Металлургические процессы и оборудование. 2014. №3(37)

№ ( )3 37№ ( )3 37 Сентябрь 2014Сентябрь 2014№ ( )3 37

МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И ОБОРУДОВАНИЕ международный научно-технический и производственный журнал

№3(37) СЕНТЯБРЬ 2014

Учредитель: Соучредитель и издатель:

ГВУЗ "Донецкий национальный технический университет" (Донецк, Украина) ООО "Технопарк ДонГТУ "УНИТЕХ" (Донецк, Украина)

Главный редактор С.П. Еронько (д.т.н., проф.)*

Редакционный совет:

Е.А. Башков (д.т.н., проф.)* К.С. Богдан (д.т.н., с.н.с.)

В.И. Большаков (д.т.н., проф., академик НАН Украины)

С.М. Горбатюк (д.т.н., проф.) (Россия) Д.А. Дюдкин (д.т.н., проф.)*

В.И. Засельский (д.т.н., проф.) А.А. Ищенко (д.т.н., проф.)

Ю.В. Коновалов (д.т.н., проф.)* А.Л. Кузьминов (д.т.н., проф.) (Россия)

А.А. Минаев (д.т.н., проф., чл.-корр. НАН Украины)*

В.В. Пашинский (д.т.н., проф.)* А.Д. Рябцев (д.т.н., проф.)* В.Я. Седуш (д.т.н., проф.)* Ю.А. Скобцов (д.т.н., проф.)* А.Н. Смирнов (д.т.н., проф.)* Е.Н. Смирнов (д.т.н., проф.)* А.Л. Сотников (к.т.н., доц.)* С. Стопик (д.т.н.) (Германия) А.А. Троянский (д.т.н., проф.)*

В.И. Фарберов (к.э.н.) Ф.Л. Шевченко (д.т.н., проф.)* С.Л. Ярошевский (д.т.н., проф.)*

* - штатные сотрудники учредителя

Редакция: А.Л. Сотников (руководитель проекта),

А.В. Кузин, А.В. Рябухин

Адрес: 83001, Украина, Донецк, ул. Артема, 58

Телефоны: +380 (62) 348-50-56, (66) 029-44-30

Эл. почта: [email protected] Интернет: metal.donntu.edu.ua

"Металлургические

процессы и оборудование" 2014. №3(37)

ISSN 1816-1200

Издается с мая 2005 г.

Периодичность издания: 4 раза в год

Подписной индекс в каталогах: "Пресса Украины" – 98832

"Газеты. Журналы" (Агентство ОАО "Роспечать") – 21897

Свидетельство

о государственной регистрации КВ 17521-6271ПР от 24.12.2010

Свидетельство о внесении издателя

в Государственный реестр субъектов издательской деятельности

ДК 1017 от 21.08.2002

За содержание статей и их оригинальность несут ответственность

авторы. Мнение редакции может не совпадать с мнением авторов.

За содержание рекламных материалов ответственность несет рекламодатель.

Подписано к печати

по рекомендации Ученого Совета ГВУЗ "Донецкий национальный технический университет" Протокол №3 от 21.03.2014

Формат 60×84 1/8. Заказ 0000.

Тираж 1500 экз. Печать: ООО "Норд Компьютер", 2014

© А.Л. Сотников, 2005-2014

СОДЕРЖАНИЕ

ТЕХНОЛОГИИ И ПРОИЗВОДСТВО Пашинский В.В., Линивенко Д.В., Чудновец А.Н., Хорошилов В.В., Долгопол А.В. Оценка возможности производства термоупрочненной арматуры классов А800 и А1000 на стане 390 Макеевского филиала ПАО "ЕМЗ" ............................ 4 Ефимов М.В., Селютин А.А., Явтушенко П.М., Троянский А.А., Рябцев А.Д., Пашинский В.В. Исследование особенностей взаимодействия раскисленной стали с огнеупорной футеровкой ковша при производстве крупных кузнечных слитков массой до 450 т ........................................................................ 11 Руденко Е.А., Курдюкова Л.А. Новые металлосберегающие способы прокатки толстых листов ....................................... 19 Медведев Е.Б., Барышников М.П. Критерии перехода от неустановившейся стадии процесса прямого выдавливания к установившейся при изготовлении биметаллических прутков ............... 26

ОБОРУДОВАНИЕ Сотников А.Л. Задачи и методы контроля и диагностирования технологического оборудования МНЛЗ ................................................................................. 33 Снитко С.А., Яковченко А.В., Ивлева Н.И. Теоретические основы автоматизированного проектирования сборочных чертежей валков колесопрокатных станов вертикального типа ...................... 45 Снитко С.А., Яковченко А.В., Ивлева Н.И. Проектирование сборочных чертежей деталей инструмента формовочного пресса для штамповки колесных заготовок ................................................ 51 Родионов Н.А., Сотников А.Л., Ошовская Е.В. Влияние динамического нагружения на эффект проскальзывания между элементами подшипников механизма качания кристаллизатора МНЛЗ ................ 58

ВИБРАЦИЯ МАШИН: ИЗМЕРЕНИЕ, СНИЖЕНИЕ, ЗАЩИТА Сидоров В.А. Развитие научных основ технического диагностирования машин для металлургического производства и обеспечение их безотказности ............... 64

ТЕХНИЧЕСКИЙ МЕНЕДЖМЕНТ Ченцов Н.А. Критерии качества системы ТОиР ......................................................................................... 77

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ОПЫТ Зайцев М.А., Ляшенко А.И., Воробьев А.А., Ченчевич О.В., Фролов О.Г. Опыт диагностирования крупногабаритных подшипников качения .................................... 83 Адаменко О.В., Фролов О.Г., Воробьев А.А., Руденко В.В. Диагностика упорных подшипников нажимных винтов прокатных клетей ......................... 87 Золотарев А.В., Жижула А.В., Мисюра Н.А. Опыт эксплуатации стационарной системы вибромониторинга "VSE Efector Octavis" ............................................................................................................... 91

ПРЕЗЕНТАЦИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ Романов Р.А. Повышение эффективности работы технологического оборудования и снижение затрат на обслуживание ..................................................................................... 95

ИНФОРМАЦИЯ Бланк заказа научно-технической литературы ..................................................................... 98 Требования к статьям, направляемым в редакцию ............................................................. 107 Об издании .............................................................................................................................. 108

Журнал реферируется

– Институтом проблем регистрации информации Национальной академии наук (ИРПИ НАН) Украины. Интернет: www.ipri.kiev.ua – Всероссийским институтом научной и технической информации Российской академии наук (ВИНИТИ РАН). Интернет: www2.viniti.ru

Журнал включен в

– Перечень научных специализированных изданий Министерства образования и науки Украины. Интернет: www.mon.gov.ua – Перечень ведущих рецензируемых научных журналов Высшей аттестационной комиссии (ВАК) России. Интернет: vak.ed.gov.ru – "Российский индекс научного цитирования" (РИНЦ). Интернет: elibrary.ru – Интерактивную справочно-библиографическую систему EBSCOhost. Интернет: www.ebscohost.com – Международную систему индексирования и ранжирования журналов "IndexCopernicus Journals Master List". Интернет: journals.indexcopernicus.com – Международную справочную систему по периодическим и продолжающимся изданиям "Ulrich’s Periodicals Directory". Интернет: www.ulrichsweb.com

METALLURGICAL PROCESSES AND EQUIPMENT international scientific-technical and production journal

ISSUE 3(37) SEPTEMBER 2014

Founder: Co-founder and publisher:

Donetsk National Technical University (Donetsk, Ukraine) "Technopark DonSTU "UNITECH" Ltd. (Donetsk, Ukraine)

Editor-in-chief S.P. Eron'ko (Dr. Sci. (Eng.), Prof.)*

Editorial council:

E.A. Bashkov (Dr. Sci. (Eng.), Prof.)* K.S. Bogdan (Dr. Sci. (Eng.), Sen. Res.)

V.I. Bolshakov (Dr. Sci. (Eng.), Prof., Academician of NAS Ukraine)

S.M. Gorbatyuk (Dr. Sci. (Eng.), Prof.) (Russia) D.A. Dyudkin (Dr. Sci. (Eng.), Prof.)* V.I. Zaselskiy (Dr. Sci. (Eng.), Prof.) А.А. Ischenko (Dr. Sci. (Eng.), Prof.)

Y.V. Konovalov (Dr. Sci. (Eng.), Prof.)* A.L. Kuzminov (Dr. Sci. (Eng.), Prof.) (Russia)

А.А. Мinaev (Dr. Sci. (Eng.), Prof., Corresponding Member of NAS Ukraine)*

V.V. Pashynsky (Dr. Sci. (Eng.), Prof.)* A.D. Ryabcev (Dr. Sci. (Eng.), Prof.)* V.Y. Sedush (Dr. Sci. (Eng.), Prof.)*

Y.A. Skobtsov (Dr. Sci. (Eng.), Prof.)* A.N. Smirnov (Dr. Sci. (Eng.), Prof.)* E.N. Smirnov (Dr. Sci. (Eng.), Prof.)*

A.L. Sotnikov (Cand. Sci. (Eng.), Assoc. Prof.)* S. Stopic (Dr. Sci. (Eng.)) (Germany)

A.A. Troyansky (Dr. Sci. (Eng.), Prof.)* V.I. Farberov (Cand. Sci. (Econ.))

F.L. Shevchenko (Dr. Sci. (Eng.), Prof.)* S.L. Yaroshevsky (Dr. Sci. (Eng.), Prof.)*

* - staff members of the founder

Editorial office: A.L. Sotnikov (project manager),

A.V. Kuzin, A.V. Ryabuhin

Address: 83001, Donetsk, Ukraine 58, Artema St.

Phone: +380 (62) 348-50-56, (66) 029-44-30

E-mail: [email protected] Internet: metal.donntu.edu.ua

"Metallurgical

processes and equipment" 2014. No.3(37)

ISSN 1816-1200

Published since March, 2005

Publication frequency: 4 times a year

Subscription index in the catalogues:

"Pressa Ukrayiny" – 98832 "Gazety. Zhurnaly" (JSC "Rospechat"

Agency) – 21897

Certificate of State Registration КВ 17521-6271ПР dated 24.12.2010

Certificate of including the publisher

into the State register of subjects of publishing activities

ДK 1017 dated 21.08.2002

The content and originality of the articles is the author’s responsibility. The editorial opinion may not necessarily

represent the views of the authors. The content of advertising material

is the advertiser’s responsibility.

Subscribed to print on the recommendation of the Academic Council

Donetsk National Technical University

Protocol No.3 dated 21.03.2014

Format 60×84 1/8. Order 0000. Circulation 1500 copies. Print: "Nord Computer" Ltd., 2014

© A.L. Sotnikov, 2005-2013

CONTENTS

TECHNOLOGY AND PRODUCTION Pashynskyi V.V., Linivenko D.V., Chudnovets A.N., Khoroshilov V.V., Dolgopol A.V. Evaluation of possibility of A800 and A1000 classes thermal strengthened rebars production on the mill 390 of PJSC "Yenakiieve Iron And Steel Works" Makeyevka Branch ............................................. 4 Efimov M.V., Seljutin A.A., Yavtushenko P.M., Troyanskii A.A., Ryabtsev A.D., Pashynsky V.V. Particularities investigation of deoxidized steel interaction with refractory lining at the production of large forging ingots up to 450 t by weight ................................................. 11 Rudenko E.A., Kurduykova L.A. New metal-saving methods of thick plates rolling ..................................................................... 19 Medvedev E.B., Baryshnikov М.Р. Criteria for transition from unsteady to steady stage of direct extrusion process in the bimetallic rods manufacture ................................................. 26

EQUIPMENT Sotnikov A.L. Objectives and methods of monitoring and diagnosing of CCM technological equipment .............................................................................................. 33 Snitko S.A., Yakovchenko A.V., Ivleva N.I. Theoretical fundamentals of computer-aided design of rolls assembly drawings of wheel rolling mills of vertical type .............................................. 45 Snitko S.A., Yakovchenko A.V., Ivleva N.I. Design of assembly drawings of the molding press tool parts for wheel blanks stamping ........................................................................................................ 51 Rodionov N.A., Sotnikov A.L., Oshovskaya E.V. Influence of dynamic loading on slipping effect between the bearing elements of caster mold oscillation mechanism ..................................................... 58

VIBRATION OF MACHINES: MEASUREMENT, REDUCTION, PROTECTION Sidorov V.A. Development of scientific fundamentals of technical diagnosing of machines for the metallurgical industry and to ensure their reliability................................... 64

TECHNICAL MANAGEMENT Chentsov N.A. Quality criteria of maintenance and repair system .................................................................... 77

INDUSTRIAL EXPERIENCE Zaytsev M.A., Lyashenko A.I., Vorobyov A.A., Chenchevich O.V., Frolov O.G. Experience of large scale rolling bearings diagnosis ................................................................ 83 Adamenko O.V., Frolov O.G., Vorobyov A.A., Rudenko V.V. Diagnostics of thrust bearings of screw-down units in rolling stands ........................................ 87 Zolotarev A.V., Zhizhula A.V., Misyura N.A. Operating experience of stationary vibration monitoring system "VSE Efector Octavis" ............................................................................................................... 91

PRESENTATION OF THE ENTERPRISE Romanov R.A. Improving the efficiency of the process equipment and reduced maintenance costs ............................................................................................... 95

INFORMATION Order form for scientific and technical literature ....................................................................... 98 Requirements for the articles submitted to the Editorial office .................................................. 107 On the publication ..................................................................................................................... 108

The journal is abstracted by

– Institute for Information Recording of National Academy of Sciences of Ukraine. Internet: www.ipri.kiev.ua – The All-Russian Institute of Scientific & Technical Information of the Russian Academy of Sciences. Internet: www2.viniti.ru

The journal is included to:

– List of scientific journals of Ministry of Education and Science of Ukraine. Internet: www.mon.gov.ua – List of leading peer-reviewed scientific journals of the Higher Attestation Commission of Russia. Internet: vak.ed.gov.ru – "Russian Science Citation Index". Internet: elibrary.ru – Interactive reference bibliographic system EBSCOhost. Internet: www.ebscohost.com – International system of indexing and ranking of journals "IndexCopernicus Journals Master List". Internet: journals.indexcopernicus.com – International reference system for periodicals and serial publications "Ulrich’s Periodicals Directory". Internet: www.ulrichsweb.com

ПОДПИСКА • 2014/15

НА НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ

«МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И ОБОРУДОВАНИЕ»

(издается с марта 2005 г., 4 номера в год, объем 96…120 стр.) Тематика журнала: проектирование и производство современного

высокопроизводительного и безопасного оборудования для горно-металлургического комплекса, организация производства и управление фондами, реконструкция и модернизация действующего оборудования, энергосбережение и утилизация отходов; повышение

производительности и качества продукции, организация и проведение работ по обслуживанию, диагностированию, ремонту и восстановлению промышленного оборудования с применением

современных технологий и материалов.

Журнал реферируется: Институтом проблем регистрации инфор-мации Национальной академии наук (ИРПИ НАН) Украины

и Всероссийским институтом научной и технической информации Российской академии наук (ВИНИТИ РАН).

Журнал включен в: Перечень научных специализированных изданий Министерства образования и науки Украины; Перечень ведущих

рецензируемых научных журналов Высшей аттестационной комиссии (ВАК) России; "Российский индекс научного цитирования" (РИНЦ);

Интерактивную справочно-библиографическую систему EBSCOhost; Международную систему индексирования и ранжирования журналов "IndexCopernicus Journals Master List"; Международную справочную

систему по периодическим и продолжающимся изданиям "Ulrich’s Periodicals Directory".

Предприятия и организации Ук-раины и России могут оформить подписку в любом почтовом отделе-нии, в подписных агентствах, в ре-дакции журнала и в ее представи-тельстве в России.

Предприятия и организации дру-гих стран СНГ могут оформить под-писку только в редакции журнала и в ее представительстве в России.

По другим вопросам подпис-ки, публикации статей и размеще-ния рекламно-информационных обращаться следует непосредст-венно в редакцию журнала. ПОДПИСНОЙ ИНДЕКС ЖУРНАЛА

В КАТАЛОГАХ:

"Пресса Украины" – 98832; "Газеты. Журналы" (Агентство ОАО "Роспечать") – 21897;

ООО "НПП "Идея" (Украина) – 16170.

ПОДПИСНОЕ АГЕНТСТВО:

ООО "НПП "Идея" (Украина) Телефоны: +380 (62) 381-09-32; +380 (44) 417-86-67, 204-36-44 Эл. почта: [email protected] Интернет: www.idea.com.ua

РЕДАКЦИЯ ЖУРНАЛА:

Адрес: 83001, Украина, Донецк,

ул. Артема, 58 Телефон: +380 (62) 348-50-56,

(66) 029-44-30 Эл. почта: [email protected]

Интернет: metal.donntu.edu.ua

ТЕХНОЛОГИИ И ПРОИЗВОДСТВО • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •

4 МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И ОБОРУДОВАНИЕ 3(37)'2014

ISSN 1816-1200. Интернет: metal.donntu.edu.ua

УДК 621.789+669.1.017 В.В. Пашинский /д.т.н./ ГВУЗ "Донецкий национальный технический университет" (Донецк, Украина) Д.В. Линивенко ООО "Метинвест Холдинг" (Донецк, Украина) А.Н. Чудновец, В.В. Хорошилов, А.В. Долгопол Макеевский филиал ПАО "Енакиевский металлургический завод" (Макеевка, Украина)

ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА

ТЕРМОУПРОЧНЕННОЙ АРМАТУРЫ КЛАССОВ А800 и А1000 НА СТАНЕ 390 МАКЕЕВСКОГО ФИЛИАЛА ПАО "ЕМЗ"

Исследованы особенности структуры и свойств термически упрочненной арматуры, произво-димой на стане 390 Макеевского филиала ПАО "Енакиевский металлургический завод". Пока-зано, что устройства ускоренного охлаждения стана 390 обеспечивают получение арматуры классов прочности А400 и А500 при прокатке углеродистых и низколегированных сталей во всем диапазоне прокатываемого сортамента. Возможности охлаждающих устройств позво-ляют также производить арматуру классов прочности А800 и А1000 диаметром до 15…20 мм при использовании низколегированных марганцовистых и кремний-марганцевых сталей. Установлено, что для получения высокопрочной арматуры большего диаметра необходимо снижать скорость прокатки или использовать марки стали с повышенной устойчивостью переохлажденного аустенита. Ключевые слова: термоупрочненная арматура, класс прочности, предел текучести, скорость прокатки, охлаждающие устройства.

Постановка проблемы

Производство термически упрочненной ар-матуры является эффективной ресурсосбере-гающей технологией, т.к. позволяет снижать массу используемых арматурных стержней за счет повышения их прочности, а также исполь-зовать экономнолегированные марки стали. Од-нако получение требуемого класса прочности арматурного проката является многофакторной задачей. Конечные свойства продукции зависят не только от химического состава стали, но и от температурно-деформационного режима прокат-ки, режима охлаждения и конструкции охлаж-дающих устройств. Возможности математиче-ского моделирования для выявления взаимосвя-зи этих факторов ограничены.

Особенностью современных сортовых станов является использование процессов прокатки-разделения, что, соответственно привело к пере-ходу на увеличенное сечение исходной заготов-ки. Расширяется использование непрерывноли-той заготовки в качестве исходной при прокатке на мелкосортных станах, что приводит к умень-шению суммарной деформации металла по срав-нению с прокаткой слитков последовательно на блюминге, заготовочном и сортовом станах. По-этому, несмотря на более чем полувековой опыт применения процессов термоупрочнения с про-

катного нагрева, возникает необходимость в раз-витии и корректировке технологического про-цесса применительно к конкретным условиям производства. Анализ последних исследований и публика-ций

В Украине первые промышленные устройст-ва для ускоренного охлаждения горячекатаных профилей в линии прокатки были разработаны и внедрены в начале 60-х годов прошлого века на металлургическом комбинате "Криворожсталь" (ныне ПАО "АрселорМиттал Кривой Рог" (Ук-раина)) [1], при этом охлаждающие устройства были вписаны в линию существующего стана. Эта ситуация была характерна для многих про-катных станов, которые первоначально проекти-ровались без учета ввода устройств термоупроч-нения в технологическую линию [2]. В настоя-щее время ни один современный стан не проек-тируется без охлаждающих устройств, что по-зволяет обеспечить более выгодные условия для реализации процесса охлаждения и резко повы-сить эффективность термической обработки.

При разработке технологии термоупрочне-ния большое внимание уделяется конструкции охлаждающих устройств. По данным работы [3] на высокоскоростных прокатных станах эффек-

• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • ТЕХНОЛОГИИ И ПРОИЗВОДСТВО

3(37)'2014 МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И ОБОРУДОВАНИЕ 5


тивным является ускоренное охлаждение метал-ла в сплошном потоке воды в закрытой камере. Охлаждающие установки могут быть как одно-секционными, так и многосекционными. Одним из преимуществ многосекционных установок является более гибкое управление процессом охлаждения [4]. Типичным является также раз-деление каждой секции устройства охлаждения на зону интенсивного охлаждения и зону пони-женной интенсивности. В работе [5] приведено описание устройств охлаждения, применяемых на стане 320 ОАО "Белорусский металлургиче-ский завод" (Жлобин, Беларусь), являющемся типичным представителем современных прокат-ных станов.

Повышение эффективности процесса упроч-нения возможно на основе математических мо-делей, позволяющих сократить объем экспери-ментальных исследований в ходе отработки ре-жимов производства. Методики моделирования, использованные в работах [6,7], основаны на различных методах решения дифференциально-го уравнения теплопроводности. В работах [8,9] использован подход, в котором охлаждение рас-сматривается как внутренний процесс при част-ном случае условий первого рода. При этом предложено использовать понятие приведенного коэффициента температуропроводности. В рабо-тах [10,11] подробно описаны принципы опреде-ления этого коэффициента и простые расчетные методики с его использованием.

Предложены методики моделирования не только температурных полей, но и процесса структурообразования при термоупрочнении. В работе [12] разработана математическая модель горячей одно- и многониточной прокатки и ох-лаждения, включающая расчет показателей мик-роструктуры и механических свойств мелко-сортных профилей. В работах [13,14] разработа-ны модели структурных превращений в низко-

углеродистых сталях при закалке с самоотпус-ком.

Анализ различных исследований показал, что в настоящее время разработан широкий спектр устройств для реализации процесса тер-моупрочнения с прокатного нагрева, предложе-ны методики моделирования процессов структу-рообразования при ускоренном охлаждении проката. Однако, различия в конструкции уст-ройств охлаждения, в технологии прокатки (ре-жимах нагрева, калибровках, использовании процесса прокатки-разделения) не позволяют непосредственно переносить данные, получен-ные в условиях одного предприятия, на другое. Поэтому, применительно к конкретным услови-ям производства необходимо проведение экспе-риментальных исследований процессов форми-рования структуры и свойств проката для опре-деления путей повышения характеристик про-дукции. Цель (задачи) исследования

Целью настоящей работы является определе-ние возможности получения арматурных профи-лей высоких классов прочности, производимых в условиях стана 390 Макеевского филиала ПАО "Енакиевский металлургический завод" на осно-ве исследования особенностей формирования структуры и механических свойств проката. Основной материал исследования

Стан 390 оснащен системой последеформа-ционного охлаждения, установленной за чисто-вой клетью стана. Система включает 6 секций. Охлаждающая секция проходного типа состоит из охлаждающих труб диаметром 33, 42 и 48 мм (в зависимости от профилеразмера арматурной стали), форсунок, отсечного устройства отрабо-танного охладителя и устройства воздушной от-сечки воды. Длина охлаждающей секции 4,5 м.

Ст.5Гпс 08Г2С Рисунок 1 – Макроструктура термически упрочненных арматурных профилей №12




Сталь с содержанием С=0,16 % и Mn=0,9 % Сталь с содержанием С=0,22 % и Mn=1,12 %

а б в г

Рисунок 2 – Микроструктура термически упрочненных арматурных профилей №12 (×500): а, в – у поверхности профиля; б, г – в центральной зоне профиля

Расход охладителя на каждую охлаждающую секцию 45...125 м3/ч, воздуха – 50 м3/ч, давление воды 25 бар, давление воздуха 4,5…5 бар. Коли-чество и тип работающих секций охлаждения, параметры подачи охладителя для упрочнения арматурной стали определяются с учетом разме-ров упрочняемого проката и температуры само-отпуска. Конструкция стана предусматривает возможность вывода любой из секций из линии стана с заменой ее на участок рольганга, что по-зволяет реализовывать режимы прерванного ох-лаждения.

В период освоения стана были разработаны режимы термоупрочнения для получения арма-турных стержней диаметром до 32 мм классов прочности А400 и А500. Практика показала, что для достижения параметров класса А400 при прокатке углеродистых сталей Ст.3…Ст.5 для всего диапазона прокатываемых профилей необ-ходимо использовать не более четырех охлаж-дающих секций из имеющихся шести. Для вы-полнения требований класса А500 включение всех 6 секций необходимо только при прокатке арматуры диаметром более 22 мм. Однако это относится только к углеродистым сталям, ис-пользование низколегированных сталей (08Г2С, 13Г1С) резко снижает требования к интенсивно-сти охлаждения.

Типичная макроструктура арматурных про-филей №12 после термоупрочнения приведена на рисунке 1.

Из рисунка 1 видно, что при постоянных ус-ловиях охлаждения повышение степени легиро-вания стали (и, соответственно, степени устой-чивости переохлажденного аустенита) приводит к увеличению относительной площади термоуп-рочненного "кольца" и уменьшению контраста травимости. Анализ микроструктуры (рисунок 2) показал, что упрочненный слой во всех сталях имеет структуру бейнита или мартенсита отпус-ка (рисунки 2а и 2в). Структура центральной зо-ны арматурных профилей относительно малого диаметра (12…16 мм) также носит следы терми-

ческого влияния. В ней наблюдается либо фор-мирование дисперсной феррито-перлитной структуры (рисунок 2б), либо даже в централь-ной зоне наблюдаются следы сдвигового пре-вращения при распаде аустенита (рисунок 2г). Это свидетельствует о том, что охлаждающие устройства стана обеспечивают эффективный теплоотвод, а содержание марганца (на уровне 0,9…1,2 %) повышает устойчивость переохлаж-денного аустенита.

Об эффективной работе охлаждающих уст-ройств свидетельствуют частотные кривые рас-пределения механических характеристик арма-турных профилей. На рисунке 3 показано стати-стическое распределение условного предела те-кучести для профилей №12 и №32.

Из рисунка 3 видно, что распределение свой-ства является бимодальным и моды распределе-ния значительно смещены в большую сторону от предельного значения 500 МПа. Причина фор-мирования такого типа распределения связана с особенностями колебаний химического состава сталей, используемых для прокатки профилей. Определенный вклад может вносить и сезонный фактор (сезонное колебание начальной темпера-туры охлаждающей воды, подаваемой в устрой-ства охлаждения).

Оценка охлаждающей способности уст-ройств показала, что для арматуры меньших диаметров (10…22 мм) из низколегированных сталей можно получить более высокие группы прочности (вплоть до А1000). Однако достиже-ние таких уровней прочности возможно только при использовании режимов прерванного охла-ждения и уменьшении скорости прокатки (что эквивалентно увеличению времени пребывания проката в охлаждающем устройстве). Проведен-ные исследования показали, что уже в первой секции охлаждения температура поверхности проката резко снижается, и интенсивность даль-нейшего охлаждения определяется внутренней теплопередачей по сечению арматурного профи-ля. Поэтому была разработана технология, пре-




дусматривающая паузу в охлаждении за счет вывода из линии стана одной охлаждающей сек-ции. Пауза обеспечивает повторный разогрев поверхности и повышает эффективность тепло-отвода на второй стадии охлаждения.

Особенностью предложенной технологии яв-ляется формирование очень однородной струк-туры по сечению арматурного стержня. Харак-терное "кольцо" термического упрочнения в макроструктуре выражено очень слабо (рисунок 4а), а микроструктура поверхностных и цен-тральных участков профиля относится к близким морфологическим типам. На поверхности фор-мируется структура мартенсита отпуска (рису-нок 4б), в то время как в центре возникает весь-ма схожая с ним структура нижнего бейнита (рисунок 4в).

Причина формирования столь однородной структуры требует дальнейших исследований. Возможно, это связано с частичным наследова-нием повышенной плотности дефектов, возни-кающих вследствие интенсивной деформации в процессе прокатки-разделения, используемой на стане 390 при прокатке таких профилей. В поль-зу этого предположения говорит высокая дис-персность формирующейся структуры.

Таким образом, в результате проведенных экспериментов показано, что интенсивность ох-лаждения можно варьировать, изменяя количе-ство и расположение секций охлаждения, а так-же скорость прокатки. Результат термоупрочне-ния также зависит от марки стали и температур-но-деформационного режима прокатки. Несмот-ря на эффективность такого параметра, как ско-рость движения металла, возможность ее уменьшения ограничена необходимостью под-держивать производительность стана на эконо-мически приемлемом уровне. В то же время снижение производительности может быть скомпенсировано повышением цены арматуры более высокого класса прочности. Оптимизация

параметров термического упрочнения с точки зрения достижения максимального экономиче-ского эффекта представляет собой отдельную задачу. В рамках данного исследования прове-дена оценка граничного (максимально достижи-мого) эффекта термоупрочнения при сущест-вующей компоновке охлаждающих устройств.

В основу оценки положены допущения, ис-пользованные в работах [8,9]. В них предлагает-ся считать, что при охлаждении температура по-верхности проката очень быстро становится рав-ной температуре охлаждающей жидкости. Таким образом, теплоотдача происходит в результате передачи ее к поверхности проката по механиз-му теплопроводности. Справедливость такого допущения подтверждается данными работы [7], в которой были теоретически рассчитаны коэф-фициенты теплоотдачи при охлаждении сплош-ным потоком жидкости и были получены значе-ния коэффициента теплоотдачи α=(2…5)·104 Вт/(м2К), что обеспечивает очень высокую ско-рость охлаждения.

Для оценки потенциальных возможностей охлаждающих устройств были приняты сле-дующие допущения:

– эффективное упрочнение достигается при формировании в осевой зоне профиля структур, образованных ферритом и бейнитом (начала перлитного превращения следует избегать);

– приняв в качестве материала арматуры сталь 08Г2С получим из термокинетической диаграммы распада аустенита, что время охлаж-дения в интервале температур 1050 °С (конец прокатки)…550 °С (минимальная температура начала перлитного превращения) не должно превышать 9…10 с.

Воспользуемся графическим методом реше-ния уравнения теплопроводности для граничных условий первого рода, приведенным в работе [15]. С учетом ранее сделанных предположений, для достижения эффективного упрочнения отно-

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

500 550 600 650 700 750 800

Условный предел текучести σ0,2, МПА

Частот

а по

явле

ния, %

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

500 550 600 650 700

Условный предел текучести, σ0,2, МПа

Частота по

явле

ния, %

а б Рисунок 3 – Статистическое распределение условного предела текучести арматуры класса А500:

а и б – арматурный профиль №12 и №32




а б в

Рисунок 4 – Структура термически упрочненного арматурного профиля №16 из стали 08Г2С: а – макроструктура профиля; б – микроструктура у поверхности (×1000);

в – микроструктура в центре (×1000) сительная температура на оси цилиндра θ долж-на составить 0,51. Значения критерия Фурье для достижения указанного значения на оси беско-нечного цилиндра согласно [13] составит Fo= =0,15. Приняв значение приведенного коэффи-циента температуропроводности а согласно ре-комендациям работы [7] на уровне 7…8 мм2/с получим, что значение диаметра профиля в этом случае составит 42 мм, что превышает предель-ный диаметр профиля, предусмотренного сорта-ментом стана (32 мм). Однако для обеспечения возможности термоупрочнения при суммарной длине зоны охлаждения 26 м скорость прокатки необходимо снизить до 2,6…2,9 м/с, что невы-годно с точки зрения производительности стана.

Если задаться минимальной скоростью про-катки на уровне 7 м/с, то тогда время охлажде-ния составит около 3,7 с. В этом случае условие формирования феррито-бейнитной структуры на оси профиля выполнится при диаметре профиля 26 мм.

Для того, чтобы обеспечить эффективное уп-рочнение профиля диаметром 32 мм скорость прокатки следует поддерживать на уровне 4,4…4,8 м/с.

Если принять более жесткое условие, в соот-ветствии с которым следует избегать выделения в осевой зоне структурно-свободного феррита, то в соответствии с термокинетической диа-граммой для стали 08Г2С, что время охлаждения в интервале температур 1050…500 °С не должно превышать 2…3 с. Тогда относительная темпе-ратура на оси цилиндра θ должна составить 0,46 и значение критерия Фурье для достижения ука-занного значения на оси бесконечного цилиндра, согласно [13], составит Fo=0,2. В этом случае при скоростях прокатки 7…9 м/с максимальное упрочнение будет достигаться при диаметре профиля не более 15…20 мм.

Приведенная оценка является приближенной, но ее можно принять в качестве ориентировоч-ной при определении потенциала охлаждающих

устройств стана при производстве арматуры классов прочности А800 и А1000. Для получе-ния таких свойств в больших сечениях необхо-димо использовать стали с повышенной устой-чивостью переохлажденного аустенита, что по-зволит работать при меньших скоростях прокат-ки. Выводы

1. В результате выполненных исследований показано, что устройства ускоренного охлажде-ния стана 390 Макеевского филиала ПАО "Ена-киевский металлургический завод" обеспечива-ют получение арматуры классов прочности А400 и А500 при прокатке углеродистых и низколеги-рованных сталей во всем диапазоне прокатывае-мого сортамента.

2. Технологический процесс термоупрочне-ния для получения арматуры классов прочности А400 и А500 является устойчивым и частотное распределение механических характеристик смещено в большую сторону от предельных зна-чений 400…500 МПа при выполнении требова-ний по остальным характеристикам.

3. Возможности охлаждающих устройств по-зволяют производить арматуру классов прочно-сти А800 и А1000 диаметром до 15…20 мм при использовании низколегированных марганцови-стых и кремний-марганцевых сталей.

4. Для получения высокопрочной арматуры большего диаметра необходимо снижать ско-рость прокатки или использовать марки стали с повышенной устойчивостью остаточного аусте-нита. Список литературы 1. Коваленко В.В., Бровкин В.Л., Радченко

Ю.Н. Исследование структуры и свойств го-рячекатаного металла после термомеханиче-ской обработки / Теория и практика метал-лургии. – 2007. – №1. – С. 39-42.

2. Губинский В.И., Минаев А.Н., Гончаров Ю.В.




Уменьшение окалинообразования при произ-водстве проката. – К.: Технiка, 1981. – 135 с.

3. Современные конструкции охлаждающих устройств / В.И. Губинский, В.Л. Бровкин, Т.В. Дорошенко, Л. Лазич // Технічна тепло-фізика та промислова теплоенергетика. – 2012. – Вип.4. – С. 82-89.

4. Анализ существующих технологий ускорен-ного охлаждения сортового проката и его влияние на структуру и механические свой-ства металла / В.Л. Бровкин, Т.В. Анурова, Ю.Н. Радченко и др. // Металлургическая те-плотехника. – 2010. – Вып.2(17). – С. 14-22.

5. Совершенствование конструкций охлаж-дающих устройств линий охлаждение стержневого арматурного проката РУП "БМЗ" / С.М. Жучков, В.А. Маточкин, Б.Н. Колосков и др. // Фундаментальные и при-кладные проблемы черной металлургии: сб. науч. тр. – Вып.13. – Днепропетровск: ИЧМ НАН Украины, 2006. – С. 85-91.

6. Проектирование камеры охлаждения проката круглого сечения / В.Л. Бровкин, Т.В. Доро-шенко, Ю.Н. Радченко, Л. Лазич // Метал-лургическая теплотехника. – 2011. – Вып.3(18). – С. 19-31.

7. Применение ускоренного охлаждения прока-та для получения заданных свойств / С.И. Гинкул, А.Н. Лебедев, E.В. Новикова, С.В. Струк // Наук. пр. Донецького національного технічного університету / Редкол.: Мінаєв О.А. (голова) та інш. – Донецьк: ДонНТУ, 2008. – Вип.10(141). – С. 256-258. (сер.: металургія)

8. Шеремет В.А., Гунькин И.А., Журавлев И.И. Приведенный коэффициент температуро-проводности при прерванном охлаждении / Строительство, материаловедение, машино-строение: сб. науч. тр. – Вып.15, Ч.I. - Днеп-

ропетровск: ПГСиА, 2002. – С. 86-88. 9. Кекух А.В., Гунькин И.А., Жильцов Н.П.

Приведенный коэффициент температуро-проводности при прерванном охлаждении / Строительство, материаловедение, машино-строение: сб. науч. тр. – Вып.22, Ч.II. - Днеп-ропетровск: ПГСиА, 2003. - С. 114-117.

10. Гунькин И.А. Развитие методики расчета параметров устройств для охлаждения про-ката сплошным потоком воды / Фундамен-тальные и прикладные проблемы черной ме-таллургии: сб. науч. тр. – Вып.7 (Металлове-дение и термическая обработка). – Днепро-петровск: ИЧМ НАН Украины, 2004. – С. 249-260.

11. Sankar I.B., Rao M.K., Krishna A.G. Prediction of heat transfer coefficient of steel bars subject-ed to Tempcore process using nonlinear model-ing / The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2010. – Vol.47, Issue 9-12. – P. 1159-1166.

12. Раздобреев В.Г., Жучков С.М., Паламарь Д.Г. Математическое моделирование превраще-ний, происходящих в арматурном прокате при термическом упрочнении по способу прерванной закалки с самоотпуском / Вісник Донбаської державної машинобудівної ака-демії. – 2008. – №1(11). – С. 151-156.

13. Structure formation in rebar strengthened by discontinuous quenching / O.G. Sidorenko, I.P. Fedorova, A.P. Sukhoi et al. // Steel in Transla-tion. – 2012. – Vol.42, Issue 1. – P. 81-83.

14. Bala P. Tempcore process analysis based on the kinetic of phase transformation / Archives of metallurgy and materials. – 2009. – Vol.54, Is-sue 4. – P. 1223-1230.

15. Казанцев Е.И. Промышленные печи. Спра-вочное руководство для расчетов и проекти-рования. – М.: Металлургия, 1975. – 368 с.

V.V. Pashynsky /Dr. Sci (Eng.)/ Donetsk National Technical University (Donetsk, Ukraine) D.V. Linivenko "Metinvest Holding", LLC (Donetsk, Ukraine) A.N. Chudnovets, V.V. Khoroshilov, A.V. Dolgopol PJSC "Yenakiieve Iron And Steel Works" Makeyevka Branch (Makeyevka, Ukraine)

EVALUATION OF POSSIBILITY OF A800 AND A1000 CLASSES

THERMAL STRENGTHENED REBARS PRODUCTION ON THE MILL 390 OF PJSC "YENAKIIEVE IRON AND STEEL WORKS" MAKEYEVKA BRANCH

Background. Accelerated cooling of rolled steel is widely used technological method that will improve the mechanical properties of rolled steel, to reduce the content of alloying elements without decreas-ing of mechanical properties, reduce the loss of metal from mill scale. Analysis of published data showed that the currently a wide range of devices is developed to implement the process for thermal




strengthening using rolling heating, a method is proposed of modeling of structure formation process-es at an accelerated cooling of rolled products. However, differences in the design of specific devices, rolling techniques (heating mode, calibration, using the split rolling) does not allow direct transfer-ring the data received in one enterprise to another. Therefore, experimental research must be fulfilled for certain conditions of every enterprise. Materials and/or methods. The objective of this study is to evaluate the possibility of high strength classes rebars production under conditions of 390 mill of PJSC "Yenakiieve Iron And Steel Works" Makeyevka branch. Mechanical properties and microstructure of carbon and low alloyed rebars from manganese and silicon-manganese steels were investigated with using of statistical analysis, optical metallographic analysis and mechanical testing. Results. Microstructure analysis showed that the hardened layer of the steel rebar has a structure of bainite or martensite. The structure of the reinforcement central zone of relatively small sections (12-16 mm diameter) is subjected by thermal influence. Formation of very dispersed ferrite-pearlite struc-ture, or even products of shift transformation of austenite took place. This shows that the cooling de-vice provides an effective heat transfer and the increased manganese content (0.9-1.2 %) provides bet-ter stability of the supercooled austenite. Evaluation of cooling devices capacity showed that in rein-forcement of smaller diameters (10-22 mm) from low-alloy steels it is possible to obtain higher strength class (up to A1000). However, achieving this level of strength is possible only with using of interrupted cooling and reducing the rolling speed (equivalent to an increase in the residence time of treatment in a cooling device). Cooling intensity can be varied by varying the number and location of cooling sections and rolling speed. Result of thermal strengthening also depends on the grade of steel and temperature-strain mode of rolling. Feature of the proposed technology is the formation of very homogeneous structure in the cross section of the reinforcing bar. The characteristic "ring" in the macrostructure of thermal hardening is expressed very weakly, and the microstructure of the surface and central sections of the section relates to the close morphological types. Structure of the tempered martensite is formed on the surface, while in the center there is a very similar structure of bainite type. Conclusion. It was found that the accelerated cooling device of 390 mill of PJSC "Yenakiieve Iron And Steel Works" Makeyevka branch provides obtaining reinforcement bars of strength classes A400, A500 by rolling of carbon and low alloyed steels in the whole range of the rolled sections. Capacity of cooling devices allows obtaining the reinforcement bars of classes A800, A1000 with diameter 15-20 mm, using low-alloyed manganese and silicon-manganese steels. For larger diameter high strength reinforcement, it is necessary to reduce the rolling speed or use a steel grade with increased stability of supercooled austenite. Keywords: thermal strengthened reinforcement bars, strength class, yield strength, rolling speed, cooling devices.

Статья поступила 23.05.2013 г. © В.В. Пашинский, Д.В. Линивенко, А.Н. Чудновец,

В.В. Хорошилов, А.В. Долгопол, 2014

Редакция Международного научно-технического и производственного журнала

"МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И ОБОРУДОВАНИЕ" приглашает к сотрудничеству авторов статей и специалистов,

пишущих о современном состоянии горно-металлургического комплекса СНГ и мира, о новых технологиях и оборудовании металлургического производства,

а также о современных проблемах борьбы с вибрацией и шумом, идентификации процессов, протекающих в промышленном оборудовании

и машиностроительных конструкциях, по параметрам вибрации и шума и др.

Телефон:

Скайп:

+380 (62) 348-50-56 +380 (66) 029-44-30 vip_assa

Эл. почта:Интернет:

[email protected] metal.donntu.edu.ua vibro.donntu.edu.ua




УДК 621.73+412.004.12 М.В. Ефимов, А.А. Селютин, П.М. Явтушенко ПАО "Энергомашспецсталь" (Краматорск, Украина) А.А. Троянский /д.т.н./, А.Д. Рябцев /д.т.н./, В.В. Пашинский /д.т.н./ ГВУЗ "Донецкий национальный технический университет" (Донецк, Украина)

ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

РАСКИСЛЕННОЙ СТАЛИ С ОГНЕУПОРНОЙ ФУТЕРОВКОЙ КОВША ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ

КРУПНЫХ КУЗНЕЧНЫХ СЛИТКОВ МАССОЙ ДО 450 т Гарантировать высокое качество кованых полуфабрикатов возможно только при условии отсутствия металлургических дефектов в слитке. Выполнена оценка эффективности совре-менной многофункциональной модульной производственной схемы, используемой ПАО "Энер-гомашспецсталь" при производстве крупных слитков. Получены свидетельства вторичного загрязнения стали экзогенными неметаллическими включениями, которые образуются при взаимодействии в системе "шлак-металл-огнеупор". С использованием петрографического анализа и сканирующей электронной микроскопии показаны особенности разрушения огнеупо-ров и загрязнения металла. Ключевые слова: глубоко раскисленная сталь, неметаллические включения, экзогенные включе-ния, система "шлак-металл-огнеупор", разрушение огнеупоров.


В современном энергетическом машино-строении предъявляются большие требования к качеству исходных заготовок (поковок) для но-вых агрегатов с повышенной надежностью в эксплуатации, основу которых составляют круп-ногабаритные изделия. Гарантировать высокое качество поковок возможно только при условии отсутствия металлургических дефектов в исход-ном кузнечном слитке. Анализ последних исследований и публика-ций

Современная структура мирового производ-ства слитков такова, что удельный вес слитков массой более 10 т составляет около 5…7 % об-щего объема, однако затраты на их производство составляют до 30 % общих затрат на производ-ство всех слитков. Сегодня существует тенден-ция увеличения массы единичных изделий, вследствие чего доля крупных слитков, необхо-димых для их изготовления, будет расти. Осваи-вается выпуск уникальных поковок из слитков массой 300…500 т. Качество деталей, полный ресурс их служебных характеристик закладыва-ется в ходе выплавки и разливки стали. Можно выделить следующие тенденции, характерные для производства крупных слитков [1…3]:

– растут требования к качеству и весовым характеристикам слитков;

– возрастает потребность в заготовках из

широкой гаммы марок сталей, в т.ч. специаль-ных сталей и сталей нестандартного состава по спецификациям потребителя.

Выполнение возрастающих требований рын-ка при отливке крупных слитков практически невозможно при использовании традиционных технологий металлургического производства. Это связано с необходимостью организации вы-плавки стали в нескольких сталеплавильных аг-регатах и проведением отливки слитка последо-вательно из нескольких ковшей. Чтобы обеспе-чить необходимое качество поковок нужно по-лучать чистую по вредным примесям сталь с дисперсной и равномерно распределенной неме-таллической фазой. Это достигается путем ши-рокого использования технологий внепечной обработки стали [4,5]. Однако возрастание вре-мени пребывания жидкого металла в различных агрегатах в процессе синхронизации выплавки отдельных порций металла и в ходе их внепеч-ной обработки приводит к протеканию нежела-тельных процессов взаимодействия жидкого ме-талла с футеровкой агрегатов и, соответственно, повышает риск загрязнения металла экзогенны-ми включениями. Кроме того, глубокое раскис-ление, достигаемое при использовании совре-менных технологий, оказывает влияние на ха-рактер этого взаимодействия. Поэтому актуаль-ным является проведение исследований для изу-чения особенностей формирования качествен-ных характеристик крупных слитков при ис-




пользовании новых производственных схем их получения. При использовании этих схем возни-кает задача выбора наиболее эффективной с тех-нической и экономической точки зрения схемы организации производства. Цель (задачи) исследования

Целью настоящей работы является оценка эффективности современной многофункцио-нальной модульной производственной схемы, используемой ПАО "Энергомашспецсталь" при производстве крупных слитков. Особое внима-ние уделено исследованию особенностей взаи-модействия раскисленной стали с огнеупорной футеровкой ковша при производстве крупных кузнечных слитков массой до 450 т. Основной материал исследования

Подход к производству, обеспечивающий высокий уровень металлургических гарантий слитка, реализован в электросталеплавильном цехе ПАО "Энергомашспецсталь" при выплавке различных марок сталей, которые разливают в крупные слитки массой до 450 т для производст-ва валов турбин, опорных валков для прокатных станов и других крупногабаритных изделий [4…6]. Он базируется на использовании техно-логического модуля, выбор агрегатной структу-ры которого имеет универсальный характер. Для реализации данного подхода необходимо было провести трансформацию производства крупных стальных слитков в современную технологиче-скую систему на ПАО "Энергомашспецсталь"

путем поэтапной замены устаревшего парка оборудования и внедрения передовых техноло-гий. До начала реконструкции по составу обору-дования, фактическому его износу и объемно-планировочным решениям электросталепла-вильный цех ПАО "Энергомашспецсталь" не отвечал современным требованиям, а именно:

– классическая технология выплавки стали не позволяла обеспечить необходимый уровень качества металлопродукции, а также ресурсо- и энергосбережения;

– низкопроизводительные дуговые сталепла-вильные печи (ДСП) устаревшей конструкции имели моральный и физический износ механи-ческой и электрической части близкий к крити-ческому;

– отсутствие участка комплексной ковшовой обработки металла сдерживало перспективу по-вышения качества стали.

В связи с этим в основу технического пере-вооружения ПАО "Энергомашспецсталь" была заложена современная многофункциональная модульная производственная схема, которая ос-нована на применении комплексных технологи-ческих агрегатов, позволяющих в определенной последовательности нагревать, рафинировать, раскислять, легировать сталь в ковше и вклю-чающая (рисунок 1):

а) выплавку углеродистого или легированно-го полупродукта в ДСП-50 и ДСП-100, в т.ч. расплавление шихтовых материалов, дефосфо-рацию метала и его нагрев до температуры вы-пуска;

Рисунок 1 – Технологическая схема производства опорного валка прокатного стана

из кузнечного слитка массой 450 т: 1 – ДСП; 2 – АКП; 3 – вакууматор; 4 – разливка слитка под вакуумом;

5 – кузнечный пресс; 6 – механическая обработка валка




Таблица 1 – Химический состав стали 45Н3М1Ф в ковше после вакуумирования и в слитке после разливки

Ковш/слиток Содержание основных элементов, % C Si Mn P S Cr Ni Mo Cu V As Al Sn Н2, ppm

Ковш №1 0,47 0,25 0,58 0,009 0,003 3,42 0,18 0,67 0,08 0,13 0,004 0,006 0,004 0,8 Ковш №2 0,44 0,31 0,64 0,006 0,005 3,35 0,19 0,64 0,08 0,12 0,005 0,004 0,004 1,3 Ковш №3 0,43 0,3 0,6 0,01 0,004 3,49 0,19 0,62 0,09 0,14 0,005 0,0058 0,004 0,5 Ковш №4 0,37 0,38 0,72 0,012 0,012 3.43 0,14 0,62 0,07 0,12 0,005 0,005 0,005 0,5 Слиток 0,43 0,31 0,64 0,009 0,006 3,42 0,18 0,64 0,08 0,13 0,005 0,006 0,004 0,87

б) бесшлаковый выпуск полупродукта в ста-

леразливочный ковш с подачей в последний рас-кислителей и шлакообразующих материалов (при необходимости возможно проведение опе-раций легирования металла) в сочетании с пере-мешиванием стали инертным газом с помощью продувочных элементов, установленных в дни-ще ковша;

в) внепечную обработку металла в агрегате ковш-печь (АКП), включающую:

– дуговой нагрев расплава в ковше с целью компенсации потерь тепла при обработке рас-плава при атмосферном давлении и под вакуу-мом;

– непрерывное перемешивание расплава в ходе проведения всех технологических операций внепечной обработки с целью выравнивания температуры стали и интенсификации массооб-менных процессов в ходе десульфурации, диф-фузионного и осадочного раскисления, легиро-вания, а также дегазации;

– вдувание под шлак порошкообразных ма-териалов в струе газа через неохлаждаемую рас-ходуемую фурму для корректировки содержания углерода;

– подачу в металл реагентов в виде порошко-вой проволоки с помощью трайбаппаратов для глубокого раскисления стали и модифицирова-ния неметаллических включений;

г) вакуумную обработку раскисленного ме-талла под рафинировочным шлаком в вакуума-торе камерного типа, с возможностью дополни-тельного легирования и корректировки химиче-ского состава (около 60 % всей стали подверга-ют вакуумированию для снижения содержания водорода менее 1,5…2 ррm и 30 % – для повы-шения степени чистоты по неметаллическим включениям);

д) вакуум-кислородное обезуглероживание; е) разливку стали в изложницы (в т.ч. под ва-

куумом в вакуумной камере) для получения тре-буемого качества поверхности и внутренней структуры крупного слитка при снижении рас-ходного коэффициента металла, а также обеспе-чения экономии изложниц, поддонов и огнеупо-

ров; ж) затвердевание крупного слитка и его ох-

лаждение в изложнице, стрипперование и транс-портирование для последующего передела.

з) кузнечно-прессовые операции на кузнеч-ных прессах;

и) механическую обработку на токарных станках.

Первый этап реконструкции обеспечил по-вышение уровня качества крупного слитка в со-ответствии с международными стандартами за счет ввода в эксплуатацию комплекса внепечной обработки стали (АКП-камерный вакууматор VD/VOD).

Второй этап включал строительство и ввод в эксплуатацию современного сталелитейного мо-дуля на базе высокопроизводительной ДСП-70 для выплавки жидкого полупродукта, АКП и камерного вакууматора. Новая ДСП заменит действующие плавильные агрегаты и обеспечит возможность гармоничного взаимодействия с двумя комплексами внепечной обработки стали.

Технология производства кузнечных

слитков массой 450 т Выплавку стали проводят в печах классиче-

ской конструкции ДСП-50 и ДСП-100, где вы-полняется глубокая дефосфорация металла. На выпуске металл раскисляют присадками алюми-ния и вводят теплоизолирующие шлаковые сме-си. Набор металла для заливки слитка 450 т осуществляется последовательным выпуском плавок из ДСП-50 в транспортировочный ковш и ДСП-100 в основной ковш. Для заливки слитка массой 415 т используют 4 сталеразливочных ковша, средний вес металла в ковше составляет 120 т.

Обработку стали в АКП проводят под высо-коосновным раскисленным рафинировочным шлаком с целью глубокой десульфурации, ком-пенсации потерь тепла при обработке, корректи-ровки химического состава и обеспечения пере-грева расплава перед вакуумированием. При этом следует учитывать существенное возраста-ние времени пребывания плавки в сталеразли-




вочном ковше. Это вызвано следующими двумя причинами.

1. Чистота стали по вредным примесям, дис-персная и равномерно распределенная структура неметаллической фазы обеспечивается доста-точно продолжительной по времени ковшовой обработкой. Так, средняя продолжительность обработки в АКП составляет 141 и 88 мин., а в VD/VOD – 57 и 47 мин., соответственно для 100- и 50-тонных сталеразливочных ковшей. Средняя продолжительность обработки плавки в агрега-тах ковшовой металлургии составляет около 198 и 135 мин. для 100- и 50-тонных сталеразливоч-ных ковшей соответственно.

2. Низкая производительность ДСП приводит к увеличению времени накопления металла для разливки слитков, массой более 100 т. Средняя продолжительность ожидания между выпуском и началом обработки в АКП составляет для 100- и 50-тонных сталеразливочных ковшей 84 и 51 мин., а между АКП и VD/VOD – 21 и 10 мин., соответственно. Общее среднее время ожидания – 105 и 61 мин. для 100- и 50-тонных сталераз-ливочных ковшей соответственно.

Высокая скорость десульфурации обеспечи-вается низкой окисленностью расплава, начиная с первых минут обработки [4]. Скорость и сте-пень десульфурации расплава возрастает при увеличении интенсивности продувки аргоном через щелевые пробки [5].

Параллельно с нагревом и десульфурацией стали проводят корректировку содержания леги-рующих элементов. После присадки ферроспла-вов и (при необходимости) науглероживателя выполняют усреднительную продувку расплава аргоном в течение не менее 5 мин. после чего отбирают пробу стали.

Выдержка металла в ковше от конца обра-ботки в АКП до начала вакуумирования обычно не превышает 30 мин. После доводки до задан-ного химического состава и температуры, стале-разливочный ковш с металлом передается для вакуумирования. Для обеспечения хорошей де-газации частично удаляют рафинировочный шлак.

Вакуумирование металла проводится в два этапа. На первом этапе жидкий металл в ковше подвергается обработке в камерном вакуумато-ре. Второй, завершающий этап, происходит при разливке металла в изложницу, помещенную в вакуумную камеру.

Состав металла в ковше после обработки в вакууме и в слитке после заливки, для стали марки 45Х3М1Ф, приведен в таблице 1.

Разливку металла после обработки в вакуу-маторе проводят также под вакуумом в специ-

альной камере. Для отливки слитков массой 450 т разработана и изготовлена специальная изложница, обеспечивающая хорошее формиро-вание и кристаллизацию слитка. Для снижения ликвационных явлений в слитке, был использо-ван процесс мультипуринг, в основе которого лежит принцип получения различного химиче-ского состава по С и Mo в разливочных ковшах. Для снижения ликвации в слитке, получено низ-кое содержание массовой доли таких элементов как P (0,009 %), S (0,005 %) и Cu (0,19 %). После разливки прибыльная часть слитка утепляется присадками теплоизолирующих смесей в коли-честве 2 кг/т.

Кристаллизация стального слитка является завершающим звеном в технологическом про-цессе выплавки и разливки стали, поэтому пара-метрические данные его кристаллизации, пред-ставляют значительный интерес с научной и производственной точек зрения. Для крупных слитков нельзя однозначно использовать дан-ные, полученные в лабораторных условиях или в натурных исследованиях слитков небольшой массы.

Поэтому было проведено математическое моделирование процесса кристаллизации круп-ного слитка с использованием программного комплекса NovaSolid и NovaFlow (LVMFlow). Моделирование позволяет изучить процессы, происходящие в металле при заполнении формы, затвердевании металла, возникновении усадоч-ных дефектов. Оценка качества слитков при мо-делировании проводилась по критерию Нияма (КН) (рисунок 2) [6,7].

Рисунок 2 – Общий вид пористости в слитке после кристаллизации




а б

в г Рисунок 3 – Структура исследуемых образцов огнеупоров взятых из исходного образца (а),

в зоне контакта огнеупора со шлаком (б), со шлаком (в) и металлом и преимущественно с металлом (г)

Результаты моделирования были использо-

ваны при проектировании изложницы для раз-ливки и оценке времени, необходимого для кри-сталлизации слитка.

После кристаллизации в течение 65 ч до дос-тижения температуры поверхности не менее 600 °С слиток передается в термический и кузнечно-прессовый цеха для дальнейшего передела.

Взаимодействие огнеупорной футеровки

с глубоко раскисленным расплавленным ме-таллом

Потенциальным источником неметалличе-ских включений в крупных слитках могут быть продукты разрушения огнеупоров. Для проверки этого предположения были выполнены исследо-вания взаимодействия футеровки ковша с метал-лом и шлаком. Образцы были взяты из огне-упорной футеровки разливочного ковша после его полного рабочего цикла до ремонта футеров-ки. Образцы огнеупоров были отобраны для ис-следования из различных областей футеровки: образец из зоны, которая была главным образом в контакте со шлаком (в верхней части ковша), с шлаком и металлом попеременно по мере изме-нения уровня металла в ковше во время разливки (средняя часть), в основном с металлом (нижняя часть), а также контрольный образец, не имев-ший контакта с металлом и шлаком. Вид петро-

графических шлифов контрольного образца и образцов, взятых из разных зон ковша, показан на рисунке 3.

Анализ общей структуры огнеупоров пока-зал, что во время эксплуатации в них происходят структурные превращения. Степень развития превращений зависит от общего времени кон-такта огнеупоров с расплавленным металлом. Так, на рисунке 3б видно, что структурные из-менения в огнеупоре, контактирующем со шла-ком, минимальны. С увеличением продолжи-тельности контакта структурные превращения становятся все более выраженными (рисунки 3в и 3г). В зонах, где имеет место контакт с метал-лом, основные превращения связаны с образова-нием трещин и заполнением их жидким метал-лом. Проникновение металла в трещины (рису-нок 3в) сопровождается ореолом преобразования огнеупора, связанным с замещением минералов связки скрытокристаллическим агрегатом мул-лита и кристобалитового стекла. В образце из пояса футеровки, соприкасающегося в основном с металлом (рисунок 3г) происходит замещение минералов связки скрытокристаллическим агре-гатом муллита и кристобалитового стекла и по-следующая рекристаллизация, протекающая в прожилках и в прилегающем пространстве. Трансформированные зоны занимают большие площади.




Дополнительная информация была получена в результате проведения исследований методами растровой электронной микроскопии и локаль-ного рентгеноспектрального анализа. Для иссле-дования особенностей строения связующей фазы и прожилок был выполнен локальный микро-рентгеноспектральный анализ, результаты кото-рого приведены на рисунке 4. Из рисунка видно, что основной объем огнеупора сформирован зернами оксида магния, промежутки между ко-торыми заполнены связующим веществом. В отдельных крупных зернах видны светлые про-жилки. Также видно, что основной объем огне-упора представляет собой зерна оксида магния (см. рисунки 4б и 4в), промежутки между кото-рыми заполнены фазой с повышенной концен-трацией углерода (см. рисунок 4г), а светлые прожилки представляют собой смесь оксидов кремния (см. рисунки 4б и 4д) и кальция (см. рисунки 4б и 4е).

Результаты микрорентгеноспектрального ана-лиза образца из шлакового пояса показывают, что в химическом составе прожилок происходит существенное изменение – наряду с кальцием и кремнием в составе прожилок появляется значи-тельное количество алюминия, вероятно в форме оксидов. Важно также и то, что в составе прожи-лок появляются соединения сульфида кальция. Эти соединения присутствуют в шлаке, поэтому приведенные результаты подтверждают факт диффузионного проникновения шлака в огне-упор по относительно легкоплавким прожилкам, в состав которых изначально входят соединения, которые присутствуют и в шлаке (оксиды каль-

ция и кремния). На рисунке 5 приведены результаты иссле-

дований строения огнеупоров из различных уча-стков футеровки. Из рисунка видно, что по мере развития диффузионного взаимодействия шлака с огнеупором, происходит расширение и разви-тие прожилок за счет диффузионного проникно-вения шлака (рисунок 5а). В участках, контакти-рующих с металлом и шлаком попеременно, в развитых прожилках наблюдаются корольки ме-талла, по химическому составу близкие к метал-лу марок сталей, обрабатываемых в ковше (ри-сунок 5б). В футеровке донной части ковша, контактирующей преимущественно с металлом, корольки становятся настолько массивными, что практически полностью заполняют прожилки (рисунки 5в). Из рисунка следует, что в резуль-тате взаимодействия с шлаком с низкой концен-трацией кислорода и глубоко раскисленым ме-таллом, может иметь место разрушение связую-щего и дробление зерен оксида магния. Этот процесс может привести к разрушению огне-упорного материала на частицы микроразмера, которые могут образовывать экзогенные вклю-чения.

Морфология и состав неметаллических включений в крупных слитках производства ПАО "Энергомашспецсталь" исследованы в ра-ботах [8,9], в которых был сделан вывод об экзо-генной природе большинства выявленных неме-таллических включений. Результаты данной ра-боты подтверждают это предположение. В его пользу говорит морфология измененных участ-ков огнеупора (рисунок 5), а именно, формиро-

а б в

г д е

Рисунок 4 – Структура (а) и распределение кислорода (б), магния (в), углерода (г), кремния (д), кальция (е) в образце исходного огнеупора (в исследуемом сечении)




а б в Рисунок 5 – Строение огнеупоров из различных участков футеровки:

а – шлаковый пояс; б – участок, контактирующий со шлаком и металлом; в – участок в донной части ковша, контактирующий преимущественно с металлом

вание областей с химическим составом, близким к составу неметаллической фазы в исследован-ных ранее слитках. Проведенные исследования показали, что развитие структурных превраще-ний в поверхностных слоях огнеупора в резуль-тате взаимодействия с глубокораскисленным металлом приводит к нарушению целостности и механическому разрушению поверхности огне-упора. Местом зарождения разрушения являют-ся прослойки оксидов кальция и кремния, всту-пающие во взаимодействие с компонентами шлака (оксидами алюминия). Вторичным про-цессом, способствующим разрушению, является проникновение в эти области капель жидкого металла. Важно то, что в ходе исследования на-личия включений, образованных чистым компо-нентами шлака, не было зафиксировано. Это оз-начает, что технология выплавки и разливки предотвращает поступление большей части шла-ка в металл и только взаимодействие компонен-тов шлака с продуктами эрозии огнеупоров вы-зывает образование агрегатов "шлак-включе-ние". Поэтому, чтобы предотвратить формиро-вание дефектов такого типа, необходимо исполь-зовать огнеупоры с улучшенными свойствами и повышенной устойчивостью к действию рас-плавленного металла. Выводы

1. Показано, что производственные мощно-сти ПАО "Энергомашспецсталь" позволяют ре-шать актуальные научно-технические проблемы и внедрять современные подходы в производст-ве высококачественных крупных кузнечных слитков для изготовления турбин и опорных валков для прокатных станов.

2. Разработанная технология выплавки, вне-печной обработки и разливки крупных кузнеч-ных слитков обеспечивает высокую степень чис-тоты металла по содержанию неметаллических включений.

3. Результаты петрографических исследова-

ний показали, что наиболее вероятным источни-ком вторичного загрязнения стали является раз-рушение огнеупорной футеровки ковша, вслед-ствие ее взаимодействия с глубокораскисленным металлом. Список литературы 1. Jürgen A. Perspectives of ingot casting and

forging industry in Europe and Worldwide / Proc. of the 1st International Conference on In-got Casting, Rolling and Forging, 3-7 June 2012, Germany, Aachen. Режим доступа: http://www.icrf2012.com/files/1000_juergen_alex.pdf

2. Ефимов В.А., Эльдарханов А.С. Современ-ные технологии разливки и кристаллизации сплавов. – М.: Машиностроение, 1998. – 359 с.

3. Дуб В.С., Макарычева Е.В., Макаров И.И. Крупный слиток – настоящее и будущее / Электрометаллургия. – 1999. – №5. – С. 22-30.

4. Производство стали на агрегате ковш-печь / Д.А. Дюдкин, С.Ю. Бать, С.Е. Гринберг, С.Н. Маринцев. – Донецк: ООО "Юго-Восток, Лтд", 2003. – 62 с.

5. Совершенствование технологии внепечной обработки стали в ЭСПЦ ЗАО "ММЗ "Истил (Украина)" / Ф. Сиддики, А.В. Кодак, Г.И. Касьян и др. // Металл и литье Украины. – 2006. – №1. – С. 19-25.

6. Коротченко А.Ю. Критерии образования усадочной пористости в слитках / Литейщик России. – 2010. – №4. – C. 43-47.

7. The Effect of Applied Pressure During Feeding of Critical Cast Aluminum Alloy Components with Particular Reference to Fatigue Resistance. Final Report / J.T. Berry, R. Luck, B. Zhang, R.P. Taylor. – Starkville (USA): Mississippi State University, 2003. Режим доступа: http:// gateway.metalcasting.govtools.us/reports/feedin g_cast_aluminum.pdf

8. Producing of 355 ton ingot for forging in the




conditions of PJSC "Energomashspetsstal" / M.V. Efimov, A.A. Selyutin, P.M. Yavtushenko et al. // Proc. of the 5th Int. Congress on the Sci-ence and Technology of Steelmaking, 1-3 Octo-ber 2012, Germany, Dresden. – Dresden (Ger-many): ENGICOM GmbH, 2012. – P. 148-151.

9. Investigation of non-metallic inclusions in large-mass ingots, produced by PJSC "Energomashspetsstal" / M.V. Efimov, V.V. Panov, A.N. Kolomoec et al. // Proc. of the 5th Int. Congress on the Science and Technology of

Steelmaking, 1-3 October 2012, Germany, Dresden. – Dresden (Germany): ENGICOM GmbH, 2012. – P. 152-156.

10. Исследование неметаллических включений в крупных слитках, производимых ПАО "Энергомашспецсталь" / М.В. Ефимов, А.А. Селютин, П.М. Явтушенко и др. // Наук. пр. Донецького національного технічного уні-верситету / Редкол.: Мінаєв О.А. (голова) та інш. – Донецьк: ДонНТУ, 2012. – Вип.1-2(14-15). – С. 147-154. (сер.: металургія)

M.V. Efimov, A.A. Seljutin, P.M. Yavtushenko PJSC "Energomashspetsstal" (Kramatorsk, Ukraine) A.A. Troyanskii /Dr. Sci (Eng.)/, A.D. Ryabtsev /Dr. Sci (Eng.)/, V.V. Pashynsky /Dr. Sci (Eng.)/ Donetsk National Technical University (Donetsk, Ukraine)

PARTICULARITIES INVESTIGATION OF DEOXIDIZED STEEL INTERACTION

WITH REFRACTORY LINING AT THE PRODUCTION OF LARGE FORGING INGOTS UP TO 450 t BY WEIGHT

Background. Current machine building for power generation increases the demands to the mass and quality of the forged semi-products for producing of different machine parts. It is possible to satisfy these demands only at conditions of metallurgical defects absence in the ingot. To provide this, the new production schemes must be used and their influence on product quality must be investigated. Materials and/or methods. For producing of large ingot 450 ton by weight, multifunctional produc-tion scheme was used. It includes the melting of metal portions in different electric arc furnaces with accumulation of melted steel in transporting and pouring ladles. All portions of metal were subjected to ladle treatment and degassing. Pouring of ingot was fulfilled from 4 ladles (120 ton capacity). Chemical composition in every ladle was modified depending on pouring sequence to decrease the segregation development in ingot. To evaluate the shrinkage location, computer simulation of ingot formation was fulfilled. For investigation of nonmetallic inclusion generation process, the interaction of refractory lining with metal in the different areas of ladle was studied. Samples were obtained from areas which contacts mostly with metal (bottom part), slag (top belt) and slag and metal alternatively (middle part of ladle). Methods of petrography and scanning electron microscopy were used to study the structure transformation in refractory material. Results. It was established that technology of ingot production provides high homogeneity of metal chemical composition, low content of harmful components (sulfur, phosphorus, dissolved gases). De-signed mould provides the macrostructure of ingot with low porosity and small shrinkage cavity. Main type of the nonmetallic inclusions is the exogenous inclusions that appear in result of refractory inter-action with slag. Melted calcium and silicon oxides impregnate the refractory. They are located on the boundaries of magnesium oxide grains. Secondary process is penetration of liquid metal droplets in transformed zones of refractory. It initiated the destroying of refractory material and formation of ex-ogenous inclusions. Conclusion. Developed technology of melting, out of furnace treatment and pouring for large ingot production provides the high quality of ingot with high chemical homogeneity and good macrostruc-ture. Main source of nonmetallic inclusion generation is the process of refractory lining destroying in result of interaction in the "slag-metal-refractory" system. Keywords: deep deoxidized steel, nonmetallic inclusions, exogeneous inclusions, "slag-metal-refrac-tory" system, refractory destroying.

Статья поступила 30.07.2013 г. © М.В. Ефимов, А.А. Селютин, П.М. Явтушенко,

А.А. Троянский, А.Д. Рябцев, В.В. Пашинский, 2014




УДК 621.771.23 Е.А. Руденко /д.т.н./, Л.А. Курдюкова ГВУЗ "Донецкий национальный технический университет" (Донецк, Украина)

НОВЫЕ МЕТАЛЛОСБЕРЕГАЮЩИЕ СПОСОБЫ

ПРОКАТКИ ТОЛСТЫХ ЛИСТОВ Рассмотрены металлосберегающие способы прокатки толстых листов, основанные на ис-пользовании неравномерного обжатия толщины по ширине раската в черновой клети. Разра-ботаны новые способы прокатки, для которых неравномерное обжатие осуществляется пу-тем изменения формы межвалкового зазора в паузы между проходами путем перекоса верхне-го цилиндрического валка в вертикальной плоскости или перекрещивания гиперболоидных ра-бочих валков в горизонтальной плоскости. Даны схемы и параметры неравномерного обжатия широких граней раската и зависимости для расчета параметров их формы в плане. Ключевые слова: толстый лист, перекос верхнего рабочего валка, перекрещивание рабочих валков.


Расходный коэффициент при прокатке тол-стых листов на отечественных станах составляет 1,18…1,25, в то время как на толстолистовых станах Японии 1,08. Сокращение расхода метал-ла достигается путем уменьшения боковой и торцевой обрези, а, следовательно, приближения формы готового раската в плане к прямоуголь-ной.

Конечная форма готового раската образуется путем взаимного наложения выпуклых веерооб-разных концов раската по проходам в черновой клети с учетом смены направления прокатки. Предупреждать образование выпуклых торцов можно путем предварительного придания тор-цам вогнутой формы, которая будет компенси-ровать нарастающую выпуклость либо путем увеличения обжатия по ширине к боковым кромкам для выравнивания вытяжки по ширине раската.

Таким образом, вопрос разработки новых способов прокатки листов с прямоугольной формой раската в плане путем компенсирования формы раската или сляба при черновой прокатке

и минимальными затратами на их реализацию является актуальным. Анализ последних исследований и публика-ций

Впервые в Японии был разработан и внедрен способ прокатки толстых листов, названный МАС-процессом (рисунок 1), по которому в проходах путем переменных обжатий толщины по длине выполняют как компенсирующие во-гнутости торцов раската, так и исправление те-кущей выпуклой формы раската в плане [1,2].

В первом случае (рисунок 1а) осуществляют неравномерное обжатие толщины сляба, увели-чивающееся от концов по длине сляба перед его кантовкой. Во втором случае (рисунок 1б) ис-правляют выпуклость торцов раската в продоль-ных проходах путем предварительного неравно-мерного обжатия толщины в последнем попе-речном проходе перед кантовкой. При продоль-но-поперечной схеме прокатки применяют по-следовательно компенсирующее и исправляю-щее управления. Внедрение технологии МАС-процесса позволило уменьшить разноширин-

а

б

Рисунок 1 – Схема формирования боковых (а) и торцевых (б) кромок раската по MAC-процессу




ность готовых раскатов с 150 до 15 мм и длину концевой обрези с 1500 до 500 мм, увеличить выход годного до 95 %. Однако, реализация пе-ременного обжатия по длине раскатов потребо-вала оснащение черновой клети толстолистового стана 5500 высокоскоростными гидронажимны-ми устройствами (ГНУ), работающими при пол-ной силе прокатки во время прохода. В работах [1,2] не приведены данные по режимам профи-лирования и зависимости для расчета парамет-ров формы раскатов в плане.

Аналогичные способы прокатки описаны в работах [3…6]. В этих исследованиях получены рациональные режимы профилирования для раз-личного сортамента толстых листов, приведены зависимости для расчета профилирующих обжа-тий и параметров формы раскатов в плане.

Применение способов предложенных в рабо-тах [1…6] для управления формой раската особо эффективно на станах, не оснащенных верти-кальными валками [7], например, на стане 3000 ПАО "Мариупольский металлургический ком-бинат им. Ильича" (Украина), после установки на них высокоскоростных ГНУ. Технология МАС-процесса успешно используется на стане 5000 ОАО "Магнитогорский металлургический комбинат" (Россия) [8].

В способе прокатки толстых листов, рас-смотренном в работах [9,10], компенсирующие вогнутости боковых граней получают путем пе-ременных по толщине обжатий широких граней слябов в направлении их диагоналей с уменьше-нием до нуля на определенном расстоянии от точки их пересечения. В работах приведены ре-жимы и зависимости для расчета параметров профилирования и формы раскатов в плане. Не-достатком способа является необходимость применения устройства для направления и удержание раската под заданным углом в рабо-чие валки.

Недостатком способов прокатки согласно работам [1…6,9,10] является необходимость ос-настки черновой клети стана быстродействую-щим ГНУ.

Известен также способ прокатки толстых листов с переменным обжатием толщины по ширине раската осуществляющимся путем пере-коса верхнего рабочего валка черновой клети в вертикальной плоскости [2]. Для условия про-катки на стане 3400 перед рабочими обжатиями при разбивке ширины на левой и правой части ширины раската делают скосы, а, следовательно, компенсирующую выпуклость концов. При этом, в работе нет данных по режимам профили-рования и зависимостей для расчета параметров формы раскатов в плане.

Скрещивание рабочих валков используется для регулирования профиля полосы при чисто-вой прокатке [11], для производства труб [12…14] и др. Об использовании скрещенных рабочих валков при черновой прокатки для управления формоизменением информации нет. Цель (задачи) исследования

Целью настоящей работы является разработ-ка способов прокатки толстых листов прямо-угольной формы в плане, требующих минималь-ных энергетических и материальных затрат для их реализации. Основной материал исследований

Известно, что форма раскатов в плане при прокатке в горизонтальных валках черновой клети зависит от неравномерности обжатия по ширине, определяемой несоответствием формы поперечного сечения раската на входе в валки форме межвалкового зазора. В этой связи целе-сообразно оперативно изменять форму не на-груженного силой прокатки зазора во время пауз перед проходами путем перекрещивания осей рабочих валков черновой клети в горизонталь-ной плоскости или перекоса верхнего валка в вертикальной плоскости.

Ниже приведено описание новых альтерна-тивных способов прокатки толстых листов, раз-работанных авторами, обеспечивающих получе-ния прямоугольных в плане раскатов.

Способ прокатки с перекрещиванием ги-перболоидных рабочих валков

Один из разработанных способов прокатки толстых листов с формой в плане приближаю-щейся к прямоугольной основан на изменении по проходам формы межвалкового зазора в чер-новой клети путем перекрещивания рабочих валков в горизонтальной плоскости. Для расши-рения диапазона изменения формы межвалково-го зазора от выпуклого до вогнутого использо-вались гиперболоидные валки.

Гиперболоидные валки, в зависимости от уг-ла скрещивания их осей, образуют межвалковый зазор вогнутой, ровной или выпуклой формы. В первом приближении соответствующую форму будет иметь раскат на выходе из валков. Угол между образующей гиперболоида и осью валка определяется по формуле:

BRf

ст8

=γ ,

где f – требуемая вогнутость бочки валка на длине равной ширине раската (на радиус), мм; R




– радиус рабочего валка, мм; В – ширина раска-та, мм.

Поперечная разнотолщинность раската при угле скрещивания осей валков γ=0 равна удво-енному значению вогнутости бочки: δh=2f, то-гда:

RВh ст

4

22γ=δ .

Относительную разнотолщинность по шири-

не раската на выходе из гиперболоидных валков (без учета их деформации) можно определить по формуле:

( )hR

Вhh ст

4

22γ−γ=

δ ,

где h – толщина раската посередине ширины, мм.

Угол скрещивания осей валков γ спрофили-рованных при γст для получения требуемого значения δh можно определить из выражения:

2BhR

стδ

−γ=γ .

При развороте осей верхнего и нижнего вал-

ка на угол γ=γст межвалковый зазор будет иметь прямоугольную форму. Если оси валков будут параллельными (γ=0), то зазор будет иметь фор-му с максимальной выпуклостью δh=2f. При уг-ле скрещивания γ>γст зазор принимает вогнутую форму δh<0.

Для выявления параметров формы концов раската в плане при прокатке в профилирован-ных скрещенных валках с последующим "про-глаживанием" в валках с прямоугольным зазо-ром были выполнены исследования на лабора-торном стане 250 кафедры "Обработка металлов давлением" ГВУЗ "Донецкий национальный технический университет".

В качестве моделирующего материала был выбран свинец. Масштаб моделирования выбран 1:20, что обусловлено размерами рабочих валков лабораторного стана (радиус валка R=25 мм, длина – L=250 мм).

На данном стане исследовался процесс про-катки толстых листов на стадии черновой про-катки для станов с длиной бочки 2000…3600 мм. Диаметр рабочих валков в черновой клети был принят 1000 мм. На этих станах прокатывают толстые листы из слябов толщиной Н=300 мм, длиной L=1600…3200 мм, шириной В= =1000…2200 мм.

При прокатке на стадии разбивки ширины без протяжки, длина сляба становится шириною. Исходя из масштаба моделирования, размеры образцов были приняты следующие: толщина Н=12 мм, ширина В=80…150 мм, длина L= =50…100 мм.

При прокатке в цилиндрических валках фор-ма концов раската будет выпуклой. На рисунке 2 показано формоизменение концов раската при обжатии в гиперболоидных валках с вогнутым (рисунок 2а) и одинаковым по ширине межвал-ковым зазором (рисунок 2б). После прокатки в таких валках форма концов раската будет вогну-тая (рисунок 2а). Изменяя угол скрещивания этих валков, можно получить межвалковый за-зор от вогнутой до выпуклой формы. После-дующее обжатие в скрещенных валках выравни-вает форму концов раската до прямоугольной (рисунок 2б).

Моделирование скрещивания осей рабочих валков осуществлялось за счет прокатки в соос-ных вогнутых по гиперболе рабочих валках с разной глубиной вогнутости.

Графически результаты моделирования про-катки в скрещенных рабочих валках приведены в работе [15].

В качестве факторов (независимых перемен-ных) формоизменения концов раската в плане приняли: В0/Н0 – фактор формы поперечного сечения образца, где В0 и Н0 – размеры образца до прокатки; В0/hк – фактор формы поперечного сечения раската, где hк – толщина раската; δh/H0 – относительная разнотолщинность начального зазора; λ – коэффициент вытяжки. В качестве параметров формы концов раскатов в плане бы-ли приняты: fсрпроф/В0 – относительная выпук-лость (+) и вогнутость (–) концов раскатов после прокатки в выпуклом межвалковом зазоре, где fсрпроф – средняя выпуклость или вогнутость кон-цов раската после прокатки в выпуклом межвал-ковом зазоре; fсрпроф-прог/В0 – относительная вы-пуклость (+) и вогнутость (–) концов раската по-сле прокатки в выпуклом межвалковом зазоре и последующего "проглаживания" в плоском меж-валковом зазоре, где fсрпроф-прог – выпуклость или вогнутость концов раската после прокатки в вы-пуклом межвалковом зазоре и последующего "проглаживания" в плоском межвалковом зазо-ре.

Диапазоны изменения переменных парамет-ров составили: В0/Н0=5,3…10,6; λ=1,5, 2,14 и 3; δh/H0=0,027…0,067; γст=0,0559…0,0968 рад. или 3,2…5,56°.

После математической обработки результа-тов исследования были получены зависимости для определения относительных средних значе-




ний стрел вогнутости (выпуклости) концов рас-катов после прокатки в вогнутых межвалковых зазорах как функция от разнотолщинности меж-валкового зазора и функция от угла перекоса верхнего рабочего валка. Зависимости аналогич-ны, т.к. разнотолщинность межвалкового зазора и угол перекоса верхнего рабочего валка зависят друг от друга. Эти зависимости имеют следую-щий вид:

⋅−λ+−δ

−= 1130,03360,01632,410,120

0

00 НВ

Нh

Bf профср

2

0

0

000

02

00,00370,8591,63 ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−λ

δ−

δ+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ δ⋅

НВ

Нh

Нh

НВ

Нh ,

−λ++γ+−= 124,00959,07,3046,10

0

0 НВ

Bf

в

профср

λ−λγ−γ−γ−0

0

0

02 0089,0839,037,1141НВ

НВ

ввв ,

+−δ

−=−

0

0

000022,037,5101,0

НВ

Нh

Bf проглпрофср

λδ

−⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ δ+λ+

0

2

01,18,690616,0Н

hН

h ,

−λ+−=−

0,09650,036540,220

0

0 НВ

Bf проглпрофср

λ−⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+λγ+γ−

0

02

0

02 0,0078003,01,377,78НВ

НВ

вв .

Зависимости адекватны, средняя ошибка ап-

проксимации составляет ξ=6…16 %, коэффици-ент множественной корреляции R=0,92…0,95.

Сущность нового способа прокатки толстых

листов состоит в осуществлении обжатий в по-перечных (разбивка ширины) и продольных проходах в черновой клети в соосных вогнутых по гиперболе валках, измерении (или расчете) формы концов раската в плане после последнего (к-того) прохода (fпроф), скрещивании валков на угол, определяемый по формуле

0

проф0

2

0

проф

0

проф0

66593,2

57313,118,006,0

Bf

hB

Bf

Bf

hB

к

кст

+

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−+

−γ=γ ,

и дополнительного корректирующего прохода, обеспечивающего ровные концы раската. Досто-инство способа – прокатка в скрещенных валках осуществляется с малым корректирующим об-жатием, а, следовательно, с малой осевой силой, действующей на подшипники валков. Недоста-ток – требуется установка специальных подушек для образования угла скрещивания валков.

Способ прокатки с перекосом верхнего ра-бочего валка

Моделирование процесса прокатки с пере-кошенным верхним рабочим валком выполнено для следующих двух вариантов прокатки.

1. Обжатие в первых двух (дополнительных профилирующих или совмещенных с основны-ми) реверсивных поперечных проходах при раз-бивке ширины сляба с углом перекоса, обеспе-чивающее неравномерное обжатие от макси-мального на кромке до нуля на 1/3 ширины с каждой стороны. Затем кантовка и проглажива-ние в соосных валках для увеличения компенса-ционной вогнутости торцов раската. Кантовка и

а б

Рисунок 2 – Влияние угла скрещивания гиперболоидных валков на форму поперечного сечения и концов раската:

а – прокатка с параллельными осями валков; б – прокатка в скрещенных гиперболоидных валках




а б

Рисунок 3 – Схема прокатки толстых листов с перекосом верхнего валка: а – первый проход; б – второй проход после кантовки сляба

завершение поперечных проходов с суммарной вытяжкой равной 3.

2. Обжатие сляба в поперечных проходах до заданной длины, два дополнительных реверсив-ных профилирующих прохода со скосом верхне-го валка, обеспечивающих неравномерность об-жатия с увеличением от кромки до трети шири-ны и ровные торцы раската.

Следовательно, предложенные способы про-катки отличаются расположением двух ревер-сивных профилирующих проходов: перед рабо-чими поперечными проходами или после них. Причем профилирующие проходы могут быть совмещены с рабочими (с заданными обжатия-ми).

На рисунке 3 показана схема способа про-катки толстых листов с перекосом верхнего вал-ка на угол φ по первому варианту. В первом проходе исходный прямоугольный сляб 1 обжи-мают в перекошенных валках только по одной кромке с обжатием краев сляба равным ΔНк на 1/3 ширины раската и получают раскат 2 с ко-сыми концами неравномерного поперечного се-чения (рисунок 3а). После кантовки осуществ-ляют реверсивный проход, обжимая другую кромку (рисунок 3б).

При прокатке с перекошенном верхнем вал-ком в первых двух проходах – независимыми переменными принимались: относительное об-жатие сляба толщиной Н на кромке ΔНк/Н рас-ката после разбивки ширины с толщиной hрш на кромках ΔНк/hрш; отношение В/Н; суммарную вытяжку λ∑. Диапазоны изменения независимых переменных составлял: B/H=6,7…12,5; ΔНк/Н= =0,046…0,16; λΣ=1,5…4; В/hрш=10…50; ΔНк/hрш= =0,04…0,37.

В качестве параметров формоизменения рас-

ката в плане были приняты: fср/В – средняя на переднем и заднем концах раската стрела вы-пуклости (+) или вогнутости (–) формы концов раскатов после разбивки ширины в параллель-ных валках, где fср – средняя на переднем и зад-нем концах раската стрела выпуклости или во-гнутости формы концов раскатов после разбивки ширины в параллельных валках; fсрпроф/В – сред-няя на концах раската стрела выпуклости (+) или вогнутости (–) формы концов раскатов после обжатия локальных участков ширины переко-шенным верхним валком около кромок сляба и разбивки ширины в параллельных валках; Δfсрпроф/В – показатель эффективности обжатия локальных участков ширины около кромок гото-вого раската перекошенным верхним валком, где Δfсрпроф – вклад обжатия локальных участков ши-рины раската верхним перекошенным валком около кромок сляба и разбивки ширины в парал-лельных валках на переднем и заднем концах раската.

Математическая обработка эксперименталь-ных данных позволила получить следующие за-висимости:

−⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+λ+−= Σ

2ср 0001,00411,00281,0

HB

Вf

20016,00021,0 ΣΣ λ−λ−HB , (1)

+λ+Δ

−−= Σ0291,02,00041,0008,0HН

HB

Вf кпрофср

−Δ

+λ−⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+ Σ H

НHB

HB к0135,00006,00002,0 2

2

ΣΣ λΔ

−λ−HН

HB к0225,00015,0 , (2)




+Δ

+Δ

−=Δ

рш

к

ррш

кпрофср

hН

HB

hН

Вf

0024,0076,00015,0

рш

к

hН

Вf

Вf Δ

λ−⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+ Σ

ср2

ср 82,55,10 . (3)

При прокатке по первому варианту прирав-

нивая зависимость (2) к нулю рассчитывают об-жатие на кромках сляба перед разбивкой шири-ны ΔНк, обеспечивающее ровные торцы раската после разбивки ширины. При прокатке по вто-рому варианту рассчитывают прогнозированное значение выпуклости концов после разбивки ширины в параллельных валках по зависимости (1), а затем, приравнивая (3) к нулю, рассчиты-вают ΔНк, в двух дополнительных проходах.

Для осуществления данного способа прокат-ки необходимо только раздельное управление нажимными винтами, т.е. для реализации необ-ходимо только математическое обеспечение для управления клетью.

Главное преимущество описанных выше способов прокатки по сравнению с известными [1…6,9,10] – не требуется установка быстродей-ствующих ГНУ, т.к. изменение межвалкового зазора осуществляется в паузах между прохода-ми, Потери с обрезью аналогичны потерям по известным способам, т.к. во всех способах как новых, так и известных, в результате формоиз-менения, получают раскат с прямоугольной формой в плане. Выводы

Разработанные способы прокатки толстых листов на основе использования влияния нерав-номерного обжатия по ширине раскатов за счет изменения формы межвалкового зазора в черно-вой клети в паузы между проходами путем пере-крещивания валков в горизонтальной плоскости и перекоса верхнего рабочего валка в вертикаль-ной плоскости не уступают известным способам по металлосбережению и отличаются минималь-ными затратами на исполнительные устройства для их реализации. Список литературы 1. Шинобу Т. Развитие контроля формоизмене-

ния полосы при прокатке / Нихон Гаккай кайхо. – 1980. – №2. – С. 79-84.

2. Совершенствование оборудования и техно-логии прокатки на толстолистовых станах за рубежом / Ю.В. Коновалов, Ю.В. Фурман, В.Г. Носов, Л.А. Никитина // Бюл. НТИ Чер-метинформация. – 1983. – №8. – С. 9-16.

3. Разработка и опробование нового способа

улучшения формы раскатов в плане на лис-товых станах / Ю.В. Коновалов, Ю.В. Фур-ман, Н.Н. Шкурко и др. // Металлургическая и горнорудная промышленность. – 1985. – №4. – С. 23-24.

4. Патент 86476 Україна, В21В1/38. Спосіб прокатки товстих листів / А.Л. Остапенко, Є.О. Руденко, Ю.В. Коновалов; НВ ТОВ "Донікс". №а200706740; заявлено 16.06.07; опубл. 27.04.09.

5. Руденко Е.А., Юрьев О.М., Забира Л.А. Оп-ределение параметра управления при про-катке листов с профилированием широких граней раската при реверсивной прокатке / Метал и литье Украины. – 2006. – №11-12. – С. 26-28.

6. Руденко Е.А., Курдюкова Л.А., Головано-ва А.Е. Эффективность нового металлосбе-регающего способа прокатки толстых листов / Обработка материалов давлением. – 2012. – №2. – С. 201-205.

7. Рудской А.И., Лунев В.А. Теория и техноло-гия прокатного производства. – СПб: Наука, 2005. – 540 с.

8. Карандаев А.С. Совершенствование автома-тизированных электроприводов агрегатов прокатного производства / Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. – 2014. – №1. – С. 3-15.

9. Патент 79692 Україна, МПК В21В1/38. Спосіб прокатки товстих листів / Юр’єв О.М., Руде-нко Є.О., Коновалов Ю.В.; Донецький націо-нальній технічний університет. №а200509792; заявлено 18.10.2005; опубл. 10.07.2007.

10. Руденко Е.А., Бурханов П.В., Юрьев О.М. Исследование нового металлосберегающего способа прокатки толстых листов / Металл и литье Украины. – 2004. – №3-4. – С. 54-56.

11. An introduction to iron and steel processing / Editor Morita Z., Emi T. – Tokyo (Japan): Ka-wasaki Steel 21st Century Foundation, 2001. Режим доступа: http://www.jfe-21st-cf.or.jp/in dex2.html

12. Seamless Pipes Manufacturers. Seamless Tubes Manufacturing Process. Seamless Pipes for Cross Country LPG Pipe Line. Plug Mill, CPE Process. Режим доступа: http://www.jindal. com/msl/seamless.html

13. SMS Meer GmbH – Cross-Roll Piercing Mills. Режим доступа: http://www.sms-meer.com/en/ portfolio/tube-plants/seamless-tube-plants/cross-roll-piercing-mills.html

14. Steel Tube and Pipe Manufacturing Processes. Режим доступа: http://www.smrw.de/files/steel _tube_and_pipe.pdf

15. Руденко Е.А., Курдюкова Л.А. Влияние




скрещивания рабочих валков на форму рас-ката в плане / Тези доповідей IV міжнародної науково-технічної конференції "Теоретичні

та практичні проблеми в обробці матеріалів тиском i якості фахової освіти". – Київ: НТТУ "КПІ", ММІ, 2013. – С. 55-56.

E.A. Rudenko /Dr. Sci. (Eng.)/, L.A. Kurduykova Donetsk National Technical University (Donetsk, Ukraine)

NEW METAL-SAVING METHODS OF THICK PLATES ROLLING

Background. Metal consumption coefficient is 1.18...1.25 when rolling thick plates at domestic mills, while it is 1.08 in the plate mills in Japan. Decreasing the metal consumption is achieved by reducing the side and end scraps, and, consequently, the shape approximation of the finished rolled plate to a rectangular outline. Thus, the new methods development of plates rolling with a rectangular outline and their cost-effective implementation is an important problem. Material and/or methods. Crossing of work rolls axes was modeled by rolling in coaxial work rolls concaved by hyperbola with different depth of concavity. Modeling of the rolling process for the slab with a skewed upper work roll was performed for the following two options. 1) Reduction in the first two reversible transverse passes (additional or combined) with slab width sectioning by a skew angle from the maximum at the edge, to zero at a third part of the width from each side. Tilting. Small reduc-tion in coaxial rolls. Tilting. Finishing of the transverse passes with a total elongation equal to 3. 2) Reduction of slab in transverse passes to a predetermined length, and two additional reversible profiling passes with skewed upper roll. Results. The study of rolling with non-uniform reduction across the roll width resulted in developing the following new methods of thick plates rolling. A method of thick plates rolling with crossing of hy-perbolic work rolls is carried out by the reduction in the transverse and longitudinal passes of rough-ing stand in coaxial rolls concaved by hyperbola, shape measurement of slab ends outline after the last pass, crossing the rolls by calculated angle and doing the additional corrective pass. A method of thick plates rolling with skewed upper work roll is carried out by the same schedules as in the model-ing. Conclusion. The methods of thick plates rolling are developed using the influence of non-uniform re-duction across the width of rolled plate. Non-uniform reduction in the roughing stand is carried out during the pauses between the passes by the crossing of the rolls in a horizontal plane, and the skew-ing of the upper work roll in a vertical plane. These methods are not inferior to the known ones by metal-saving and distinguished by minimal cost of actuators for their implementation. Keywords: thick plate, skewing of the upper work roll, crossing of work rolls.

Статья поступила 01.08.2013 г. © Е.А. Руденко, Л.А. Курдюкова, 2014

Редакция Международного научно-технического и производственного журнала

"МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И ОБОРУДОВАНИЕ" приглашает к сотрудничеству авторов статей и специалистов,

пишущих о современном состоянии горно-металлургического комплекса СНГ и мира, о новых технологиях и оборудовании металлургического производства,

а также о современных проблемах борьбы с вибрацией и шумом, идентификации процессов, протекающих в промышленном оборудовании

и машиностроительных конструкциях, по параметрам вибрации и шума и др.

Телефон:

Скайп:

+380 (62) 348-50-56 +380 (66) 029-44-30 vip_assa

Эл. почта:Интернет:

[email protected] metal.donntu.edu.ua vibro.donntu.edu.ua




УДК 621.777.4 Е.Б. Медведев /к.т.н./ ФГБОУ ВПО "Уфимский государственный авиационный технический университет" (Уфа, Россия) М.П. Барышников /к.т.н./ ФГБОУ ВПО "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова" (Магнитогорск, Россия)

КРИТЕРИИ ПЕРЕХОДА

ОТ НЕУСТАНОВИВШЕЙСЯ СТАДИИ ПРОЦЕССА ПРЯМОГО ВЫДАВЛИВАНИЯ К УСТАНОВИВШЕЙСЯ

ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПРУТКОВ Проанализированы известные критерии, определяющие момент перехода от неустановившей-ся стадии процесса прямого выдавливания к установившейся. Предложен новый критерий, в основу которого положен характер изменения формы поперечной линии раздела слоёв в биме-таллических заготовках с поперечной слоистостью при деформации. Таким критерием мо-жет служить момент формирования на определённом расстоянии от переднего торца биме-таллического прутка поперечной параболической линии с максимальной кривизной, присущей всем остальным поперечным линиям, следующим за ней. Указанное расстояние является коли-чественной оценкой предложенного критерия. Ключевые слова: критерий, установившаяся и неустановившаяся стадии процесса прямого выдавливания, биметаллический пруток, поперечная слоистость, парабола.


Изготовление биметаллических прутков хо-лодным прямым выдавливанием из биметалли-ческих заготовок с поперечной слоистостью яв-ляется основной операцией технологического процесса получения, например, биметалличе-ских электродов искровых свечей зажигания двигателей внутреннего сгорания. В процессе изготовления прутков из таких заготовок могут возникать существенные различия в геометриче-ской форме и размерах оболочки и сердечника прутка при весьма незначительном изменении толщин слоёв исходной биметаллической заго-товки. В результате этого оказываются различ-ными и теплофизические свойства получаемых электродов. Объясняется это тем, что в зависи-мости от размеров слоёв исходной заготовки окончательные размеры прутка (электрода) и его эксплуатационные свойства могут быть получе-ны на разных стадиях процесса прямого выдав-ливания – на неустановившейся или установив-шейся, характер деформации материала на кото-рых различен. В связи с этим актуальной являет-ся задача установления критерия, определяюще-го переход от неустановившейся стадии процес-са прямого выдавливания к установившейся, и позволяющего найти взаимосвязь между разме-рами биметаллической заготовки и полученны-

ми размерами прутка. Анализ последних исследований и публика-ций

Процесс прямого выдавливания (прессова-ния) можно разделить на три последовательных стадии: неустановившуюся или начальную, ко-торая характеризуется нестационарным течени-ем металла, установившуюся или основную, ха-рактеризующуюся стационарным течением ме-талла и заключительную, на которой установив-шееся течение металла прекращается, и процесс выдавливания заканчивается [1…3]. Каждая из этих стадий отличается характером силовых и деформационных условий. Поэтому при дефор-мировании биметаллических заготовок структу-ра, свойства и размеры участков изделия, полу-ченные на этих стадиях, оказываются различны-ми.

Критерием перехода от неустановившейся стадии процесса прямого выдавливания к уста-новившейся принято считать момент достиже-ния силой деформирования максимального зна-чения на графике "сила деформирования-ход инструмента". Критерий показывает, при каком ходе инструмента (пуансона) сила деформиро-вания достигает максимального значения. Одна-ко он не определяет длину участков изделия,




сформированных соответственно на неустано-вившейся и установившейся стадии процесса прямого выдавливания, и не устанавливает связи между длинами этих участков и размерами слоёв исходной заготовки.

Анализ ряда работ [1,4,5], связанных с про-цессом прямого выдавливания (прессования), показал, что неустановившаяся стадия процесса начинается с распрессовки заготовки в контей-нере и заканчивается заполнением обрабатывае-мым металлом конического канала и калибрую-щего пояска матрицы. К этому моменту пуансон совершает рабочий ход, которому соответствует максимальная сила деформирования. Этот мо-мент и принимается за критерий перехода от не-установившейся стадии процесса прямого вы-давливания к установившейся. Вопрос опреде-ления длины передней части изделия, сформи-рованной на неустановившейся стадии процесса, и установления связи её размеров с размерами исходной заготовки, в работах не рассматрива-ется. Указывается лишь на то, что характер де-формации металла на этой стадии отличается от характера деформации металла на установив-шейся стадии процесса.

Авторы работы [6] несколько иначе подходят к вопросу определения конца неустановившейся стадии. Они считают, что неустановившаяся стадия процесса выдавливания более продолжи-тельна, и заканчивается выходом некоторого ко-личества металла из калибрующего пояска мат-рицы. Именно к этому моменту сила деформи-рования достигает своего максимального значе-ния. Данный момент, как и в предыдущем слу-чае, также принимается за критерий перехода от неустановившейся стадии процесса к устано-вившейся. Ниже авторами получена аналитиче-ская зависимость, позволяющая рассчитать дли-ну переднего конца изделия, вышедшего из ка-либрующего пояска. Однако задача определения этой длины, сформированной на неустановив-шейся стадии процесса выдавливания и завися-щей от размеров исходной заготовки, в работе не решается.

Таким образом, принятые критерии опреде-ляют лишь границу между неустановившейся и установившейся стадиями процесса прямого вы-давливания, но не позволяют определить длину участков изделия, сформированных на каждой из этих стадий, и не дают возможность устано-вить взаимосвязь длин этих участков с размера-ми исходной заготовки. Цель (задачи) исследования

Целью настоящей работы является нахожде-ние критерия, устанавливающего момент пере-

хода от неустановившейся стадии процесса пря-мого выдавливания к установившейся, и позво-ляющего определить на какой из этих стадий будут сформированы окончательные размеры прутка, полученного из биметаллической заго-товки с поперечной слоистостью. Основной материал исследования

Характер формоизменения биметаллической заготовки при деформировании зависит от цело-го комплекса технологических факторов, таких как размеры исходной заготовки, степень де-формации, коэффициент внешнего контактного трения, геометрия инструмента и т.д. В работе рассмотрено влияние только одного из этих фак-торов – размеров исходной биметаллической заготовки с поперечной слоистостью, как одного из наиболее значимых факторов. Остальные факторы деформирования считались неизмен-ными.

Биметаллическая заготовка с поперечной слоистостью, из которой изготавливаются ко-роткие биметаллические прутки, показана на рисунке 1. Заготовка состоит из двух слоёв: верхнего 1 и нижнего 2 толщиной h. Каждый из этих слоёв имеет диаметр D. Толщина h нижнего слоя заготовки обычно небольшая (как правило, h/D<1), что, при определённых условиях дефор-мирования, может привести к окончательному формированию торцевой оболочки прутка на неустановившейся (начальной) стадии процесса выдавливания.

Рисунок 1 – Биметаллическая заготовка

с поперечной слоистостью

Рисунок 2 – Биметаллический электрод

искровой свечи зажигания двигателя внутреннего сгорания




а б

Рисунок 3 – Исходная многослойная заготовка с поперечной слоистостью (а)

и продольное диаметральное сечение полученного из неё прутка (б)

Известным представителем таких прутков

является биметаллический центральный элек-трод искровых свечей зажигания двигателей внутреннего сгорания [7…9], состоящий из теп-лопроводного сердечника 1 и жаростойкой обо-лочки 2 (рисунок 2). Его торцевая оболочка толщиной b в зависимости от толщины h нижне-го слоя исходной заготовки, изображённой на рисунке 1, может быть окончательно сформиро-вана как на неустановившейся, так и на устано-вившейся стадии процесса прямого выдавлива-ния.

Авторами предложен критерий, в основу ко-торого положен характер изменения формы по-перечной линии раздела слоёв в биметалличе-ских прутках, полученных из биметаллических заготовок с поперечной слоистостью. Эту линию можно рассматривать как аналог поперечных линий координатной сетки, применяемой при изучении пластической деформации металлов. Прежде чем перейти к описанию предложенного критерия следует привести некоторые основные положения, касающиеся характера изменения поперечных линий координатной сетки при пря-мом выдавливании заготовки через одноканаль-ную матрицу с каналом круглого поперечного сечения [1].

1. Ранее прямые поперечные линии коорди-натной сетки на исходной заготовке диаметром D (рисунок 3а), принимают на прутке диаметром d (рисунок 3б) формы, близкие к параболам (за исключением нескольких линий, примыкающих к переднему торцу прутка) и описываются кано-ническим уравнением параболы:

Kxpxy 222 == ,

где p – параметр параболы; K – кривизна пара-болы в точке, соответствующей её вершине; y, x – координаты точек параболы.

Кривизна этих парабол зависит от их распо-ложения, т.е. от удалённости b вершин этих па-рабол от переднего торца прутка.

2. Поперечные линии, примыкающие непо-средственно к переднему торцу прутка, прини-мают форму ломаной линии.

3. Кривизна поперечных линий увеличивает-ся в направлении, обратном течению металла, т.е. от переднего торца прутка к заднему.

4. В установившейся стадии процесса выдав-ливания поперечные параболические линии сет-ки находятся на одинаковом расстоянии l0 друг от друга (см. рисунок 3б), и почти конгруэнтны, т.е. имеют одинаковую кривизну.

Из приведённых положений 1…3 следует, что поперечные линии координатной сетки, примыкающие к переднему торцу прутка, имеют форму, отличающуюся от параболической, а по-перечные линии, расположенные на некотором расстоянии от торца прутка, принимают форму парабол, кривизна которых увеличивается в на-правлении от переднего торца прутка к заднему.

Из четвёртого положения вытекает, что в ус-тановившейся стадии процесса прямого выдав-ливания поперечные линии координатной сетки имеют одинаковую кривизну и располагаются по длине прутка на одинаковом расстоянии друг от друга, т.е. с одинаковым шагом.

Таким образом (рисунок 3б), на неустано-вившейся стадии процесса прямого выдавлива-ния (на которой формируется передний конец прутка длиной А) происходит изменение формы и увеличение кривизны поперечных линий коор-динатной сетки по мере их удаления от передне-го торца прутка. А на установившейся стадии (которая соответствует формированию основной части прутка длиной В) все поперечные линии имеют форму парабол, имеющих максимальную для данных условий деформирования кривизну и следующих друг за другом на одинаковом рас-стоянии.

На основании вышеизложенного можно сде-лать следующий вывод: критерием перехода от неустановившейся стадии процесса прямого вы-давливания к установившейся может служить момент формирования на определённом рас-стоянии от переднего торца прутка поперечной параболической линии с максимальной кривиз-ной, присущей всем остальным поперечным ли-ниям, следующим за ней. Эта линия на рисунке 3б обозначена точками С. Она представляет со-бой границу, отделяющую участки прутка, сформированные на неустановившейся и уста-




новившейся стадиях процесса. На исходной за-готовке (рисунок 3а) этой линии соответствует поперечная прямая линия, обозначенная таким же образом, точками С.

Количественной оценкой предложенного критерия служит расстояние от переднего торца прутка до вершины ближайшей поперечной па-раболической линии, имеющей максимальную кривизну. Это расстояние соответствует длине А переднего конца прутка, сформированного на неустановившейся стадии процесса прямого вы-давливания, и остаётся неизменным до конца всего процесса выдавливания. Обозначив это расстояние через bC (см. рисунок 3б), а расстоя-ние от переднего торца прутка до вершины лю-бой другой поперечной линии – через b, полу-чим, что при b≥bC имеет место установившаяся стадия процесса выдавливания, а при b<bC – не-установившаяся стадия.

Расстояние bC можно определить по сле-дующей формуле:

2C

Chb μ

= , (1)

где µ– коэффициент вытяжки; hC – толщина нижнего слоя биметаллической заготовки с по-перечной слоистостью (см. рисунок 3а), при ко-

торой формируется толщина bC торцевой обо-лочки биметаллического прутка, соответствую-щая окончанию неустановившейся стадии про-цесса выдавливания и началу установившейся стадии:

qhC μ= , (2)

где q – параметр, зависящий от условий дефор-мирования (определяется расчётно-эксперимен-тальным путём).

Методика определения параметра q и вывод формул (1) и (2) даны в работе [10].

При h<hC торцевая оболочка прутка будет полностью сформирована на неустановившейся стадии процесса выдавливания, а при h≥hC – на установившейся стадии (см. рисунок 3а).

Таким образом, предложенный критерий по-зволяет определить на какой из стадий процесса (при заданных размерах заготовки) будут сфор-мированы окончательные размеры биметалличе-ского прутка, влияющие на его эксплуатацион-ные свойства.

Для проверки адекватности предложенного критерия было выполнено численное моделиро-вание процесса холодного прямого выдавлива-ния биметаллических заготовок с поперечной слоистостью в программном комплексе "Deform

а б в

Рисунок 4 – Моделирование процесса холодного прямого выдавливания биметаллических заготовок с поперечной слоистостью с помощью программного комплекса "Deform 2D":

а – медно-алюминиевая заготовка диаметром 5,3 и высотой нижнего медного слоя 2,2; б и в – медно-алюминиевая и медно-никелевая заготовка диаметром 7 мм и высотой

нижнего никелевого слоя 2,6 мм; Load Prediction – график изменения силы деформирования; Stroke – ход инструмента (пуансона), мм; Load (N) – сила деформирования, Н; Step – шаг расчёта;

lПК – длина переднего конца прутка, вышедшая из конического участка матрицы в момент окончания неустановившейся стадии процесса прямого выдавливания, мм; А и В – точки, соответствующие моментам окончания неустановившейся стадии

процесса выдавливания и всего процесса выдавливания




Таблица 1 – Результаты расчёта и численного моделирования Рисунок

Параметры заготовки (рисунок 1)

Параметры инструмента

fZ

μ=D

2 /d2

q

Параметр прутка bС, мм по результатам Расхождение

параметра bС, %

номер слоя и его материал

размеры, мм D,

мм d, мм 2α, ° расчёта моделирования

1 2 D hC

4а Al Cu 5,3 2,2 5,3 2,9 120 0,12 3,34 0,6 3,34 3,25 2,8 4б Al Cu 7 2,6 7 3,14 120 0,12 4,97 0,39 4,82 4,7 2,6 4в Cu Ni 7 2,6 7 3,14 120 0,12 4,97 0,43 5,31 5,15 3,1 2D" (рисунок 4). Моделировалось выдавливание медно-никелевых и медно-алюминиевых загото-вок, имеющих различный диаметр D и различ-ную высоту hC нижнего слоя. Применялось три вида заготовок: медно-алюминиевые диаметром 5,3 мм с высотой нижнего медного слоя 2,2 мм (см. рисунок 4а); медно-алюминиевые (см. рису-нок 4б) и медно-никелевые диаметром 7 мм с высотой нижнего никелевого слоя 2,6 мм (см. рисунок 4в). Высота hC нижнего слоя заготовок, которая должна была обеспечить получение вир-туального прутка с толщиной bC торцевой обо-лочки, рассчитывалась по формуле (2). Расчёт-ная толщина bC торцевой оболочки прутка опре-делялась по формуле (1). Прямое выдавливание проводилось при различных условиях деформи-рования. Неизменными оставались угол конуса матрицы 2α=120° и показатель внешнего кон-тактного трения fZ=0,12. Результаты выполнен-ного численного моделирования и расчёта пред-ставлены в таблице 1.

Из рисунка 4 видно, что во всех трех вариан-тах заготовки торцевая оболочка прутка толщи-ной bC, сформировавшись к концу неустановив-шейся стадии процесса выдавливания (из нижне-го слоя заготовки hC), остаётся неизменной и на установившейся стадии, и не изменяется до кон-ца процесса, что согласуется с основными поло-жениями о течении металла при прямом выдав-ливании. Значение bC, полученное при модели-ровании, незначительно отличается от расчётно-го значения (см. таблицу 1), что подтверждает адекватность предложенного критерия. Кроме того, момент формирования торцевой оболочки толщиной bC совпадает с моментом достижения силой деформирования максимального значения Pmax, что является общепризнанным критерием перехода от неустановившейся стадии процесса выдавливания к установившейся, и ещё раз под-тверждает достоверность предложенного крите-рия.

Выполненные исследования подтвердили также точку зрения авторов работы [6] о том, что к концу неустановившейся стадии процесса прямого выдавливания из калибрующего пояска матрицы должен выйти пруток некоторой дли-

ны. На рисунке 4 видно, что неустановившаяся стадия выдавливания действительно заверши-лась выходом части прутка из калибрующего пояска матрицы. Выводы

Предложенный критерий перехода от неус-тановившейся стадии процесса прямого выдав-ливания к установившейся позволяет выявить ту стадию процесса, на которой (при заданных раз-мерах заготовки) формируются окончательные размеры прутка, определяющие его эксплуата-ционные свойства.

Выполненный численным моделированием с помощью программного комплекса "Deform 2D" процесс холодного прямого выдавливания биме-таллических заготовок с поперечной слоисто-стью подтвердил адекватность предложенного критерия и его количественной оценки, которая определяет длину участка прутка, сформирован-ного на неустановившейся стадии процесса пря-мого выдавливания.

Момент перехода от неустановившейся ста-дии процесса прямого выдавливания к устано-вившейся стадии совпадает с моментом дости-жения силой деформирования максимального значения, что соответствует результатам работ других авторов и подтверждает достоверность предложенного критерия. Список литературы 1. Перлин И.Л., Райтбарг Л.Х. Теория прессо-

вания металлов. – М.: Металлургия, 1995. – 336 с.

2. Metalworking: Bulk Forming. ASM Handbook. – Vol.14A / Editor Semiatin S.L. – Materials Park (USA): ASM International, 2005. – 888 р.

3. Qamar S.Z., Arif A.F., Sheikh A.K. A new defi-nition of shape complexity for metal extrusion / Journal of Materials Processing Technology. – 2004. – Issue 155-156. – P. 1734-1739.

4. Extrusion of Hybrid Sheet Metals / M. En-gelhardt, N. Grittner, W. Reimche et al. // Jour-nal of Materials Processing Technology. – 2012. – Issue 212. – P. 1030-1038.

5. Hot Deformation and Processing of Aluminum




Alloys / H.J. McQueen, S. Spigarelli, M.E. Kassner, E. Evangelista. – Boca Raton (USA): CRC Press, 2011. – 585 p.

6. Глебов Ю.П., Захаров М.Ф. О связи макси-мума усилия прессования с деформацией ме-талла в начальной стадии процесса / Обра-ботка металлов и сплавов давлением: сб. на-уч. тр. – М.: Изд-во ВИЛС, 1965. – С. 198-208.

7. Басс Б.А. Свечи зажигания: Краткий спра-вочник. – М.: ЗАО КЖИ "За рулём", 2002. – 120 с.

8. Медведев Е.Б. Технология получения биме-таллического центрального электрода искро-вой свечи зажигания ДВС / Технология ма-шиностроения. – 2003. – №6. – С. 22-25.

9. Медведев Е.Б., Шустер Л.Ш., Барышников М.П. Исследование и разработка роторной технологии изготовления биметаллических электродов свечей зажигания ДВС / Методы повышения технологических возможностей металлообрабатывающего оборудования с ЧПУ: межвуз. сб. науч. тр. – Уфа: Изд-во УГАТУ, 2010. – С. 75-82.

10. Медведев Е.Б., Абрамов А.Н., Медведев А.Е. Особенности формоизменения оболочки би-металлического электрода свечи зажигания ДВС, полученного прямым выдавливанием из заготовки с поперечной слоистостью / Кузнечно-штамповочное производство. – 2008. – №12. – С. 43-47.

E.B. Medvedev /Cand. Sci. (Eng.)/ Ufa state aviation technical university (Ufa, Russia) М.Р. Baryshnikov /Cand. Sci. (Eng.)/ Nosov Magnitogorsk State Technical University (Magnitogorsk, Russia)

CRITERIA FOR TRANSITION FROM UNSTEADY TO STEADY STAGE

OF DIRECT EXTRUSION PROCESS IN THE BIMETALLIC RODS MANUFACTURE Background. In the manufacture of rods from bimetallic blanks with transverse stratification by cold direct extrusion, the final dimensions of rods layers may be formed at the steady and unsteady stages of the extrusion process. The shape and dimensions of the rods layers, which influence their perfor-mance properties, will vary. The topical issue is to determine the stage, at which the operational sizes of the rod are formed under different deformation conditions. For this, in turn, it is necessary to de-termine the boundary line which separates the stages. Materials and/or methods. Software complex "Deform 2D" is used for research, in which was mod-eled the process of direct cold extrusion of bimetallic billets: copper-aluminum and copper-nickel. Results. The criterion is proposed, which is based on the nature of changes in the shape of the trans-verse line between the layers of bimetallic rods obtained from bimetallic billets with a transverse stratification. In the process of direct extrusion, previously straight transverse lines between the layers in the blank takes the form of curved transverse lines between the layers in the rod. Moreover, at the steady stage, these lines are very close to the parabolas which have the same curvature, and at the un-steady stage these lines differ from parabolas and have different curvatures. It is proved that as the criterion for the transition from the unsteady stage of the direct extrusion process to the steady stage can serve a moment of formation at a certain distance from the front end of the rod cross-section of parabolic curve with maximum curvature inherent in the rest of the cross-lines following it. As the quantitative assessment of this criterion serves the distance from the front end of the rod to the top of the nearest transverse parabolic curve with maximum curvature. Conclusions. The proposed criterion of the transition from the unsteady stage of the direct extrusion process to steady stage allows to reveal those stage of the process, at which the final dimensions of the product are formed determining its performance characteristics. The adequacy is proved of the pro-posed criterion and its quantitative evaluation, which determines the length of the rod formed on the unsteady stage of the direct extrusion process. Keywords: criterion, steady and unsteady stages of the direct extrusion process, bimetallic rod, cross layering, a parabola.

Статья поступила 06.08.2014 г. © Е.Б. Медведев, М.П. Барышников, 2014

• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • ОБОРУДОВАНИЕ



УДК 621.746.27+658.58 А.Л. Сотников /к.т.н./ ГВУЗ "Донецкий национальный технический университет" (Донецк, Украина)

ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИРОВАНИЯ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ МНЛЗ Рассматриваются современные существующие и перспективные методы и средства контро-ля и диагностирования оборудования машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ), направ-ленные на обеспечение надежности и безотказности оборудования, стабильности и безопас-ности процессов непрерывной разливки стали на МНЛЗ и качества получаемых заготовок. Вы-полнена классификация методов и средств контроля и диагностирования на 3 группы: кон-троль положения оборудования; диагностирование технического состояния оборудования; контроль режимов работы оборудования и условий формирования непрерывнолитого слитка. Ключевые слова: МНЛЗ, контроль, диагностирование, техническое состояние, технологиче-ская ось, оборудование, зона вторичного охлаждения, тянуще-правильное устройство, элек-тронный тахеометр.


В процессе эксплуатации машин непрерыв-ного литья заготовок (МНЛЗ) для предупрежде-ния отклонений конструктивных и технологиче-ских параметров основного технологического оборудования машин от заданных значений сле-дует применять комплекс мер, в частности включающий проведение контроля и диагности-рования как режимов работы и технического со-стояния оборудования, так и условий формиро-вания непрерывнолитого слитка (НЛС). Полу-ченные при этом сведения позволят рационально подойти к проведению технического обслужива-ния и ремонта (ТОиР) оборудования МНЛЗ. Во время плановых и внеплановых остановок осу-ществлять замену деталей, узлов и механизмов МНЛЗ имеющих предельный срок службы, вы-полнять корректировку режимов работы обору-дования, а также проводить его выставку отно-сительно технологической оси ручья машины и т.д. Актуальной проблемой в этом случае явля-ется анализ современных существующих и пер-спективных методов и средств контроля и диаг-ностирования основного технологического обо-рудования МНЛЗ. Анализ последних исследований и публика-ций

К основному технологическому оборудова-нию МНЛЗ, техническое состояние которого определяет производительность машины, безо-пасность и стабильность процессов непрерывной разливки стали, а также качество получаемых заготовок относится: кристаллизатор с механиз-мом качания, роликовая проводка зоны вторич-

ного охлаждения (ЗВО) и роликовая клеть тяну-ще-правильного устройства (ТПУ). Контроль и диагностирование данного оборудования позво-ляет заблаговременно предупредить возникно-вение и аварийное развитие повреждений ответ-ственных его узлов и деталей, что дает возмож-ность сократить количество внеплановых про-стоев МНЛЗ, исключить прорывы НЛС под кри-сталлизатором и соответствующие затраты на устранение последствий прорывов, а также оп-ределить рациональное содержание работ по ТОиР оборудования МНЛЗ во время плановых и внеплановых остановок. Все это в комплексе позволяет повысить производительность и ко-эффициент использования МНЛЗ, а также каче-ство получаемых заготовок.

Наиболее полно функции и задачи контроля МНЛЗ рассмотрены в работе [1]. Обзор методов и соответствующих современных средств мони-торинга и диагностирования механизма качания кристаллизатора (МКК) МНЛЗ выполнен в рабо-те [2]. Аналогичные обобщающие работы, при-менительно к другому основному оборудованию МНЛЗ автору неизвестны. Цель (задачи) исследования

Целью настоящей работы является определе-ние основных современных задач и методов контроля и диагностирования основного техно-логического оборудования МНЛЗ, а также их классификация. Основной материал исследования

Известные методы контроля и диагностиро-вания основного технологического оборудова-

ОБОРУДОВАНИЕ • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •



ния МНЛЗ можно разделить на три группы: кон-троль положения оборудования; диагностирова-ние технического состояния оборудования; кон-троль режимов работы оборудования и условий формирования НЛС.

Контроль положения оборудования МНЛЗ Технологическая ось радиальной (криволи-

нейной) МНЛЗ, относительно которой распола-гается технологическое оборудование машины, как правило, образована комбинацией прямой вертикальной линией (на участке "промежуточ-ный ковш-кристаллизатор"), дугой окружности переменного радиуса (на участках "кристаллиза-тор-ЗВО-ТПУ"), переходящей в прямую гори-зонтальную линию (на участке "ТПУ-устройство резки заготовок"). Форма технологической оси МНЛЗ выбирается из условия осуществления литья заготовок с расчетной максимальной ско-ростью и движения НЛС с минимальными на-пряжениями деформации правки для вывода его на горизонт. Минимальные напряжения дефор-мации зависят от радиуса кривизны технологи-ческой оси машины [3]. Переменный радиус технологической оси МНЛЗ обеспечивает в про-цессе литья заготовок прогрессирующую правку НЛС по нескольким участкам разгиба характе-ризующихся различными радиусами для вывода на горизонт. Радиус начальной дуги окружности является базовой характеристикой радиальной МНЛЗ.

Фактические условия формирования НЛС в кристаллизаторе и ЗВО, скорость движения и напряжения деформации правки слитка опреде-

ляются фактическим положением технологиче-ского оборудования МНЛЗ относительно ее тех-нологической оси.

В процессе эксплуатации МНЛЗ, в связи с жесткими и сложными условиями работы (высо-кая температура, запыленность и влажность), происходит:

– износ рабочих поверхностей и подшипни-ковых узлов технологического оборудования машины (гильз кристаллизаторов, МКК, роликов ЗВО и ТПУ);

– деформация металлоконструкций и кор-пусных деталей оборудования машины;

– разрушение и эрозия фундаментов и уста-новочных плоскостей оборудования, нарушение расположения реперов, заложенных при строи-тельстве машины.

В ходе периодического ТОиР оборудования МНЛЗ стараются устранить результаты этих яв-лений.

В настоящее время, благодаря инновацион-ному развитию электронно-вычислительных и измерительных технологий в машиностроитель-ной, геодезической и металлургической практи-ке находят широкое применение методы и сред-ства измерения геометрических размеров на ос-нове лазерной техники и технологий [4]. С по-мощью современных лазерных средств измере-ния стало возможным осуществлять не только контроль планово-высотного положения техно-логического оборудования МНЛЗ, его выставку и центровку, но и выполнять оценку техническо-го состояния оборудования и металлоконструк-ций машины.

Рисунок 1 – Лазерная система центрирования погружного стакана ST271 PalmSLL

Лазерный излучатель

Визуализируемая вертикальная линия, по которой выставляется погружной стакан

Промежуточный ковш

Погружной стакан

• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • ОБОРУДОВАНИЕ



Рисунок 2 – Процесс измерения геометрического профиля гильзы кристаллизатора с помощью системы контроля кристаллизатора MCS-3000

Отклонение соосности канала стакана-доза-

тора промежуточного ковша с кристаллизатором МНЛЗ в пределах 7…8 мм приводит к наруше-нию симметрии движения потоков металла в жидкой ванне кристаллизатора и обуславливает появление наружных и внутренних продольных, поперечных и диагональных трещин, дефектов усадочного происхождения в результате возник-новения внутренних напряжений, а также ром-бичности НЛС наряду с технологическими при-чинами [5].

Если в процессе разливки стали на МНЛЗ положение промежуточного ковша можно опе-ративно откорректировать [6], то выставку по-ложения кристаллизатора относительно техно-логической оси ручья можно осуществить толь-ко во время остановки разливки стали.

На ОАО "Челябинский металлургический

комбинат" (Россия) была разработана и внедрена технология позиционирования стаканов-дозато-ров промежуточного ковша относительно кри-сталлизаторов 6-ти ручьевой МНЛЗ с помощью лазерного излучателя, что позволило значитель-но улучшить центрирование струи металла, уменьшить ромбичность НЛС, сократить потери металла в ручьях [5]. На рисунке 1 показана ана-логичная по назначению лазерная система цен-трирования погружного стакана ST271 PalmSLL, конструкции "Sequence Technologies, Inc." (США).

Износ рабочих поверхностей гильзы кри-сталлизатора является одним из факторов, обу-славливающих прорывы НЛС под кристаллиза-тором, внутренние трещины в слитке [5] и ром-бичность слитка [7]. В связи с чем, актуальным является организация постоянного системного

Рисунок 3 – Внешний вид устройства контроля гильзы кристаллизатора "Mould Сhecker" [8,10]

Измерительный модуль

Гильза кристаллизатора

Модуль анализа данных (персональный компьютер)

Привод перемещения измерительного модуля

Гильза кристаллизатора

Модуль анализа данных (персональный компьютер)

ОБОРУДОВАНИЕ • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •



мониторинга состояния размеров и формы рабо-чих поверхностей эксплуатируемых гильз кри-сталлизаторов.

Геометрические размеры и форма рабочих поверхностей гильзы кристаллизатора опреде-ляются с использованием различных электрон-ных приборов (рисунок 2) [5,8], с помощью ко-торых выполняется компьютерная обработка результатов измерений, построение таблиц и графиков; имеется возможность представления результатов измерения в трехмерном виде [9].

Фирмой "Voestalpine Mechatronics GmbH" (Австрия) разработано и внедряется на многих металлургических предприятиях устройство контроля состояния гильзы кристаллизатора – "Mould Сhecker" (рисунок 3) [8,10,11]. В качест-ве измерительного блока используется лазерный сенсор, с помощью которого выполняется изме-рение (геометрических размеров) конусности и износа рабочей поверхности гильзы кристалли-затора МНЛЗ, а также контроль ее соосности с поддерживающими роликами, прикрепленными к нижнему торцу кристаллизатора. Последнее наиболее актуально, позволяя осуществлять вы-ставку роликов по отношению к параболическо-му профилю рабочей поверхности современных гильз кристаллизаторов с учетом изменения геометрических размеров и формы профиля в процессе разливки больших серий плавок (изно-са поверхности гильзы). На рисунке 4 показаны одни из результатов измерений с помощью дан-ного устройства.

Но даже в случае применения устройств кон-троля MCS-3000 или "Mould Сhecker" необхо-димо дополнительное решение задачи выставки и настройки кристаллизатора соосно с другими

узлами и механизмами технологического обору-дования МНЛЗ. Устройства являются специали-зированными и не позволяют решать эту задачу. При этом также актуальным является вопрос контроля траектории колебательного движения кристаллизатора обеспечиваемого МКК относи-тельно технологической оси МНЛЗ [12]. Из-за конструктивных ограничений и естественных процессов износа современные рессорные МКК обеспечивают отклонение соосности кристалли-затора с технологической осью на уровне 0,06…0,09 мм, тогда как рычажные механизмы качания – до 1 мм [13].

В решении задач контроля траектории дви-жения кристаллизатора МНЛЗ широкое приме-нение нашли методы виброметрии (рисунок 5). Известны, как зарубежные [10], так и отечест-венные [14] системы контроля траектории дви-жения кристаллизатора МНЛЗ. Недостатком данных систем является невозможность опреде-ления фактических значений отклонения траек-тории движения кристаллизатора относительно технологической оси ручья машины. В этом на-правлении, одно из возможных решений было найдено автором в работе [15], при выполнении которой был разработан метод контроля факти-ческого радиуса качания кристаллизатора [16], в сравнении которого с базовым радиусом МНЛЗ можно определить значение отклонения и его причины.

Слиток, формируемый в кристаллизаторе МНЛЗ, должен перемещаться в ЗВО по специ-ально рассчитанной траектории (вдоль оси тех-нологического канала (ручья)) для того, чтобы на поверхности слитка не образовывались складки и трещины [17 и др.]. При этом критич-

Рисунок 4 – Развертка профиля гильзы кристаллизатора с цветовым масштабом

износа его рабочей поверхности, полученная с помощью "Mould Сhecker" [7]

Рисунок 5 – Траектория движения точек контроля по периметру кристаллизатора (1…4)

слябовой МНЛЗ по результатам измерения с помощью системы "KT450 FieldSERVICE" [2]

• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • ОБОРУДОВАНИЕ



Установка затравки в исходное положение Процесс измерения зазора между роликами ЗВО Рисунок 6 – Общий вид измерительной затравки "Roll Gap Checker" [10,11]

ным является переход от кристаллизатора к 1-й секции роликовой проводки ЗВО (к поддержи-вающим роликам под кристаллизатором), где возможен прорыв корочки слитка.

По требованиям [18] допустимые отклонения положения роликовой проводки блюмовой МНЛЗ составляют 0,1…1 мм, а по требованиям проектно-конструкторской документации сорто-вой МНЛЗ конструкции ПАО "Новокраматор-ский машиностроительный завод" (Краматорск, Украина) и "Danieli & C. Officine Meccaniche S.p.A." (Италия) – 0,2…0,25 мм. По результатам исследований [3] установлено, что данные от-клонения не должны превышать 0,2…0,5 мм.

Известны устройства для контроля и выстав-ки кристаллизатора и роликов ЗВО и ТПУ МНЛЗ в форме затравки. В качестве средств контроля используются датчики-преобразовате-ли и специальная регистрирующая аппаратура. Например, современная измерительная затравка "Roll Gap Checker" (рисунок 6) фирмы "Voestal-pine Mechatronics GmbH" позволяет со скоро-стью до 5 м/мин. проводить измерение расстоя-

ния между роликами ЗВО и ТПУ, их смещение относительно положения затравки, а также про-кручиваемость [10,11]. Недостаток данного уст-ройства заключается в невозможности опреде-ления абсолютных значений отклонений поло-жения роликовой проводки ЗВО и ТПУ относи-тельно технологической оси ручья МНЛЗ. Кроме этого применение устройства ограничивается только слябовыми МНЛЗ, т.е. для блюмовых и сортовых машин оно практически не подходит.

Для выставки металлургического оборудова-ния, включая оборудования МНЛЗ, главным об-разом роликов ЗВО и ТПУ, в мировой практике находят применение электронные тахеометры и трекеры [19]. По заверению разработчиков точ-ность выставки положения оборудования МНЛЗ относительно технологической оси МНЛЗ со-ставляет ±0,07 и ±0,01 мм, соответственно. К сожалению, найти в зарубежной научно-техни-ческой литературе описания методов выполне-ния высокоточных геодезических работ по вы-ставке промышленного оборудования, в т.ч. оборудования МНЛЗ, с помощью электронных

Рисунок 7 – Процесс контроля положения оборудования слябовой МНЛЗ с помощью трекера [19]: 1 – лазерный трекер; 2 – метка-отражатель; 3 – модуль анализа данных (персональный компьютер)

3 1

2

3 1

2

ОБОРУДОВАНИЕ • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •



Рисунок 8 – Рабочее окно системы автоматизированного мониторинга и диагностирования приводных роликов ЗВО и ТПУ разработанной ЗАО "ТСТ" для 2-х ручьевой слябовой МНЛЗ

тахеометров и трекеров (рисунок 7), а также уровня автоматизации измерений, моделирова-ния и вычислений результатов измерения не удалось.

Весомый вклад в разработку технологии контроля планово-высотного положения и вы-ставки промышленного оборудования с помо-щью электронных тахеометров сделан отечест-венными учеными С.Г. Могильным и А.А. Шо-ломицким [20], в т.ч. разработана методика кон-троля деформации металлоконструкций про-мышленного оборудования в процессе эксплуа-тации, с участием автора. На ряде металлургиче-ских предприятий Донецкого региона (Украина) с 2005 г. ведется опытно-промышленное опро-бование разработанного метода контроля гео-метрических параметров МНЛЗ с помощью электронного тахеометра. В ближайшем буду-щем предложенный метод контроля и выставки оборудования МНЛЗ с помощью тахеометра может стать приоритетным при решении постав-ленных задач.

Диагностирование технического состоя-ния оборудования МНЛЗ

В процессе эксплуатации МНЛЗ постоянно изменяется техническое состояние механическо-го оборудования МНЛЗ, главным образом под-шипниковых узлов МКК, приводов и опор роли-ков ЗВО и ТПУ. В ходе периодического ТОиР стараются выявить узлы и механизмы оборудо-вания МНЛЗ с предельным сроком службы и заменить их новыми. В настоящее время широ-

кое распространение получили методы диагно-стирования, позволяющие осуществлять не только качественную, но и количественную оценку состояния узлов и механизмов оборудо-вания МНЛЗ. В первую очередь это вибромет-рические методы диагностирования МКК. Под-робный анализ функциональных возможностей портативных и стационарных систем монито-ринга и диагностирования МКК, на основе виб-рометрических методов, с разработкой собст-венных методов вибродиагностирования, вы-полнен автором в работах [2,15].

Специалистами ЗАО "ТСТ" (Санкт-Петер-бург, Россия) разработана и внедряется система автоматизированного мониторинга и диагности-рования приводов и подшипниковых узлов ро-ликов ЗВО и ТПУ слябовой МНЛЗ по парамет-рам вибрации (рисунок 8). Применительно к сортовым МНЛЗ это актуально в случае оценки состояния подшипников опор неприводных ро-ликов роликовой проводки ЗВО и приводных роликов ТПУ, включая их привода.

Отдельным направлением следует выделить средства контроля системы охлаждения роликов ЗВО и ТПУ разрабатываемых фирмой "Voestal-pine Mechatronics GmbH" и ООО "НПП "Техно-Ап" (Москва, Россия) [10]. Данные средства от-личаются конструктивно, в первом случае это термопары, встроенные в измерительную за-травку, а во втором – это преобразователи тем-пературы и расхода, встраиваемые в систему подачи и отвода охлаждающей воды. По резуль-татам измерений судят о характере тепловых

• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • ОБОРУДОВАНИЕ



процессов и эффективности охлаждения обору-дования, фиксируют степень засоренности ох-лаждающих каналов, прогнозируют работоспо-собность оборудования, предупреждают и уст-раняют неполадки системы охлаждения. Это по-зволяет продлить срок службы, как самих роли-ков, так и подшипников их опор.

Известны решения, не получивших пока ши-рокого распространения, по контролю и диагно-стированию состояния приводных роликов ТПУ по токовым характеристикам их электроприво-дов [21].

Контроль режимов работы оборудования МНЛЗ и условий формирования НЛС

Контроль условий формирования НЛС на участке от кристаллизатора до ТПУ неразрывно связан с контролем соосности, технического со-стояния и режимов работы технологического оборудования МНЛЗ, как определяющих факто-ров стабильности и безопасности процессов не-прерывной разливки стали и качества получае-мых заготовок.

В результате отклонения от заданных значе-ний параметров колебательного движения кри-сталлизатора МНЛЗ обеспечиваемого МКК, на-рушения подачи шлакообразующей смеси (ШОС) и охлаждающей воды гильзы кристалли-затора, несоблюдения заданного уровня металла в кристаллизаторе нарушаются условия форми-рования в нем НЛС. Это может привести к зави-санию слитка в кристаллизаторе с последующим прорывом его корочки под кристаллизатором, к неравномерности охлаждения по сторонам слит-ка и как следствие к искажению формы его по-перечного сечения и т.д.

В результате отклонений роликовой провод-

ки ЗВО и клети ТПУ от технологической оси МНЛЗ, нарушения подачи воды охлаждения НЛС и роликов, возникают дополнительные на-пряжения в слитке, которые могут превышать допускаемые для конкретной стали при заданной температуре напряжения и быть причиной обра-зования трещин по фронту кристаллизации, а также искажения формы поперечного сечения слитка. При этом также и ролики ЗВО и ТПУ нагружаются дополнительными реакциями, уве-личивается тянущее усилие на НЛС и соответст-венно нагрузка на приводы ТПУ. В напряжен-ном состоянии слитка растет доля напряжений растяжения, что также повышает вероятность возникновения прорывов корочки слитка под кристаллизатором.

В настоящее время контроль условий фор-мирования НЛС осуществляется по следующим косвенным параметрам: температуре поверхно-сти слитка; вибрации кристаллизатора; нагруз-кам на ролики ЗВО и ТПУ; скорости и усилию вытягивания слитка; геометрическим размерам и форме слитка на выходе из ТПУ.

Исследования режимов работы оборудования МНЛЗ и условий формирования НЛС проводи-лись многими специалистами. Разработкой сис-тем контроля условий формирования НЛС в кристаллизаторе и ЗВО занимаются большое количество иностранных и отечественных ком-паний.

Весомых результатов удалось достичь ком-пании ООО "НПП "ТехноАп", разработав авто-матическую систему "интеллектуальный кри-сталлизатор" [14], которая включает подсисте-мы: "Уровень", "Подвисание", "Качание", "Теп-лосъем" и др.

Система "Уровень" предназначена для авто-

а б Рисунок 9 – Схема установки термопар для мониторинга условий формирования НЛС в кристаллизаторе [22]:

а – установка термопар по длине гильзы кристаллизатора; б – вывод соединительных проводов на кристаллизаторе в сборе

ОБОРУДОВАНИЕ • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •



а б Рисунок 10 – Внешний вид тепловизионной камеры FTI-E 1000 в защитном охлаждаемом корпусе (а)

и видеоизображение НЛС в ЗВО с цветовым масштабом его теплового поля (термограмма) с измерением температуры в отдельных контрольных точках (1…10) (б)

матического поддержания заданного уровня ме-талла в кристаллизаторе путем измерения фак-тического уровня и автоматического управления устройством дозирования промежуточного ков-ша (стопором). Система "Качание" является ин-формационно-измерительной и служит для оценки технического состояния МКК и регист-рации параметров колебательного движения кристаллизатора во время эксплуатации на осно-ве методов виброметрии. Параметры вибрации кристаллизатора среди прочего характеризуют режим работы ШОС в кристаллизаторе и усло-вия формирования корочки НЛС. Система "Под-висание" и "Теплосъем" предназначены для мо-ниторинга теплового поля поверхности слитка и распространения области прилипания корочки слитка к рабочим поверхностям гильзы кристал-лизатора на основе методов теплометрии. Оцен-ка степени прилипания корочки слитка позволя-ет вовремя предупредить зависание слитка и его прорыв под кристаллизатором.

На рисунке 9 показана установка в кристал-лизатор сортовой МНЛЗ термопар аналогичной системы мониторинга теплового поля поверхно-сти НЛС, конструкции "Siemens VAI Metals Technologies GmbH & Co" (Австрия) [22].

В условиях действующей МНЛЗ, особенно в ЗВО, определить фактическое значение темпера-туры поверхностей НЛС для построения его трехмерного температурного поля достаточно сложно в силу жестких условий окружающей среды (высокая температура и влажность, запы-ленность и пар, окалина на поверхности НЛС). Но и в этом направлении предложены техниче-ские решения, как правило, на основе специаль-но сконструированных пирометров и тепловизи-онных камер, а также специализированных алго-ритмов обработки результатов измерения [23].

На рисунке 10а показан внешний вид высо-

котемпературной (до 3000 °С) тепловизионной камеры FTI-E 1000 разработки "LAND Instru-ments International" (Великобритания) для ста-ционарной установки в ЗВО МНЛЗ с целью из-мерения температуры и регистрации теплового поля НЛС (рисунок 10б) в режиме реального времени в процессе разливки стали. Прочный охлаждаемый корпус тепловизионной камеры FTI-E 1000 позволяет эксплуатировать ее в же-стких условиях, таких как в ЗВО МНЛЗ.

Наибольшее внимание уделяется контролю режимов работы МКК, как динамического обо-рудования непосредственно участвующего в процессе формирования НЛС в кристаллизаторе. Для этого разработаны методы и внедрены в производство средства контроля и мониторинга различных энергосиловых параметров, как шар-нирно-рычажных, так и рессорных механизмов качания, включая действующие нагрузки на его звенья, искажения траектории движения кри-сталлизатора, а также условия формирования слитка в кристаллизаторе [1,24]. В т.ч. под руко-водством автора была разработана принципи-альная схема контроля и оперативного уравно-вешивания динамических нагрузок шарнирно-рычажного МКК сортовой МНЛЗ [25].

В случае возникновения отклонения положе-ния оборудования участка формирования НЛС МНЛЗ от заданного положения, изменится на-пряженно-деформированное состояние (НДС) слитка. Поэтому, если знать фактические напря-жения и деформации слитка можно объективно дать оценку соосности оборудования участка формирования слитка с технологической осью ручья МНЛЗ. Применению данных методов пре-пятствует, кроме всего прочего, отсутствие тео-ретически обоснованных моделей формирования НДС слитка и методов расчета усилий на ролики и усилия вытягивания, наиболее полно отра-

• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • ОБОРУДОВАНИЕ



жающие процессы взаимодействия формируемо-го слитка с оборудованием МНЛЗ [26].

Нагрузки на ролики и их прогибы характери-зуют уровень усилий воздействия на форми-рующуюся оболочку НЛС. Результаты исследо-ваний [26] показали, что определяющее влияние на уровень нагрузок на ролики ЗВО оказывает их положение относительно технологической оси. Приведенные в работе данные по нагрузкам на ролики, говорят об их превышении нагрузок от ферростатического давления в 3…3,5 раза, при отклонении технологической оси на 0,7…4,8 мм для вертикальных слябовых МНЛЗ. Выяв-ленные закономерности присущи и радиальным (криволинейным) МНЛЗ, однако подробные ис-следования еще не проводились.

Для измерения действующих на ролики на-грузок и возникающих в результате их прогибы используют специально подготовленные и уста-новленные в роликовых проводках МНЛЗ кон-тактные и бесконтактные измерительные уст-ройства.

Для измерения фактической скорости дви-жения НЛС применяются лазерные или оптиче-ские датчики для бесконтактного измерения скорости движения с некоторого безопасного во всех отношениях расстояния [27]. Так, разрабо-танный на ОАО "ЕВРАЗ НТМК" (Нижний Та-гил, Россия) оптический измеритель, стационар-но расположенный на расстоянии до 4 м от дви-жущегося слитка (рисунок 11), наряду со скоро-стью вытягивания позволяет определять боковые смещения и длину слитка, что можно использо-вать для правильного центрирования слитка во время его перемещения по транспортному роль-гангу и точно управлять устройством резки заго-товок на мерные длины [27]. В ходе опытной

эксплуатации данного оптического измерителя было установлено наличие колебания скорости вытягивания слитка, в основном кратной частоте качания кристаллизатора и ее второй гармоники. Авторами разработки отмечается, что вторая гармоника – характеризует эффект прилипания корки слитка к рабочим поверхностям гильзы кристаллизатора, а появление в спектре колеба-ний скорости других гармоник свидетельствует об изменении технического состояния оборудо-вания МНЛЗ и в первую очередь МКК.

С оптическим измерителем скорости вытяги-вания слитка может быть также совмещен опти-ческий пирометр для бесконтактного измерения фактической температуры поверхности слитка.

Для контроля усилия вытягивания НЛС пер-спективным является использование бескон-тактных датчиков крутящего момента для уста-новки на приводных роликах ТПУ [28].

Перспективным является использование ла-зерных и оптических измерительных систем для контроля геометрических размеров и формы по-перечного сечения, а также качества поверхно-сти НЛС на выходе из ТПУ МНЛЗ, нашедших широкое применение при контроле заготовок на прокатных станах [29]. Показательных результа-тов в этом направлении добились специалисты ООО "НТЦ "Прибор" (Москва, Россия) разрабо-тав системы контроля температуры НЛС в ЗВО и профиля слитка для предупреждения возник-новения и развития его ромбичности при раз-ливке стали на сортовой МНЛЗ ОАО "Север-сталь" (Череповец, Россия) [23].

На рисунке 12 показан общий вид скани-рующего профилометрического комплекса, конструкции ООО "НТЦ "Прибор", предназна-ченного для проведения в автоматическом ре-

Рисунок 11 – Схема размещения оптических измерителейдля контроля скорости вытягивания, боковых смещений и длины НЛС, а также температуры его поверхности

Рисунок 12 – Внешний вид сканирующего профилометрического комплекса,

конструкции ООО "НТЦ "Прибор" [30]

ОБОРУДОВАНИЕ • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •



а б Рисунок 13 – Внешний вид оптического измерителя (а) и видеоизображение в режиме определения геометрических размеров и формы сечения заготовки

на мониторе оператора поста управления МНЛЗ (б)

жиме измерений геометрических размеров и по-строения профиля непрерывно перемещающего-ся слитка [30].

На рисунке 13 показан общий вид системы бесконтактного определения геометрической размеров и формы поперечного слитка СОГС-01, разработки ООО "АВИАОК Интернейшенел" (Таганрог, Россия) [7]. Система выполнена на базе технологий машинного зрения для опреде-ления геометрических размеров и формы сече-ния заготовок, остывающих на холодильнике МНЛЗ. Оптический измеритель системы (рису-нок 13а) устанавливается в начале холодильни-ка. С помощью данной системы осуществляется контроль фактической ромбичности заготовок по ручьям машины в процессе разливки стали. Видеоизображение и результаты его обработки с привязкой к номеру ручья, плавке и номеру за-готовки отображаются на мониторе поста управ-ления МНЛЗ (рисунок 13б) в режиме реального времени, а также в электронном рапорте про-дукции автоматизированной системы управле-ния технологическими процессами разливки стали на МНЛЗ.

Кроме этого, путем измерения дефектов по-верхности слитка ("следов качания"), с помощью данных системы, можно контролировать режим работы кристаллизатора [31]. Применение по-добных систем на МНЛЗ ограничено необходи-мостью решения задач с предварительным уда-лением окалины с поверхности НЛС, которая может значительно искажать результаты изме-рения. Выводы

Развитие электронно-вычислительной и из-мерительной техники позволяет решать на каче-

ственно и количественно новом уровне задачи контроля положения и выставки оборудования МНЛЗ относительно технологической оси ма-шины. В частности применение электронного тахеометра наряду с другими лазерными средст-вами измерения геометрических параметров (например, размеров и формы рабочей поверх-ности гильз кристаллизаторов) станет приори-тетным при решении рассмотренных задач. Ос-новным сдерживающим фактором является от-сутствие руководящих положений применитель-но к различным типам МНЛЗ.

В настоящее время на основе современной электронно-вычислительной и измерительной техники разработан весь комплекс необходимых методов и/или средств для контроля геометриче-ских параметров, диагностики технического со-стояния и контроля режимов работы оборудова-ния МНЛЗ, а также контроля условий формиро-вания НЛС в процессе разливки стали. Из-за от-сутствия методологической основы и руководя-щих положений данные методы и средства вне-дряются разрозненно, что не позволяет исполь-зовать все их возможности по обеспечению на-дежности и безотказности оборудования МНЛЗ, стабильности и безопасности процессов разлив-ки стали. Решение этой проблемы позволит уве-личить производительность и коэффициент ис-пользования существующих и новых МНЛЗ, по-высить качество получаемых заготовок, и тем самым обеспечить значительный экономический эффект сталеплавильного производства. Список литературы 1. Миллер К. Интегрированные системы кон-

троля МНЛЗ / Черные металлы. – 1991. – №12. – С. 13-18.

• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • ОБОРУДОВАНИЕ



2. Сидоров В.А., Сотников А.Л. Анализ систем контроля и диагностирования механизмов качания МНЛЗ / Наук. пр. Донецького наці-онального технічного університету / Редкол.: Мінаєв О.А. (голова) та інш. – Донецьк: ДонНТУ, 2005. – Вип.102 – С. 46-55. (сер.: металургія)

3. Тимохин О.А. Особенности расчета техноло-гической оси МНЛЗ и ее контроля / Сталь. – 2000. – №2. – С. 16-21.

4. Инженерная геодезия: Учебник для вузов / Е.Б. Клюшин, М.И. Киселев, Д.Ш. Михелев, В.Д. Фельдман; Под ред. Д.Ш. Михелева. – 4-е изд., испр. – М.: Издательский центр "Академия", 2004. – 480 с.

5. Освоение технологии непрерывной разливки стали на сортовых машинах ОАО ЧМК / А.Г. Левада, Д.Н. Макаров, В.И. Антонов и др. // Металлург. – 2008. – №6. – С. 55-57.

6. Design of Tundish Nozzles Alignment System for Multistrand Billet Casters in Continuous Casting Shop / A.K. Verma, S.T. Selvam, S. Chaudhuri et al. // 14th National Conference on Machines and Mechanisms, 17-18 December 2009, India, Durgapur. – Durgapur (India): Na-tional Institute of Technology, 2009. – P. 372-379.

7. Касьян Г.И., Писарский С.Н., Волков А.В. Оптимизация технологии для увеличения производства универсальной сортовой МНЛЗ / 50 лет непрерывной разливке стали в Украине: сб. научн. тр. Под ред. Дюдкина Д.А. и Смирнова А.Н. – Донецк: ДонНТУ, 2010. – С. 126-131.

8. Mould Сhecker. System Description. – Linz (Austria): Voestalpine Mechatronics GmbH, 2004. – 16 p.

9. Система контроля кристаллизатора – MCS-3000. Руководство пользователя. Аппаратное и программное обеспечение для измерения геометрии гильзы кристаллизатора и опреде-ления ее срока службы. – М.: ЗАО "Налхо Техно", 2011. – 31 c.

10. Vatron. Company products V2.0. – Linz (Aus-tria): Vatron GmBH, 2009. – 1 эл. опт. диск (CD-ROM).

11. Ланг О. Методы оптимизации работы МНЛЗ / Сталь. – 2008. – №11. – С. 39-41.

12. Сотников А.Л. Метод оперативного контро-ля соосности кристаллизатора с технологи-ческой осью ручья МНЛЗ / Вибрация машин: измерение, снижение, защита. – 2006. – №1. – С. 33-35.

13. Освоение устройства качания кристаллиза-тора Динафлекс на предприятии "Лех-Штальверке" / Р. Кёль, К. Мёрвальд, Й. Пёп-

пль, Х. Тёне // Сталь. – 2001. – №2. – С. 52-55.

14. Модернизация МНЛЗ с использованием ав-томатических измерительных и регулирую-щих систем / Р.С. Тахаутдинов, А.Д. Носов, С.В. Горосткин и др. // Сталь. – 2002. – №1. – С. 25-28.

15. Сотников А.Л. Предупреждение отклонений параметров колебательного движения кри-сталлизатора МНЛЗ на основе развития ме-тодов диагностики механизма качания: дис. ... канд. техн. наук: 05.05.08 / Сотников Алексей Леонидович; Донец. нац. тех. ун-т. – Донецк, 2008. – 216 с.

16. Сидоров В.А., Сотников А.Л. Определение радиуса качания кристаллизатора МНЛЗ / Современная электрометаллургия. – 2006. – №4. – С. 43-46.

17. Машины непрерывного литья заготовок. Теория и расчет / Л.В. Буланов, Л.Г. Корзу-нин, Е.П. Парфенов и др. – Екатеринбург: Уральский центр ПР и рекламы – "Марат", 2004. – 349 с.

18. ВСН 396-85. Монтаж технологического обо-рудования сталеплавильных цехов. – М.: Минмонтажспецстрой СССР, 1986. – 65 с.

19. Laser-Enhanced field services Can Optimize Equipment Performance. – Pittsburgh (USA): SMS Millcraft LCC, 2010. – 2 p.

20. Совершенствование технологий контроля положения и выставки оборудования МНЛЗ / С.Г. Могильный, А.А. Шоломицкий, А.А. Лунев и др. / Металлургические процессы и оборудование. – 2012. – №3. – С. 12-25.

21. А.с. 2055685 РФ, B22D11/16. Способ контро-ля и комплексной диагностики состояния вы-тяжных роликов и звеньев их приводов в зо-не вторичного охлаждения установки непре-рывной разливки металлов и сплавов / Пер-минов В.В., Цедилкин С.П.; №93055552/02, заявлено 13.12.1993; опубл. 10.03.1996.

22. Zanelli U. The new generation of DiaMold mold tubes for high throughput and increased produc-tivity / 7 th ECCC METEC InSteelCon, 27 June-1 July 2011, Germany, Düsseldorf: proc. CC technology. Session 5. – Aachen (Germa-ny): Tema AG, 2011. – P. 1-5.

23. Система мониторинга непрерывной разливки сортового металла для предотвращения об-разования дефекта типа "ромб" / С.В. Агеев, А.Д. Чернопольский, С.В. Сухарев и др. // Металлург. – 2009. – №2. – С. 46-49.

24. OsciBoy Gets the Job Done / C. Frohlich, M. Hugel, W. Pitzer et al. // Metals&Mining. – 2011. – Issue 1. – P. 60-61.

25. Сотников А.Л., Родионов Н.А. Система кон-

ОБОРУДОВАНИЕ • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •



троля уравновешенности механизма качания кристаллизатора МНЛЗ / Металлургическая и горнорудная промышленность. – 2012. – №3. – С. 92-95.

26. Дюдкин Д.А. Качество непрерывнолитой стальной заготовки. – К.: Тэхника, 1988. – 253 с.

27. Аникин А., Иерусалимов И., Суковатин И. Оптический измеритель скорости слитка машины непрерывного литья заготовок / СТА. – 2001. – №4. – С. 22-27.

28. Крот П.В., Приходько И.Ю. Активный кон-троль крутильных колебаний и вибрации в прокатных станах / Вибрация машин: изме-рение, снижение, защита. – 2009. – №3. – С. 44-60.

29. Современные технологии измерения как ус-ловия обеспечения качества продукции и стабильности технологического процесса / Р. Факерт, А. Громов, У. Мюллер и др. // Ме-таллург. – 2008. – №1. – С. 58-61.

30. Система мониторинга технологического оборудования и процессов НТЦ "Прибор". – М.: ООО НТЦ "Прибор", Огнеупор Ком-плект Групп, 2006. – 20 с.

31. А.с. 1584242 РФ, B22D11/16. Способ кон-троля режима работы кристаллизатора и уст-ройство для его осуществления / А.Н. Шич-ков, В.А. Тихановский, А.Л. Кузьминов и др.; Вологодский политехнический институт; №4680114/02, заявлено 18.04.1988; опубл. 27.05.1999.

A.L. Sotnikov /Cand. Sci. (Eng.)/ Donetsk National Technical University (Donetsk, Ukraine)

OBJECTIVES AND METHODS OF MONITORING AND DIAGNOSING

OF CCM TECHNOLOGICAL EQUIPMENT Background. Monitoring and diagnosing of the main technological equipment of continuous casting machines (CCM) is implemented for the prevention of deviations of structural and technological pa-rameters from the set values. Urgent problem in this case is to review the existing modern methods for monitoring and diagnosing applied to CCM equipment. Materials and/or methods. Known methods of monitoring and diagnosing of such basic technological equipment of CCM as a mold with oscillation mechanism, roller guide of secondary cooling zone and drawing-leveling unit are divided into three groups: the control of the equipment position; diagnosing the technical condition of the equipment; control the operating modes of equipment and conditions of continuous casting ingot formation. A represented survey of modern methods of monitoring and diag-nosing of CCM equipment includes an analysis of their advantages and shortcomings, as well as the prospects for widespread use in industrial practice. Results. The development of electronic, computing and measurement technologies provide a qualita-tively and quantitatively new level of tasks solving of monitoring and diagnosing of CCM equipment. In particular, priority in solving problems of control and diagnosis is the use of laser measuring tools of various structural and technological parameters of CCM. Conclusion. Currently, a full range of necessary methods and/or tools are developed to control the geometric parameters, technical condition diagnostics and operation modes monitoring of CCM equipment, as well as controlling the conditions of continuous casting ingot formation during steel casting. Development of a methodological framework and guidelines for their implementation will al-low an integrated use of all the known methods of monitoring and diagnostics to ensure the reliability and failure-free operation of CCM equipment, stability and safety of casting processes, as well as the quality of the produced billets. Keywords: CCM, monitoring, diagnostics, technical condition, the technological axis, equipment, sec-ondary cooling zone, drawing-leveling unit, an electronic tacheometer.

Связь с автором:

– телефон: +380 (66) 029-44-30 – эл. почта: [email protected]

Статья поступила 02.06.2014 г.© А.Л. Сотников, 2014

• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • ОБОРУДОВАНИЕ



УДК 621.771.294 С.А. Снитко /к.т.н./, А.В. Яковченко /д.т.н./, Н.И. Ивлева ГВУЗ "Донецкий национальный технический университет" (Донецк, Украина)

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ СБОРОЧНЫХ ЧЕРТЕЖЕЙ ВАЛКОВ

КОЛЕСОПРОКАТНЫХ СТАНОВ ВЕРТИКАЛЬНОГО ТИПА Созданы теоретические основы, новый метод и компьютерная программа проектирования сборочных чертежей нажимного и эджерных валков колесопрокатных станов вертикального типа. Предусмотрена визуализация проектируемого сборочного чертежа и цифровой инфор-мации о расстояниях между валками, а также между ними и прокатываемым колесом, в т.ч. и с учетом переточек этих валков. Ключевые слова: колесопрокатный стан вертикального типа, сборочный чертеж нажимного и эджерных валков, метод проектирования, компьютерная программа.


Автоматизированное проектирование эджер-ных, нажимных и конических валков, а также центрирующих и направляющих роликов совре-менных колесопрокатных станов (КПС) верти-кального типа, необходимых для освоения но-вых высокоэффективных конструкций железно-дорожных колес является, актуальной научно-технической проблемой, а её решение обеспе-чить значительный экономический эффект. Анализ последних исследований и публика-ций

В Украине и России железнодорожные коле-са производят, как правило, на КПС горизон-тального типа устаревшей конструкции. На ряде заводов дальнего зарубежья установлены усо-вершенствованные КПС вертикального типа [1]. Методы и компьютерные программы проектиро-вания валков для станов горизонтального типа, созданные в работах [2,3], не могут быть приме-нены для станов нового типа, конструкции кото-рых существенно отличаются. Важной особен-ностью также является принципиальная невоз-можность разработки валков для станов верти-кального типа без предварительного проектиро-вания сборочных чертежей нажимного и эджер-ных валков. Цель (задачи) исследований

Целью настоящей работы является создание теоретических основ, нового метода и компью-терной программы проектирования сборочных чертежей нажимного и эджерных валков, а так-же чертежей валков и роликов современных КПС вертикального типа.

Основной материал исследований Прокатку железнодорожных колес на совре-

менных станах [1] выполняют в вертикальном положении. Предварительно полученную на формовочном прессе колесную заготовку, имеющую обод, диск и ступицу, деформируют двумя приводными (передним и задним) эджер-ными валками, которые используются для вы-катки диска и внутренней поверхности обода колеса, одним нажимным (коренным) валком – для выкатки профиля поверхности обода и дву-мя коническими боковыми валками (роликами) – для обжатия боковых поверхностей обода [4…6]. При этом также используются два цен-трирующих и два направляющих (ведущих) ро-лика КПС

Проектирование сборочного чертежа нажим-ного и эджерных валков КПС выполняется после разработки калибровок по металлу для КПС и формовочного пресса, которые представляют собой соответственно контуры сечений прока-танного чернового колеса и отформованной ко-лесной заготовки, показанные (для колес раз-личных типов) на рисунках 1 и 2. Информация об этих контурах, состоящих из отрезков прямых и дуг окружностей, в виде массивов координат точек сопряжений и радиусов дуг поступает для проектирования сборочного чертежа из соответ-ствующих расчетных модулей компьютерной программы автоматически.

Внутренние поверхности обода с наружной и внутренней сторон колеса и боковые поверхно-сти части диска в зоне обода определяют конфи-гурацию рабочих поверхностей соответствую-щих эджерных валков (см. рисунок 1). Кроме калибровок к основной исходной информации

ОБОРУДОВАНИЕ • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •



также относятся диаметры эджерных валков D, их длины L, а также углы поворота осей валков α и β, которые задаются в соответствующих таб-лицах (см. рисунок 3). Их корректировка может выполняться оперативно в соответствующих по-лях ввода данных, расположенных в правой верхней части рабочих окон программы, пока-занных на рисунках 1 и 2.

Была разработана математическая модель сборочного чертежа нажимного и эджерных вал-ков КПС. Контур заднего эджерного валка про-ектируется с учетом параметров стана А, В, С (рисунок 3) и контура колеса в последний мо-мент прокатки на КПС. Используемая система координат, показана на рисунке 4.

Положение колеса по оси Y (см. рисунок 4) зависит от заданного угла наклона оси валка α и диаметра валка D1. Точка дуги колеса под обо-дом, в которой валок с ним соприкасается, опре-деляется пересечением двух прямых. Одна из них проведена параллельно оси валка (проходя-щей под углом α к вертикали) на расстоянии D1/2 от нее. Другая – на расстоянии Т от оси ко-леса, где Т определяется следующим образом. Из центра дуги радиуса R1 с координатами (xc, yc) строится прямая линия под углом α к вертикали, а затем восстанавливается из этого центра пер-пендикуляр к построенной линии до пересече-ния с дугой. Расстояние от полученной таким образом точки на дуге до оси колеса, совмещен-ной с осью Y и представляет собой искомое Т. После того, как положение колеса в заданной системе координат становится известным, ис-пользуя вышеуказанную исходную информа-цию, в т.ч., представленную в таблицах "эджер-ные валки" на рисунке 3, автоматически выпол-

няется построение всего контура сечения валка. Для проектирования переднего эджерного

валка необходимо определить только угол на-клона его оси к вертикали в последний момент прокатки колеса. Для этого определяется каса-тельная к следующим двум окружностям (рису-нок 5). Одна из них имеет центр (-С, 0) и радиус, равный А. Вторая окружность имеет центр, сов-падающий с центром дуги радиуса R2 под обо-дом, и радиус D2/2–R2. Зная координаты точек сопряжения этих окружностей с касательной, определяется угол β. Кроме угла β остальная ис-ходная информация задается также как и для заднего эджерного валка.

Чтобы подвести эджерные валки к колесной заготовке, полученной на формовочном прессе, необходимо определить требуемые углы поворо-та осей валков в первый момент прокатки. Поль-зуясь обозначениями рисунка 6, ниже рассмат-риваются необходимые соотношения для задне-го эджерного валка. Для переднего эджерного валка расчеты выполняются аналогично.

Очевидно, что

fAm cos= , fBLh sin)( += ,

fRDS cos2

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −= , mCx += . (1)

Используя соотношения (1) можно записать

выражение

hSxx c +=− , где хс – абсцисса центра дуги под ободом колес-ной заготовки. Получим:

Рисунок 1 – Контрольное построение сборочного чертежа валков КПС (последний момент прокатки)

• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • ОБОРУДОВАНИЕ



Рисунок 2 – Контрольное построение сборочного чертежа валков КПС (первый момент прокатки)

fBLfRDxfAC c sin)(cos2

cos ++⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −=−+ . (2)

После преобразований выражение (2) примет

вид

cxCfBLfARD−=++⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ −− sin)(cos

2. (3)

Обозначив ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −−= ARDA

20 , BLB +=0 и

cxCC −=0 , уравнение (3) запишем в виде

000 sincos CfBfA =+ , а т.к. 2)(cos1sin ff −= , то выражение примет вид

02

00 )(cos1cos CfBfA =−+ . (4)

Выполнив в выражении (4) замену yf =cos :

yACyB 002

0 1 −=− , и возведя обе части уравнения в квадрат, полу-чим

22000

20

220 2)1( yAyACCyB +−=− . (5)

Приведем выражение (5) к виду следующего

квадратного уравнения

022

02

0

20

20

20

20

002 =+−

++

−BABCy

BAACy ,

из двух корней которого выберем следующий

20

20

20

20

220

20

20

20

20

20

00

)( BABC

BAAC

BAACy

+−

−+−

++

= ,

а т.к. yf =cos , то получим

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡

+−

−+−

++

= 20

20

20

20

220

20

20

20

20

20

00

)(arccos

BABC

BAAC

BAACf .

Угол f найден из условия, что центр дуги под

ободом колесной заготовки, имеющий коорди-наты (xc, yc), лежит на линии диаметра эджерно-го валка D (см. рисунок 6).

Используемая на практике технология в пер-вый момент прокатки предусматривает смеще-ние колесной заготовки относительно ее поло-жения, показанного на рисунке 6, до 7…10 мм в сторону нажимного валка (так, как это показано на рисунке 2). Моделирование указанного пере-мещения предусмотрено и в процессе проекти-рования сборочного чертежа. Для спроектиро-ванного варианта сборочного чертежа при кон-трольном построении можно выполнить также поворот эджерных валков.

Визуализация построения контуров эджер-ных валков и подведения их к колесной заготов-ке (рисунок 2), а также к контуру колеса (рису-нок 1) совместно с представляемой цифровой информацией позволяют выполнить объектив-

ОБОРУДОВАНИЕ • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •



Рисунок 3 – Задание исходной информации для сборочного чертежа нажимного и эджерных валков

ную оценку проектируемого инструмента де-формации и на этой основе внести требуемые корректировки.

В расчетах первоначально угол поворота α оси заднего эджерного валка принимается рав-ным 30°, а угол поворота β переднего эджерного валка рассчитывается (см. рисунок 5). Здесь же имеется возможность пошагово изменять угол α в пределах допустимых значений и соответст-венно выполнять различные варианты сбороч-ных чертежей.

Каждый расчет сопровождается получением справочной информации о длинах цилиндриче-ского Lц и конусного Lкд участков эджерных

валков (см. схему валков на рисунке 3), а также о расстоянии между валками.

Предусмотрено выполнение расчетов конту-ров эджерных валков с учетом заданного коли-чества переточек. В рабочем окне программы, показанном на рисунке 1, в левой нижней части имеются группа полей ввода данных для задания информации о требуемом количестве переточек и величине переточки по диаметру валка. Кон-туры нельзя получить путем их плоскопарал-лельного переноса. Поэтому здесь задается по-правочный коэффициент, используемый для учета обточки, близкой к равномерной, по ци-линдрическому и конусному участкам эджер-

Рисунок 4 – Взаимное положение заднего эджерного валка и колеса в последний момент его прокатки

Рисунок 5 – Схема к определению угла подвода β оси переднего эджерного валка

в последний момент прокатки колеса

• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • ОБОРУДОВАНИЕ



Рисунок 6 – Схема к определению угла подвода f заднего эджерного валка к колесной заготовке

в первый момент прокатки

Рисунок 7 – Контрольное построение эджерных валков с учетом

заданного количества переточек

ных валков. При указании номера переточки ав-томатически выполняется контрольное построе-ние соответствующего сборочного чертежа. Также предусмотрено контрольное построение всего комплекта эджерных валков, включая ори-гинальные и полученные после каждой из пере-точек (рисунок 7).

В процессе проектирования отображается цифровая информация о расстояниях, как между эджерными валками, так и между валками и прокатываемой колесной заготовкой, в т.ч. и с учетом переточек этих валков.

Контур калибра нажимного валка определя-ется контуром поверхности обода колеса (см. рисунок 1). Информация об этом контуре, со-стоящем из отрезков прямых и дуг окружностей, в виде массивов координат точек сопряжений и радиусов дуг поступает для проектирования сборочного чертежа из соответствующих рас-четных модулей программы автоматически.

В полях ввода данных "нажимной валок" (см. рисунок 3) задается дополнительная информа-ция, которая используется при построении кон-тура нажимного валка. Прежде всего, это разме-ры валка, показанные на схеме обозначений. Кроме того, здесь задается смещение оси диска чернового колеса (в зоне его соединения с обо-дом) относительно оси стана. Указанное смеще-ние обозначено буквой Х. Соответствующие этому смещению расстояния А и В (см. схему обозначений в блоке "нажимной валок" на ри-сунке 3) отображаются в соответствующих ин-формационных полях. В зависимости от их со-

отношения определяется знак и значение Х. Также здесь указывается предельное положение оси нажимного валка. При проектировании сбо-рочного чертежа автоматически контролируется текущее положение оси нажимного валка и в случае превышения предельного значения выда-ется соответствующее сообщение. Здесь же за-дается исходный диаметр нажимного валка (до первой переточки) и величина суммарной пере-точки по диаметру нажимного валка. Также име-ется возможность в процессе проектирования сборочного чертежа выполнить его контрольное построение как с учетом диаметра нажимного валка до его первой переточки, так и с учетом указанного диаметра после последней переточки валка.

В процессе проектирования отображается цифровая информация о текущем положении оси нажимного валка и допустимом ее переме-щении, а также о зазорах между нажимным и эджерными валками.

Выводы

Созданы теоретические основы, новый метод и компьютерная программа проектирования сборочных чертежей нажимного и эджерных валков КПС вертикального типа. Предусмотрена визуализация проектируемого сборочного чер-тежа и цифровой информации о расстояниях между валками, а также между ними и прокаты-ваемым колесом, в т.ч., и с учетом переточек этих валков. Программа позволяет также проек-тировать ведущие, центрирующие и конические

ОБОРУДОВАНИЕ • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •



ролики КПС. Предусмотрена возможность пере-дачи спроектированного сборочного чертежа, а также контуров всех валков и роликов, в графи-ческий редактор других систем автоматизиро-ванного проектирования. Разработанный метод и компьютерная программа позволяют снизить трудоемкость расчетных и графических работ. Список литературы 1. Копперс У., Кунц М. Производство железно-

дорожных колес на высоком техническом уровне / Черные металлы. – 2006. – №3. – С. 75-79.

2. Яковченко А.В., Ивлева Н.И., Голышков Р.А. Проектирование профилей и калибровок же-лезнодорожных колес. – Донецк: ДонНТУ, 2008. – 491 с.

3. Компьютерное проектирование калибров и

построение чертежей наклонных, нажимных и главных валков колесопрокатных станов / А.В. Яковченко, С.А. Снитко, С. Хасан, Н.И. Ивлева // Металл и литье Украины. – 2005. – №1-2. – С. 26-30.

4. Improved wheel rolling / A.V. Kushnarev, A.A. Vasil’ev, V.D. Shestak, A.A. Bogatov // Steel in Translation. – 2010. – №5. – P. 485-487.

5. Wang Y., Fang G. Research on Hot Forging Process of C-grade Steel Train Wheel by FEM / Advanced Materials Research. – 2011. – Vol.160-162. – P. 492-497.

6. Konnerth U. Forging and Rolling of Railway Wheels – Advanced Turn Key Solutions / Proc. of the 17th Int. Wheel Set Congress, 22-27 Sep-tember 2013, Ukraine, Kiev. – Paradiso-Lugano (Switzerland): KLW-WheelCo SA, 2013. – P. 143-158.

S.A. Snitko /Cand. Sci. (Eng.)/, A.V. Yakovchenko /Dr. Sci (Eng.)/, N.I. Ivleva Donetsk National Technical University (Donetsk, Ukraine)

THEORETICAL FUNDAMENTALS OF COMPUTER-AIDED DESIGN

OF ROLLS ASSEMBLY DRAWINGS OF WHEEL ROLLING MILLS OF VERTICAL TYPE Background. Computer-aided design of edging, pressing and tapered rolls, as well as centering and guiding rollers of modern wheel rolling mills of vertical type required for the development of new high-efficient profile of railway wheels is actual scientific and technical problem. Materials and/or methods. Firstly the theoretical fundamentals are proposed of computer-aided de-sign of rolls drawings of wheel rolling mills of vertical type. Design the contours of pressing and edg-ing rolls and calculation of technological gap between them, as well between the rolled wheel and the rollers, taking into account their regrinding, is performed on the basis of mathematical models of as-sembly drawings of pressing and edging rolls for the first and last moments of the wheel rolling, which interrelated by: geometric parameters of wheel rolling mill, which determine the kinematics of the rolls movement; angles of axles rotation of the front and back edging rolls, their lengths and diame-ters, as well as the contours of the rolling wheel and the original wheel blank, information about which is presented in the form of arrays of conjunction points coordinates and centers of circular arcs, as well their radii. Results. A new method and a computer program are developed for the design of assembly drawings of the pressing and edging rollers of wheel rolling mill of vertical type, as well the drawings of these rolls. Visualization is provided of the designed assembly drawing and digital information about the distances between the rollers, as well as between them and rolled wheel and with taking into account rolls regrinding. The program also allows designing of driving and centering rollers, and tapered rollers of wheel rolling mills. User can transfer the designed assembly drawing, as well as the con-tours of all the rolls and rollers in the graphical editor. Conclusion. Thus, it is created the theoretical fundamentals, new method and a computer program for the design and assembly drawings of the pressing and edging rolls, as well as drawings of all the rolls and rollers of wheel rolling mills of vertical type. Developed method and a computer program can re-duce the complexity of calculation and graphic works. Keywords: wheel rolling mill of vertical type, assembly drawing of pressing and edging rolls, design method, a computer program.

Статья поступила 08.07.2014 г. © С.А. Снитко, А.В. Яковченко, Н.И. Ивлева, 2014

• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • ОБОРУДОВАНИЕ



УДК 621.771.033 С.А. Снитко /к.т.н./, А.В. Яковченко /д.т.н./, Н.И. Ивлева ГВУЗ "Донецкий национальный технический университет" (Донецк, Украина)

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СБОРОЧНЫХ ЧЕРТЕЖЕЙ

ДЕТАЛЕЙ ИНСТРУМЕНТА ФОРМОВОЧНОГО ПРЕССА ДЛЯ ШТАМПОВКИ КОЛЕСНЫХ ЗАГОТОВОК

Усовершенствован метод и разработана компьютерная программа проектирования сбороч-ных чертежей прессового инструмента для штамповки колесных заготовок. Предусмотрена возможность автоматизированного включения в сборочный чертеж контуров деталей до-полнительной оснастки, которые были изготовлены в процессе производства ранее освоенных колес. Ключевые слова: железнодорожное колесо, колесная заготовка, формовочный пресс, сбороч-ный чертеж прессового инструмента, компьютерная программа.


Автоматизированное проектирование сбо-рочных чертежей основного инструмента де-формации и дополнительной оснастки для штамповки на современных формовочных прес-сах колесных заготовок, имеющих обод, диск и ступицу, которые необходимы для освоения но-вых высокоэффективных профилей железнодо-рожных колес, является актуальной научно-технической проблемой. Анализ последних исследований и публика-ций

В Украине и России производство железно-дорожных колес освоено на ПАО "Интерпайп

Нижнеднепровский трубопрокатный завод" (Днепропетровск, Украина) ("Интерпайп НТЗ"), ОАО "Выксунский металлургический завод" (ВМЗ) (Россия) и ОАО "ЕВРАЗ НТМК" (Ниж-ний Тагил, Россия). Известные методы проекти-рования прессопрокатного инструмента рас-смотрены в работах [1,2]. Они применимы для условий "Интерпайп НТЗ" и ВМЗ, где при ос-воении новых колес необходимо проектировать и изготавливать только инструмент, который непосредственно контактирует с деформируе-мым металлом. На современных прессопрокат-ных линиях [3…5], в т.ч. на ОАО "ЕВРАЗ НТМК", установлены пресса новой конструкции, обладающие более высокими техническими ха-

Рисунок 1 – Схема верхнего штампа формовочного пресса и таблица базовой информации

ОБОРУДОВАНИЕ • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •



Рисунок 2 – Схема нижнего штампа формовочного пресса и таблица базовой информации

рактеристиками, но при освоении новых колес требуют проектирования и изготовления как ос-новного инструмента деформации, который кон-тактирует с деформируемым металлом, так и дополнительной оснастки, не контактирующей с ним. Проектирование такого инструмента воз-можно только на основе соответствующих сбо-рочных чертежей. В работе [6] созданы научные основы и метод автоматизированного проекти-рования сборочных чертежей прессового инст-румента применительно к современным прессам. К ним можно отнести, например, заготовочный и выгибной пресса силой 50 МН, а также формо-вочный пресс силой 90 МН, которые установле-ны на ОАО "ЕВРАЗ НТМК". В работе [6] также создана компьютерная программа проектирова-ния сборочных чертежей прессового инструмен-та для осадки и разгонки колесных заготовок. На базовых положениях данной работы рациональ-но основываться в процессе автоматизированно-го проектирования сборочных чертежей основ-ного инструмента деформации и дополнитель-ной оснастки для штамповки на современных формовочных прессах колесных заготовок, имеющих обод, диск и ступицу. Цель (задачи) исследований

Целью настоящей работы является усовер-шенствование метода и разработка компьютер-ной программы автоматизированного проекти-рования сборочных чертежей основного инстру-мента деформации и дополнительной оснастки для штамповки на современных формовочных прессах колесных заготовок, имеющих обод,

диск и ступицу. Основной материал исследований

Проектирование сборочного чертежа основ-ного инструмента деформации и дополнитель-ной оснастки формовочного пресса выполняется после разработки соответствующей калибровки [2,7]. Верхняя и нижняя части схемы сборочного чертежа для современного формовочного пресса представлены на рисунках 1 и 2.

Метод проектирования сборочных чертежей требует учета нескольких групп информации. Во-первых, известной исходной информации (базовой), которая задается в табличной форме (см. рисунки 1 и 2). Таблицы содержат базовые размеры проектируемых деталей и размеры штамподержателей. Во-вторых, также известной дополнительной цифровой информации по каж-дому контуру основного инструмента деформа-ции и дополнительной оснастке, но только той, которая не влияет на габаритные размеры дета-лей (размеры фасок, отверстий, выступов, вы-емок, закруглений, уклонов, а также зазоры ме-жду деталями). В третьих, цифровой информа-ции по предварительно разработанным в компь-ютерной программе калибровкам, представляю-щим собой контуры радиальных сечений дефор-мируемых на прессах колесных заготовок. Не-достающая информация по габаритным, а также взаимосвязанным с ними размерам деталей рас-считывается по разработанным формулам, кото-рые учитывают взаимозависимость размеров контуров деталей сборочных чертежей. Для их получения вся информация берется непосредст-

• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • ОБОРУДОВАНИЕ



венно из таблиц базовой и дополнительной ин-формации, а также калибровок по инструменту деформации для формовочного пресса.

Параметры (рисунок 3), которые относятся к дополнительной информации:

– B, P1, Q1, G, E1 – для верхнего центровоч-ного кольца;

– А – для формовочного кольца; – T, E, Y, F, P – для платика верхнего; – z1 – для центрователя оправки (зазор); – h – для верхней оправки. С учетом указанных параметров получены

зависимости для расчета габаритных размеров инструмента сборочного чертежа верхнего штампа формовочного пресса:

– D1 и D2 – внутренний и наружный диаметр верхнего платика (назначается на основе базовой информации);

– D3 – наружный диаметр верхнего центро-вочного кольца (назначается также на основе базовой информации);

– D4=D3–2·B – вычисляемый внутренний диаметр верхнего монтажного кольца;

– D5=D2–(P1+Q1)·2 – вычисляемый наруж-ный диаметр формовочного кольца (Р1 и (или) Q1 могут равняться нулю);

– D6=D5–2·G – вычисляемый внутренний диаметр верхнего центровочного кольца;

– D7 – наибольший диаметр по внутренней стороне формовочного кольца (определяется из

калибровки); – D8=D2–2·P – вычисляемый наибольший

наружный диаметр верхнего штампа; – D9 и D10 – наружные диаметры верхнего

штампа (определяются из калибровки); – D11=D1+2·F – вычисляемый внутренний

диаметр верхнего платика; – D12=D11–2·z1 – вычисляемый наружный

диаметр центрователя оправки; – D13 – внутренний диаметр верхнего штам-

па (определяется из калибровки); – D – диаметр оправки (определяется из ка-

либровки); – Hp=T+E+Y – вычисляемая высота верхнего

платика; – Hkc=Hp+A+E1 – вычисляемая высота верх-

него центровочного кольца; – Hf=Z–Hp – вычисляемая высота формовоч-

ного кольца, где Z – базовая информация; – Hco=Z–Hо–X–T – вычисляемая высота цен-

трователя оправки, где Hо и Х – определяются из калибровки;

– Hv=975+Z–Ho–X–h+L–Ld – вычисляемая высота верхней оправки, где Ld – расстояние от верхней точки держателя оправки до его основа-ния; L – определяется из калибровки.

На рисунке 4 представлена схема размеров инструмента сборочного чертежа формовочного пресса для нижнего штампа.

Также получены зависимости для определе-

Рисунок 3 – Схема размеров инструмента сборочного чертежа формовочного пресса (верхний штамп)

ОБОРУДОВАНИЕ • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •



Рисунок 4 – Схема размеров инструмента сборочного чертежа формовочного пресса (нижний штамп)

ния габаритных размеров инструмента сбороч-ного чертежа нижнего штампа:

D1 и D3 – наружный диаметр нижнего цен-тровочного и ремонтного кольца (назначается на основе базовой информации);

D2 – внутренний диаметр нижнего монтаж-ного кольца (назначается также на основе базо-вой информации);

D4=D3–2·S – вычисляемый внутренний диа-метр нижнего центровочного кольца, где S –дополнительный размер нижнего центровочного кольца;

D5 – внутренний диаметр нижнего ремонт-ного кольца (определяется из калибровки);

D6=D5+2·Е – вычисляемый наружный диа-метр нижнего штампа, где Е – дополнительный размер нижнего штампа;

D7 и D8 – внутренний диаметр нижнего штампа и оправки (определяется из калибровки);

D9=515–2·(А+z0) – вычисляемый наружный диаметр центрователя нижней оправки, где А – дополнительный размер кольца выталкивателя; z0 – дополнительный размер центрователя (за-зор);

Рисунок 5 – Контрольное построение сборочного чертежа инструмента формовочного пресса

• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • ОБОРУДОВАНИЕ



Рисунок 6 – Контуры основного инструмента (2, 7, 8 и 11) и дополнительной оснастки (1, 3, 4, 5, 6, 9 и 10) сборочного чертежа

по верхнему штампу

Рисунок 7 – Контуры основного инструмента (12, 15, 18 и 19) и дополнительной оснастки

(13, 14, 16, 17 и 20) сборочного чертежа по нижнему штампу

D10=D7+2·z – вычисляемый наименьший

внутренний диаметр нижнего платика, где z – дополнительный размер (зазор);

D11=515–2·А – вычисляемый наибольший внутренний диаметр нижнего платика;

D12=D8+2·z1 – вычисляемый внутренний диаметр диска выталкивателя;

D13=515–2·z2 –вычисляемый наружный диа-метр диска выталкивателя, где z1 и z2 – допол-нительные размеры диска выталкивателя (зазо-ры);

Hcn=300+V–X–(75+В) – вычисляемая высота центрователя нижней оправки, где V – базовая информация; Х – определяется из калибровки; В – дополнительный размер диска выталкивате-ля;

Hn=Hcn+B+L – вычисляемая высота нижней

оправки, где L – определяется из калибровки. Метод, разработанный в работе [6] для про-

ектирования сборочных чертежей прессового инструмента, усовершенствован за счет включе-ния в него представленной выше последователь-ности определения недостающих габаритных размеров деталей и новых формул применитель-но к штамповке колесных заготовок на формо-вочных прессах.

Метод проектирования сборочных чертежей в работе [6] предусматривает проектирование контуров каждой из показанных на рисунках 1 и 2 деталей в своей системе координат. Затем все контуры перемещаются на соответствующие места, как относительно штамподержателей, так и с учетом их взаимного расположения. Пере-мещение обеспечивается преобразованием коор-

ОБОРУДОВАНИЕ • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •



динат точек контуров. В итоге проектируется сборочный чертеж, контрольное построение ко-торого показано на рисунке 5. Он однозначно определяет контуры основного инструмента и дополнительной оснастки, представленные на рисунках 6 и 7: 1 – держатель оправки; 2 – оп-равка верхняя; 3 – болт крепежный; 4 – центро-ватель держателя оправки; 5 – кольцо центро-вочное верхнее; 6 – платик опорный верхний; 7 – центрователь верхней оправки; 8 и 9 – кольца формовочное и монтажное верхнее; 10 – центро-ватель монтажный; 11 – штамп верхний; 12 – оправка нижняя; 13 и 14 – диск и кольцо вытал-кивателя; 15 – центрователь нижней оправки; 16 – кольцо центровочное нижнее; 17 – платик нижний; 18 – кольцо ремонтное нижнее; 19 – штамп нижний; 20 – кольцо монтажное нижнее.

На базе метода [6] предусмотрено проекти-рование сборочных чертежей в режиме учета имеющегося в производственном цехе инстру-ментов, что дает возможность задавать в качест-ве исходной информации габаритные размеры уже имеющихся в распоряжении деталей, и, со-ответственно, – использовать их повторно. Для этого пригодны детали, которые не контактиру-ют с формуемой колесной заготовкой. Выводы

Усовершенствован метод и разработана ком-пьютерная программа проектирования сбороч-ных чертежей основного инструмента деформа-ции и дополнительной оснастки для штамповки на современных формовочных прессах колесных заготовок, имеющих обод, диск и ступицу, кото-рые необходимы для освоения новых высокоэф-фективных профилей железнодорожных колес. Возможно проектирование сборочных чертежей в режиме учета имеющихся в производственном цехе деталей дополнительной оснастки, что по-зволяет задавать в качестве исходной информа-ции их габаритные размеры и, соответственно, – использовать повторно. Предусмотрена визуали-зация проектируемого сборочного чертежа, а также возможность его передачи вместе с конту-

рами прессового инструмента в графический редактор. Усовершенствованный метод и разра-ботанная компьютерная программа позволяют снизить трудоемкость расчетных и графических работ.

Список литературы 1. Производство цельнокатаных колес и бан-

дажей / М.Ю. Шифрин, М.Я. Соломович. – М.: Металлургиздат, 1954. – 501 с.

2. Проектирование профилей и калибровок же-лезнодорожных колес / А.В. Яковченко, Н.И. Ивлева, Р.А. Голышков. – Донецк: ДонНТУ, 2008. – 491 с.

3. Konnerth U. Forging and Rolling of Railway Wheels – Advanced Turn Key Solutions / Proc. of the 17th Int. Wheel Set Congress, 22-27 Sep-tember 2013, Ukraine, Kiev. – Paradiso-Lugano (Switzerland): KLW-WheelCo SA, 2013. – P. 143-158.

4. Wang Yanju, Fang Gang. Research on Hot Forging Process of C-grade Steel Train Wheel by FEM / Advanced Materials Research. – 2011. – Vol.160-162. – Р. 492-497.

5. Production of high-quality railroad wheels / A. V. Kushnarev, A. A. Bogatov, A. A. Kirichkov, Yu. P. Petrenko // Steel in Translation. – 2010. – Vol.40, Issue 3. – Р. 268-272.

6. Снитко С.А., ЯковченкоА.В., Ивлева Н.И. Теоретические основы автоматизиро-ванного проектирования сборочных черте-жей пресового инструмента для осадки и разгонки колесных заготовок / Наук. пр. До-нецького національного технічного універ-ситету / Редкол.: Мінаєв О.А. (голова) та інш. – Донецьк: ДонНТУ, 2013. – Вип.1-2(16-17). – С. 209-225. (сер.: металургія)

7. Снитко С.А., Яковченко А.В., Ивлева Н.И. Анализ соотношений между радиальными и осевыми обжатиями обода при прокатке черновых колес // Вісник Східноукраїнсько-го національного університету ім. Володи-мира Даля. – Луганськ: Вид-во СНУ ім. В. Даля, 2008. – №6(124). – Ч.1. – С. 129-139.

S.A. Snitko /Cand. Sci. (Eng.)/, A.V. Yakovchenko /Dr. Sci (Eng.)/, N.I. Ivleva Donetsk National Technical University (Donetsk, Ukraine)

DESIGN OF ASSEMBLY DRAWINGS OF THE MOLDING PRESS TOOL PARTS

FOR WHEEL BLANKS STAMPING Background. Computer-aided design of assembly drawings of the main deformation tools and addi-tional tooling for stamping on modern molding presses of wheel blanks having a rim, the disc and the hub, which are necessary for the development of new high-efficient rail track profile, is an actual sci-entific and technical problem.

• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • ОБОРУДОВАНИЕ



Materials and/or methods. Method is improved for computer-aided design of assembly drawings of main deformation tool and additional tooling for stamping of wheel blanks on modern molding press-es. It is provided the establishment and registration of the four groups of digital information: Group 1 contains basic dimensions determined by designer of designed parts and dimensions of die holders; Group 2 contains a predetermined additional digital information along the contour of each part, which does not affect their overall dimensions; Group 3 contains the digital information on a pre-designed calibration; Group 4 contains the missing information with regard to overall dimensions, as well as the interrelated dimensions of parts, which is calculated by the developed formulas that take into account the interdependence of the parts contours size of assembly drawings. Design on the basis of 1...4 groups information of the every part contour is executed in its own coordinate system, then all the contours are moved on their respective places by converting coordinates of their points, as rela-tively to die holders, so with regard to their relative placement, and eventually an assembly drawing is designed. Results. Method is improved and a program is developed for computer-aided design of assembly drawings of basic deformation tool and additional tooling for stamping of wheel blanks on modern molding presses. It is possible to design assembly drawings in the mode of accounting of available on the shop floor details of additional equipment that allows setting their dimensions as initial infor-mation and respectively – reuse them. Visualization is provided of the designed assembly drawing, as well as the possibility of its transmission together with the contours of the pressing tool in the graph-ical editor. Conclusion. Thus, the improved method and a computer program are developed for design of assem-bly drawings of the main deformation tools and additional tooling for stamping of wheel blanks on modern molding presses. The developed method and a computer program can reduce the complexity of calculation and graphic works. Keywords: railway wheel, wheel blanks, molding press, assembly drawing of press tools, computer software.

Статья поступила 17.07.2014 г. © С.А. Снитко, А.В. Яковченко, Н.И. Ивлева, 2014

ОБОРУДОВАНИЕ • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •



УДК 621.74+62-118+621.822.83 Н.А. Родионов, А.Л. Сотников /к.т.н./, Е.В. Ошовская /к.т.н./ ГВУЗ "Донецкий национальный технический университет" (Донецк, Украина)

ВЛИЯНИЕ ДИНАМИЧЕСКОГО НАГРУЖЕНИЯ

НА ЭФФЕКТ ПРОСКАЛЬЗЫВАНИЯ МЕЖДУ ЭЛЕМЕНТАМИ ПОДШИПНИКОВ

МЕХАНИЗМА КАЧАНИЯ КРИСТАЛЛИЗАТОРА МНЛЗ Приведены результаты исследования эффекта проскальзывания в зоне контакта роликов и беговых дорожек подшипников качения шарнирно-рычажного механизма качания кристалли-затора МНЛЗ. Установлена взаимосвязь между градиентом динамической нагрузки, обуслов-ленным настройкой разгружающих устройств механизма качания, и эффектом проскальзыва-ния, а также соответствующей ему интенсивности износа подшипников, работающих в ре-жиме качательного движения. Полученные результаты свидетельствуют о возможности по-вышения срока службы подшипников механизма качания путем снижения динамического на-гружения его шарниров и опор. Ключевые слова: МНЛЗ, механизм качания кристаллизатора, подшипник качения, динамиче-ская нагрузка, метод конечных элементов, касательная деформация, зона контакта, эффект проскальзывания, интенсивность износа.


Как правило, современные конструкции шарнирно-рычажных механизмов качания кри-сталлизатора (МКК) сортовых машин непрерыв-ного литья заготовок (МНЛЗ) оборудуются ро-ликовыми двухрядными подшипниками качения. Ввиду особенностей конструкции МКК, под-шипники функционируют в так называемом ре-жиме качательного движения, который заключа-ется в колебательном циклическом перемещении роликов относительно беговых дорожек с малой угловой амплитудой (в пределах 0,01 рад.). В результате, на поверхностях беговых дорожек появляются углубления расположенные с интер-валом, соответствующим шагу тел качения. Это приводит к увеличению радиального зазора в подшипниках качения, что негативно сказывает-ся на кинематической точности МКК и обеспе-чении заданных параметров технологического процесса непрерывной разливки стали на МНЛЗ.

Одними из основных факторов, обуславли-вающих специфический характер износа под-шипников качения МКК, являются нагрузки, действующие на его шарниры и опоры. Для раз-гружения механизма качания используются пневматические амортизаторы, которые уста-навливаются между столом качания с кристал-лизатором и неподвижным основанием. При этом, актуальной научно-технической пробле-мой являются сведения о взаимосвязи между уровнем динамического нагружения шарниров и опор МКК и интенсивностью износа подшипни-

ков качения, что затрудняет разработку теорети-чески обоснованных методик настройки меха-низма качания для управления процессом износа подшипников. Анализ последних исследований и публика-ций

Актуальность влияния зазоров в подшипни-ковых узлах МКК на кинематические параметры колебательного движения кристаллизатора и взаимосвязанные с ними параметры непрерыв-ной разливки стали рассмотрены в работе [1,2]. Характер износа подшипников качения МКК и других механических систем с аналогичным ре-жимом работы подшипников различными иссле-дователями [1,3] определяется как фреттинг, т.е. износ, обусловленный непрерывным контакт-ным взаимодействием поверхностей роликов и беговых дорожек и их относительным колеба-тельным перемещением. Такое взаимодействие, в первую очередь, обуславливается специфиче-ским распределением смазки в зоне контакта, при котором совершающий колебательные дви-жения ролик "расталкивает" окружающую его смазку [4…6]. Кроме этого, в работе [6] отмече-но, что немаловажной особенностью изнашива-ния взаимодействующих поверхностей при ка-чении является эффект проскальзывания и по-вторное деформирование. При многократном смятии зерен металла они вытягиваются в на-правлении проскальзывания. Смена направления качения на обратное приводит к тому, что зерна

• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • ОБОРУДОВАНИЕ



поверхностного слоя "встают дыбом" и, при дос-таточно больших деформациях или относитель-ном скольжении контактирующих поверхностей, могут отрываться от основного металла. Причи-на эффекта проскальзывания установлена как следствие различных деформаций контакти-рующих элементов [6…9]. Однако отсутствуют сведения о количественном воздействии на эф-фект проскальзывания такого фактора, как ди-намическая нагрузка, изменяющаяся за цикл пе-рекатывания тела качения от минимального зна-чения до максимального.

Проблема возникновения трения скольжения в зоне контакта двух взаимодействующих по-верхностей, находящихся в относительном кача-тельном движении, широко рассматривается в работах посвященных исследованию надежно-сти железнодорожного транспорта [10…11]. Од-нако в приведенных в этих работах методиках расчета принимается во внимание только посто-янное нагружение и не рассматривается воздей-ствие динамической нагрузки, характерной для подшипников МКК. Кроме этого, аналитическое решение подобных задач затруднительно и вы-полняется, как правило, в упрощенной форме [12]. Вместе с тем, решение сложных контакт-ных задач в последнее время получило широкое распространение с помощью численного метода конечных элементов (КЭ), что может быть ис-пользовано при исследовании зависимости ин-тенсивности износа подшипников МКК и эф-фекта проскальзывания между их элементами. Цель (задачи) исследования

Целью настоящей работы является установ-ление взаимосвязи динамического нагружения подшипников качения шарнирно-рычажного МКК с эффектом проскальзывания между роли-ками и беговыми дорожками подшипника, обу-славливающим интенсивность его износа.

Основной материал исследования Исследование характера нагружения под-

шипниковых узлов выполнено на примере шар-нирно-рычажного МКК сортовой МНЛЗ конст-рукции ПАО "Новокраматорский машинострои-тельный завод", кинематическая схема которого приведена на рисунке 1а.

Принцип работы МКК заключается в сле-дующем. Вращательное движение приводного эксцентрикового вала (обозначенного на рису-нок 1а как шарнир О и кривошип 1) преобразо-вывается шатуном 2 в колебательное движение малой амплитуды нижнего рычага 3. Верхний 4 и нижний 3 рычаги расположены таким образом, что сопрягаемый с ними стол качания 5, с уста-новленным на нем кристаллизатором 6, совер-шает возвратно-вращательное движение относи-тельно центра кривизны МНЛЗ вдоль техноло-гической оси ручья. Регулировка нагружения шарниров и опор МКК осуществляется с помо-щью пары пневматических амортизаторов 7, частично компенсирующих силу тяжести вы-ходного звена (стола качания с кристаллизато-ром), а также динамическую нагрузку, обуслов-ленную высокими переменными силами инер-ции звеньев механизма качания и технологиче-ским нагружением [13].

Звенья механизма качания соединяются ме-жду собой посредством четырех пар подшипни-ковых шарниров А, В, С и D и базируются на трех парах опор О, О1 и О2. Тип работающих в режиме качательного движения подшипников шарниров С и D – 22311Е и опор О1, О2 – 22316Е – радиальные роликовые двухрядные подшип-ники качения со сферическими роликами. Ха-рактер износа подшипников опор О1 и О2 пока-зан на рисунке 1б.

Прежде всего, необходимо рассмотреть про-цессы, происходящие в пятне контакта взаимо-действующих ролика и беговой дорожки под-

а б Рисунок 1 – Кинематическая схема МКК (а) и характер износа беговых дорожек

внутреннего кольца подшипника качения (б)

ОБОРУДОВАНИЕ • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •



Рисунок 2 – Смещение волокон в сечении контактной пары "ролик-беговая дорожка":

F – нагрузка; М – вращающий момент; γzx – касательная деформация в направлении беговой дорожки; φ – угол поворота ролика

относительно дорожки; V – линейная скорость перемещения ролика

Рисунок 3 – Схема взаимодействия

ролика и беговой дорожки подшипника: AF – переменная радиальная нагрузка,

воздействующая на ролик; Fmin и Fmax – минимальное и максимальное

значение нагрузки, соответственно

шипников качения, работающих в режиме кача-тельного движения (рисунок 2). При перекаты-вании ролика соприкасающиеся контактные по-верхности стремятся сдвинуться относительно друг друга. В зоне контакта ролика и беговой дорожки действуют элементарные силы трения, которые обуславливают возникновение поверх-ностных касательных напряжений. Данные силы в сумме образуют силу сцепления, действую-щую в контактном пятне ролика и направленную в сторону движения, а также противоположно направленную силу, приложенную к беговой дорожке.

Зона контакта делится на 2 области. В облас-ти А действует сцепление, и происходят дефор-мации волокон, вызывающие образование силы сцепления (материал ролика сжимается, а до-

рожки – растягивается) (см. рисунок 2). В облас-ти В наблюдается явление скольжения, т.е. ро-лик катится по волокнам дорожки, не развивая сил трения. Вследствие различия деформаций взаимодействующих деталей в зоне контакта происходит непрерывное перемещение волокон ролика и беговой дорожки навстречу друг другу, при этом волокна ролика "проползают" по во-локнам дорожки. Такое явление с кинематиче-ской точки зрения можно рассматривать как от-носительное проскальзывание [11], что может быть выражено следующей зависимостью:

ДzxРzx γ−γ=ξ , (1) где γPzx и γДzx – касательная деформация попе-речного сечения, соответственно, ролика и бего-вой дорожки в зоне контакта.

Для определения эффекта проскальзывания между роликом и беговой дорожкой целесооб-разно рассматривать часть цикла их взаимодей-ствия, когда нагрузка на ролик изменяется от минимального до максимального значения и происходит его перекатывание на угол 0,01 рад. (рисунок 3), т.е. влияние переменной нагрузки и относительного перемещения поверхностей ро-лика и беговой дорожки на параметры их де-формирования. Для этого, с помощью ранее раз-работанной математической модели силового нагружения шарниров и опор исследуемой кон-струкции МКК [13,14], был определен ряд ми-нимальных и максимальных значений силы ре-акции RО1(Q) в опоре нижнего рычага О1 и соот-ветствующих ему значений изменения нагрузки на максимально нагруженный ролик в подшип-нике FО1(Q) (таблица 1) для различных значений давления воздуха в разгружающих амортизато-рах Q:

( ) ( )α

=cos

5 11 nz

QRQF OO

,

где RО1(Q) – сила реакции в подшипниковом уз-ле опоры О1, зависящая от давления воздуха Q в амортизаторах; n=2 – количество роликовых обойм в подшипнике; z=15 – количество роликов в обойме; α=12,5° – угол контакта ролика и бего-вой дорожки.

Кроме этого, принято допущение о равно-мерном распределении нагрузки вдоль оси рас-сматриваемого ролика, на основании характера проявления износа на поверхности беговых до-рожек (см. рисунок 1б).

В виду того что аналитическое решение по-добных задач затруднительно либо невозможно, был применен многоцелевой программный ком-

• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • ОБОРУДОВАНИЕ



плекс ANSYS/LS-DYNA, предназначенный для анализа нелинейного динамического отклика трехмерных структур методом КЭ. С этой целью были разработаны КЭ-модели взаимодействую-щих ролика и фрагмента наружного кольца подшипника 22316Е. В качестве типа исполь-зуемых при моделировании и последующем рас-чете КЭ принят SOLID164 – элемент, представ-ляющий собой объемный шестигранник с восе-мью узлами, расположенными в вершинах, и позволяющий моделировать поведение изотроп-ных, ортотропных и анизотропных материалов, а также воспроизводить разнообразные модели их упруго-пластичного взаимодействия [15,16].

Для моделирования силового нагружения элементов подшипника на поверхности фраг-мента наружного кольца были наложены огра-ничения, отвечающие условиям его фиксации в подшипниковом корпусе, а к оси ролика была приложена соответствующая динамическая на-грузка, изменяющаяся от минимального до мак-симального значения за цикл перемещения ро-лика по беговой дорожке на угол φ=0,01 рад.

В результате моделирования получена кар-тина распределения касательных деформаций в зоне контакта ролика и беговой дорожки в виде полей деформаций (рисунок 4), из которых вид-

но, что их деформация в продольном направле-нии имеет различные направления и количест-венные значения, что обуславливает эффект проскальзывания.

В результате, в соответствии с зависимостью (1), определен ряд значений проскальзывания в зоне контакта ролика и беговой дорожки, как разность контактных деформаций, соответст-вующих различным значениям AFО1, представ-ленных в виде точек на рисунке 5.

Как видно из полученных данных, увеличе-ние проскальзывания имеет явную зависимость от размаха нагрузки и приближенно может быть представлена в виде следующего линейного уравнения (прямая линия на рисунке 5):

03,00001861,0)( 11 −=ξ OO AFAF . (2)

Для установления взаимосвязи эффекта про-скальзывания с интенсивностью износа подшип-ников МКК выполнено сопоставление зависимо-сти (2) с результатом промышленных исследо-ваний. В промышленных условиях было прове-дено измерение радиального зазора в выведен-ных из эксплуатации подшипниках качения МКК, отработавших 1…5 месяцев при средней

Таблица 1 – Соотношение давления воздуха в амортизаторах и динамической составляющей

нагрузки, приходящейся на наиболее нагруженный ролик подшипника качения Давление воздуха

в амортизаторах, Q, МПа Значение динамической нагрузки FО1(Q), Н Градиент динамической

нагрузки AFО1(Q), Н минимальное максимальное 0,25 1600 2600 1000 0,3 1200 3380 2180

0,35 1150 4160 3010 0,4 1650 4940 3290

0,45 1720 5720 4000 0,5 1870 6100 4230

а б Рисунок 4 – Распределение полей касательных деформаций в продольном к беговой дорожке направлении: общее (а) и для наиболее нагруженного сечения (б) взаимодействующих деталей

ОБОРУДОВАНИЕ • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •



Рисунок 5 – Зависимость проскальзывания в зоне контакта ролика и беговой дорожки

от градиента динамической нагрузки

Рисунок 6 – Зависимость интенсивности износа от проскальзывания в зоне контакта

ролика и беговой дорожки

частоте колебательного движения кристаллиза-тора 200 кач./мин. и давлении воздуха в пневма-тических амортизаторах Q=0,5 МПа. В результа-те была установлена интенсивность износа под-шипников качения – lh05≈19 мм/мес. Тогда, с учетом того, что по результатам независимых исследований изнашивания контактирующих поверхностей при качательном движении [6,12], интенсивность износа прямо пропорциональна проскальзыванию, и предположении, что при отсутствии проскальзывания (ξ=0) износ отсут-ствует, зависимость интенсивности износа под-шипников качения МКК от проскальзывания может быть представлена в виде графика, приве-денного на рисунке 6:

ξ284,0=hI ,

на котором, пунктирными линиями, показана полученная опытным путем интенсивность из-носа и соответствующее ей проскальзывание в зоне контакта.

Таким образом, динамическое нагружение подшипниковых шарниров и опор МКК, рабо-тающих в режиме качательного движения, явля-ется существенным фактором, оказывающим влияние на эффект проскальзывания в зоне кон-такта их роликов и беговых дорожек, что обу-славливает наличие их специфического износа. При особо высоком динамическом нагружении интенсивность износа может достигать 0,19 мм/мес. Соответственно, при снижении динами-ческой нагрузки происходит уменьшение интен-сивности износа и увеличение срока службы всего МКК, что позволяет утверждать о необхо-димости такой его настройки, при которой ди-намическое нагружения шарниров и опор меха-низма качания будет минимальным. Выводы

Рассмотрена взаимосвязь возникающего в

процессе эксплуатации подшипников качения шарнирно-рычажного МКК сортовой МНЛЗ, работающих в режиме качательного движения, эффекта проскальзывания и воздействия дина-мической нагрузки. Полученная в результате исследования методом КЭ зависимость показы-вает, что одним из способов снижения интен-сивности износа таких подшипников может быть уменьшение переменой нагрузки на шарниры и опоры механизма качания. Это достижимо путем рациональной настройки разгружающих уст-ройств МКК, заключающегося в обеспечении минимального динамического нагружения его подшипниковых шарниров и опор. Список литературы 1. Сотников А.Л. Предупреждение отклонений

параметров колебательного движения кри-сталлизатора МНЛЗ на основе развития ме-тодов диагностики механизма качания: дис. ... канд. техн. наук: 05.05.08 / Сотников Алексей Леонидович; Донец. нац. тех. ун-т. – Донецк, 2008. – 216 с.

2. Петров Д.В. Влияние зазоров в механизме качания кристаллизатора на время опереже-ния / Сталь. – 2007. – №4. – С. 67-69.

3. Родионов Н.А. Исследование долговечности подшипников шарнирно-рычажного меха-низма качания кристаллизатора МНЛЗ / Со-временное машиностроение. Наука и образо-вание: Материалы 3-й Межд. науч.-практ. конф. Под ред. Радкевича М.М. и Евграфова А.Н. – СПб: Изд-во Политехн. ун-та, 2013. – С. 371-378.

4. Перель Л.Я. Подшипники качения: Расчет, проектирование и обслуживание опор: спра-вочник. – М.: Машиностроение, 1983. – 543 с.

5. Lugt Piet M. Grease Lubrication in Rolling Bearings. – Gothenburg (Sweden): John Wiley & Sons, Ltd, 2013. – 459 p.

6. Гура Г.С. Качение тел с трением. Фреттинг:

• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • ОБОРУДОВАНИЕ



монография. – Сочи: "Дория", 2009. – 295 с. 7. Сидоров В.А., Сотников А.Л. Эксплуатация

подшипников качения. – Донецк: ООО "Тех-нопарк ДонГТУ "УНИТЕХ", 2014. – 175 с.

8. Миль М.Л. Вертолеты (расчет и проектиро-вание). В 2-х кн. / Кн. 2-я. Колебания и ди-намическая прочность. – М.: Машинострое-ние, 1967. – 423 с.

9. Constitutive Relations under Impact Loadings: Experiments, Theoretical and Numerical As-pects. Courses and Lectures. – Vol.552 / Editors Lodygowski T., Rusinek A. – Aquileia (Italy): CISM International Centre for Mechanical Sci-ences, 2014. – 285 p.

10. Износостойкость рельсовых и колесных ста-лей / Е.А. Шур, Н.Я. Бычкова, Д.П. Марков, Н.Н. Кузьмин // Трение и износ. – 1995. – Т.16, №1. – С. 80-91.

11. Сакало В.И., Косов В.С. Контактные задачи железнодорожного транспорта. – М.: Маши-ностроение, 2004. – 496 с.

12. Джонсон К. Механика контактного взаимо-

действия: Пер. с англ. – М.: Мир, 1989. – 510 с. 13. Сотников А.Л., Родионов Н.А., Журба В.В.

Исследование влияния инерционных нагру-зок на нагружение шарнирно-рычажного ме-ханизма качания сортовой МНЛЗ / Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. – 2013. – №4. – С. 92-94.

14. Сотников А.Л., Родионов Н.А. Исследование нагружения подшипниковых узлов рычаж-ного механизма качания кристаллизатора МНЛЗ / Cб. науч. работ по материалам межд. науч.-техн. конф. "Надежность металлурги-ческого оборудования". – Днепропетровск: IMA-Прес, 2013. – С. 196-202.

15. Муйземнек А.Ю., Богач А.А. Математиче-ское моделирование процессов удара и взры-ва в программе LS-DYNA. – Пенза: ПГУ, 2005. – 106 с.

16. Lee H-H. Finite Element Simulations with ANSYS Workbench 12. – Gheng Kung (Tai-wan): Schroff Development Corporation, 2010. – 586 p.

N.A. Rodionov, A.L. Sotnikov /Cand. Sci. (Eng.)/, E.V. Oshovskaya /Cand. Sci. (Eng.)/ Donetsk National Technical University (Donetsk, Ukraine)

INFLUENCE OF DYNAMIC LOADING

ON SLIPPING EFFECT BETWEEN THE BEARING ELEMENTS OF CASTER MOLD OSCILLATION MECHANISM

Background. In the operation of the mold oscillation articulated lever mechanisms of bar continuous casting machine (CCM), a rapid and specific wear occur of their bearings resulted in the appearance of transverse grooves on the surface of their raceways. This phenomenon leads to significant disturb-ances of the continuous casting of steel. It is known that there is a relationship between a high dynam-ic loading of bearings in articulated lever mechanism and intensity of wear. However, there is no a theoretical and quantitative study of this relationship, that does not allow to develop and validate ra-tional ways to reduce the rate of bearings wear of oscillation mechanism. Therefore, it is relevant re-search conducting the problem of the interaction between the rolling element and the raceways of roll-ing bearings of oscillation mechanism under the impact of variable cyclic loading. Materials and/or methods. Contact interaction simulation is carried out by the finite element method of the bearing elements in the lower lever joint of the CCM mold oscillation mechanism. Results. The studies resulted in obtaining the functional relation of the slipping in the contact area of the roller and the raceway of bearing joint of the lower lever of the CCM mold oscillation mechanism by the gradient of the dynamic load. Its further comparison with the experimental results allowed es-tablishing the relationship of slipping effect and wear rate of bearings in oscillating mechanism. Conclusion. Based on these results, it is proposed to develop a new method to adjust the balancing devices of CCM mold oscillation mechanism, which will minimize the dynamic loading of its levers and bearing joints. Keywords: continuous caster machine, mold oscillation mechanism, rolling bearing, dynamic load, fi-nite element method, the tangent deformation, contact area, slipping effect, wear rate.

Статья поступила 27.08.2014 г. © Н.А. Родионов, А.Л. Сотников, Е.В. Ошовская, 2014

ВИБРАЦИЯ МАШИН: ИЗМЕРЕНИЕ, СНИЖЕНИЕ, ЗАЩИТА • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •



УДК 669.02.09+658.58 В.А. Сидоров /к.т.н./ ГВУЗ "Донецкий национальный технический университет" (Донецк, Украина)

РАЗВИТИЕ НАУЧНЫХ ОСНОВ

ТЕХНИЧЕСКОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ МАШИН ДЛЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА

И ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИХ БЕЗОТКАЗНОСТИ Научно-техническая проблема обеспечения безотказности металлургических машин на этапе эксплуатации решена на основе результатов технического диагностирования. Получена сово-купность новых представлений и количественных соотношений о синтезе информации о тех-ническом состоянии для обеспечения безотказности металлургических машин на этапе экс-плуатации, путём идентификации диагностических признаков с состоянием машин для выбо-ра оптимального ремонтного воздействия при использовании методологии технического диаг-ностирования. Ключевые слова: техническое диагностирование, научные основы, металлургические машины, безотказность.


Современный этап развития чёрной метал-лургии характеризуется появлением новых тех-нологических агрегатов и линий. Совмещение возможностей электродуговых печей и литейно-прокатных модулей при помощи установки "печь-ковш" позволяет получить практически непрерывный технологический процесс. Непре-рывность данного процесса во многом обеспечи-вается безотказностью работы комплекса метал-лургических машин.

На этапе эксплуатации безотказность работы металлургических машин достигается путём проведения технического обслуживания и ре-монтов во время плановых и неплановых оста-новок. Подготовленность ремонтных служб и своевременность проведения ремонтных воздей-ствий определяются наличием информации о техническом состоянии машин, получаемой пу-тём проведения технического диагностирования. Особенности конструкции и функционирования металлургических машин, низкие частоты вра-щения, реверсивный или кратковременный ре-жим работы, различные скоростные параметры и нагрузки не позволяют в полной мере использо-вать традиционные решения, применяемые для энергетических машин роторного типа рабо-тающих в длительном режиме.

Появление новых конструкций металлурги-ческих машин, новых возможностей, реализуе-мых современными средствами технического диагностирования, требует установить диагно-стические признаки повреждений элементов машин, закономерности их развития, определить

допустимые диапазоны изменения диагностиче-ских параметров. Это позволит на основе обоб-щения синтезировать техническое состояние от-дельных узлов и разработать метод оценки тех-нического состояния металлургических машин с учётом особенностей конструкции и условий эксплуатации, определить сроки и содержание технического обслуживания и ремонта, что обеспечит безотказность работы оборудования электросталеплавильных и литейно-прокатных комплексов. Практическая реализация определя-ется созданием служб технического диагности-рования на металлургических предприятиях. По-этому, проблема развития научных основ техни-ческого диагностирования машин для металлур-гического производства и обеспечение их безот-казности является актуальной. Анализ последних исследований и публика-ций

Анализ последних исследований в области технической диагностики за последние 5 лет по-казывает, что сложность инженерных систем постоянно увеличивается из-за роста их размера и степени автоматизации и увеличивается опас-ность выхода из строя, что отягчается влиянием последствий на человека и окружающую сре-ду [1]. Следовательно, в разработке и эксплуата-ции инженерных систем промышленных пред-приятий, повышенное внимание должно быть уделено надёжности, в частности безотказности и безопасности.

В работе [2] представлены концепции, мето-ды и техники для проверки симптомов неис-

• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • ВИБРАЦИЯ МАШИН: ИЗМЕРЕНИЕ, СНИЖЕНИЕ, ЗАЩИТА



правностей и отказов структур, систем и их ком-понентов, а также для мониторинга эксплуата-ционных параметров и структурной целостности объектов. Особое внимание уделено комплекс-ному подходу к использованию методов и спо-собов диагностики: от сил, напряжений, анализа параметров вибрации, неразрушающего контро-ля, термографии и промышленной радиологии до компьютерной томографии и микроструктур-ного анализа, с акцентом на трибологические системы.

Для диагностирования технического состоя-ния механических систем преобладающим оста-ётся анализ параметров вибрации [3]. Современ-ные средства измерения параметров вибрации обеспечивают точное пропорциональное преоб-разование вибрации в электрический сигнал, его передачу в систему диагностики [4]. Основной тенденцией в диагностировании оборудования прокатных станов является установка стацио-нарных систем контроля параметров вибрации и диагностирования технического состояния [5,6].

Одновременно, разрабатываются концепции диагностического подхода [7], переход от пла-ново-предупредительного ремонта к ремонту по фактическому техническому состоянию. Оп-ределяются рациональные методы и способы организации технического обслуживания и ре-монта для достижения высокой производитель-ности [8,9].

Информация о техническом состоянии по-зволяет эффективно решать задачи прогнозиро-вания, что отражено в работе [10]. Промышлен-ное прогнозирование дает возможность выявить и предотвратить отказы ещё до их возникнове-ния. В работе нашло широкое освещение мето-дов и приёмов диагностирования и прогнозиро-вания состояния систем, включая иллюстрацию эффективности метода в реальных условиях, а также сведения о последних тенденциях и ис-следованиях. Результаты выполненного обзора показывают, что вопросы технического диагно-стирования в общей постановке и относительно металлургических машин в частности составля-ют одно из наиболее перспективных направле-ний повышения надёжности работы промыш-ленного оборудования на этапе эксплуатации. Одновременно, следует указать на отсутствие работ обобщающих диагностические признаки развития повреждений наименее изученного с позиций задач технического диагностирования класса металлургических машин. Цель (задачи) исследования

Цель настоящей работы заключается в опре-делении форм проявления технического состоя-

ния специфического для металлургических ма-шин, установлении закономерностей развития повреждений элементов их механизмов, а также в разработке правил оценки технического со-стояния для обеспечения безотказности машин разноплановых относительного диагностирова-ния технического состояния, имеющих различ-ные условия эксплуатации и работающих в со-ставе электросталеплавильных и литейно-про-катных комплексов.

Такими механизмами определены: – механизм поворота свода электродуговой

печи, в частности опорных колец – низкообо-ротные тяжелонагруженные элементы;

– механизмы подъёма литейных кранов – ре-версируемые механизмы, работающие в кратко-временном и повторно-кратковременном режи-мах;

– механизмы качания кристаллизатора ма-шин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) – шарнирно-рычажные механизмы, работающие в колебательном и переменном скоростном режи-мах;

– комбинированные редукторы привода про-катных клетей непрерывных станов – сложные механические системы, работающие при пере-менных частотах вращения.

Предполагается: – развить теоретические представления о

техническом диагностировании металлургиче-ских машин путём синтеза технического состоя-ния сопрягаемых деталей машин в универсаль-ной диагностической матрице и уточнении со-держания термина техническое состояние;

– разработать теоретические принципы обес-печения безотказности металлургических машин путём использования информации о техниче-ском состоянии с оценкой эффективности при практическом использовании. Основной материал исследования

Теоретические основы диагностирования ме-ханического оборудования, в настоящее время, базируются на диагностических моделях логиче-ского типа, на основе решающих правилах опре-деляющих категории технического состояния относительно выбранных диагностических па-раметров. Наибольшее распространение получи-ло использование матриц неисправностей, объе-диняющих представление знаний о состоянии объекта в виде диагностических правил и логи-ческих выводов типа "если …, то…". Диагно-стическая модель объекта представляется матри-цей, определяющей соответствие между значе-ниями диагностических параметров и возмож-ными неисправностями (диагнозами). В практи-




ческом аспекте преобладает рассмотрение изно-совых моделей для контроля параметров вибра-ции и температуры. Допустимые значения виб-роскорости обычно определяются мощностью приводного двигателя. Такой подход, являясь наиболее универсальным, может быть использо-ван к механизмам роторного типа, работающим в длительном режиме.

Используемые для оценки технического со-стояния механического оборудования методы технического диагностирования: субъективные – визуальный осмотр, анализ шумов механизмов, тактильный анализ; приборные – механические, электрические, методы неразрушающего кон-троля, виброметрия, термометрия и анализ каче-ства смазки. Состояние объекта диагностирова-ния оценивается по результату выполнения воз-ложенных на него функций (функциональное диагностирование) или по реакции создаваемого внешнего воздействия на объект диагностирова-ния (тестовое диагностирование). Среди средств технического диагностирования, используемых для диагностирования механического оборудо-вания, по уровню решаемых задач и приборной реализации можно выделить: портативные, ана-лизаторы вибрации и стационарные (встроен-ные) системы контроля.

Объект диагностирования, при оценке его технического состояния, рассматривается как преобразователь входных параметров в выход-ные – определяющие возможность выполнения возложенных на объект функций (рисунок 1). Преобразование входных параметров в выход-ные происходит благодаря внутренним парамет-рам механизма. Внутренние параметры – пара-метры, определяющие структуру объекта и ха-рактеризующие процессы, происходящие внутри его – взаимное расположение деталей, распреде-ление усилий, напряжения в деталях, состояние контактирующих поверхностей. Функциониро-вание механизма сопровождается изменением и проявлением физических полей (тепловых, аку-

стических, вибрационных) косвенно связанных с внутренними параметрами механизма.

Представим n входных параметров x1, x2, …, xn – X n-мерным вектором, аналогично m внут-ренних параметров y1, y2, …, ym – Y m-мерным вектором, а k выходных параметров z1, z2, …, zk – Z k-мерным вектором. Тогда преобразование входных параметров в выходные может быть рассмотрено в виде уравнения:

Z=f(Y,t)X, где f(Y,t) – оператор, характеризующий преобра-зования, осуществляемые в системе с парамет-рами X, для получения параметров – Z, при зна-чениях параметров Y на момент времени t. Фак-тически оператор f(Y,t) является диагностиче-ской моделью, которая может быть представлена в аналитическом, графическом или табличном виде.

Для постановки правильного диагноза необ-ходимо из всех параметров системы выделить их совокупность наиболее точно отражающих со-стояние контролируемой системы на основе дан-ных о характерных неисправностях и проявле-ниях повреждений. Определить, на основе апри-орной информации, ожидаемый характер изме-нения временных зависимостей и сформулиро-вать условия нарушения работоспособного со-стояния.

Механическое оборудование металлургиче-ских предприятий по основным переделам (гор-нодобывающем, обогатительном или подготови-тельном, доменном, сталеплавильном и прокат-

Рисунок 1 – Преобразование

входных параметров механизма в выходные

в 2009 г. в 2012 г. Рисунок 2 – Изменение значений линейного износа опорного кольца

механизма поворота свода электродуговой печи




а б Рисунок 3 – График изменения диагностического параметра РО/РН

для опорного кольца механизма поворота свода электродуговой печи при различном состоянии: а – исправном; б – неисправном

ном) представлено энергетическими, транспорт-ными и металлургическими машинами. Метал-лургические машины отличаются не только не-посредственным или опосредованным контактом с технологическим продуктом, но и особенно-стями конструкции (обычно это уникальные ме-ханизмы и машины) и условиями эксплуатации – кратковременным или повторно-кратковремен-ным режимами работы, часто реверсируемыми, переменными нагрузками и частотами вращения. Для таких машин проведение своевременного и обоснованного ремонта (ремонта по состоянию) наиболее эффективный метод обеспечения без-отказности и повышения коэффициента исполь-зования. В данном случае необходимым являет-ся раннее обнаружение неисправностей на базе исследования и определения закономерностей развития наиболее характерных повреждений с учётом реализуемого режима работы.

На основании проведенного обзора сформу-лированы следующие методологические требо-вания к диагностированию технического состоя-ния металлургических машин.

1. Реализация при помощи существующих методов и средств технического диагностирова-ния.

2. Оценка технического состояния по ком-плексу параметров с учётом особенностей кон-струкции и условий эксплуатации машин.

3. Определение допустимых диапазонов из-менения значений диагностических параметров и границ категорий технического состояния ма-шин.

4. Определение признаков развития повреж-дений типовых узлов для синтеза технического состояния, существующих и разрабатываемых конструкций машин.

5. Обеспечение использования данных о тех-ническом состоянии при организации и контроле качества проводимого технического обслужива-ния и ремонта машин.

Оценка эффективность диагностических признаков технического состояния низкообо-ротных тяжелонагруженных опорных колец ме-ханизмов проведена для механизма поворота свода электродуговой печи. Определены зако-

а б Рисунок 4 – Временная форма сигнала виброускорения опорного кольца:

а – при отвороте исправного кольца; б – во время работы электрической дуги




Таблица 1 – Факторы, определяющие скорость развития повреждений опорного кольца механизма поворота свода

Эксплуатационные воздействия Температура Вибрация Трение Нагрузка

Условия эксплуатации

Повышенная температура до 60…70 °С

Амплитудные значения: 1,8…3 м/с2 в режиме доводки; 5,5…14,2 м/с2 при начале плавки

Повторно-кратковременный режим работы:

угол поворота 70° – 2…3 цикла на

плавку

Одновременное воздействий вертикальной силы и опроки-дывающего момента

Начальные отклонения

Уменьшение демпфирующей способности

масляной плёнки

Усталостные повреждения на поверхности тел качения

и беговых дорожках

Повышение коэффициента

трения в опорном кольце

Ослабление резьбовых соединений

Последствия

Снижение срока службы из-за

окисления смазки

Возникновение осповидного выкрашивания Неравномерное

распределение сил между телами

качения

Разрыв сепаратора – разворот

тел качения

Образование абразивной пасты окисленным материалом

и продуктами осповидного износа – ускорение абразивного износа

Дополнительный фактор –

Износ направляющих механизма

перемещения электродов

– –

номерности изменения значений линейного из-носа для механизмов поворота свода ЭДП-120 и ДСП-50. Измерения проводились при идентич-ных условиях расположения свода относительно печи. Анализ полученных результатов показыва-ет, что отказ развивается по износовой модели (рисунок 2) с увеличением скорости износа по-сле разрушения упрочнённого поверхностного слоя. Установлено, что интенсивность износа при естественном износе составляет – 0…0,1 мм/мес. Интенсивность износа в зоне ускоренно-го износа – 0,5…1,5 мм/мес. и зависит от состоя-ния контактирующих поверхностей, действую-щих сил и качества смазывания. Допустимое значение износа – 5 мм, предельное значение – 12…15 мм. Необходимая точность измерений – 0,5 мм.

Для оперативного контроля состояния осу-ществлялось измерение давления в полостях гидроцилиндра привода механизма поворота свода электродуговой печи – штоковой и порш-невой. Определены диагностические параметры – начальное и среднее давление при отвороте и навороте свода. Предложено использовать ком-плексный диагностический параметр – отноше-ние давления при отвороте РО к давлению при навороте РН при реализации одного цикла дви-жения. Стабилизация данного параметра в гра-ницах 1,2…1,35 при теоретическом значении

1,69 определяет зону удовлетворительного со-стояния (рисунок 3).

При осмотре поврежденных элементов опор-ного кольца установлено преобладание абразив-ного износа при наличии осповидного выкраши-вания. Износ верхнего поворотного кольца опорного подшипника больше, чем износ непод-вижного кольца. Зависимость между износом и удалением от наиболее нагруженной зоны носит линейный характер. Исходя из предположения о пропорциональности между распределением сил на тела качения и диаграммой распределения износа верхнего поворотного кольца, было рас-считано максимальное нормальное напряжение в зоне контакта. Полученное значение 1378 МПа меньше допустимого – 4000 МПа.

Измерения параметров вибрации механизма поворота свода электродуговой печи выполнено для режима поворота свода и во время работы электрической дуги (рисунок 4). Измерения вре-менного сигнала виброускорения проводились с помощью анализатора вибрации 795М на опор-ном кольце в точке, ближайшей к печи. При по-вороте свода установлено:

– малый размах виброускорения до 1 м/с2 для исправного состояния;

– увеличение размаха виброускорения до 6…9 м/с2 при повреждениях;

– изменение формы вибрационного сигнала




при появлении повреждений. При работе электрической дуги: размах виб-

роускорения при начале плавки составляет 5,5…14,2 м/с2, а в режиме доводки – 1,8…3 м/с2; размах виброскорости – 73 мм/с.

В результате проведенных исследований и анализа причин механического износа повреж-дённого опорного кольца механизма поворота свода определены факторы определяющие ско-рость развития повреждений (таблица 1).

Оценка технического состояния реверсируе-мых машин, работающих в кратковременном и повторно-кратковременном режимах, проведена для механизмов подъёма литейных кранов. В настоящее время, уровни вибрации мостовых кранов не нормируются. Механизм подъёма рас-положен на упругом основании, поэтому незна-чительные отклонения приводят к возникнове-нию дополнительных динамических нагрузок, неучтённых при расчёте крана. Разработка мето-дов раннего диагностирования проведена на ос-нове совместного анализа параметров вибрации и результатов периодического визуального ос-мотра.

Обследование вибрационного состояния ре-дукторов ГК-1000 главного подъема мостового крана грузоподъёмностью 360/50 т проводилось в режиме холостого хода при опускании и подъ-ёме крюка, при одновременной работе двух дви-гателей. В результате исследований установлены частотные диапазоны для измерения виброско-рости – 2…600 Гц и виброускорения – 10…4000 Гц. Определен диагностический признак ослаб-ления посадки подшипников – непропорцио-нальность изменения виброскорости при подъё-ме и опускании.

Для получения границ категорий техническо-го состояния механизма подъёма литейного кра-на грузоподъёмностью 110 т проведена интер-претация полученных результатов измерения параметров вибрации на основании разработан-ных способов обработки. Исходные данные – массивы значений параметров вибрации, полу-ченные в результате диагностирования (рису-нок 5). В процессе измерения фиксировались: среднеквадратичное значение виброперемеще-ния S (мкм) и виброскорости V (мм/с), средне-квадратичное аСКЗ и пиковое аПК значения виб-роускорения (м/с2). По каждому параметру из-вестны допустимые значения. Для получения единичного показателя использованы: обобщен-ная характеристика, абсолютный и относитель-ный вклад параметров вибрации, построены ре-зультирующие вектора. Представив полученный результат графически (рисунок 6), выделены че-тыре группы реализаций с близкими приорите-

тами, определяющих категории технического состояния.

Изменение технического состояния проявля-ется в изменении спектральной картины пара-метров вибрации. Это было подтверждено в ре-зультате наблюдений. Изменение спектральной картины виброускорения редуктора стало пред-вестником разрушения подшипников быстро-ходного вала при низких значениях общего уровня вибрации. Это указывает на необходи-мость контроля изменений спектрального соста-ва параметров вибрации.

Известным фактом является уменьшение значений коэффициента полезного действия (КПД) механизма подъёма, при снижении на-грузки. В ходе промышленных испытаний ис-правного механизма подъёма литейного крана грузоподъемностью 275 т при подъёме грузов разной массы Q с различной скоростью V допол-нительно определено увеличение КПД при сни-жении частоты вращения (рисунок 7). Получен-ные данные аппроксимированы зависимостью с коэффициентом корреляции 0,992:

VV

QQ н

нф

04,0ln154,0614,0 +⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+=η ,

где индекс "н" соответствует номинальному зна-чению параметра.

Расхождение более 10 % между полученны-ми значениями КПД является признаком ухуд-шения технического состояния и необходимости уточнения по результатам анализа параметров вибрации.

Рисунок 5 – Зафиксированные реализации

параметров вибрации

Рисунок 6 – Группировка реализаций

параметров вибрации




Рисунок 7 – Зависимость фактического КПД

механизма подъёма литейного крана от массы поднимаемого груза

и скорости подъема

Особенностью решения задач диагностиро-вания при оценке технического состояния меха-низмов металлургических кранов является двух-уровневая последовательность решения задач распознавания. Первый уровень должен опреде-лить возникновение отклонений в работе меха-низма. Второй уровень должен обеспечить воз-можность определения места и характера повре-ждения, а также контроля его развития до мо-мента проведения необходимого ремонтного воздействия. На основании проведенных иссле-дований предложен комплексный подход с по-следовательным увеличением глубины диагноза. Определены следующие этапы: расчёт фактиче-ского КПД и сравнение с эталонными значения-ми исправного механизма; измерение общего уровня вибрации для локализации мест повреж-дений; расчёт единичного показателя парамет-ров вибрации и сравнение с граничными значе-ниями категорий технического состояния; отно-сительная оценка изменения спектральной кар-тины виброускорения; уточнение степени по-

вреждения при визуальном осмотре. Диагностические признаки и границы рабо-

тоспособного состояния шарнирно-рычажных механизмов, работающих в колебательном ре-жиме, определены для механизмов качания кри-сталлизатора сортовых МНЛЗ. Особенностью работы данных механизмов являются обеспечи-ваемые ими переменные параметры (частота и амплитуда) колебательного движения кристал-лизатора, что не позволяет использовать стацио-нарные границы диапазонов. В тоже время, па-раметры движения механизмов качания во мно-гом определяют качество непрерывнолитого слитка формируемого в кристаллизаторе МНЛЗ, а их нарушение проводит к частым прорывам слитка под кристаллизатором. Это подтверждено исследованиями вибрационного состояния меха-низма качания выполненными на промышлен-ном стенде. В ходе исследования были опреде-лены: диагностические признаки технического состояния; частотные диапазоны измерения па-раметров вибрации; влияние давлении воздуха в пневмоамортизаторах на уровень вибрации. Вы-полнено измерение временной формы вибраци-онного сигнала при различном давлении воздуха в амортизаторах и получены соответствующие аналитические зависимости (рисунок 8).

При диагностировании механизмов качания кристаллизатора МНЛЗ необходимо учитывать фактический режим их работы. Диагностические признаки повреждений и границы работоспо-собного состояния механизмов качания опреде-ляются отношением расчётных параметров коле-баний заданного технологического режима к фактическим значениям. Расчётные значения определяются по формулам:

fSV π= 2 , fVa π= 2 , где S и f – амплитуда (мм) и частота (Гц) колеба-тельного движения кристаллизатора.

а б Рисунок 8 – Зависимость размаха виброускорения (а) и виброскорости (б)

механизма качания от давления воздуха в пневмоамортизаторах




а

б

в

Рисунок 9 – Временная форма вибрационного сигнала механизма качания кристаллизатора МНЛЗ при нарушении уравновешивания: а – виброперемещение; б – виброскорость;

в – виброускорение

Хорошее состояние – фактические значения (обозначения с индексом ф) виброскорости и виброускорения соответствуют расчётному зна-чению, имея минимальные отклонения:

VФ=(±10 %)V, aФ=(±10 %)a.

Удовлетворительное состояние – измеренные значения виброскорости и виброускорения не превышают расчетных значений более чем в 1,6 раза:

VФ<1,6V, aФ<1,6a.

Плохое состояние – измеренные значения виброскорости и виброускорения превышают расчетные значения более чем в 1,6 раза:

VФ>1,6V, aФ>1,6a.

Аварийное состояние – измеренные значения виброскорости и виброускорения превышают расчетные значения более чем в 2,56 раза:

VФ>2,56V, aФ>2,56a.

Среднеквадратичное значение виброускоре-ния не должно превышать 9,8 м/с2, что в против-ном случае будет приводить к возникновению ударов в узлах механизма качания.

Временная форма вибрационного сигнала предоставляет информацию об отклонении зако-на колебательного движения кристаллизатора МНЛЗ от заданного синусоидального. Прове-денные исследования позволили установить наибольшую чувствительность сигнала виброу-скорения к возможным повреждениям и сфор-мировать относительно наблюдаемого времен-ного сигнала виброускорения справочник основ-ных повреждений и отклонений в работе меха-низмов качания (рисунок 9).

Проведение оценки состояния комбиниро-ванных редукторов привода прокатных клетей непрерывных станов 150 и 390 позволило раз-вить теоретические основы виброметрии в части диагностирования механизмов работающих при переменных нагрузках и частотах вращения, для которых не могут быть применены методы, ис-пользуемые для роторных машин, работающих в длительном режиме. Были определены диагно-стические признаки развития повреждений, раз-работаны решающие правила при постановке диагноза, установлены требования к работе ста-ционарных систем вибрационного контроля при-вода прокатных клетей.

Установлены признаки переходов от удовле-творительного состояния комбинированных ре-дукторов к плохому и далее к аварийному. Вы-сказано предположение об изменении техниче-ского состояния при увеличении значений тока электродвигателя на холостом ходу и размаха частоты вращения в 2,6 раза. Определена дли-тельность периодов развития повреждений при прекращении подачи смазки к узлам комбиниро-ванного редуктора привода вертикальных валков прокатной клети сортового стана: период устой-чивой работы в течение часа и период развития повреждения в течение 3-х минут.




Таблица 2 – Значения параметров вибрации, принятые при оценке технического состояния комбинированных редукторов привода прокатных клетей стана 390

Примечание: * – в скобках допустимые значения для клетей с горизонтальным расположением валков.

Неисправности деталей и узлов комбиниро-ванного редуктора в большей степени проявля-ются при воздействии больших усилий. Для оп-ределения технического состояния привода про-катных клетей предложено учитывать поведение механизма на холостом ходу и под нагрузкой, используя коэффициент увеличения параметров вибрации рабочего и холостого хода:

хол

раб

VV

k = ,

где Vраб и Vхол – значения вибрации корпусных деталей под нагрузкой и в режиме холостого хо-да, соответственно.

На основании анализа результатов вибраци-онного обследования редукторов привода про-катных клетей стана 390 установлены допусти-мые значения параметров вибрации редукторов прокатных клетей для различных категорий тех-нических состояний (таблица 2).

Определены закономерности между значе-ниями виброскорости по точкам контроля ре-дуктора привода вертикальной клети от частоты вращения (рисунок 10а), включая суммарную зависимость (рисунок 10б). Результаты показы-вают, что техническое состояние определяется режимом работы, в частности частотой враще-ния.

Для развития теоретических представлений о техническом диагностировании металлургиче-ских машин определены требования к работо-способности их механизмов, представленные в виде условий работоспособного состояния, что позволило определить комплекс взаимодопол-няющих методов диагностирования.

Анализ функционального назначения эле-ментов механического оборудования, требова-ний к работоспособности деталей и узлов, усло-вий работоспособного состояния позволил уста-новить факторы, обеспечивающие работоспо-собность отдельных элементов и механизма в целом: состояние неподвижных соединений; со-стояние узлов трения; взаимное расположение деталей; равномерное распределение сил; накоп-ление усталостных повреждений. Для каждого из факторов, определены четыре уровня: ис-правного состояния, малых отклонений, необхо-димости проведения ремонтных воздействий и предотказный. Уровни факторов установлены по изменениям качественных параметров взаимо-действия элементов. Границы уровней соответ-ствуют изменению скорости износа, разделяя границы естественного и патологического ста-рения, определяя техническое состояние меха-низма: хорошее, удовлетворительное, плохое и аварийное. На основании обобщения результа-тов проведенных исследований сформирована универсальная диагностическая матрица техни-

а б

Рисунок 10 – Зависимость виброскорости редуктора клети от частоты вращения: а – виброскорость по 4-м точкам контроля; б – суммарная виброскорость

Категория технического состояния Виброскорость, мм/с Виброускорение, м/с2

Хорошо 0,45…1,12 (0,28…0,71)* пиковое значение до 10 Удовлетворительно 1,12…2,8 (0,71…1,8) –

Плохо 2,8…7,1 (1,8…4,5) среднеквадратичное значение свыше 10

Аварийно свыше 7,1 (свыше 4,5) пиковое значение более 100




Таблица 3 – Синтез технического состояния сопрягаемых узлов металлургических машин в диагностической матрице

Уровни состояния

Состояние неподвижных соединений

Состояние узлов трения

Распределение нагрузки

Взаимное расположение

деталей

Накопление усталостных повреждений

Исправное состояние

Неподвиж-ность

сопрягаемых поверхностей

Жидкостное трение

Равномерное распределение

между элементами

Пятно контакта соответствует требованиям

Отсутствие трещин

Малые отклонения

Малые перемещения сопрягаемых деталей

Граничное трение –

Изменение по-ложения пятна

контакта

Зарождение трещин

Необходимость проведения ремонтных воздействий

Смещения сопрягаемых деталей

относительно друг друга

Сухое трение –

Уменьшение площади

пятна контакта до 50%

от норматива

Развитие фарфоровидной

зоны усталостной трещины

Предотказный Возникновение ударов

Схватывание поверхностей

Воспринимает-ся одним элементом

Снижение размеров

пятна контакта до 10…20% норматива

Развитие зоны ускоренного разрушения усталостной трещины

ческих состояний сопрягаемых деталей метал-лургических машин (таблица 3). Предложена гипотеза о том, что переход от одного уровня технического состояния к другому осуществля-ется ступенчато. Определение ступенчатого из-менения значений диагностических параметров при изменении технического состояния позволит определить причину проявления данного вида технического состояния, а не его частное прояв-ление в виде неисправности узлов.

Предложено следующее определение техни-ческого состояния, как степень соответствия внутренних параметров системы внешним воз-действиям и необходимости компенсации поте-ри работоспособности путём проведения ре-монтных воздействий, проявляемое при измене-нии внешних параметров (физических полей). Это позволяет сформулировать целевую функ-цию деятельности ремонтной службы, как ста-билизацию технического состояния оборудова-ния в рассматриваемом временном интервале:

0→dY , где dY – изменение технического состояния обо-рудования.

Работоспособное состояние механизма SM возможно определить как отсутствие необходи-мости проведения работ по техническому об-служиванию и ремонту:

54321 yyyyySM ++++= ,

где 1y , 2y , 3y , 4y , 5y – отсутствие необходимо-сти, соответственно, дополнительного смазыва-ния; затяжки резьбовых соединений, регулиров-ки механизма, замены деталей и узлов, восста-новления деталей и узлов.

Необходимость каждого ремонтного воздей-ствия определена несколькими решающими пра-вилами, в соответствии с ограниченным числом диагностических признаков характеризующих техническое состояние металлургической маши-ны. Перечень рациональных работ по техниче-скому обслуживанию и ремонту ограничен опре-деленными временными границами. Каждому из этапов износа соответствуют рациональные ви-ды ремонтных воздействий. Трудность в практи-ческом применении этого заключения состоит в том, что индивидуальность характеристик эле-ментов механизмов и машин приводит к тому, что одновременно установленные детали нахо-дятся на различных стадиях жизненного цикла. В машине узел трения взаимодействует с други-ми её элементами, приводя к изменению свойств машины в процессе эксплуатации, требуя изме-нения периодичности и видов технического об-служивания и ремонта.

Использование информация о техническом состоянии позволяет повысить эффективность проводимых ремонтов и тем самым обеспечить безотказность металлургических машин. Теоре-тические принципы обеспечения безотказности эксплуатируемого оборудования базируются на установленных характерных этапах развития




повреждений, проявляемых в анализе спек-трального состава параметров вибрации, безот-носительно к амплитуде вибрационного сигнала.

В развитии повреждений механизмов и ма-шин существует несколько этапов:

– хорошее состояние характеризуется низким уровнем преобладающей составляющей оборот-ной частоты и наличием большого числа гармо-ник малой амплитуды в спектральной картине параметров вибрации (рисунок 11а);

– начальная неуравновешенность ротора – появление гармоник оборотной частоты с преоб-ладанием первой гармоники (рисунок 11б) наи-более благоприятное время для проведения ба-лансировки, преобладание второй гармоники требует проведения центровки и т.д.;

– средний уровень повреждений – появляют-ся гармоники с преобладанием амплитуды выс-ших или полуторных гармоник, что требует за-мены деталей или восстановления посадочных поверхностей подшипников и корпусов опор (рисунок 11в);

– значительные повреждения приводят к преобладанию первой гармоники – необходимо восстановление фундамента и посадочных мест корпусных деталей (рисунок 11г).

При диагностировании подшипников качения также можно выделить характерные спектраль-ные картины виброускорения, связанные с раз-

личной степенью повреждения (рисунок 12). Исправное состояние характеризуется нали-

чием незначительных по амплитуде составляю-щих в низкочастотной области исследуемого спектра 10…4000 Гц (рисунок 12а). Начальная стадия повреждений имеет несколько состав-ляющих с амплитудой 1,7…3,5 м/с2 в средней части спектра (рисунок 12б). Средний уровень повреждений связан с образованием "энергети-ческого горба" в диапазоне 2…4 кГц с пиковыми значениями до 4 м/с2 (рисунок 12в). Причина данных повреждений – осповидное выкрашива-ние на беговых дорожках или нарушение режима смазывания, что приводит к появлению металли-ческого контакта между телами качения и бего-вой дорожкой. Значительные повреждения при-водят к увеличению амплитудных значений составляющих "энергетического горба" свыше 10 м/с2 (рисунок 12г).

Как метод наблюдения за работой оборудова-ния, наиболее часто используется функциональ-ное диагностирование, предполагающее оценку технического состояния машины при воздейст-вии рабочих нагрузок. Возможность тестового диагностирования, т.е. наблюдение за поведени-ем системы при подаче определенного известно-го воздействия, для механического оборудования ограничена и практически не применяется. Рас-смотрение профилактических ремонтных воз-

а б

в г Рисунок 11 – Этапы развития повреждений механизма и машины: а – хорошее состояние; б – начальная неуравновешенность ротора; в – средний уровень повреждений; г – значительные повреждения




а б

в г Рисунок 12 – Этапы развития повреждений подшипника качения:

а – хорошее состояние; б – начальная стадия; в – средний уровень повреждений; г – значительные повреждения

действий, как тестовых, с последующим выпол-нением технического диагностирования, позво-ляет использовать преимущества тестового ди-агностирования для определения фактического состояния элементов машин и объема ремонт-ных воздействий. Подтверждение получено при проведении контрольного смазывания подшип-ников роликов рольганга прокатного стана и по-следующего контроля технического состояния по уровню ударных импульсов [11]. Анализ резуль-татов изменения ударных импульсов в результате ремонтного воздействия – дополнительного сма-зывания, приводит к разделению установленных подшипников на группы, имеющие различную реакцию на данное воздействие. Переходы под-шипников из одного состояния в другое под влиянием ремонтных воздействий описываются марковскими процессами.

В настоящее время задача генезиса решена относительно изломов валов. Многочисленные работы по исследованию причин повреждений подшипников качения и зубчатых колес свиде-тельствуют, что относительно данных элементов механического оборудования задачи генезиса не получили окончательного решения. Предложен-ная классификация повреждений подшипников качения [11] и зубчатых передач направлена на решение вопросов повышения безотказности машин, однозначно определяя причины возник-

новения неисправностей и необходимые ремонт-ные воздействия для устранения причин отказа. Выводы

Таким образом, проведение и обобщение ре-зультатов исследований позволило решить акту-альную научно-техническую проблему развития научных основ технического диагностирования машин для металлургического производства пу-тём создания диагностической матрицы синтеза технического состояния элементов их механиз-мов на базе установленных диагностических признаков развития повреждений и закономер-ностей изменения соответствующих диагности-ческих параметров.

Определены допустимые диапазоны измене-ния диагностических параметров, разработан на этой основе метод оценки технического состоя-ния металлургических машин с учётом особен-ностей эксплуатации, определения сроков и со-держания работ своевременного технического обслуживания и ремонта и обеспечения безот-казности оборудования электросталеплавильных и литейно-прокатных комплексов. Список литературы 1. Fault Diagnosis: Models, Artificial Intelligence,

Applications / Editors J. Korbicz, J.M. Kosciel-ny, Z. Kowalczuk, W. Cholewa. – Berlin (Ger-




many): Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2004. – 920 p.

2. Handbook of Technical Diagnostics / Edited by Czichos H. – Berlin (Germany): Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2013. – 566 p.

3. Boulenger A., Pachaud C. Analyse vibratoire en maintenance. Surveillance et diagnostic des ma-chines. 3ème edition. – Paris (France): Dunod/L'Usine Nouvelle, 2013. – 432 p.

4. Зусман Г.В. Вибродиагностика и современ-ные средства измерения вибрации / Кон-троль. Диагностика. – 2014. – №3. – С. 12-18.

5. Сушко А.Е. Методология внедрения аппа-ратно-программных средств мониторинга технического состояния и диагностики про-катных станов по различным параметрам вибрации / Сталь. – 2011. – №5. – С. 60-65.

6. Сидоров В.А., Сушко А.Е., Демин Е.М. Практика реализации стационарной системы вибродиагностики прокатного оборудования на примере комплекса "Корунд" / Оборудо-вание и инструмент для профессионалов.

Серия "Металлообработка". – 2010. – №3(125). – С. 28-34.

7. Кулешов Е.В. Концепции диагностического подхода к проблеме эксплуатации горно-транспортного оборудования / Контроль. Диагностика. – 2013. – №2. – С. 48-54.

8. Monchy F., Vernier J.-P. Maintenance. Métho-des et organisations pour une meilleure productivité. Collection: Technique et Ingénie-rie. 3ème edition. – Paris (France): Dunod/ L'Usine Nouvelle, 2012. – 536 p.

9. Sanner R., Sanner S. Maintenance. La méthode Maxer. Pannes et dépannages. Collection: Tech-nique et Ingénierie. – Paris (France): Dunod/ L'Usine Nouvelle, 2012. – 192 p.

10. Kadry S. Diagnostics and Prognostics of Engi-neering Systems: Methods and Techniques. – Kuwait: American University of the Middle East, 2013. – 461 p.

11. Сидоров В.А., Сотников А.Л. Эксплуатация подшипников качения. – Донецк: ООО "Тех-нопарк ДонГТУ "УНИТЕХ", 2014. – 175 с.

V.A. Sidorov /Cand. Sci. (Eng.)/ Donetsk National Technical University (Donetsk, Ukraine)

DEVELOPMENT OF SCIENTIFIC FUNDAMENTALS OF TECHNICAL DIAGNOSING

OF MACHINES FOR THE METALLURGICAL INDUSTRY AND TO ENSURE THEIR RELIABILITY

Background. The appearance of metallurgical machines of new designs, new abilities implemented by modern means of technical diagnostics require to establish diagnostic features of machine elements damages, regularities of their development, to determine the allowable ranges of diagnostic parame-ters. Materials and/or methods. To solve this problem and to evaluate the technical condition of mechani-cal equipment, methods are used of technical diagnostics: subjective – visual inspection, analysis of mechanisms noises, tactile analysis; instrumental – mechanical, electrical, methods of non-destructive testing, the analysis of parameters of vibration and lubrication analysis. Technical diagnostics tools were applied: portable, spectrum analyzers and embedded control systems. Results. Allowable ranges were determined of the diagnostic parameters variation, the method is de-veloped on this basis of the technical state evaluation of metallurgical machines taking into account particularities of operation, determining the time terms and scope of timely maintenance and repair, as well as ensuring reliability of electric arc furnace and continuous casting – rolling mill complexes. Conclusion. An actual scientific and technical problem is solved of the scientific fundamentals devel-opment of technical diagnostics of machinery for metallurgy industry by creating a diagnostic matrix for synthesis of the technical condition of machine elements on the basis of established diagnostic fea-tures of damage and patterns of change in the relevant diagnostic parameters. Keywords: technical diagnostics, scientific fundamentals, metallurgical machines, reliability.

Статья поступила 28.06.2014 г. © В.А. Сидоров, 2014

• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • ТЕХНИЧЕСКИЙ МЕНЕДЖМЕНТ



УДК 658.58 Н.А. Ченцов /д.т.н./ ГВУЗ "Донецкий национальный технический университет" (Донецк, Украина)

КРИТЕРИИ КАЧЕСТВА СИСТЕМЫ ТОиР

Предложен подход к формированию ключевых показателей эффективности KPI (Key Perfor-mance Indicators) системы технического обслуживания и ремонта (ТОиР) металлургического предприятия в целом, ее сторон (оборудование, логистика, персонал, финансы, автоматиза-ция и др.) и решаемых задач. По каждому KPI приводятся значения: максимально возможное; требуемого руководителем; фактическое. Графическое представление значений KPI по сто-ронам системы ТОиР в виде лепестковой диаграммы показывает зоны состояния: идеального; требуемого и фактического. Ключевые слова: качество ТОиР, ключевые показателей эффективности, стороны ТОиР, ле-пестковая диаграмма.


В процессе функционирования системы тех-нического обслуживания и ремонта (ТОиР) ме-таллургического предприятия решается значи-тельное количество технических, экономиче-ских, организационных и других задач. Оценка эффективности решения этих задач и определе-ние путей их совершенствования включает ис-пользование собственных ключевых показателей эффективности KPI (Key Performance Indicators). Для получения интегрального KPI, характери-зующего систему ТОиР в целом, необходимо разработать подход, учитывающий различную семантическую сущность KPI ее задач. Анализ последних исследований и публика-ций

Перечень показателей эффективности, харак-теризующих деятельность системы ТОиР приве-денный в работе [1] включает в основном эко-номические характеристики. В практике систе-мы ТОиР широко применяется такой показатель как коэффициент готовности оборудования и другие технические показатели. В рамках пред-ставления набора показателей качества важную роль решает подход к визуализации их значе-ний [2]. При оценке качества решения этих задач все более широко используются ключевые пока-затели эффективности KPI [3…7]. В известных решениях отсутствуют подходы к получению интегрального KPI, учитывающего показатели с различной семантической сущностью (техниче-ские, экономические, квалификацию персонала и др.) Цель (задачи) исследования

Целью настоящей работы является разработ-ка подхода к получению интегрального показа-

теля KPI системы ТОиР из совместного анализа показателей KPI характеризующих различные стороны ее деятельности и имеющих различную семантическую сущность. Основной материал исследования

Группировка показателей качества Для оценки общего состояния системы ТОиР

используется интегральный KPI, значение кото-рого выводится из анализа частных KPI, харак-теризующих различные стороны системы ТОиР и результаты решения ее отдельных задач. Как правило, на металлургических предприятиях значение интегрального KPI определяется экс-пертами и имеет вид суждения, что система ТОиР работает: хорошо; удовлетворительно или неудовлетворительно. В качестве экспертов вы-ступают первые лица предприятия (директор, главный инженер и т.д.), которые определяют свои оценки на основе нескольких частных KPI, имеющих различную семантическую сущность. Например, данные о годовых затратах на систе-му ТОиР, количестве аварийных отказов и ква-лификации инженерно-технических работников. Такой подход приводит к низкой точности оцен-ки, что обусловлено субъективным характером оценок экспертов. Получение объективной оценки KPI системы ТОиР требует формального подхода к определению частных KPI и процеду-ре их суммирования при определении значения интегрального KPI.

Показатели KPI, используемые при оценке функционирования и совершенства системы ТОиР, отражают как характеристики оборудова-ния (объекта системы ТОиР, применяемого для реализации технологического процесса), так и характеристики ее задач, решаемых при подго-

ТЕХНИЧЕСКИЙ МЕНЕДЖМЕНТ • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •



товке работ по поддержанию оборудования в ра-ботоспособном состоянии. Совокупность KPI системы ТОиР составляет сложную многоуров-невую структуру, где задача является минималь-ным элементом, не подлежащим дальнейшей де-композиции. Например, задачи: прогнозирова-ния срока отказа элемента оборудования; опре-деления неснижаемого объема запасных частей; определение даты замены подшипника; выпол-нения замены подшипника.

По характеру KPI они могут быть разделены на технические, отражающие степень достиже-ния цели при решении технической задачи, и экономические, решаемые на стадии подготовки ремонта. Каждый KPI системы ТОиР занимает некоторое место в ее предметной области, пред-ставленной модулями:

– "Образ оборудования", включающего тех-нические показатели, характеризующие ком-плекс оборудования (объект системы ТОиР), ус-тановленного в цехе и обеспечивающего реали-зацию технологического процесса;

– "Технический менеджмент", отражающего структуру системы ТОиР, подсистемы и методы решения задач подготовки ремонтов, квалифи-кацию персонала;

– "Ремонтные воздействия", включающего описание технологии выполнения ремонтного воздействия, необходимые инструменты и при-способления, критерии качества отдельных ре-монтных работ.

При оценке эффективности функционирова-ния приведенных модулей могут использоваться KPI, характеризующие как качество оборудова-ния, так и качество решения задач конкретного модуля. Пример KPI приведен в таблице 1.

Используя содержание модулей и учитывая характер ресурсов, используемых в системе ТОиР, были выделены наборы KPI, характери-зующих стороны ее деятельности. Значение KPI каждой стороны определяется из анализа ее ча-стных KPI. Проведенный анализ позволил выде-лить следующие KPI сторон системы ТОиР:

– О – "Оборудование", характеризующее его использования для реализации технологического процесса (модуль "Образ оборудования");

– Р – "Ремонт" – ремонтные воздействия,

реализуемые для перевода оборудования в рабо-тоспособное состояние (модуль "Ремонтные воз-действия");

– Б – "Бригады" – трудовые ресурсы, пред-ставленные ремонтными бригадами, привлекае-мыми к выполнению ремонтных воздействий (в модуле "Технический менеджмент");

– П – "Персонал" – характеристика специа-лизации персонала системы ТОиР решающего задачи планирования, подготовки и описания ремонтов (модуль "Технический менеджмент");

– Г – "Готовность ремонта" – обеспечиваю-щая наличие ресурсов, необходимых для выпол-нения ремонта к его началу (в модуле "Техниче-ский менеджмент");

– Л – "Логистика" – характеризует движение материальных ресурсов в системе ТОиР (в моду-ле "Технический менеджмент");

– Ф – "Финансы" – характеризуют эффектив-ность использования финансов (в модуле "Тех-нический менеджмент").

Численная оценка KPI Как видно из характеристики частных KPI

они имеют различную семантическую сущность, что не позволяет выполнить их прямое сравне-ние с целью получения интегральной оценки KPI системы ТОиР в целом. Для устранения этой проблемы при определении интегральной оцен-ки KPI использованы не абсолютные, а норми-рованные относительные оценки KPI сторон. Для удобства суммирования и визуального пред-ставления результата принято, что его макси-мальное значение (норма) относительной оценки по любому KPI равно 10. Используя оценки KPI сторон и принимая весовой коэффициент каж-дой из них равным единице, определяется KPI системы ТОиР в целом

7ФЛГМБPOP ++++++

= .

Для развернутой характеристики KPI каждой

рассматриваемой стороны системы ТОиР ис-пользуется три значения KPI: РМ – максимальное (идеальное), у всех сторон равное 10; РФ – фак-тическое, достигнутое системой ТОиР на

Таблица 1 – Группировка KPI системы ТОиР

Модули предметной области KPI оборудования KPI решения задач

Образ оборудования Коэффициент готовности оборудования, качество продукции –

Ремонтные воздействия Зазоры, соосность валов, уровень вибрации

Квалификация персонала, стоимость ремонта

Технический менеджмент – Точность прогноза срока отказа, затраты на ТОиР




Рисунок 1 – Лепестковая диаграмма

показателей KPI сторон системы ТОиР

текущий момент времени; РП – плановое, явля-ется целью развития системы ТОиР, поставлен-ной руководством предприятия.

Используя значения KPI системы ТОиР в це-лом, можно оценить ее текущее состояние по направлениям:

– степень достижения цели, поставленной руководством

П

ФЦ Р

РS = ;

– степень совершенства

М

ФC Р

РS = .

Используя значения KPI по сторонам систе-

мы ТОиР, определяется степень достижения це-ли по каждой из них. Например, для характери-стики степени достижения системой менедж-мента (М) цели поставленной руководством предприятия имеем

П

ФМЦ М

МS = .

Определив такие степени по всем сторонам,

уточняется сторона с минимальным значением степени, которая является "узким" местом сис-темы ТОиР.

Визуальное представление KPI представлено в виде лепестковой диаграммы на рисунке 1. Осями диаграммы являются KPI характеризую-щие стороны системы ТОиР. На каждой оси от-кладываются три значения: РМ, РП, и РФ. Соеди-нив эти значения, получаем три области состоя-ния системы ТОиР: идеальное, плановое, факти-ческое.

Для KPI сторон системы ТОиР, показанных

на диаграмме (см. рисунок 1), возможна деком-позиция. Результатом декомпозиции является лепестковая диаграмма нижнего уровня, пред-ставленная коллекцией частных KPI, характери-зующих избранную сторону системы ТОиР. Ко-личество (глубина) таких декомпозиций может быть различной, что определяется древовидной структурой системы KPI.

Для оценки KPI такой стороны системы ТОиР как "Оборудование" используются 5-ть частных KPI, каждый из которых характеризует одно направление

5)(10 ПКВБРKSQ Г ++++

= ,

где S – удельный расход сырья на производство единицы продукции; K – качество продукции, произведенной с использованием комплекса оборудования; ВБР – вероятность безотказной работы оборудования; КГ – коэффициент готов-ности оборудования; П – доля планово-предупредительных ремонтов.

Определение удельного расхода сырья вы-полняется из выражения

ф

норм

YY

S = ,

где Yнорм – норма расхода сырья на единицу про-дукции; Yф – фактический расход сырья на еди-ницу продукции.

Более сложное выражение используется при определении критерия качества произведенной продукции

норм

Фнорм

XХX

K||

1−

−= ,

где Хнорм – максимально возможное значение па-раметра, характеризующего качество продукции; ХФ – фактическое значение параметра.

Анализ значений KPI по всем направлениям характеризующим оборудование показал, что они лежат в интервале 0…1. Это позволяет вы-полнить их суммирование при определении KPI характеризующем сторону "Оборудование" сис-темы ТОиР.

Для оценки KPI такой стороны системы ТОиР как "Персонал" используются три частных показателя

3)(10 CO MMAП ++

= ,




где А – доля задач технического менеджмента решаемых с использованием автоматизирован-ных рабочих мест; МО – уровень образования персонала характеризующий соответствие его квалификации (диплома) задачам, приведенным в должностной инструкции; МС – средний коэф-фициент специализации решения задач персона-ла системы ТОиР.

Значения показателей А и МО определяются достаточно просто из сравнения общего количе-ства персонала и рабочих мест с количеством удовлетворяющим указанным условиям. Спе-циализация представителя системы ТОиР (рабо-чего места) оценивается фактическим количест-вом ZФ задач, возлагаемых на него в сравнении с рациональным количеством Z в системе ТОиР, имеющей совершенную структуру. Таким обра-зом, коэффициент специализации конкретного представителя системы ТОиР определяется из выражения

ФZZS −−= 11 .

Коэффициент специализации в системе

ТОиР МC определяется как среднее значение S:

∑=

=K

NNC S

NM

1

1 ,

где K – количество персонала в системе ТОиР.

Для оценки KPI такой стороны системы ТОиР как "Финансы" используются три частных показателя

3)(10 НЭС ФФФФ ++

= .

Частный показатель, характеризующий долю

затрат системы ТОиР в себестоимости продук-ции С определяется с учетом суммы затрат ЗО на решение задач системы ТОиР по поддержанию оборудования в работоспособном состоянии:

CЗФ O

С −=1 .

Критерий удельной стоимости эксплуатации

оборудования показывает затраты на поддержа-ние элемента оборудования в работоспособном состоянии отнесенные к его ресурсу [5]:

γ=

tЗремSЭ ,

где Зрем – затраты на обслуживании элемента оборудования; tγ – его гамма-процентный ре-сурс.

Из сравнения заданного руководством пред-приятия минимально возможного (планового) значения SЭП удельной стоимости эксплуатации оборудования с фактической SЭФ, получается значение частного показателя удельной стоимо-сти эксплуатации оборудования:

ЭФ

ЭПЭ S

SФ = .

Частный показатель, характеризующий объ-

ем неликвидов, представленный стоимостью "омертвленных" материальных ресурсов СН, оп-ределяется с учетом стоимости материальных ресурсов СР, используемых системой ТОиР в те-чение года

P

НН C

СФ −=1 .

Аналогичным образом выполняется форма-

лизованная численная оценка других сторон системы ТОиР металлургического предприятия.

Визуализация частных KPI Более глубокая декомпозиция частных KPI

может выполняться до достижения уровня низо-вых задач, объединенных в некоторый бизнес-процесс. Например, текущее состояние бизнес-процесса освоения персоналом системы ТОиР цеха автоматизированных методов решения за-дач в рамках автоматизированной системы управления (АСУ) "ТОиР". Значения KPI фор-мируются на каждого представителя системы ТОиР цеха и детализируются по осваиваемым задачам (рисунок 2).

Максимальные значения в 10 единиц приве-денной на осях лепестковой диаграммы (см. ри-сунок 2) соответствуют полному умению ис-пользовать или использованию конкретного средства АСУ "ТОиР". Внешняя граница серой зоны соответствует умению (Умен) представите-ля системы ТОиР, а внутренняя – использова-нию (Исп) в практической деятельности. В про-цессе освоения АСУ "ТОиР" такие диаграммы обновлялись еженедельно и передавались замес-тителю начальника цеха по оборудованию для управления его персоналом.

Адаптация предложенного подхода по оцен-ке качества системы ТОиР к условиям конкрет-ного предприятия может потребовать изменения количества и вида сторон, по которым оценива-ются значения KPI. Также возможно изменение




Рисунок 2 – Лепестковая диаграмма KPI персонала по освоению АСУ "ТОиР" набора частных показателей KPI характеризую-щих конкретную сторону системы ТОиР. Выводы

1. Интегральная оценка KPI системы ТОиР требует учета всех сторон ее деятельности имеющих различную природу (оборудование, логистика, персонал, финансы, автоматизация и др.) и семантическую сущность показателей KPI. Этот фактор потребовал определения интеграль-ной оценки KPI как суммы нормированных от-носительных оценок KPI ее сторон. Детализация KPI сторон включает их декомпозицию до от-дельных задач, размещенных на нижнем уровне системы ТОиР.

2. По каждому KPI оцениваются значения: максимально возможное соответствующее иде-альному состоянию, заданное руководителем предприятия и фактическое. Графическое пред-ставление сторон и значений их KPI в виде лепе-стковой диаграммы обеспечивает выделение зон состояния системы ТОиР: идеального, заданного руководством и фактического. Список литературы 1. Кизим А.В. Обоснование необходимости ав-

томатизации работ по ремонту и техническо-му обслуживанию оборудования / Известия ВолгГТУ. – 2009. – Т.6, №6. – С. 118-121.

2. Габдиев Д.В. Оценка эффективности управ-ления качеством процесса технического об-служивания и ремонта оборудования / Вест-ник КазГАУ. – 2009. – Т.12, №2. – С. 14-17.

3. Иорш В.И., Стружинский В.Д. Управление основными фондами на основе ключевых показателей эффективности / Горный жур-нал. – 2005. – №3. – С. 25-27.

4. Sondalini M. Useful Key Performance Indica-tors for Maintenance. Режим доступа: http:// www.lifetime-reliability.com/free-articles/main tenance-management/Useful_Key_Performance _Indicators_for_Maintenance.pdf

5. Ченцов Н.А. Оценка модели прогнозирова-ния отказов оборудования / Сталь. – 1998. – №3. – С. 70-72.

6. Brown R.E. Business Essentials for Utility En-gineers. – Boca Raton (USA): CRC Press, LLC, 2010. – 353 р.

7. EFNMS Maintenance Key Performance Indica-tors (KPI) Benchmarking Survey 2014. Режим доступа: https://e-lomake.fi/lomakkeet/3641/lo make.html

N.A. Chentsov /Dr. Sci. (Eng.)/ Donetsk National Technical University (Donetsk, Ukraine)

QUALITY CRITERIA OF MAINTENANCE AND REPAIR SYSTEM

Background. In operation of the maintenance and repair system (MRS) it is solving a significant number of technical, economic, organizational and other problems. Effectiveness evaluation of these tasks and determining ways to improve them involves the use of their own Key Performance Indicators (KPI). To obtain integral KPI, characterizing MRS as a whole, it is necessary to develop an approach that takes into account the different semantic essence of KPI of its tasks. Materials and/or methods. KPI used in the assessment of the operation and perfection of MRS reflect both the characteristics of the equipment (object of MRS used for the implementation of the process), and as well the characteristics of its problems solved in the preparation of works to maintain the




equipment in working condition. The set of KPI of MRS is a complex multi-level structure, where the problem is a minimal element, is not a subject to further decomposition. For example, the tasks: pre-dicting the failure of a component, determine the minimum amount of spare parts, the determination of the date of bearing replacement, replacement of the bearing. Analysis of the nature of the tasks made it possible to identify aspects of the MRS activity: equipment, repair, crews, staff, repair readiness, lo-gistics and finance. For each of them, an approach is proposed to the determination of the relative normalized values of KPI, which made it possible to perform the summation and determine the value of the integral KPI of the MRS as a whole. Graphical representation of KPI of the MRS aspects as ra-dar chart includes the use of each of these three values: the ideal, given by the head of company, and the actual. This allows allocating three areas on radar chart: the ideal, planned, and actual. Obtained KPI values can be used to assess the state of maintenance and repair and justification of directions of its development. Results. A method is developed for the joint analysis of KPI of individual tasks (technical, economic etc.) of MRS based on the relative normalized values. Final result of the analysis is the definition of an integral KPI of MRS from the analysis of KPI of its aspects: equipment, logistics, personnel, finance, automation and others. Conclusion. Integral KPI assessment of MRS requires consideration of all aspects of its activities with different nature (equipment, logistics, personnel, finance, automation etc.) and semantic essence of KPI. This factor required to define an integrated KPI assessment as the sum of the normalized relative values of KPI of its aspects. Detailed KPI of aspects includes their decomposition to separate tasks placed on the lower level of MRS. For each KPI, values are estimated: the possible maximum accord-ing to the ideal state, given by the head of the company, and the actual. A graphical representation of the aspects and their KPI values in the form of radar chart provides a selection of MRS state zones: the ideal, given by the head and the actual. Keywords: quality of maintenance and repair (MRS), Key Performance Indicators, aspects of MRS, radar chart.

Статья поступила 18.07.2014 г. © Н.А. Ченцов, 2014

• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ОПЫТ



М.А. Зайцев, А.И. Ляшенко, А.А. Воробьев, О.В. Ченчевич, О.Г. Фролов ПАО "Мариупольский металлургический комбинат им. Ильича" (Мариуполь, Украина)

ОПЫТ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ

КРУПНОГАБАРИТНЫХ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ Рассмотрена методика диагностирования крупногабаритных подшипников качения рабочих валков, опробованная и освоенная на ПАО "Мариупольский металлургический комбинат им. Ильича". Целью освоения методики диагностирования является определение фактического технического состояния подшипников рабочих валков по параметрам вибрации, во время про-крутки валка на холостом ходу на вальцешлифовальном станке. Ключевые слова: вибродиагностика, анализ вибросигналов, подшипник качения, низкочастот-ная вибрация, вальцешлифовальный станок.

Успех современного производства заключа-

ется в надежной, бесперебойной, безаварийной работе оборудования промышленного предпри-ятия. Повышение надежности и безаварийности оборудования приводит к поискам наиболее эф-фективных технологий, позволяющих рацио-нально решать задачи эксплуатации и ремонта оборудования.

Одним из прогрессивных методов, позво-ляющих определять наличие дефектов, степень их развития и опасности повреждения работаю-щего оборудования, является высокоэффектив-ный метод неразрушающего контроля – вибро-диагностика. Метод основан на анализе пара-метров вибрации механизмов и машин, самом достоверном источнике информации об их тех-ническом состоянии. Наибольшее распростране-ние вибродиагностика получила в энергетиче-ской промышленности в связи с тем, что неза-планированный простой оборудования приводит к колоссальным потерям производства.

Решением одной из проблем незапланиро-ванных простоев занялись специалисты ПАО "Мариупольский металлургический комбинат им. Ильича". В процессе производства листа в черновой и чистовой клетях листопрокатного стана 3000 регулярно происходит выход из строя подшипников качения рабочих валков.

Следствием разрушения подшипников явля-ется аварийный простой прокатного стана, силь-ное повреждение шейки валка, провернувшимся внутренним кольцом подшипника, или поломка одной из шеек валка. Время простоя при этом может превышать более 3-х суток, в зависимости от степени повреждений и развития аварии.

Если вовремя не осуществлялась замена вы-шедшего из строя подшипника, процесс разру-шения приобретал волнообразный характер и передавался по шпиндельному механизму к при-воду прокатной клети, в результате чего время

простоя и стоимость ликвидации аварии возрас-тало в геометрической прогрессии. Это проис-ходило из-за отсутствия в существовавшей тех-нологии технического обслуживания и ремонта безразборных методов контроля технического состояния подшипников прокатного стана. Оценка состояния подшипника проводилась вы-борочно. Полагаясь на опыт бригадира ремонт-ной мастерской или после наработки 1 млн. т проката, подшипниковый узел разбирался, затем проверялось состояние подшипника, и в случае необходимости выполнялась его замена. Для работ по разборке-сборке подушки клети при-влекались два работника участка (слесаря), ко-торые выполняли работу в течении двух рабочих смен (16 ч).

На рабочих валках листопрокатного стана 3000 используются четырёхрядные конические роликовые подшипники 779/630ХМ. Конструк-тивно подшипник состоит из двух пар смонти-рованных непосредственно друг за другом рядов роликов, двух сдвоенных внутренних колец, двух одиночных и одного сдвоенного наружных колец. Подшипники этого типа используются в прокатных станах, работающих с низкой и сред-ней частотой вращения, и устанавливаются на шейки прокатных валков.

Причинами выхода из строя подшипников 779/630ХМ, установленных в подушках валков, являются силы прокатки, действующие на валок, которые, смещая его к одной из наделок, нару-шают при этом его соосность с опорным валком. Т.к. данный тип подшипника не допускает пере-косов вала, то повышаются контактные напря-жения на одной из дорожек качения, что приво-дит к образованию раковин на наружных и внут-ренних кольцах подшипника. Так же значитель-но снижается ресурс подшипника из-за неравно-мерного износа посадочных мест, ослабления резьбовых соединений, увеличения зазоров меж-

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ОПЫТ • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •



ду наделками подушки валка и станины. Все эти факторы приводят к неравномерному распреде-лению сил и износу колец подшипника по одно-му или двум рядам роликов. Следовательно, ка-чество сборки подшипниковых узлов, изготов-ления подушек и валков напрямую влияет на срок службы подшипников качения [1].

В ходе изучения изношенных подшипников качения прокатных валков было установлено следующее. Вид механического износа подшип-ников – осповидное выкрашивание, возникает при напряжениях превышающих предел устало-стной прочности во время действия ударных на-грузок. Преобладают дефекты наружных и внут-ренних колец подшипников (рисунок 1). После того, как дефекты подшипника становятся силь-ными, их влияние на низкочастотную вибрацию подушки подшипника в целом оказывается дос-таточным, чтобы обнаружить дефект с большой степенью достоверности.

На сегодняшний день существуют способы безразборной диагностики подшипников в кле-тях прокатных станов с помощью установки на них стационарных и полустационарных систем диагностирования и мониторинга [2]. Но адапта-ция таких систем к условиям стана горячей про-катки является затратной и малоэффективной. Это связано с высокими температурными усло-виями и повышенным уровнем механических помех в процессе прокатки, снижающих инфор-мативность выделения "полезного" сигнала, не-обходимого для распознавания дефекта под-шипников прокатной клети.

Авторами был предложен инновационный метод определения технического состояния подшипников рабочих валков листопрокатного стана 3000, который заключается в проведении диагностирования подшипников по параметрам вибрации во время прокрутки валка на холостом ходу в вальцешлифовальном станке до того, как валок будет прошлифован и установлен в рабо-чую клеть стана. Данное решение не требовало изменений в технологии перешлифовки валков и конструкции станка и являлось приемлемым для всех служб комбината.

Поставленная задача диагностирования ре-шается за счет того, что подшипники качения размещаются на вальцешлифовальном станке в сборе с подушками и рабочим валком, шейки которого закрепляются в крепежной оснастке стенда, а определение дефектов и степени их развития выполняется по среднеквадратичному значению виброскорости, пиковому значению виброускорения и спектру огибающей (в диапа-зоне частот от 1 до 3 кГц).

Преимуществом использования данного ме-тода диагностирования, является применение не дорогостоящего специализированного стенда, а станка шлифовальной группы, который, экономя полезное пространство производственного уча-стка, позволяет проводить испытания подшип-ников в сборочном узле без его разборки в усло-виях приближенных к стендовым (рисунок 2). Двухопорный подшипниковый узел, без его раз-борки (вал 1+подушки вала 2+подшипники 3), устанавливают на станок 4, на подкладки 5, для

Рисунок 1 – Усталостное выкрашивание дорожки качения внутреннего (вверху)

и наружного (внизу) кольца подшипника




Рисунок 2 – Размещение рабочего валка на вальцешлифовальном станке

центровки и выверки подушек 2. При установке валка на станок подушки проворачиваются на 90° от своего рабочего положения, т.е. зона на-гружения подшипника в станке не совпадает с зоной нагружения подшипника при работе валка в прокатной клети (рисунок 3). Данные условия несколько усложняют диагностирование, но всё же позволяют определять дефекты подшипников с высокой степенью достоверности. Вращение валка осуществляется от электродвигателя 6 че-рез редуктор 7 и планшайбу 8 (см. рисунок 2). Валок вращается на номинальных оборотах станка (40…45 об/мин.). Радиальная стационар-ная нагрузка на тела качения диагностируемого подшипника создается от массы валка (пример-но 30 т). Датчик вибрации устанавливается в вертикальном, осевом и горизонтальном попе-речном направлениях к оси вращения валка в точно зафиксированных точках контроля обеих подушек [1].

Измерение параметров вибрации проводи-лось с помощью анализатора вибрации SKF Microlog Analyzer GX 75. Результаты измерения для подробной обработки и анализа передаются с виброанализатора на персональный компьютер в специализированный программный комплекс SKF @ptitude Analyst. Анализу подвергаются спектры огибающей опор валка, для выявления в них информативных подшипниковых частот, рост амплитуды которых говорит о наличии де-фекта подшипников (рисунок 4).

Для возможности разделения дефектов под-шипника в результате некачественной сборки подшипникового узла выполняется сравнитель-ный анализ спектров виброускорения в диапазо-

не частот 1…3 кГц (рисунок 5). В соответствии с ГОСТ ИСО 10816-97 оцен-

ка состояния роторного оборудования проводит-ся по общему уровню вибрации (среднеквадра-тичному значению виброскорости), но примени-тельно к подшипникам рабочих валков листо-прокатного стана 3000 было установлено, что применение данных норм вибрации невозможно. Это связано с низкой частотой вращения валка на станке (40 об/мин.) и с тем, что масса валка и подушки во много раз превышают массу под-шипника, а значит уровни механических колеба-ний, возникающих при работе подшипника ка-чения, недостаточно для того, чтобы подушка валка достигла уровня вибрации норм указанно-го стандарта. Подтверждение данного факта описано в работе [1].

После 12 месяцев опытных работ и разборки 26 подушек, обрабатывая огромный массив ста-тистических данных и анализируя признаки про-явления различных дефектов для подшипника 779/630ХМ, расчетным способом были установ-

Рисунок 3 – Схема зон нагружения подшипника

Рисунок 4 – Информативные частоты подшипника с дефектом наружного кольца




Рисунок 5 – Сравнение спектра дефектного подшипника (1) со спектром исправного (2)

Таблица 1 – Диагностические признаки подшипников качения рабочих валков стана 3000

Состояние подшипни-кового узла

Виброскорость в диапазоне частот 0,1…200 Гц, мм/с

Виброускорение в диапазоне частот, м/с2 Диагностические

признаки Рекомендации 1…3 кГц 5…5000 Гц

Удовлетво-рительное 0,8 0,038 0,068 Отсутствие

информативных частот Продолжить эксплуатацию

Неудовле-творительное 1,1 0,081 0,128 Появление

информативных частот

Сократить период между

диагностическими обследованиями

Аварийное >1,1 0,166 0,25 Увеличение амплитуды инфомративных частот

Заменить подшипник

лены пороги сильного, среднего и слабого уров-ней дефектов (таблица 1).

Для описания основных процедур проведе-ния диагностирования, регулируя порядок рабо-ты и взаимодействия листопрокатного цеха с диагностами, был разработан регламент выпол-нения работ – производственно-техническая ин-струкция ПТИ 227-47-03-2013.

На сегодняшний день, по результатам диаг-ностирования, устранено 11 дефектов сборки подшипниковых узлов и отбраковано 16 аварий-ных подшипников. Предотвращая аварийные ситуации и внеплановые простои прокатного стана, были сокращены потери производства на 2770 т. Годовой экономический эффект составил 4100000 грн.

На основании всех проведенных работ был получен патент на полезную модель [3].

Благодаря опробованию и освоению методи-ки диагностирования крупногабаритных под-шипников качения рабочих валков на ПАО "Ма-риупольский металлургический комбинат им. Ильича", сведена к минимуму вероятность ава-рии по причине поломки подшипников рабочих

валков, повысился уровень безопасности на ли-нии прокатного стана 3000, обеспечена непре-рывность производственного процесса изготов-ления толстолистового проката.

Предложенное решение предотвращения аварийных ситуаций на прокатных станах может быть использовано на других предприятиях ме-таллургического комплекса. Список литературы 1. Кравченко В.М., Сидоров В.А., Седуш В.Я.

Техническое диагностирование механиче-ского оборудования. – Донецк: ООО "Юго-Восток, Лтд", 2009. – 458 c.

2. Барков А.В., Баркова Н.А. Мониторинг и диагностика роторных машин по вибрации. – СПб: Изд. центр СПбМТУ, 2000. – 159 с.

3. Патент 82484 Украина, G01M 13/04. Способ вибрационной диагностики низкооборотных крупногабаритных подшипников качения / С.А. Матвиенков, О.В. Ченчевич М.А. Зайцев и др.; ПАО "Мариупольский металлургиче-ский комбинат им. Ильича"; №u201213927, заявлено 07.12.2012; опубл. 12.08.2013.

Статья поступила 23.05.2014 г. © М.А. Зайцев, А.И. Ляшенко, А.А. Воробьев,

О.В. Ченчевич, О.Г. Фролов, 2014

1

2




О.В. Адаменко, О.Г. Фролов, А.А. Воробьев, В.В. Руденко ПАО "Мариупольский металлургический комбинат им. Ильича" (Мариуполь, Украина)

ДИАГНОСТИКА УПОРНЫХ ПОДШИПНИКОВ НАЖИМНЫХ ВИНТОВ ПРОКАТНЫХ КЛЕТЕЙ

Рассмотрена методика диагностирования подшипников качения нажимных устройств чис-товой и черновой клети листопрокатного стана 3000, опробованная и освоенная на ПАО "Ма-риупольский металлургический комбинат им. Ильича". Целью проведенной работы является переход от визуальной оценки состояния подшипников к безразборной диагностике, для увели-чения межремонтного периода и снижения аварийных простоев прокатного стана. Ключевые слова: упорный подшипник, нажимное устройство, безразборная диагностика, об-служивание по фактическому состоянию.

Прокатные станы относятся к классу тяже-

лых энергоемких агрегатов, которые изготавли-ваются по индивидуальным проектам в единич-ных экземплярах. Каждый тип стана отличается конструктивным исполнением и специфически-ми условиями работы в зависимости от техноло-гии прокатки, что затрудняет нормирование уровня вибрации его механизмов и машин по существующим стандартам. На сегодняшний день единой отработанной методики по оценке вибрационного состояния оборудования прокат-ных станов не существует.

Для большинства станов и их клетей типич-ным является ударный характер приложения на-грузки, прежде всего при захвате заготовки вал-ками. Это обстоятельство приводит к формиро-ванию существенных динамических нагрузок, которые отрицательно сказываются на долго-вечности оборудования [1].

Серьезной проблемой в процессе работы прокатного стана является выход из строя упор-ных подшипников нажимных винтов прокатных клетей. Разрушение подшипников приводит к остановке работы прокатного стана, что влечет значительные материальные убытки: увеличи-ваются расходы на ремонт и ликвидацию по-следствий аварии, растут потери производства.

По конструктивным особенностям листопро-катный стан 3000 ПАО "Мариупольский метал-лургический комбинат им. Ильича" является станом реверсивным, с двумя клетями, установ-ленными последовательно. За один цикл прокат-ки металл проходит обжатие в одной клети не-сколько раз, в зависимости от конечной толщи-ны готового проката. После каждого прохода металла через рабочие валки, нажимное устрой-ство перемещается на заданное оператором рас-стояние. В момент захвата металла валками, упорные подшипники воспринимают значитель-ную осевую нагрузку. Все это создает достаточ-но агрессивные условия их эксплуатации. Из-за этого в конструкции нажимного устройства именно подшипники – наиболее слабое звено.

Системой планово-предупредительных ре-монтов (ППР) предусмотрен контроль техниче-ского состояния подшипников методом визуаль-ного осмотра. Для этого требуется остановить стан, снять нажимное устройство и после этого на ремонтных площадях цеха проводить его дальнейшую разборку (рисунок 1). Процедура трудоемкая, для планового снятия задействуется бригада ремонтников в течение 8 ч рабочего времени, без учета времени на монтаж. Это по-зволяет визуально определить состояние тел ка-

Рисунок 1 – Пара винт-гайка нажимного устройства прокатной клети

Рисунок 2 – Общий вид упорного подшипника 889764Х




Рисунок 3 – Схема расположения тел качения упорного подшипника

889764Х

Рисунок 4 – Кинематическая схема нажимного устройства: 1 – электродвигатель; 2 – муфта; 3 – редуктор;

4 – нажимной винт; 5 – опорная подушка; 6 – верхний валок чения, сепаратора, подвижного и неподвижного колец подшипника. В системе технического об-служивания и ремонта на комбинате предусмот-рен осмотр подшипников с разборкой нажимно-го устройства каждой клети 1 раз в 2 месяца.

Упорный подшипник 889764Х (рисунок 2), установленный на нажимных устройствах кле-тей листопрокатного стана 3000, имеет харак-терные конструктивные особенности, а именно четыре ряда тел качений, при этом в каждом ря-ду диаметр роликов различный (рисунок 3). Со-ответственно частота перекатывания тел каче-ний для каждого ряда также будет различной. Использовать классическую методику спек-трального анализа с расчетом информативных частот повреждений подшипников в данном случае нецелесообразно.

Известная методика вибродиагностирования подшипников качения подразумевает установку датчика вибрации на работающее оборудование, проведение измерений, и анализ полученных спектров для определения наличия тех или иных дефектов подшипников. Однако в большинстве своем, спектральный анализ опробован на быст-роходном роторном оборудовании, работающем с постоянной скоростью и рабочими нагрузками. В рассматриваемом случае подшипники вра-щаются с небольшой скоростью и кратковре-

менно (примерно 10 с). Еще одной проблемой является то, что по правилам техники безопасно-сти, действующим на комбинате, для выполне-ния измерений находиться на клети или в непо-средственной близости к рабочей зоне, где про-ходит прокат раскаленного металла, категориче-ски запрещено. В связи с этим было принято ре-шение проводить диагностирование подшипни-ков во время ППР прокатного стана, на холостом ходу нажимного устройства при движении его из крайнего верхнего в крайнее нижнее положение. Отсутствие рабочей нагрузки в таком случае компенсируется уравновешивающим устройст-вом рабочих валков. Таким образом, обеспечи-ваются необходимые условия для проведения измерений: безопасность, постоянная скорость вращения, непрерывная работа механизма.

В мае 2013 г. была начата работа по диагно-стированию упорных подшипников нажимных устройств листопрокатного стана 3000.

Измерения проводились анализатором виб-рации SKF Microlog Analyzer GX 75. На рисунке 4 показана кинематическая схема нажимного устройства прокатной клети. Места установки датчиков находятся на неподвижной части кон-струкции, максимально приближенной к месту расположения подшипников, для получения наиболее достоверных результатов. Измерения

Таблица 1 – Информативные частоты (Гц) упорного подшипника 889764Х

Частота элементов подшипника Частота вращения нажимного винта, n, Гц Формула для расчета0,52 1,06

Вращения сепаратор 0,26 0,53 n/2 Вращения тел качения по рядам (рисунок 3):

– D1=430 мм – D2=550 мм – D3=670 мм – D4=790 мм

1,01 1,3

1,58 1,87

2,07 2,65 3,23 3,81

nDi/(2Dw)

Перекатывания тел качения в группах по: – 8 роликов (Z1=8) – 16 роликов (Z2=16)

2,08 4,16

4,24 8,48

nZi/2

Примечание: Dw=110 мм – диаметр тел качения (роликов).




Рисунок 5 – Спектр виброскорости подшипника чистовой клети

выполнялись в двух направлениях – осевом и поперечном.

Разработка методики расчета, расчет инфор-мативных частот и частотного диапазона изме-рений были выполнены специалистами кафедры "Механическое оборудование заводов черной металлургии" ГВУЗ "Донецкий национальный технический университет" (Украина) (доц. В.А. Сидоров). Параметры контроля состояния рас-сматриваемых подшипников в соответствии с рекомендациями [2] приведены в таблице 1.

Исходя из рассчитанных частотных диапазо-нов 0,26…4,16 и 0,53…8,48 Гц, требуется отсле-живать минимум 1/3 субгармонику и 3-ю гармо-нику частоты повреждения упорного подшипни-ка. Таким образом был получен необходимый частотный диапазон 0,08…12,48 и 0,15…25,5 Гц, в зависимости от частоты вращения нажимного винта. Окончательный маршрут измерений включает в себя получение: прямого спектра виброскорости в частотном диапазоне от 0 до 100 Гц; спектра огибающей виброускорения в диапазоне – от 0 до 100 Гц; спектра виброуско-рения в диапазоне – от 0 до 12000 Гц.

Исследуя спектры параметров вибрации чис-товой клети листопрокатного стана 3000 в за-

данном диапазоне частот, был выявлен спектр виброскорости, на котором прослеживается час-тота перекатывания тел качения подшипника, а также гармонический ряд от этой частоты (рису-нок 5). Этот признак свидетельствует о возмож-ном дефекте тел качения подшипника. Однако судить о степени развития дефекта, не имея дли-тельного тренда результатов измерений, затруд-нительно. Наличие гармонического ряда под-тверждает возникновение дефекта, однако в сравнении с амплитудой на оборотной частоте, пик на частоте перекатывания тел качения отно-

Рисунок 6 – Слабый дефект тел качения

упорного подшипника

Рисунок 7 – Спектр виброскорости подшипника черновой клети




а б Рисунок 8 – Дефекты тел качения упорного подшипника:

а – сколы; б – выкрашивание

сительно небольшой. При проведении визуального осмотра данно-

го подшипника был выявлен слабый дефект тел качения. В ходе ППР был вскрыт данный под-шипник: на телах качения наблюдались неболь-шие сколы (рисунок 6). Их величина была не-критична, поэтому подшипник был собран и ус-тановлен в нажимное устройство для дальней-шей эксплуатации. Мониторинг технического состояния упорных подшипников был продол-жен.

С мая 2013 г. по настоящее время на чисто-вой клети, благодаря системному мониторингу, не произошло ни одной аварийной поломки упорных подшипников. Дважды выполнена за-мена нажимного устройства в сборе по причи-нам не связанным с поломкой подшипников.

Трудности возникли при диагностировании упорных подшипников черновой клети из-за не-стабильной работы привода нажимного устрой-ства. Был получен спектр виброскорости, в ко-тором амплитуда частоты перекатывания тел качения имела гармонический ряд и была значи-тельно больше амплитуды оборотной частоты (рисунок 7). Для подтверждения необходимо было разобрать нажимное устройство и прове-рить состояние подшипников, что и было вы-полнено в ближайший ППР. На телах качения присутствовали сколы и следы износа (рисунок 8). Поврежденные ролики были заменены на но-вые, затем подшипник был собран и в следую-щий плановый ремонт установлен в нажимное устройство. Его состояние было определено как примерно верхний предел удовлетворительного состояния.

На сегодняшний день диагностирование подшипников нажимных устройств листопро-катного стана 3000 проводится по разработанной

программе, нарабатывается тренд результатов измерений для каждой клети отдельно. Это по-зволит определить границы зон состояния упор-ных подшипников и выявлять фактическое со-стояние подшипников без разборки нажимных устройств.

По результатам работы планируется достиг-нуть значительного экономического эффекта за счет:

– уменьшения времени простоя основного оборудования прокатного стана по причине ава-рийных поломок подшипников;

– снижение продолжительности ППР с це-лью визуальной оценки состояния подшипников;

– сокращение необходимой численности ре-монтных бригад, задействованных на снятии и разборке нажимных устройств.

В перспективе, срок безразборной эксплуа-тации будет зависеть только от технического состояния упорных подшипников. Осмотр под-шипников не будет привязан к системе ППР. Что в итоге и является главной целью ремонтной службы и службы диагностики ПАО "Мариу-польский металлургический комбинат им. Ильи-ча" – перевод оборудования на обслуживание по фактическому состоянию [2]. Список литературы 1. Веренев В.В., Большаков В.И., Крот П.В.

Исследование и разработка систем виброди-агностики прокатного оборудования / Фун-даментальные и прикладные проблемы чер-ной металлургии: сб. науч. тр. – Вып.5. – К.: Наукова думка, 2002. – 373 с.

2. Кравченко В.М., Сидоров В.А., Седуш В.Я. Техническое диагностирование механиче-ского оборудования. – Донецк: ООО "Юго-Восток, Лтд", 2009. – 458 c.

Статья поступила 17.06.2014 г. © О.В. Адаменко, О.Г. Фролов, А.А. Воробьев, В.В. Руденко, 2014




А.В. Золотарев, А.В. Жижула, Н.А. Мисюра ПАО "Мариупольский металлургический комбинат им. Ильича" (Мариуполь, Украина)

ОПЫТ ЭКСПЛУАТАЦИИ СТАЦИОНАРНОЙ СИСТЕМЫ ВИБРОМОНИТОРИНГА "VSE EFECTOR OCTAVIS"

Рассмотрены функциональные возможности системы вибромониторинга "VSE Efector Octavis", которая была установлена и освоена на дымососах кислородно-конвертерного цеха ПАО "Мариупольский металлургический комбинат им. Ильича". В ходе проведенной работы определены возможности системы вибромониторинга и необходимость ее применения для своевременного обнаружения дефектов и предотвращения аварийных отказов оборудования. Ключевые слова: дымосос, ротор, мониторинг, вибрация. В настоящее время на многих металлургиче-

ских предприятиях уделяется особое внимание вопросам повышения надежности оборудования, увеличению количества и улучшению качества выпускаемой продукции, а также оптимизации производственных затрат. Наиболее перспектив-ным и оптимальным решением данных вопросов является переход от системы планово-преду-предительных ремонтов производственного обо-рудования к ремонтам и техническому обслужи-ванию по фактическому состоянию оборудова-ния, при условии внедрения современных мето-дов технической диагностики [1].

В связи с чем, опираясь на возможности средств технической диагностики, надо опреде-лить необходимые и достаточные условия по выбору аппаратно-программных средств диагно-стирования в зависимости от выбранных мето-дов прогнозирования изменения технического состояния оборудования в процессе эксплуата-ции. При этом надо понимать различие между мониторингом и диагностированием, независи-мо какими средствами пользоваться (перенос-ными или стационарными). Системы монито-ринга решают задачу непрерывного или перио-дического наблюдения и обнаружения устойчи-вого изменения контролируемого параметра, например, вибрации.

Планирование же сроков проведения ремон-та или прогнозирование периода безаварийной работы оборудования возможно лишь на основе результатов диагностирования, задачей которого

является идентификация дефекта и оценка его опасности для оборудования. В данном случае перспективным решением является вибродиаг-ностика.

Вибрационные мониторинг и диагностиро-вание относятся к наиболее эффективным спо-собам обнаружения предаварийного состояния работающего оборудования. Оборудование, про-стои которого могут быть связаны со значитель-ными экономическими потерями, должно быть оснащено стационарными системами непрерыв-ного мониторинга. Ярким представителем кото-рых является система стационарного монито-ринга (ССМ) фирмы "IFM Electronic GmbH" (Германия), установленная на 1-м и 2-м дымосо-сах кислородно-конвертерного цеха ПАО "Ма-риупольский металлургический комбинат им. Ильича". Внезапный выход из строя одного из дымососов может стать причиной нарушения всего производственного цикла. В 2014 г. плани-руется установка ССМ и на 3-й дымосос цеха.

ССМ состоит из 12 датчиков вибрации, 3-х

Рисунок 1 – Кинематическая схема

эксгаустера Н7500-11-3

Таблица 1 – Основные узлы эксгаустера Н7500-11-3 Позиция на рисунке 1 Наименование

1…4 Опорный подшипник скольжения диаметром 175 мм 5 Ротор диаметром 2150 мм, 32 пары лопастей 6 Муфта зубчатая, число зубьев 52

7 ЭлектродвигательДСПУ 140/8У-4, частота вращения 1500 об/мин., ток 280 А, напряжение 6000 В, мощность 2300 кВт

ТСМ Места установки датчиков контроля температуры




Рисунок 2 – Общий вид дымососа с примером установки датчиков вибрации

на опоре электродвигателя

измерительных блоков в специальном распреде-лительном ящике. Датчики вибрации ССМ уста-новлены на дымосос согласно схемы, приведен-ной на рисунке 1, на подшипниковые узлы (таб-лица 1). Измерительный блок запрограммирован на проведение следующих типов измерения:

– общий уровень вибрации; – амплитуда виброскорости на оборотной

частоте; – амплитуда 1, 2 и 3-я гармоники спектра

виброскорости. Для контроля состояния электродвигателя и

собственно дымососа (рисунок 2) датчики уста-новлены на их опорах, по три датчика на каждую опору, в трех направлениях (вертикальном, осе-вом и горизонтальном поперечном). Измери-тельный блок ССМ регистрирует во внутрен-нюю память тренды параметры вибрации по всем точкам контроля, что обеспечивает воз-можность вернуться к конкретному времени ра-боты дымососа и проанализировать записанные тренды (тенденция роста вибрации, продолжи-тельность воздействия вибрации, качество про-веденной балансировки и т.д.). Также при помо-щи интерфейса Ethernet данные могут быть пе-реданы и обработаны децентрализовано, без специальных сведений о технологическом про-цессе.

ССМ предусматривает для более полноцен-ной оценки состояния подшипниковых узлов возможность детального анализа результатов измерений с помощью функций быстрого преоб-разования Фурье.

Как показывает опыт эксплуатации, одной из основных причин повышенной вибрации и бы-строго износа узлов дымососов является неурав-новешенность ротора с рабочим колесом. Также

очевидно, что неудовлетворительное состояние дымососов при вводе в эксплуатацию после монтажа или ремонта приводит к преждевре-менному износу агрегатов. Одной из аксиом ра-ботоспособного оборудования является его ра-бота с низким уровнем вибрации, в этом случае снижается воздействие целого ряда разруши-тельных факторов, воздействующих на подшип-никовые опоры оборудования. При этом увели-чивается долговечность подшипниковых узлов и оборудования в целом. Последствием работы дымососов с повышенным уровнем вибрации может быть разрушение подшипниковых узлов, посадочных мест подшипников, фундаментов, высокий расход электроэнергии и т.д.

Среди основных причин возникновения не-уравновешенности рабочих колес в процессе эксплуатации дымососов, следует выделить [2]:

1) неравномерный износ лопаток, несмотря на симметрию рабочего колеса и значительную частоту вращения. Причина данного явления может заключаться в избирательной случайно-сти процесса износа, обусловленного внешними факторами и внутренними свойствами материала лопаток;

2) неравномерное налипание и разрушение слоя пылевых материалов в рабочей среде на роторе дымососов. Этому способствует повы-шенная влажность газового потока. Данная при-чина устраняется путем своевременной очистки рабочих колес;

3) последствия ремонта лопаток в рабочих условиях на месте установки. Иногда неуравно-вешенность может вызываться появлением на-чальных трещин в материале дисков и лопаток рабочих колес. Поэтому предварять балансиров-ку ротора должен тщательный визуальный ос-




мотр целостности элементов рабочего колеса. Рассматриваемая ССМ в совокупности с

термопарами встроенными в опоры подшипни-ковых узлов позволяет:

– следить за вибрационным состоянием под-шипниковых узлов;

– оценивать качество выполненной баланси-ровки после чистки ротора дымососа;

– своевременно предпринять меры по преду-преждению аварийной остановки.

Диагносты, которые следят за техническим состоянием дымососов, проводят периодические осмотры, а остальное время контролируют со-стояние по показаниям специализированного программного комплекса ССМ (рисунок 3). Из опыта эксплуатации, и на основании анализа трендов общего уровня вибрации можно наблю-дать за тенденциями изменения состояния под-шипниковых узлов электродвигателя и дымосо-са, а также прослеживать несколько вариантов развития дисбаланса ротора дымососа как ос-новной причины остановок:

– постепенный рост вибрации, который мож-но проследить путем периодических измерений;

– резкий рост вибрации, который является наиболее опасным (в основном возникающий из-за отпадания образовавшегося нароста или ба-лансировочного груза с рабочего колеса).

Отследить случай резкого роста вибрации в течение 1…5 мин. во время осмотров и без на-личия ССМ практически невозможно, а также нахождения диагноста в зоне повышенного шу-ма. Как следствие упущение данного варианта развития событий может привести к нарушению работоспособности подшипниковых узлов и ава-рийной поломке дымососа.

Благодаря наличию ССМ, и сопутствующего специализированного программного комплекса, диагност имеет возможность постоянного кон-троля данных по уровню вибрации в режиме ре-ального времени. Это дает возможность опера-тивно предпринять меры по остановке дымососа и ремонтному воздействию, что подтверждается записями в агрегатном журнале и анализом трендов.

В работе агрегатов роторного типа важную роль играют допустимые значения параметров вибрации. Основываясь на рекомендации экс-плуатационной инструкции к ССМ, а также практический опыт показывает, что соблюдение рекомендаций стандарта ГОСТ ИСО 10816-97 относительно машин класса 1, позволяет обеспе-чить длительную эксплуатацию дымососов. Для оценки технического состояния электродвигате-лей дымососов используется ГОСТ 20815-93, определяющий значение виброскорости 2,8

мм/с, как допустимое в процессе их эксплуата-ции.

Следует отметить, что запас прочности ды-мососов позволяет выдержать и более высокие значения виброскорости, чем допускается выше-указанными стандартами, но это ведет к резкому уменьшению долговечности его деталей и узлов. Хорошо известно, что дополнительные силы, действующие на подшипниковые опоры, при неуравновешенном роторе, приводят к повыше-нию момента сопротивления вращения вала и повышению потребляемой электроэнергии, а это порядка 5…10 % от номинальной мощности. Появляются разрушающие силы, действующие на подшипниковые узлы и элементы дымососа.

Для подтверждения эффективности приме-нения ССМ на дымососах был выполнен сопос-тавительный анализ в соответствии с записями агрегатного журнала и архива трендов общего уровня вибрации дымососов.

Дымосос №1: Запись от 05.08.2013 г.: оста-новка в 15:34, очистка ротора, запуск в 16:00, виброперемещение опор рабочего колеса дымо-соса по показаниям ручного индикатора 0,05 и 0,1 мкм. Остановка и балансировка, запуск в 16:19, виброперемещение 0,05 и 0,1 мкм. Оста-новка и балансировка, запуск в 16:38, вибропе-ремещение на опорах рабочего колеса дымососа составило 0 мкм.

Как видно из тренда, приведенного на ри-сунке 4, при запуске после чистки рабочего ко-леса, уровень вибрации составил 6,9 и 11,2 мм/с на опорах рабочего колеса эксгаустера, что со-гласно ГОСТ ИСО 10816-97 соответствует "не-удовлетворительному" состоянию. После оста-новки и балансировки – 5 и 6,6 мм/с. После окончательной балансировки – 0,65 и 0,6 мм/с, что является нормой.

Рисунок 3 – Рабочее окно программного

комплекса ССМ




Рисунок 4 – Фрагмент тренда ССМ дымососа №1 от 05.08.2013 г.

Рисунок 5 – Фрагмент тренда ССМ дымососа №2 от 27.07.2013 г.

Дымосос №2: Запись от 27.07.2013 г.: в 18:45

была отмечен уровень виброперемещения по показаниям ручного индикатора 0,04 и 0,08 мкм по опорам дымососа, было принято решение ос-тановить дымосос в 19:10. Остановка и баланси-ровка, запуск в 19:25, виброперемещение на опорах рабочего колеса эксгаустера – 0 мкм.

Как видно из тренда на рисунке 5 при запус-ке после чистки уровень вибрации составил 14 и 11 мм/с, что является аварийным показателем. После остановки и балансировки – 13 и 10 мм/с. После окончательной балансировки – 0,5 и 1,2 мм/с, что является нормой.

ССМ позволяет зафиксировать малейшие от-клонения в работе дымососа в режиме реального времени, а в дальнейшем, путем сохранения и анализа трендов общего уровня вибрации после детального изучения, понять, как рабочий про-цесс отражается на техническом состоянии ды-мососа, и выработать рекомендации, которые увеличат срок межремонтного периода эксплуа-тации дымососов.

Исходя из проделанного анализа результатов освоения ССМ и учитывая точку зрения обслу-

живающего и эксплуатирующего персонала, в целом система зарекомендовала себя как надеж-ная и эффективная для мониторинга техническо-го состояния дымососов по параметрам вибра-ции. За время эксплуатации и обслуживания ССМ критических проблем не возникало, датчи-ки установлены в местах доступных для обслу-живания. В настройке и эксплуатации нареканий нет, все мелкие поломки, за время эксплуатации, оперативно устранялись.

В качестве доработки системы, в данных ус-ловиях работы диагноста в зоне повышенного шума, необходимо установить звуковую сигна-лизацию, привязанную к уровням вибрации на опорах дымососа. Список литературы 1. Сушко А.Е. Комплексный подход к вопро-

сам повышения надежности работы обору-дования / Вибрация машин: измерение, сни-жение, защита. – 2006. – №3. – С. 42-47.

2. Гольдин А.С. Вибрация роторных машин: 2-е изд. исправ. – М.: Машиностроение, 2000. – 344 с.

Статья поступила 16.06.2014 г. © А.В. Золотарев, А.В. Жижула, Н.А. Мисюра, 2014

• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • ПРЕЗЕНТАЦИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ


ISSN 1816-1200. Интернет: metal.donntu.edu.ua=

Р.А. Романов /к.т.н./ ООО "Балтех" (Санкт-Петербург, Россия)

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

И СНИЖЕНИЕ ЗАТРАТ НА ОБСЛУЖИВАНИЕ Снижение затрат на техническое обслуживание и повышение уровня надежности технологи-ческого оборудования, являются основными и приоритетными задачами любого производст-венного предприятия. Часто руководители предприятий обращаются к консалтинговым ком-паниям для определения необходимых ежегодных затрат на ремонт и диагностирование тех-нологического оборудования, забывая при этом, что все необходимые знания для повышения эффективности и рентабельности производства есть у опытных специалистов их предпри-ятия.

В связи с оптимизацией технологических

процессов, реструктуризацией всех секторов и внутренних подразделений производственных предприятий на первое место выходят два клю-чевых фактора – это используемое технологиче-ское оборудование и система его технического обслуживания и ремонта (ТОиР).

Для нивелирования проблем и определения подходов к организации системы ТОиР пред-приятия необходимо определить ключевые фак-торы обеспечивающие эффективность и рента-бельность производства.

Согласно ГОСТ 28.001-83 целью системы ТОиР является управление техническим состоя-нием изделий в течении всего срока их службы (или ресурса до списания), позволяющее обеспе-чить заданный высокий уровень их готовности к использованию по назначению и работоспособ-ности в процессе эксплуатации при минималь-ных затратах как времени, так и средств на вы-полнение ТОиР изделий.

Усилия системы ТОиР направлены на повы-шение коэффициента использования оборудова-ния, который согласно ГОСТ 13377-75 описыва-ется следующим уравнением:

торсум

сумТ ttt

tК

++= ,

где tсум – наработка оборудования в часах; tр и tто – время всех простоев, вызванное необходимо-стью, соответственно, ремонта и обслуживания оборудования.

Логично предположить, что для того чтобы повысить коэффициент использования следует увеличить наработку и уменьшить время про-стоев оборудования при ТОиР. В то же время качество проведенного обслуживания может уменьшить количество ремонтов, и соответст-

венно качество проведенного ремонта влияет на продолжительность межремонтного интервала.

Способы реализации системы ТОиР обычно соотносятся к пяти различным категориям:

1) реактивное (реагирующее) профилактиче-ское обслуживание (РПО);

2) обслуживание по регламенту или планово-предупредительные ремонты (ППР);

3) обслуживание по фактическому техниче-скому состоянию (ОФС);

4) проактивное или предотвращающее об-служивание (ПАО);

5) концепция "Технологии надежности" (комплексный подход в решениях по повыше-нию надежности и качества ТОиР промышлен-ного оборудования).

Из сводной таблицы 1 видно, что у каждой из представленных категорий ТОиР есть свои дос-тоинства и недостатки.

Как показывает практика, не существует предприятий, использующих только одну из представленных стратегий управления системой ТОиР. Более того, переход от системы ППР к системе ОФС сопряжен с перестроением всей структуры ТОиР, во многих случаях приводит к обратному эффекту – "скатыванию" к ППР. Причина этого заключается в несогласованности планирования действий отдельных подразделе-ний предприятия, нехватке специально подго-товленного персонала и слабом техническом ос-нащении ремонтных служб.

Сам переход на передовые формы ТОиР (ОФС и ПАО) невозможен без постановки гра-мотной службы технической диагностики. Не-верно также утверждение, что идея ОФС состоит в устранении отказов оборудования путем выяв-ления имеющихся или развивающихся неис-правностей только по результатам измерения и анализа его виброакустических характеристик. Системы ОФС и ПАО должны основываться на

ПРЕЗЕНТАЦИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •



Таблица 1 – Достоинства и недостатки различных категорий ТОиР Категория ТОиР Достоинства Недостатки

РПО Не требует больших финансовых вложений на организацию и техническое оснащение службы ТОиР

Высокая вероятность внеплановых простоев из-за внезапных отказов, приводящие к дорогостоящим и продолжительным ремонтам

ППР

Хорошо развита, имеет отработанную методологическую основу и позволяет поддерживать заданный уровень исправности и работоспособности оборудования

Базируется на статистических данных историй отказов аналогичного оборудования с заданным коэффициентом надежности, следовательно, для обеспечения требуемого уровня его работоспособности изначально планируется объем работ превышающий фактически необходимый. Статистическая наработка не исключает полностью вероятность внепланового отказа

ОФС

Исключает вероятность аварийных отказов и связанных с ними внеплановых простоев оборудования. Позволяет прогнозировать объемы обслуживания и проводить ремонт исключительно неисправного оборудования

Может быть реализована только посредст-вом постепенного перехода от ППР и требует полного пересмотра организационной структуры. Требует первоначально больших финансовых вложений для подготовки специалистов и технического оснащения службы ТОиР

ПАО

Максимальное увеличение межремонтного срока за счет подавления источников отказов. Используются прогрессивные технологии ТОиР и восстановления оборудования

Требуется трудоемкий анализ всех отказов с целью выявления их источников. Очень гибкая организационная система, постоянно требующая оперативного решения и внедрения ряда мероприятий

обязательном использовании целого ряда мето-дов диагностики и распознавания технического состояния, которые в сочетании позволяют оп-ределить весь спектр неисправностей, возни-кающих в технологическом оборудовании.

Концепция "Надежное оборудование" это концептуальный подход к постановке эффектив-ной системы ТОиР оборудования базирующийся на глубоком исследовании, как физических при-чин аварийных отказов оборудования, так и вы-явлении пробелов в организационной структуре системы ТОиР. Процесс внедрения данной кон-цепции состоит из 6 основных этапов. Каждый из перечисленных ниже этапов основан на ре-шении проблем (задач) предыдущего уровня с целью наиболее полной его проработки.

Этап 1. Выявление проблемы Определение общей проблемы повышения

надежности оборудования является основопола-гающим этапом ее решения. Глубина подхода на данном этапе определяет экономический эффект от внедрения настоящей концепции. Индивиду-альный подход к решению проблемы определя-ется набором инструментов, используемых для выявления проблемы и исследуемых ключевых моментов.

В качестве инструментов может быть ис-

пользована комплексная оценка положения, проведенная подготовленными техническими аудиторами собственной группы надежности (отделом технической диагностики и неразру-шающего контроля), либо оценка, выполненная специалистами подрядной сервисной организа-ции.

В качестве исследуемых ключевых моментов может быть проведен профессиональный аудит:

– общего технического состояния оборудо-вания;

– видов повторяющихся отказов/сбоев рабо-тоспособности оборудования;

– уровня технологий и средств используемых для ТОиР оборудования;

– уровня квалификации штатного персонала или подрядной организации;

– особых моментов реализуемой на предпри-ятии категории ТОиР;

– уровня общей эффективности предприятия, включая производительность оборудования, за-траты на закупку запчастей и ТОиР;

– общего уровня производственной культуры и наличия системы качества;

– системы закупки, транспортировки и складского хранения оборудования и др.

Этап 2. Разбиение проблемы на состав-

• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • ПРЕЗЕНТАЦИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ


ISSN 1816-1200. Интернет: metal.donntu.edu.ua=

ляющие После выявления степени проблемы повы-

шения надежности оборудования, проводится ее разбивка на составляющие по каждому из иссле-дуемых ключевых моментов.

Результатом данного этапа является выявле-ние слабых мест структуры системы ТОиР пред-приятия в целом (например, документирование и паспортизация).

Этап 3. Определение стратегии и плана решения проблемы

Стратегия решения проблемы повышения надежности оборудования определяет степень и уровень локализации опасных моментов. Она может быть частичная (удаление только наибо-лее проблемных аспектов) либо полная (ком-плексная).

Важно определить, что подлежит корректи-ровке: причина или следствие проблемы и/или что устранять в первую очередь. Стратегия и план решения проблемы определяется предпри-ятием на основе предложения группы аудиторов (отдела технической диагностики и неразру-шающего контроля).

Этап 4. Выбор надежных средств техниче-ских решений и разработка программы по-вышения квалификации специалистов

Выбор средств технических решений опре-деляется целесообразностью их использования на основе расчета экономического эффекта от их внедрения. При расчете необходимо руково-дствоваться выбранными критериями и требова-ниями к уровню надежности (например, выбрать средства с более высоким коэффициентом на-дежности). Выбор средств технических решений определяется предприятием на основе предло-жений опытных технических специалистов дан-ного предприятия и концепции, разработанной группой аудиторов (отдела технической диагно-стики и неразрушающего контроля).

Разработка внутреннего стандарта менедж-мента качества предприятия и стандарта надеж-ности, а также периодическая аттестация по стандарту "Технологии надежности" должны проводиться (по рекомендации компании ООО "Балтех") на основе процессного подхода. В первую очередь необходимо утвердить блок-схему взаимодействия подразделений предпри-ятия, определить ответственных за надежность, утвердить должностные инструкции и полномо-чия. Самое главное, должна быть четко опреде-лена политика обеспечения надежности обору-дования, а также необходимые для этого ресур-сы всех подразделений предприятия.

Этап 5. Комплексное решение проблемы На основе 3-го и 4-го этапов формируется

комплексное решение проблемы повышения на-дежности технологического оборудования. Если предприятие сертифицировано по системе ме-неджмента качества, то менеджерам, отвечаю-щим за качество продукции, необходимо сделать коррекцию во внутреннем руководстве по каче-ству с учетом требований технического подраз-деления (например: отдела главного механика или главного энергетика).

Внедрение комплексного решения или сер-тификация по стандарту "Технологии надежно-сти" происходит при помощи аттестованных внутренних или внешних аудиторов.

Этап 6. Контроль результатов внедрения программы

Процесс оценки уровня надежности обору-дования, корректировка и внедрение улучшений должно происходить с утвержденной периодич-ностью независимо от достижения поставленно-го уровня надежности.

Удовлетворенность потребителя (внутренний потребитель оборудования – это технологи) от внедрения концепции "Технологии надежности" должно иметь самую важную роль. Именно по-этому очень важен контроль, анализ и улучше-ние результатов по повышению надежности тех-нологического оборудования предприятия.

Вся концепция "Технологии надежности" должна внедряться в соответствии с требова-ниями технического надзора в области эксперти-зы промышленной безопасности опасных произ-водственных объектов (при наличии техническо-го надзора).

За основу реализации концепции "Техноло-гии надежности" должен быть взят коллектив специалистов отдела технической диагностики и неразрушающего контроля производственного предприятия. Выводы

Снижение затрат на обслуживание и повы-шения уровня надежности технологического оборудования возможно реализовать с помощью многих прогрессивных стратегий ТОиР. Из опы-та компании ООО "Балтех" самое главное внача-ле четко определить цели и задачи оптимизации производства, например, снижение финансовых издержек, создание оптимальной сервисной стратегии или повышение надежности техноло-гического оборудования.

Процессы внедрения улучшений на предпри-ятиях являются бесконечными и необходимыми, но только привлекая собственный опыт и стати-стические данные всех подразделений можно получить оптимальные результаты и быть кон-курентно способным на рынке.

ИНФОРМАЦИЯ • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •



БЛАНК ЗАКАЗА НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

№1*

№30

№59

№88

кол-во экз. кол-во экз. кол-во экз. кол-во экз.

№2

№31

№60

№89


№3

№32

№61

№90


№4

№33

№62

№91


№5

№34

№63

№92


№6

№35

№64

№93


№7

№36

№65

№94


№8

№37

№66

№95


№9

№38

№67

№96


№10

№39

№68

№97


№11

№40

№69

№98


№12

№41

№70

№99


№13

№42

№71

№100


№14

№43

№72

№101


№15

№44

№73

кол-во экз. кол-во экз. кол-во экз.

№16

№45

№74


№17

№46

№75


№18

№47

№76NEW


№19

№48

№77


№20

№49

№78


№21

№50

№79


№22

№51

№80


№23

№52

№81


№24

№53

№82


№25

№54

№83


№26

№55

№84


№27

№56

№85


№28

№57

№86


№29

№58

№87


Примечание: * – номер соответствует порядковому номеру литературы в нижеследующем перечне.

Данные для оформления и получения заказа:

Наименование предприятия: ___________________________________

___________________________________________________________

Адрес доставки: _____________________________________________

___________________________________________________________

Контактное лицо: ____________________________________________

___________________________________________________________

Телефон: _____________________ Факс: ________________________

Эл. почта: ___________________________________________________

• Заполните бланк заказа и отправьте: – в Украине по факсу +380 (66) 029-44-30 или по эл. почте [email protected] – в России по факсу +7 (499) 704-40-02 или по эл. почте [email protected]

• Дополнительную информацию можно получить по телефону: – в Украине +380 (66) 029-44-30 – в России +7 (499) 704-40-02

• С содержание книг можно ознакомиться на Интернет-сайте: metal.donntu.edu.ua

• Оплата осуществляется по безналичному расчету, доставка – заказной бандеролью, (стоимость доставки не включена в цену).

• При заказе 100 книг предоставляется скидка 10 %

• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • ИНФОРМАЦИЯ



Перечень научно-технической литературы для заказа

1. Алимов В.И., Пушкина О.В. Фазовые и структурные превращения при деформационно-термической обра-ботке стальной проволоки. – Донецк, 2011. – 246 с.

Рассмотрены фазово-структурные превращения при деформационно-термической обработке стальной проволо-ки с точки зрения наследственности проявлений структуры и свойств в последовательных поколениях обработок в технологической цепи. Приведены технологические аспекты преемственности структурных элементов и пове-дения металла при деформационно-термическом переделе стальной проволоки. Рассмотрены результаты изы-сканий бессолевой сорбитизации с использованием плазмы, графита и воздушного потока.

2. Андронов В.Н. Экстракция черных металлов из природного и техногенного сырья. Доменный процесс. – До-нецк, 2009. – 377 с.

Систематизированы сведения о процессах, происходящих в доменной печи, изложен метод расчета плавки, дан анализ влияния важнейших технологических факторов на относительный расход кокса.

3. Артюх В.Г. Точность предохранителей для металлургических машин. – Мариуполь, 2000. – 177 с. Рассматривается проблема повышения усталостной прочности расходуемых элементов предохранителей для защиты от поломок металлургических машин, решение которой позволит повысить точность их срабатывания. Предложены нетрадиционные методы повышения усталостной прочности расходуемых элементов. Доказана возможность полного исключения усталостного разрушения детали в случае ее предварительного напряжения.

4. Бобровицкий В.И., Сидоров В.А. Механическое оборудование: техническое обслуживание и ремонт. – Донецк, 2011. – 238 с.

Рассмотрены вопросы технического обслуживания и ремонта механического оборудования металлургических предприятий.

5. Взрывы газов в доменном производстве / В.П. Русских, А.А. Томаш, В.П. Тарасов, Е.И. Хрущев. – Мариуполь, 2006. – 99 с.

Рассмотрены наиболее часто встречающиеся случаи взрывов газа в доменных цехах. Приведены свойства газов, входящих в состав газообразного топлива, применяемого в доменном производстве. Дан анализ причин, описан ме-ханизм образования взрывоопасных газовых смесей в доменных печах, воздухонагревателях, газовых магистралях. Определены меры по предупреждению взрывов газов в доменном производстве.

6. Влияние мышьяка на свойства металлических систем и качество стали / П.С. Харлашин, М.А. Шумилов, Е.И. Якушечкин. – К., 1991. – 343 с.

Освещены физико-химические свойства железомышьяковистых расплавов, поведение мышьяка в процессе выплав-ки стали, теоретические и экспериментальные исследования влияния мышьяка на свойства стали.

7. Волошин В.С. Природа отходообразования (в приложении к управлению отходами). – Мариуполь, 2007. – 666 с.

Изложены основные представления о формировании механизмов образования отходов в различных производст-венных системах. Рассматриваются отдельные причины процесса отходообразования, изучаются количествен-ные и качественные закономерности, позволяющие использовать их в качестве инструментария для управления процессами образования отходов с целью минимизации в источнике возникновения.

8. Волошин В.С., Белопольский Н.Г. Финансово-экономический кризис в Украине: пути выхода. – Мариуполь, 2009. – 60 с.

Показано, как должно строиться производство, обмен, распределение и потребление при выходе из кризиса, какие чрезвычайные меры должны принять руководство страны и руководители регионов, чтобы спасти Украину от надвигающегося коллапса. Рассмотрена роль науки и интеллектуальной элиты в преодолении кризиса.

9. Геодезія. Частина перша: Підручник. 3-є вид., виправл. та доп. / За заг. ред. Могильного С.Г., Гавриленко Ю.М. – Донецьк, 2009. – 514 с.

Викладено принципи організації геодезичних робіт, методи вирішення задач за допомогою топографічної карти, приладів і методів кутових і лінійних вимірювань технічної точності, основ топографічних зйомок та камеральної обробки польових вимірювань. Визначені напрями розвитку методів геодезичних вимірювань, геодезичного засто-сування супутникових радіонавігаційних систем, комп’ютерної обробки геодезичних знімань.

10. Гребенюк А.Ф., Збыковский А.И. Расчет процессов коксового производства. Пособие по проектированию. – Донецк, 2008. – 322 с.

Изложены теоретические основы и методики расчетов основных процессов коксового производства. Рассмотре-ны современные конструкции коксовых печей и машины для их обслуживания, параметры гидравлического и теп-лового режимов, оборудование для тушения кокса. Приведены примеры расчетов процессов сушки угольной ших-ты в кипящем слое, горения коксового газа в отопительных каналах печей, регенерации тепла продуктов горения, материального и теплового балансов процессов коксования, распределения давлений в отопительной системе, а также установки сухого тушения кокса.

11. Губенко В.К. Логистическая централизация материальных потоков: теория и методология логистических распределительных центров. – Донецк, 2007. – 495 с.

Логистические распределительные центры, как объекты глобальной экономики, затрагивают все стороны пото-ковых процессов, являясь мощным средством эффективного использования национальных ресурсов. Рассматрива-ются закономерности логистической централизации; техника, объекты, технологии накопления, комиссиониро-вания и дистрибуции товара; телекоммуникации, информационные и финансовые потоки.

12. Губенко В.К., Николаенко И.В., Тарасенко А.В. Адаптация транспорта металлопотоков к изменяющейся эко-номической среде. Монография. – Донецк, 2009. – 236 с.

Проведено исследование логистических систем транспортных узлов с крупными металлургическими комплексами и сформулирована целесообразность введения различных методологических уровней их системного анализа.

ИНФОРМАЦИЯ • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •



13. Демьянченко А.Г., Логунова Т.Г. Комплексное управление экспортной деятельностью крупного промыш-ленного предприятия. Монография. – Мариуполь, 2007. – 290 с.

Выполнен анализ состояния экспортной деятельности Украины и обозначены перспективы ее развития. Дана ха-рактеристика организационных форм осуществления экспортной деятельности, предложен метод оценки эф-фективности организационной структуры экспортной деятельности на крупных промышленных предприятиях. Разработана методология комплексного анализа экспортной деятельности предприятия. Предложена автома-тизированная система планирования и прогнозирования продаж продукции на экспорт. Проведен анализ сущест-вующих систем внутреннего контроля хозяйственной деятельности предприятия, на основе которых сформиро-вана концепция контроллинга экспорта как формы контроля экспортной деятельности.

14. Диагностирование механического оборудования металлургических предприятий. Монография / В.Я. Седуш, В.М. Кравченко, В.А. Сидоров, Е.В. Ошовская. – Донецк, 2004. – 100 с.

Приведены результаты исследований технического состояния металлургического оборудования, выполненные со-трудниками Донецкого национального технического университета.

15. Динамические процессы в клетях широкополосного стана 1680. Монография / В.В. Веренев, В.И. Большаков, А.Ю. Путноки. – Днепропетровск, 2011. – 184 с.

Приведены результаты опытно-промышленных измерений моментов и вибраций оборудования во время захвата полосы валками и взаимодействия клетей через прокатываемую полосу, значения нагрузок в главных линиях кле-тей, параметры схем и математические модели. Дан анализ результатов моделирования переходных процессов, влияния технологических и конструктивных параметров и технического состояния оборудования на динамические нагрузки, влияния взаимодействия клетей на межклетевые усилия и продольную разнотолщинность концевых уча-стков полос.

16. Діагностування механічного обладнання металургійних підприємств. Навчальний посібник / В.Я. Седуш, В.М. Кравченко, В.А. Сидоров, О.В. Ошовська. – Донецьк, 2010. – 98 с.

Наведено результати досліджень технічного стану металургійного обладнання, виконаних співробітниками До-нецького національного технічного університету.

17. Електромагнітна сумісність у системах електропостачання. Підручник / І.В. Жежеленко, А.К. Шидловський, Г.Г. Півняк, Ю.Л. Саєнко. – Дніпропетровськ, 2009. – 319 с.

Розглянуто електромагнітні процеси, що викликані різними електромагнітними перешкодами з орієнтацією на особливості промислових підприємств.

18. Еронько С.П., Быковских С.В. Физическое моделирование процессов внепечной обработки и разливки стали. – К., 1998. – 136 с.

Изложены основы теории подобия и практические аспекты ее использования при моделировании получивших рас-пространение способов внепечной обработки и разливки стали. Приведены примеры решения различных задач, связанных с разработкой прогрессивных методов воздействия на жидкий металл, описаны оригинальные методи-ки проведения лабораторных исследований и применяемая при этом аппаратура.

19. Жежеленко И.В. Высшие гармоники в системах электроснабжения предприятий. – 4-е изд. перераб. и доп. – М., 2004. – 368 с.

Изложены вопросы генерирования и распространения высших гармоник в электросетях предприятий и энерго-систем, их влияние на электроприемники.

20. Жежеленко И.В., Саенко Ю.Л. Амплитудно-частотные характеристики электрических сетей. – Мариуполь, 1998. – 99 с.

Рассмотрены вопросы определения амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) отдельных элементов систем электроснабжения и учета нагрузок при расчетах высших гармоник. При анализе резонансных режимов стано-вится важной информация не только об АЧХ реактивного, но и активного сопротивления элементов. Расчет АЧХ электрических сетей усложняется необходимостью учета распределенности параметров линий электропередач.

21. Жежеленко И.В., Саенко Ю.Л. Качество электроэнергии на промышленных предприятиях. – 4-е изд. перераб. и доп. – М., 2005. – 260 с.

Рассмотрены вопросы нормирования качества электроэнергии, методы расчета, нормализации и коррекции пока-зателей качества электроэнергии.

22. Затвердевание металлов и металлических композиций. Учебник для высших учебных заведений / В.А. Лейбензон, В.Л. Пилюшенко, В.М. Кондратенко и др. – К., 2009. – 411 с.

Изложены теория и результаты экспериментальных исследований процессов литья и затвердевания чугунов, сталей, кристаллизации, гидродинамики, фазовых превращений, тепломассопереноса при формировании отливки из металлов, сплавов и композиций из жидких фаз, жидкой и твердой фаз сплавов различного химического соста-ва. Приведены методы решения уравнений гидродинамики и тепломассопереноса при затвердевании сплавов, их использование при моделировании новых технологических процессов формирования отливок из композиции желе-зоуглеродистых сплавов, а также методы расчета параметров технологии производства чугунных валков, литых металлических композиций, свойства металлопродукции и области ее использования.

23. Избранные вопросы несинусоидальных режимов в электрических сетях предприятий / И.В. Жежеленко, Ю.Л. Саенко, Т.К. Бараненко и др. Под ред. И.В. Жежеленко. – М., 2007. – 296 с.

Дано изложение актуального вопроса электромагнитной совместимости, теории и практики комплексного ана-лиза несинусоидальных режимов в промышленных электрических сетях.

24. Использование буроугольного полукокса в качестве пылеугольного топлива в доменной плавке / С.Р. Исламов, С.Л. Ярошевский, А.В. Кузин, З.К. Афанасьева. – Донецк, 2008. – 68 с.

Рассмотрен вариант приготовления пылеугольного топлива для доменной плавки из буроугольного полукокса, по-лучаемого из бурых углей Канско-Ачинского месторождения (Россия) и содержащего менее 10 % золы и 0,3 % се-ры.

• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • ИНФОРМАЦИЯ



25. Ищенко А.А. Технологические основы восстановления промышленного оборудования современными по-лимерными материалами. – Мариуполь, 2007. – 250 с.

Систематизированы сведения о ремонтных полимерных материалах, приведены технологии выполнения ремонтов деталей и машин различного назначения. Проанализированы результаты исследований свойств полимерных мате-риалов, определены основные показатели механических и иных характеристик, необходимые для успешного выпол-нения ремонтных работ.

26. Калибровка прокатных валков. Справочник / В.В. Гетманец, А.Ф. Вавилов, С.В. Седуш, В.Л. Романенко. – До-нецк, 2006. – 346 с.

Приведены наиболее распространенные в практике сортопрокатного производства методики расчета калибров-ки прокатных валков. Рассмотрены калибровки валков отечественных прокатных станов, схемы расположения оборудования и технологии прокатки. Изложен расчет параметров прокатки.

27. Капланов В.И. Высокоскоростная холодная прокатка тонких полос. – К., 1993. – 254 с. Приведены результаты теоретического и экспериментального исследования процесса высокоскоростной холод-ной прокатки полос. Предложена математическая модель очага деформации, разработан алгоритм расчета ос-новных параметров холодной прокатки тонких полос на высокоскоростных непрерывных станах. Эксперимен-тально исследованы и обобщены основные закономерности высокоскоростной прокатки полос с различными по природе и происхождению технологическими смазками.

28. Капланов В.И. Горячая прокатка листовой стали с технологическими смазками. Учебное пособие. – К., 1992. – 56 с.

Изложены результаты экспериментального исследования технологических смазок при горячей прокатке листовой стали в лабораторных и производственных условиях. Содержатся оригинальные данные об эффективности ряда новых технологических смазок, об изменении коэффициента трения в зависимости от основных факторов горя-чей прокатки.

29. Капланов В.И. Динамика и трибоника высокоскоростной тонколистовой прокатки. Мировая тенденция и перспектива. Монография. – Мариуполь, 2008. – 456 с.

Приведены научные основы, результаты теоретических и экспериментальных исследований высокоскоростной холодной прокатки полос. Рассмотрена современная молекулярно-физическая теория граничного трения, техно-логия прецизионной холодной прокатки полос с зеркальной поверхностью высшего класса, теоретические основы разработки эффективных технологических смазок, результаты их исследования и внедрения.

30. Капланов В.И. Теория высокоскоростной тонколистовой холодной прокатки металлов. Учебное пособие. – К., 1991. – 72 с.

Разработана теория высокоскоростной тонколистовой холодной прокатки металлов, позволяющая исследовать закономерности изменения основных параметров прокатки в диапазоне высоких скоростей, предварительно ус-тановить, какие факторы и в какой степени повлияют на динамический эффект в деформационной зоне. Иссле-дованы основные закономерности изменения параметров прокатки при изменении скорости прокатки от 20 до 300 м/с.

31. Капланов В.И. Тонколистовая высокоскоростная прокатка металлов с экономичными технологическими смазками. Учебное пособие. – К., 1997. – 76 с.

Приведены результаты экспериментального исследования стали и некоторых цветных металлов на станах 300 и 180 со скоростью прокатки соответственно 30 и 61 м/с. Изучены закономерности изменения основных парамет-ров холодной прокатки тонких полос со смазками различного состава и происхождения, получены значения коэф-фициентов трения в этих условиях. Впервые доказана теоретическая возможность холодной прокатки сварных швов состыкованных стальных полос со скоростью до 30 м/с.

32. Капланов В.И. Эффективность новых технологических смазок при тонколистовой холодной прокатке. Учебное пособие. – К., 1992. – 88 с.

Приведены результаты разработки и промышленного исследования эффективности технологических смазок при холодной прокатке тонколистовой стали и зеркальных полос из алюминиевых сплавов. Разработана комплексная технология холодной прокатки полос из алюминиевых сплавов с зеркальной поверхностью, включающая в себя опе-рацию травления подката перед прокаткой, рациональный режим обжатий и применение оригинальных техноло-гических смазок.

33. Капланов В.І. Гаряча прокатка листової сталі з технологічними мастилами. Навчальний посібник. – К., 1992. – 56 с.

Викладені результати експериментального дослідження технологічних мастил при гарячої прокатці листової сталі в лабораторних і виробничих умовах. Містяться оригінальні дані про ефективність ряду нових технологіч-них мастил, про зміну коефіцієнта тертя залежно від основних факторів гарячої прокатки.

34. Капланов В.І. Ефективність нових технологічних мастил при тонколистової холодної прокатці. Навчальний посібник. – К., 1992. – 88 с.

Приведені результати розробки і промислового дослідження ефективності технологічних мастил при холодної прокатці тонколистової сталі і дзеркальних смуг з алюмінієвих сплавів. Розроблена комплексна технологія холод-ної прокатки смуг з алюмінієвих сплавів з дзеркальною поверхнею, що включає операцію травлення підкату перед прокаткою, раціональний режим обтискань і застосування оригінальних технологічних мастил.

35. Карпенко А.Г., Москвичев М.В. Основы предпринимательства (малый и средний бизнес). Научно-популярное пособие. – Мариуполь, 2009. – 286 с.

Представлены основные положения организации предпринимательской деятельности в Украине. Детально рас-смотрены различные аспекты предпринимательства вообще и производственного, в частности. Уделено внима-ние составлению и применению бизнес-плана, а также защите прав предпринимателя.

ИНФОРМАЦИЯ • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •



36. Коваленко Г.Д., Волошин В.С. Основы радиационной экологии. – Мариуполь, 2009. – 298 с. Изложены основные положения и принципы радиационной защиты и безопасности человека, законодательная и нормативная база. Приведены физические величины, которые используются в радиационной безопасности, их единицы измерения, методы и приборы для измерения дозовых нагрузок на различные категории людей, в т.ч., в быту. Рассмотрены основные источники радиационного излучения природного и искусственного происхождения, включая ядерные взрывы, предприятия ядерной и тепловой энергетики.

37. Конвективный теплообмен. Учебное пособие / Л.И. Хииш. – Мариуполь, 2006. – 250 с. Рассмотрены вопросы конвективного теплообмена аппаратов.

38. Костюк В.А. Вторичные энергетические ресурсы и энерготехнологическое комбинирование. Учебное посо-бие. – Мариуполь, 2006. – 156 с.

Рассматриваются вопросы выхода и использования тепловых, топливных, избыточного давления и др. побочных энергетических ресурсов предприятий черной металлургии. Уделено внимание использованию высоко- и низкопо-тенциального тепла отходящих дымовых газов, технологического продукта и отходов производства, охлаждения элементов промышленных агрегатов и др. Приведены примеры энерготехнологического комбинирования, конст-рукции теплоутилизационных устройств.

39. Кравченко В.М. Техническое обслуживание и диагностика промышленного оборудования. Монография. – Донецк, 2004. – 504 с.

Рассматриваются основные законы распределения параметров потока отказов горных машин, математическая модель функционирования комплекса горных машин как динамической системы машин различного функционально-го назначения, ресурса и производительности, учитывающая влияние нестационарности процесса восстановления машин на производительность комплекса.

40. Кравченко В.М., Сидоров В.А. Визуальное диагностирование механического оборудования. Учебное пособие. – Донецк, 2004. – 120 с.

Рассмотрены методы, средства, признаки разрушений и видов изнашивания деталей механического оборудования. Систематизированы приемы визуального осмотра.

41. Кравченко В.М., Сидоров В.А. Візуальне діагностування механічного устаткування. Навчальний посібник. – Донецьк, 2008 – 112 с.

Розглянуто методи, засоби, ознаки руйнувань і видів зношування деталей механічного устаткування. Системати-зовано прийоми візуального огляду.

42. Кравченко В.М., Сидоров В.А., Седуш В.Я. Техническое диагностирование механического оборудования. Учебник. – Донецк, 2009. – 459 с.

Рассмотрены методы оценки технического состояния механического оборудования промышленных предприятий и проанализированы вопросы определения на основе полученной информации рациональных сроков, объемов, видов ремонтных воздействий.

43. Кравченко В.М., Сидоров В.А., Седуш В.Я. Технічне діагностування механічного обладнання. Підручник. – Донецьк, 2007. – 447 с.

Розглянуто методи оцінки технічного стану механічного обладнання промислових підприємств. Проаналізовано питання визначення на основі отриманої інформації раціональних строків, обсягів, видів ремонтних впливів.

44. Лещинский Л.К., Самотугин С.С. Слоистые направленные и упрочненные композиции. – Мариуполь, 2005. – 392 с.

Обобщены результаты исследований процессов наплавки, структуры и эксплуатационных свойств слоистых ком-позиций, получаемых наплавкой и поверхностной обработкой высококонцентрированной плазменной струёй. Даны практические рекомендации по выбору составов и сочетаний слоев в композициях при наплавке и упрочнении де-талей и инструмента различного функционального назначения.

45. Логутова Т.Г., Бессонова С.И., Анисимова О.Н. Формирование инвестиционных ресурсов промышленных предприятий Украины. Монография. – Мариуполь, 2009. – 264 с.

Рассматриваются проблемы формирования инвестиционных ресурсов промышленных предприятий. Изложены вопросы теоретического обоснования и методического обеспечения инвестиционного потенциала предприятий. На базе статистических данных исследовано состояние, формирование и тенденции развития инвестиционных ресурсов, определены факторы внешнего и внутреннего влияния на инвестиционное развитие предприятия.

46. Маслов В.А. Техплотехника. Т.2. – Мариуполь, 2008. – 225 с. Рассмотрен комплекс вопросов теплообмена, механики жидкости и газа, приведены основные понятия, законы и их выводы, а также рассмотрены практические рекомендации их использования. На основе приведенной общей схемы печной установки рассмотрены вопросы теплотехнической характеристики печи, теплового баланса, ис-пользования огнеупоров, а также принципиальные вопросы утилизации тепла отходящих дымовых газов.

47. Металлургия (проблемы, теория, технология, качество) / П.С. Харлашин, В.С. Волошин, Г.С. Ершов и др. – Мариуполь, 2004. – 740 с.

Освещены основные теоретические положения современной металлургии и особенности их практического ис-пользования в производстве качественной металлургической продукции.

48. Металургія (проблеми, теорія, технологія, якість) / П.С. Харлашин, В.С. Волошин, Г.С. Єршов та ін. – Маріу-поль, 2004. – 723 с.

Представлено основні теоретичні положення сучасної металургії та особливості їх практичного використання у виробництві якісної металургійної продукції.

49. Механика упругих деформируемых систем. Ч.1. Напряженно-деформированное состояние стержней. Учеб-ное пособие / Ф.Л. Шевченко. – Донецк, 2006. – 293 с.

Рассмотрены основные виды напряженно-деформированного состояния стержней при статическом нагружении.

• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • ИНФОРМАЦИЯ



50. Механика упругих деформируемых систем. Ч.2. Сложное напряженное состояние. Учебное пособие / Ф.Л. Шевченко. – Донецк, 2007. – 306 с.

Рассмотрено сложное напряженно-деформированное состояние стержневых систем, пластин и оболочек при статическом нагружении.

51. Минаев А.А. Совмещенные металлургические процессы. Монография. – Донецк, 2008. – 552 с. Изложены материалы о тенденциях и динамике развития мировой черной металлургии. Рассмотрены варианты реализации совмещенных процессов по всей технологической линии металлургических предприятий. Освещены ин-новационные технологии, способствующие повышению эффективности работы металлургических предприятий.

52. Михеев В.А., Власов В.Т. Специальные краны. – Мариуполь, 2004. – 424 с. Изложены назначение, области применения, условия работы, конструкция в целом и отдельных узлов, особенно-сти расчета, конструкция грузозахватных устройств специальных кранов: мостовых, металлургических, кранов-штабелеров, козловых, портальных, башенных, самоходных стреловых, плавучих и судовых.

53. Нагрівальні термічні печі. Атлас / Ю.М. Шаламов, В.О. Маслов, Г.В. Айнагоз. – Мариуполь, 2008. – 123 с. Представлені креслення загальних видів нагрівальних і термічних печей, опалювальних органічним паливом.

54. Непомнящий Л.Н., Дариенко Е.В., Бежин В.И. Механическое оборудование и металлоконструкции коксовых батарей. – Донецк, 2011. – 368 с.

Приводятся подробные описания конструкций новых типов основного оборудования и технологических металло-конструкций коксовых батарей. Рассматриваются конструкции армирующих броней, дверных рам, дверей коксо-вых печей, схем анкеража, газосборников, стояков для отвода коксового газа из печей, самонесущих газопроводов коксового газа, арматуры отопления коксовых печей, газовоздушных клапанов, схем кантовочных механизмов и ряда другого оборудования. Освещаются вопросы, связанные с условиями работы коксового оборудования и влия-нием этих условий на надежность и продолжительность работы оборудования.

55. Основи термодинаміки і кінетики сучасних сталеплавильних процесів. Підручник / П.С. Харлашин, Т.М. Чаудрі, М.Я. Меджибожський. – Маріуполь, 2009. – 340 с.

Висвітлено теоретичні основи металургії сталі. Наведено останні дані з термодинаміки найважливіших процесів, що відбуваються у сталеплавильних ваннах. Викладено різні теорії будови рідких шлаків сталеплавильного вироб-ництва і розплавів на основі заліза. Описано явища на поверхнях поділу фаз.

56. Паливоспалюючі пристрої. Атлас / В.О. Маслов. – Маріуполь, 2003. – 128 с. Представлені різні види паливоспалюючих пристроїв, які широко використовуються при роботі печей в металургії і машинобудуванні.

57. Повышение эффективности использования природного газа в доменной плавке / С.Л. Ярошевский, С.В. Мо-мот, А.М. Кузнецов, А.В. Кузин. – Донецк, 2002. – 46 с.

Рассмотрены материалы исследования технологии доменной плавки на ОАО "Енакиевский металлургический за-вод" по оптимизации технологического режима с целью снижения удельного расхода и повышения эффективно-сти использования природного газа.

58. Погребняк В.Г., Волошин В.С. Экологические технологии создания водозащитных экранов. – Донецк, 2010. – 482 с.

Проведено комплексное изучение реакции растворов полимеров на гидродинамические воздействия. Получены эко-лого-технологические критерии и предложены практические рекомендации реализации технологии создания водо-защитных экранов. Изложены инженерные приложения результатов работы в др. областях науки и техники.

59. Производство и использование коксового орешка в доменной плавке / С.Л. Ярошевский, Н.С. Хлапонин, А.М. Кузнецов, А.В. Кузин. – Донецк, 2006. – 68 с.

Рассмотрен вопрос получения и использования коксового орешка в доменной печи. 60. Протопопов Е.В., Харлашин П.С., Ганзер Л.А. Оптимальное управление режимами непрерывной разливки стали. Учебное пособие. – Мариуполь, 2009. – 123 с.

Изложены современные представления о некоторых аспектах непрерывной разливки стали, а также методика обучения и отработки навыков управления технологическим процессом непрерывной разливки с использованием обучающего тренажера. Приведена методика расчета начальных параметров процесса и перечень индивидуаль-ных заданий для формирования навыков управления машиной непрерывной разливки стали.

61. Пылеугольное топливо – альтернатива природному газу при выплавке чугуна. Тр. междунар. науч.-техн. конф., 18-21 декабря 2006 г. – Донецк, 2006. – 397 с.

Рассмотрены теоретические вопросы технологии плавки с применением пылеугольного топлива (ПУТ), требова-ния к качеству железорудного сырья, кокса, ПУТ, эффективность, опыт исследования и освоения технологии до-менной плавки с применением ПУТ, а также вопросы совершенствования доменной технологии, проектирования пылеугольных комплексов, оборудования и др.

62. Разливка стали: технология, оборудование / С.П. Еронько, С.В. Быковских. – К., 2003. – 216 с. Систематизированы данные о современной технологии разливки стали в изложницы и на машинах непрерывного литья заготовок. Рассмотрено влияние различных факторов на качество отливаемых слитков и заготовок. При-ведены технологические приемы, способствующие улучшению эксплуатационных свойств литого металла.

63. Размышляев А.Д., Миронова М.В. Магнитное управление формированием валиков и швов при дуговой на-плавке и сварке. – Мариуполь, 2009. – 230 с.

Приведены результаты исследований влияния управляющего продольного магнитного поля на процессы плавления электродного и основного металлов. Показано, что продольное магнитное поле значительно повышает произво-дительность процесса расплавления электрода и снижает эффективность проплавления основного металла при дуговой наплавке проволокой под флюсом. Приведены примеры практического использования управляющих маг-нитных полей и показана их эффективность.

ИНФОРМАЦИЯ • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •



64. Разработка, исследование и освоение технологии доменной плавки с вдуванием в горн пылеугольного топ-лива: опыт 1976-2006 г.г. Сборник статей / С.Л. Ярошевский. – Донецк, 2006. – 256 с.

Рассмотрены вопросы теоретического обоснования, расчета и разработки, исследования и оптимизации техно-логического режима доменной плавки при замене части кокса пылеугольным топливом на примере ее освоения на ОАО "Донецкий металлургический завод".

65. Раковский Б.М., Романова В.С. Газомеханика доменной плавки и ее применение в производственной прак-тике. – Донецк, 2006. – 59 с.

Изложены оригинальные предложения по количественному автоматическому контролю ровности схода шихты в доменной печи.

66. Расчет и конструирование оборудования для внепечной обработки и разливки стали / Еронько С.П., Быков-ских С.В., Ошовская Е.В. – К., 2007. – 344 с.

Изложены основы теории подобия и практические аспекты физического моделирования при разработке и проек-тировании оборудования для внепечной обработки и разливки стали. Приведены методики расчета устройств для отсечки конечного технологического шлака при выпуске жидкого металла из плавильных агрегатов, инжекцион-ной обработки и разливки стали с применением защиты от вторичного окисления и т.п.

67. Роянов В.А., Матвиенко В.Н., Захарова И.В. Газотермическая обработка материалов. Учебник. – Мариуполь, 2010. – 286 с.

Приведены данные по применяемому оборудованию и описана сущность основных технологических процессов: га-зовой сварки, наплавки, пайки, нагрева, газокислородной резки, кислородно-флюсовой резки, газоэлектрической резки, газотермического напыления материалов, сварки пластмасс и др. Уделено внимание контролю качества сварных соединений, техники безопасности, охране труда и экологии при газотермической обработке.

68. Русско-украинский словарь по металлургической теплотехнике / Маслов В.А., Сущенко А.В. – Мариуполь, 2000. – 80 с.

Представлена специальная лексика русского языка, относящаяся к металлургической теплотехнике и к смежным отраслям науки и техники.

69. Руських В.П., Семакова В.Б. Вступ до фаху. Металургія чорних металів. Металургія чавуну. – Маріуполь, 2006. – 146 с.

Розглянуто основні відомості про виникнення, становлення та розвиток доменного виробництва, основи теорії та технології металургії чавуну. Надано загальну характеристику залізних руд. Представлено основи підготовки за-лізорудної сировини до доменної плавки. Особливу увагу приділено сучасній технології доменної плавки і методам її інтенсифікації, перспективам розвитку доменного виробництва.

70. Самотугин С.С., Лещинский Л.К. Плазменное упрочнение инструментальных материалов. – Донецк, 2002. – 338 с.

Рассматриваются механизмы фазовых и структурных превращений в инструментальных материалах (сталях, сплавах, наплавленном металле) при поверхностном упрочнении высококонцентрированной плазменной струей и их влияние на достигаемый уровень эксплуатационных свойств – твердости, теплостойкости, вязкости разруше-ния.

71. Седуш В.Я. Надежность, ремонт и монтаж металлургических машин. Учебник. – 3-е изд., перераб. и доп. – К., 1992. – 368 с.

Изложены вопросы монтажа, ремонта, надежности, износа и смазки металлургического оборудования, рас-смотрены методики определения монтажных усилий, разработки режимов ремонтов и профилактик, даны клас-сификации способов и методов технического обслуживания машин.

72. Седуш В.Я. Надійність, ремонт і монтаж металургійних машин. Підручник. – 4-е вид., перероб. і доп. – До-нецьк, 2007. – 379 с.

Викладені питання монтажу, ремонту, надійності та змазування металургійного обладнання, розглянуті мето-дики визначення монтажних сил, розробки режимів ремонтів і профілактик, наведені класифікації засобів та ме-тодів технічного обслуговування машин.

73. Седуш С.В. Расчет и конструирование гидравлических инструментов. – Донецк, 2004. – 152 с. Изложены вопросы расчета и конструирования гидравлических инструментов для механо-монтажных работ, рассмотрены методы определения монтажных сил и выбора рациональных инструментов для сборки (разборки) резьбовых и неподвижных соединений, подшипниковых узлов, изложены конструктивные особенности гидроклю-чей, гайковертов, съемников, домкратов и др. инструментов.

74. Семакова В.Б., Руських В.П. Теорія та технологія використання вторинних ресурсів у аглодоменному вироб-ництві. – Маріуполь, 2005. – 105 с.

Розглянуті основні відомості про безвідходні технології, одним із шляхів наближення до яких є утилізація відходів промислових виробництв. Надано класифікацію вторинних матеріальних ресурсів чорної металургії. Особливу ува-гу приділено методам підготовки до утилізації шламів, обумовлених їхніми фізико-хімічними характеристиками. Розглянуто можливості використання в доменній та агломераційній шихті шлаків металургійного виробництва.

75. Сопротивление материалов на кухне, в быту и технике: популяризация учебной дисциплины "Сопротив-ление материалов" / Ф.Л. Шевченко. – Донецк, 2007. – 107 с.

Приведены примеры использования основ сопротивления материалов в разных случаях быта, развязки некоторых технических вопросов и даже серьезных технических проблем.

76. Сидоров В.А., Сотников А.Л. Эксплуатация подшипников качения. – Донецк, 2014. – 175 с. Рассмотрен ряд основных вопросов, связанных с эксплуатацией подшипников качения, что явилось обобщением опыта работы на промышленных предприятиях. Рассмотрены вопросы входного контроля, сборки и разборки подшипников. Выполнен анализ задач, возникающих при использовании пластичных и жидких смазочных материа-

• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • ИНФОРМАЦИЯ



лов. Приведены общие правила ухода и надзора за подшипниками качения, включая вопросы технического диагно-стирования. Предложена классификация повреждений подшипников качения для решения задач генезиса и опреде-ления причин неисправностей промышленного оборудования на основании визуального осмотра деталей подшип-ников. Установлены основные причины повреждений подшипников при нарушении их смазывания.

77. Сударев В.П., Харлашин П.С. Прикладные задачи теории вероятностей и математической статистики. Учеб-ное пособие. – Мариуполь, 2006. – 434 с.

Рассматриваются основные вопросы теории вероятностей и математической статистики, встречающиеся при решении практических производственных задач, обработке опытных данных и определении их точности и на-дежности. Рассмотрены вопросы теории приближенных вычислений и элементы теории ошибок.

78. Сударев В.П., Харлашин П.С. Статистические методы и контроль качества металлопродукции. Учебное по-собие. – Мариуполь, 2007. – 338 с.

Освещены основные теоретические положения статистических методов исследования и методология их практи-ческого использования в производстве качественной металлургической продукции.

79. Тарасов В.П., Тарасов П.В. Теория и технология доменной плавки. – М., 2007. – 384 с. Приведены сведения по теории и технологии доменной плавки с учетом последних теоретических и эксперимен-тальных исследований в области металлургии чугуна. Определены порозность шихты и массовые потоки печных газов, а также потери их напора по концентрическим сечениям доменной печи. Впервые обоснованно подтвер-ждено количественное и качественное распределение шихты и газовых потоков по окружности и радиусу печи.

80. Теоретические основы современных сталеплавильных процессов. Учебное пособие / П.С. Харлашин, Т.М. Чаудри. – Мариуполь, 2008. – 306 с.

Освещены теоретические основы металлургии стали. Изложены теории строения жидких шлаков сталеплавиль-ного производства и расплавов на основе железа. Описаны явления на поверхностях раздела фаз. Приведены по-следние данные по термодинамике и кинетике важнейших процессов, протекающих в сталеплавильных ваннах, а также примеры аналитических расчетов и экспериментальных определений свойств и состояния металлургиче-ских систем.

81. Теория горения и химико-термической переработки топлива. Учебное пособие / В.А. Маслов. – Мариуполь, 2007. – 237 с.

Рассмотрен комплекс вопросов, связанных с теорией горения и химико-термической переработки топлива: основ-ные принципы сжигания газообразного, жидкого и твердого топлива, особые случаи сжигания, а также вопросы химико-термической переработки топлива: вопросы образования вредных примесей и методы их сжигания.

82. Теория и практика подготовки металлургического кокса к доменной плавке. Монография / В.Г. Гусак, А.М. Кузнецов, А.В. Емченко и др. – К., 2011. – 216 с.

Дан анализ и обобщены исследования и разработки за последние 10 лет в области совершенствования подготовки и использования металлургического кокса в доменной плавке. Представлены аналитическая оценка влияния подго-товки кокса к плавке на его порозность, средний размер фракций и др., предварительного смешивания железоруд-ной части шихты с коксовым орешком на производительность доменной печи, расход кокса, ход восстановления оксидов железа, эффективность плавки. Рассмотрены схемы современной подготовки кокса к доменной плавке.

83. Теория и практика современных окислительных процессов (термодинамика и кинетика) / П.С. Харлашин, М.А. Григорьева, Т.Г. Сабирзянов и др. – Мариуполь, 2008. – 468 с.

Рассматривается физико-химическая природа процессов, протекающих в сталеплавильных агрегатах. Изложена квазиполикристаллическая теория расплавов и рассмотрены её положения к расчету металлургических равнове-сий с участием жидких металлов и шлаков. Приведены результаты лабораторных и полупромышленных исследо-ваний, обобщены многочисленные данные, приводимые в периодической литературе.

84. Тепломассообмен. Учебное пособие. Ч.2 / Л.И. Хииш. – Мариуполь, 2008. – 123 с. Рассматриваются методические вопросы и примеры решения задач тепломассообмена.

85. Термическая обработка рельсов с нагрева токами высокой частоты (ТВЧ) / Д.В. Сталинский, Д.К. Нестеров, А.С. Рудюк, В.Е. Сапожников. – Х., 2009. – 395 с.

Рассмотрено современное состояние и перспективы повышения качества рельсов. Изложены основные проблемы промышленной технологии термической обработки рельсов с применением скоростного индукционного нагрева токами высокой частоты (ТВЧ), являющегося одним из наиболее эффективных методов повышения прочности рельсов. Приведены результаты исследований свойств и показателей конструкционной прочности металла зака-ленных рельсов с нагрева ТВЧ. Показаны перспективные технологии термоупрочнения рельсов, а также пути ре-шения проблемы повышения эксплуатационной стойкости рельсов.

86. Термодинамика металлургических расплавов / Т.Г. Сабирзянов, В.И. Бондарь, Т.М. Чаудри и др. – Мариуполь, 2004. – 264 с.

Изложена квазиполикристаллическая теория металлургических расплавов и рассмотрены ее приложения к расче-ту металлургических равновесий с участием жидких металлов и шлаков.

87. Техническая диагностика механического оборудования / В.А. Сидоров, В.М. Кравченко, В.Я. Седуш, Е.В. Ошовская. – Донецк, 2003. – 125 с.

Рассмотрены методы и средства технического диагностирования механического оборудования. 88. Технічна діагностика механічного обладнання. Навчальний посібник / В.А. Сидоров, В.М. Кравченко, В.Я. Седуш, О.В. Ошовська. – Донецк, 2010. – 131 с.

Розглянуто методи оцінки технічного стану механічного обладнання: завдання, методи технічного діагностування та прийоми діагностування елементів механізмів.

89. Технология прокатного производства в примерах и расчетах. Ч.1. Производство заготовок / И.А. Сердюк. – Мариуполь, 2003. – 233 с.

Представлены примеры расчетов калибровки блюмов, слябов и заготовок.

ИНФОРМАЦИЯ • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •



90. Технология прокатного производства в примерах и расчетах. Ч.2. Производство сортового проката / И.А. Сердюк, А.И. Сердюк, В.Н. Куркчи, В.Г. Савченко. – Мариуполь, 2006. – 367 с.

Представлены примеры расчетов сортового проката. 91. Технологічні основи автоматичного керування аглодоменним виробництвом / В.П. Руських, С.В. Кривенко, О.В. Кривенко, В.Б. Семакова. – Маріуполь, 2008. – 150 с.

Представлено технологічні основи автоматизації аглодоменного виробництва. Надано характеристику процесів з точки зору управління ними. Розглянуті способи та системи керування основними технологічними циклами, авто-матизації виробництва окатишів. Особливу увагу приділено алгоритмам керування.

92. Топливосжигающие и теплогенерирующие устройства / В.А. Маслов. – Мариуполь, 2002. – 224 с. Рассмотрены основные устройства для сжигания различных видов топлива и генерации тепла в печной тепло-технике; описаны конструкции горелок широко используемых в промышленности; изложены методы и приведены примеры расчета газовых горелок и мазутных форсунок; даны основные рекомендации по выбору горелок для раз-личных видов печных агрегатов.

93. Тэттэр В.Ю. Вибродиагностика роторных механических узлов подвижного состава железных дорог. – Омск, 2011. – 120 с.

Рассматриваются вопросы диагностирования железнодорожной техники. Приведены основные понятия, терми-ны, обзор методов и средств диагностирования, а также особенности диагностирования узлов подвижного со-става. Предложены виртуальные эталоны дефектов и новый подход к расчету экономической эффективности диагностического оборудования.

94. Харлашин П.С. Фізична хімія. Навчальний посібник / П.С. Харлашин, В.І. Бондарь. – 2-е вид., перероб. і доп. – Маріуполь, 2008. – 309 с.

Викладені основи фізичної хімії – закони хімічної термодинаміки і термохімії, уявлення про теплоємність, хімічні і фазові рівноваги, деякі положення теорії розчинів, електрохімія, кінетика гомогенних, гетерогенних і ланцюгових реакцій, поверхневі явища і адсорбція. У посібнику крім теоретичного матеріалу наведені питання і задачі для са-мостійного рішення, призначенні для активного вивчення матеріалу і розвитку навичок самостійної роботи.

95. Харлашин П.С., Гугля В.Г., Бондарь В.И. Физическая химия (теория, примеры, задачи). Учебник. – Мариу-поль, 2009. – 617 с.

Изложены основы физической химии – законы химической термодинамики и термохимии, представления о тепло-ёмкости, химические и фазовые равновесия, некоторые положения теории растворов, электрохимия, кинетика гомогенных, гетерогенных и цепных реакций, поверхностные явления и адсорбция.

96. Хлестов В.М., Дорожко Г.К. Превращение деформированного аустенита в стали. Монография. – Мариуполь, 2002. – 407 с.

Приведены разносторонние исследования влияния горячей пластической деформации на кинетику фазовых пре-вращений аустенита сталей различного химического состава. Выявлены связи кинетики превращений деформиро-ванного аустенита с микроструктурой сталей и их механическими свойствами.

97. Чейлях А.П. Экономнолегированные метастабильные сплавы и упрочняющие технологии. – Мариуполь, 2009. – 483 с.

Рассмотрены научные основы создания и упрочнения экономнолегированных метастабильных сплавов различных структурных классов и функционального назначения. Проанализированы физико-химические факторы и механиз-мы, предложены принципы и способы формирования метастабильных состояний в сталях и чугунах, обеспечи-вающие реализацию деформационных и термо-деформационных фазовых превращений (мартенситных, выделения избыточных фаз) в процессе испытаний и эксплуатации.

98. Ченцов Н.А. Организация, управление и автоматизация ремонтной службы. Учебник / Под ред. В.Я. Седуша. – Донецк, 2007. – 258 с.

Рассмотрены подходы к описанию структуры и содержания комплекса оборудования в масштабе предприятия. Выполнен анализ характера изменения технического состояния оборудования и прогнозирования сроков его отка-за. Освещены структура и системы ремонтной службы металлургического предприятия, рассмотрены вопросы ее автоматизации.

99. Шевченко Ф.Л. Динамика упругих стержневых систем. Учебное пособие. – Донецк, 1999. – 268 с. Излагается теория динамического расчета на прочность стержневых систем с распределенными и сосредото-ченными параметрами. Приводится вывод дифференциальных зависимостей, позволяющих находить весовую функцию в случае систем с распределенными параметрами и дискретными массами, когда собственные функции являются ортогональными с весом. Приводятся формулы для вычисления квадрата нормы собственных функций, что позволяет относительно просто находить аналитические решения динамических задач методом Фурье при любых условиях загруженности.

100. Ярошевский С.Л. Пылеугольное топливо – реальная и эффективная альтернатива природному газу в ме-таллургии. – Донецк, 2006. – 16 с.

Рассмотрены в масштабах Украины вопросы разработки, поставки и стоимости специального оборудования, ре-сурсов угля для приготовления пылеугольного топлива, технологии доменной плавки и ее эффективности, окупае-мости необходимых на обеспечение пылевдувания капитальных вложений.

101. Ярошевский С.Л., Кузнецов А.М., Афанасьева З.К. Резервы эффективности комбинированного дутья в до-менных цехах Украины. – Донецк, 2006. – 31 с.

На примере отечественной и зарубежной практики рассмотрен вопрос использования дополнительных видов то-плива при выплавке чугуна в доменных печах.

• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • ИНФОРМАЦИЯ



ТРЕБОВАНИЯ К СТАТЬЯМ, НАПРАВЛЯЕМЫМ В РЕДАКЦИЮ

1. Основной текст статьи должен содержать такие не-обходимые элементы, выделенные заголовками, как:

– постановка проблемы в обобщенном виде и ее связь с важными научными или практическими задачами;

– анализ последних исследований и публикаций, в которых начато решение данной проблемы и на которые опираются авторы, выделение нерешенных ранее частей общей проблемы, которым посвящена данная статья;

– формулировка цели (задачи) исследования; – изложение основного материала исследования с

полным обоснованием полученных научных результатов; – выводы по данному исследованию и перспективы

дальнейшего развития данного направления. 2. Статья, основной текст вместе с рисунками и др. не-

текстовыми элементами, должна быть объемом 5…8 пол-ных страниц формата А4 (210×297 мм) с полями 20 мм с каждой стороны. Рукопись статьи необходимо оформлять с помощью редактора MS Word. Шрифт – Times New Roman, 12 пт, стиль – обычный. Межстрочный интервал – одинар-ный. Расстановка переносов – автоматическая. Выравнива-ние – по ширине страницы. Страницы не нумеровать.

3. Структура статьи (каждый элемент с новой строки): код УДК; инициалы и фамилии авторов с указанием ученой степени каждого (количество авторов не более 3-х от одной организации); название организации, город, страна, где работают авторы; название статьи; аннотация (объемом не более 300 символов); ключевые слова (от 3 до 5); основной текст статьи; список литературы. Сокращение слов в тек-сте, рисунках и таблицах не допускается.

Инициалы и фамилии авторов, ученые степени, орга-низации, города, страны, название, аннотация статьи и ключевые слова приводятся на украинском и английском языках в конце статьи, после списка литературы.

Названия и аннотации статьи на русском и украинском языках должны быть полностью аутентичны. В аннотации сжато излагается формулировка задачи, которая решена в статье, и приводятся полученные основные результаты.

Аннотация на английском языке должна представлять собой резюме, призванное выполнять функцию независи-мого от статьи источника информации. Резюме должно быть информативным (не содержать общих слов), ориги-нальным (не являться калькой аннотации на других язы-ках), содержательным (отражать основное содержание ста-тьи и результаты исследований), структурированным (сле-довать логике описания результатов в статье), компактным, но не коротким (объемом от 250 до 300 слов). Типичная структура резюме: состояние вопроса (Background); мате-риалы и/или методы исследования (Materials and/or meth-ods); результаты (Results); заключение (Conclusion).

Внимание! Убедительная просьба не разбивать текст на колонки, как это сделано в журнале, т.к. это усложняет редакторскую обработку статьи!

4. Обязательным условием является наличие в статье графического материала (рисунков, графиков, схем, фото-графий), размером не менее 80×80 мм, в формате *.tif или *.jpg, разрешением не менее 300 dpi. Графический матери-ал внедренными объектами размещается по тексту после первого упоминания, не разрывая текста абзаца. Все пози-ции, обозначенные на рисунках, должны быть объяснены в тексте. Под каждым рисунком указывается его порядковый номер и название (выравнивание по центру страницы, без точки в конце). Рисунки должны иметь один интервал (пус-тую строку) сверху и снизу.

Внимание! Запрещается внедрять графические мате-риалы в виде объектов связанных с др. программами, на-пример, с КОМПАС, MS Excel и т.п. Рисунки, выполнен-

ные непосредственно в MS Word не принимаются. 5. Математические формулы необходимо выполнять с

помощью редактора формул MS Equation Editor 3.0 в со-ответствии со следующими размерами: обычный символ – 11 пт; крупный индекс – 7 пт; мелкий индекс – 5 пт; круп-ный символ – 13 пт; мелкий символ – 8 пт.

Все величины, входящие в формулы, должны быть объяснены в тексте. Формулы должны иметь один интервал (пустую строку) сверху и снизу. Формулы выполняются курсивом, кроме цифр и символов греческого алфавита. Формулы нумеруются (справа в круглых скобках, не отсту-пая от формулы) только в том случае, если в тексте на них имеются ссылки.

Внимание! Количество формул в статье не более 5. Запрещается выполнять формулы с помощью MathCAD или др. аналогичных программ.

6. Таблицы должны иметь порядковый номер и назва-ние (выравнивание по центру страницы, без точки в конце) и располагаться по тексту после первого упоминания, не разрывая текста абзаца. Таблицы должны иметь один ин-тервал (пустую строку) сверху и снизу.

7. Обязательным условием является наличие в статье списка литературы, который приводится после выводов через один интервал (пустую строку) под заголовком Спи-сок литературы. Перечень ссылок должен быть составлен в порядке упоминания в тексте. Ссылки на литературу по тексту заключаются в квадратные скобки. В списке литера-туры должно быть не менее 3-х публикаций вышедших за последние 5 лет, а также не менее 3-х зарубежных (англоя-зычных) публикаций.

Список литературы использованной в статье должен также быть представлен в романском алфавите отдельным элементом статьи под заголовком References повторяя спи-сок литературы на языке оригинала. Правила и примеры оформления ссылок в романском алфавите см. на Интернет-сайте журнала – http://metal.donntu.edu.ua/dl/links.pdf

8. На Интернет-сайте журнала также можно загрузить шаблон статьи – http://metal.donntu.edu.ua/dl/example.doc

Для принятия решения о публикации статьи в жур-

нале в адрес редакции необходимо выслать: – сопроводительное письмо (с указанием, что статья

ранее нигде не публиковалась) от организации, где работа-ют авторы и сведения об авторах статьи;

– электронный вариант статьи (имя файла составляется из фамилий авторов, например, ИвановПетров.doc) и све-дений об авторах (имя файла – ИвановПетров_sved.doc).

В сведениях об авторах для каждого соавтора обяза-тельно должен быть указан адрес персональной эл. почты.

Для ускорения подготовки очередных номеров журна-ла, просьба передавать сопроводительное письмо в отска-нированном виде, электронный вариант статьи и сведения об авторах по эл. почте на адрес: [email protected].

Внимание! Убедительная просьба, проверить получе-ние редакцией материалов любым из способов (по телефо-ну +380 (66) 029-44-30 или эл. почте [email protected]).

Редакция оставляет за собой право возвращать ста-тьи авторам на доработку в следующих случаях: статья небрежно оформлена и не соответствует требованиям ре-дакции, приведенным выше; статья требует доработки в соответствии с замечаниями рецензента и редакторов; от-сутствует сопроводительное письмо от организации, где работают авторы или сведения об авторах.

Требования к рекламно-информационным мате-риалам, публикация которых оплачивается, согласовы-ваются непосредственно с редакцией.

ИНФОРМАЦИЯ • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •



ОБ ИЗДАНИИ

"Металлургические процессы и оборудование" – Международный специализированный научно-техниче-ский и производственный журнал посвященный таким вопросам, как:

– состояние и перспективы развития горно-метал-лургической и металлургической промышленности;

– научные разработки в области металлов и сплавов и изделий из них, новых процессов;

– проектирование и производство современного вы-сокопроизводительного и безопасного промышленного (металлургического) оборудования;

– реконструкция и модернизация действующего оборудования, энергосбережение и утилизация отходов промышленных предприятий;

– обслуживание, диагностирование, ремонт и вос-становление оборудования с применением современных технологий и материалов;

– организация производства и управление фондами промышленного предприятия, повышение производи-тельности и качества продукции.

На страницах журнала публикуются научно-техни-ческие статьи прикладного характера, обзоры рынков оборудования и сервисных услуг, информация о конфе-ренциях, семинарах и выставках; освещается деятель-ность ведущих научно-исследовательских и проектных институтов, промышленных предприятий и коммерче-ских организаций.

Журнал оказывает информационную поддержку в продвижении на рынок конкурентоспособной продук-ции, проектов, научно-технических разработок и высо-ких технологий в области металлургических процессов и оборудования.

Журнал издается с мая 2005 г. Периодичность изда-ния 4 номера в год. Распространяется по Украине, Рос-сии и др. странам СНГ в течении года по подписке и целевой рассылкой. Оказывает информационную под-держку и принимает участие в Международных отрас-левых конференциях и выставках.

Редакция журнала приглашает к сотрудничеству ав-торов статей и специалистов, пишущих о современном состоянии горно-металлургической отрасли СНГ и мира, а также научно-исследовательские и проектные инсти-туты, промышленные предприятия и коммерческие ор-ганизации, представляющие отрасль применительно к тематике журнала.

Тематика журнала по рубрикам

1. Технологии и производство – новые металлы и сплавы и изделия из них, новые

металлургические процессы; – применяемое оборудование и особенности произ-

водства чугуна, стали, проката, кокса и т.д.; – применяемое оборудование и особенности техно-

логии непрерывной разливки стали; – качество продукции и производительность; – энергоэффективность и безопасность технологи-

ческих процессов. 2. Оборудование – новое высокопроизводительное оборудование; – реконструкция и модернизация действующего

оборудования; – автоматизация и механизация производства;

– надежность и долговечность оборудования; – защита и безопасность оборудования и обслужи-

вающего персонала; – энергосбережение; – инструмент и оснастка; – металлоконструкции, узлы и механизмы; – промышленная автоматика и контрольно-измери-

тельная аппаратура; – электро- и гидропривод; – грузоподъемное оборудование; – проектирование и расчет механизмов и машин; – исследование и моделирование процессов и обо-

рудования; – эксплуатационные и смазочные материалы; – монтаж, ремонт и восстановление оборудования:

технологии и материалы; – техническая диагностика и неразрушающий кон-

троль; – качество ремонта и восстановления оборудования. 3. Вибрация машин: измерение, снижение, заши-

та 4. Технический менеджмент – управление главного энергетика; – управление главного механика; – ремонтная служба; – обслуживание и эксплуатация промышленного

(технологического) оборудования; – организация работ и компьютеризация служб про-

мышленного предприятия; – подготовка данных для производства и управления

предприятием; – охрана труда и техника безопасности; – обучение, подготовка специалистов и повышение

квалификации.

Размещение информации в журнале

– Научно-технические и производственные статьи, отзывы на статьи и пресс-релизы в разделе "Новости отрасли", одобренные редакционным советом, публи-куются бесплатно.

– Стоимость публикации статей на правах рекламы – 50 % от стоимости рекламной площади.

– Подписчикам журнала предоставляется скидка 5 % на размещение рекламной информации.

– При размещении баннера журнала на Интернет-сайте рекламодателя на срок не менее года, предостав-ляется скидка 5 % на размещение рекламной информа-ции.

– При заключении годового контракта на размеще-ние рекламной информации предоставляется скидка 10 %, независимо от объема размещаемой информации.

– Участникам отраслевых выставок в текущем году, проводимых СВЦ "Эксподонбасс" (Донецк, Украина), предоставляется скидка 10 % на размещение рекламной информации.

– Высшим учебным заведениям, академическим ин-ститутам и рекламодателям 2005…2013 г.г. предостав-ляется скидка 5 % на размещение рекламной информа-ции.

– Дополнительную информацию (по стоимости раз-мещения рекламной информации и по требованиям к ней) можно получить в редакции журнала.

Металлургические процессы и оборудование. 2014. №3(37)

Documents