∙ piec musi przyjmować części z robotów i przenośników, z powtarzalnym ustawieniem i płynnym przekazaniem.

• Zgodność z przepisami dotyczącymi efektywności energetycznej i bezpieczeństwa zgodne z lokalnymi przepisami dotyczącymi bezpieczeństwa i urządzeń elektrycznych w USA, wspierające przyszłe certyfikacje ze strony stron trzecich.

• Śledzalność Piekarnik do obróbki cieplnej musiał interesować się z systemem MES zakładu, rejestrując krzywe temperatury, czasy trwania i przepisy dla każdej partii.

Rozwiązanie pieca do obróbki cieplnej typu rurkowego o mocy 580 kW

W oparciu o te wymagania dostarczyliśmy specjalny, niestandardowy piec do obróbki cieplnej typu rurkowy, skonfigurowany w następujący sposób:

1. Projektowanie rur wielo-strefowych i kontrola temperatury

   • Komora rurowa wielo-strefowa z niezależnie sterowanymi strefami ogrzewania do precyzyjnego dostosowania profilu temperatury wzdłuż długości pieca.

   • Maksymalna temperatura pracy 1100°C, co zapewnia przestrzeń do karburowania, normalizacji i hartowania wysokiej temperatury.

   • Wysokiej precyzji termoparów w połączeniu z kontrolą PID w celu utrzymania ścisłej jednolitości temperatury i zmniejszenia rozproszenia twardości między częściami.

2. Optymalizacja energii i funkcje bezpieczeństwa

   • Zmodernizowana izolacja i zoptymalizowane rozmieszczenie elementów grzewczych w celu zminimalizowania strat ciepła, zwiększając efektywne wykorzystanie zainstalowanej mocy 580 kW.

   • Rezerwowane interfejsy dla ochrony atmosfery i oczyszczania spalin w celu wspierania czystszego przetwarzania i kontroli emisji.

   • Wielokrotne blokady bezpieczeństwa na drzwiach, nadtemperaturowych i obwodach zasilania, aby spełnić normy bezpieczeństwa USA i ułatwić zatwierdzenie przez lokalnych inspektorów.

3. Automatyzacja i łączność MES

   • Standaryzowane interfejsy dla robotów i przenośników rolkowych zarówno przy wejściu, jak i na wyjściu, umożliwiające w pełni automatyczne załadunek i rozładunek tac/montu.

   • PLC i HMI zaprojektowane do komunikowania się z MES zakładu: automatycznie rejestrowane są dane o krzywej temperatury każdej partii, czasie przechowywania i recepturze.

   • Zarządzanie recepturami wewnątrz pieca do obróbki cieplnej umożliwia szybkie przełączanie między różnymi typami komponentów bez ręcznego przeprogramowania.

Wyniki: poprawa jakości, energii i przepustowości

Po uruchomieniu i rozszerzeniu klient z USA zgłosił wymierne ulepszenia:

• Bardziej stabilna jakość obróbki cieplnej
  Wartości twardości i głębokości obudowy przekładni i wałów stały się znacznie bardziej spójne w poszczególnych partiach.

• Niższe jednostkowe koszty energii i pracy
  Pomimo zainstalowanej mocy 580 kW, zoptymalizowana izolacja i sterowanie zmniejszyły zużycie energii na gotowy element w porównaniu ze starym piecem typu pudełkowego.ręczne obsługi zostały w dużej mierze usunięte, umożliwiając operatorom nadzór, a nie ciągłą interwencję.

• Lepsza równowaga linii i krótszy czas realizacji
  Nieprzerwany przepływ w piecu do obróbki cieplnej typu rurowego odpowiada obecnie czasie cyklu obróbki w górnym rzędzie i prania i kontroli w dolnym rzędzie, zmniejszając WIP i poprawiając ogólną prędkość dostawy.

The plant has since positioned this Custom Heat Treatment Furnace as a template for future line upgrades and is considering similar configurations for new production cells dedicated to higher-value components.