Повышение эффективности технологического обеспечения ремонта деталей металлургического оборудования при автоматизированном управлении производственными ресурсами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.08, кандидат наук Золотарев, Алексей Владимирович

• Золотарев, Алексей Владимирович
• кандидат наук
• 2016

Оглавление диссертации кандидат наук Золотарев, Алексей Владимирович

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РЕМОНТА ДЕТАЛЕЙ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

1.1. Особенности ремонтных комплексов металлургических предприятий

1.2. Ресурсы ремонтного комплекса и управление ими

1.3. Выводы по главе 1

1.4. Предметная область, цель и основные задачи исследования

ГЛАВА 2. ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА РЕМОНТА ПРИ ФОРМИРОВАНИИ И РЕАЛИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ

2.1. Формирование технологических решений ремонтного комплекса

2.2. Выбор технологических решений в ремонтном комплексе

2.3. Выводы по главе 2

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ УПРАВЛЕНИЯ РЕСУРСАМИ РЕМОНТНОГО КОМПЛЕКСА

3.1. Методика ситуационного управления ресурсами при ремонте деталей металлургического оборудования

3.2. Выводы по главе 3

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ РЕСУРСАМИ РЕМОНТНОГО КОМПЛЕКСА

4.1. Программная реализация методики ситуационного управления ресурсами

4.2. Имитационное моделирование и практическая апробация пакета прикладных программ для автоматизированного управления ресурсами ремонтного комплекса

4.3. Выводы по главе 4

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности технологического обеспечения ремонта деталей металлургического оборудования при автоматизированном управлении производственными ресурсами»

ВВЕДЕНИЕ

Объем мирового производства стали составляет более 1,2 млрд. тонн в год. Существенную долю в нем занимают российские предприятия: ПАО «Новолипецкий металлургический комбинат», ПАО «Череповецкий металлургический комбинат», ПАО «Магнитогорский металлургический комбинат» и др. В основном производстве данных предприятий в непрерывном режиме используется сложное, крупногабаритное технологическое оборудование отечественного и зарубежного производства.

Поддержание оборудования в работоспособном состоянии, своевременная замена или ремонт изношенных деталей входят в обязанности ремонтных комплексов (РК) предприятий, что делает их одними из важнейших служб. Обеспечение надлежащего уровня эксплуатационных свойств (ЭС) деталей технологического оборудования основных цехов является гарантом получения высоких характеристик жизненного цикла продукции.

Крупногабаритные, массивные узлы и детали, поступающие на ремонт, создают значительные (в том числе - встречные) грузопотоки в РК, и требуют больших временных затрат на перемещение и установку на оборудование ремонтной группы в связи с необходимостью использования подъемно-транспортных средств. Жесткие требования к показателям качества отремонтированных деталей (например, допуск диаметра бочки прокатных валков и отверстий под подшипники качения в опорных подушках по 1Т7, допуск отклонения от соосности посадочных поверхностей прокатных валков не более 0,5 мм на длине 5000 мм и т.д.) сложно обеспечить на тяжелом и недостаточно автоматизированном оборудовании РК.

Частое возникновение ситуаций, требующих экстренного внепланового ремонта деталей, характерное для металлургического производства, ведет к срыву планов текущего ремонта, необходимости привлечения дополнительных производственных ресурсов, недостаточной загрузке, или, наоборот, перегрузке

оборудования. Неэффективное использование имеющихся ресурсов резко увеличивает длительность и стоимость ремонта.

Попытки неавтоматизированного решения задачи эффективного использования ресурсов ремонтного производства не принесли желаемых результатов. Перспективы решения поставленной задачи возникли лишь с появлением автоматизированных систем управления производственными ресурсами (Enterprise Resource Planning, ERP).

Вместе с тем, базовые версии модулей автоматизации поддержки ремонта как зарубежных, так и отечественных систем данного класса, ориентированы, в основном, на выполнение сервисных функций. Существующие модули ERP-систем, связанные с обеспечением распределения ресурсов при техническом обслуживании и ремонтах, лишь представляют возможности по составлению, и, отчасти, оптимизации планов ремонта. Разработка методологического аппарата, повышающего эффективность технологического обеспечения ремонта деталей металлургического оборудования при автоматизированном управлении производственными ресурсами является актуальной научной задачей, решение которой имеет важное значение для экономики РФ. Сказанное делает актуальной тему представленной диссертационной работы.

Степень разработанности темы исследования. Исследованием изнашивающих воздействий и дефектов деталей металлургического оборудования занимались Авдеев В.А., Гордиенко А.В., Друян В.М. Методы устранения дефектов, в частности наплавку, изучали Касаткин Н.Л., Кузнецов Н.Д., Тонн Г.А., Ульман И.Е. Разработкой теории направленного формирования эксплуатационных свойств деталей занимались Дальский А.М., Васильев А.С., Горленко О.А., Кондаков А.И. Проблемы планирования и ситуационного управления ресурсами ремонтного комплекса изучали Лунев В.Е., О'Лири Д., Поспелов Д.А.

Цель исследования - обеспечение качества ремонта деталей металлургического оборудования при минимальных затратах ресурсов инвариантно производственной ситуации.

Достижение указанной цели предполагает решение следующих задач:

1. Разработка методики вариативного формирования и ситуационной реализации технологических решений (ТР) в РК.

2. Разработка критериев эффективности ремонта деталей металлургического оборудования.

3. Разработка методики ситуационного управления ресурсами РК и ее программная реализация.

4. Разработка практических рекомендаций по повышению эффективности ремонта деталей металлургического оборудования при автоматизированном управлении производственными ресурсами.

Научная новизна исследования заключается в выявлении закономерностей формирования ТР при ремонте деталей металлургического оборудования в условиях автоматизированного ситуационного управления производственными ресурсами.

Теоретическая значимость работы заключается в разработке алгоритмического и методического обеспечения ситуационного управления ресурсами ремонтного комплекса, а также критериального аппарата селекции альтернативных вариантов формируемых решений.

Практическая значимость работы состоит в разработке рекомендаций по повышению эффективности ремонта деталей металлургического оборудования при автоматизированном управлении производственными ресурсами, программной реализации методики ситуационного управления ресурсами РК. Внедрение на действующем предприятии программы ситуационного управления ресурсами РК, а также применение практических рекомендаций позволило повысить качество ремонта рассмотренных деталей металлургического оборудования (роликов установок непрерывной разливки стали (УНРС)) на 9 %, при снижении затрат на ремонт и повышении надежности технологического обеспечения ЭС роликов. Годовой экономический эффект составил 5,5 млн. руб.

Методологическую базу исследования составили: основные научные положения технологии машиностроения, проектирования технологических

комплексов, научные основы металлургического (в частности, сталелитейного) производства, надежности технологического обеспечения ЭС, математическая статистика, теории принятия решений, ситуационного управления, и управления ресурсами предприятия.

Достоверность полученных научных результатов основывается на рационально выбранных и примененных методах научного исследования, подтверждается результатами статистического анализа экспериментальных данных, совпадением результатов производственного эксперимента с теоретически прогнозируемыми.

На защиту выносятся следующие положения:

- методика вариативного формирования и ситуационной реализации ТР в РК;

- критерии эффективности ремонта деталей металлургического оборудования;

- методика ситуационного управления ресурсами РК и ее программная реализация;

- практические рекомендации по повышению эффективности ремонта деталей металлургического оборудования при автоматизированном управлении производственными ресурсами.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, списка литературы и приложения. Общий объем работы составляет 191 страницу, в том числе 127 страниц текста, 37 рисунков, 38 таблиц, список литературы из 116 наименований и приложения на 64 страницах.

Первая глава посвящена выявлению особенностей ремонта деталей металлургического оборудования: объектов ремонта, видов дефектов, основных ТР и методов их формирования, а также поиску известных (существующих) методов оценки и критериев эффективности РК.

Во второй главе изложена методика вариативного формирования и ситуационной реализации ТР в РК, определены экспертно и экспериментально критерии эффективности ремонта деталей металлургического оборудования.

В третьей главе изложена методика ситуационного управления ресурсами РК, подготовлено информационное обеспечение, необходимое для ее программной реализации.

Четвертая глава посвящена изложению результатов тестирования пакета прикладных программ, реализующего разработанную методику. По результатам тестирования сделано заключение о его работоспособности. Выполнено имитационное моделирование и практическое исследование процесса автоматизированного управления ресурсами РК.

Основные положения диссертации докладывались на Международной научно-технической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы модернизации современного машиностроения и металлургии» (Липецк, 2012), на 6-й Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов «Будущее Машиностроения России 2013» (Москва, 2013), на 4-й Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Жизненный цикл конструкционных материалов» (Иркутск, 2014), на 8-й Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов «Будущее Машиностроения России 2015» (Москва, 2015), на 9-й Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов «Будущее Машиностроения России 2016» (Москва, 2016). Основные разделы диссертации докладывались на научных семинарах кафедры «Технологии машиностроения» МГТУ имени Н.Э. Баумана в 2011. ..2016 гг.

Диссертационная работа выполнена на кафедре «Технологии машиностроения» МГТУ имени Н.Э. Баумана в 2011.2016 гг. Основное содержание работы отражено в 1 1 печатных работах, из которых 6 -в рецензируемых научных изданиях, входящих в перечень ВАК РФ.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ОБЕСПЕЧЕНИЯ

ЭФФЕКТИВНОСТИ РЕМОНТА ДЕТАЛЕЙ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО

ОБОРУДОВАНИЯ

1.1. Особенности ремонтных комплексов металлургических предприятий

Основное производство предприятий металлургической промышленности, по своей сути относящееся к заготовительному машиностроительному переделу, характеризуется применением сложного, крупногабаритного технологического оборудования, зачастую эксплуатирующегося в непрерывном режиме [1]. Процессы выплавки чугуна и стали, предварительной и окончательной обработки слябов и т.д. связаны со значительными циклическими динамическими силовыми и тепловыми воздействиями на детали технологического оборудования, что негативно сказывается на их ЭС и сроке службы [2].

Ведущими производителями оборудования и подъемно-транспортных средств для металлургических цехов считают фирмы ««SMS-Concast» (Германия-Швейцария) и «MDM» (Германия), а также японские концерны «Mitsubishi» и «Sumitomo». Менее распространена продукция фирм «Siemens-VAI» (Австрия) и «Danieli» (Италия)». Большинство металлургических заводов расположено в развитых странах (США, Германия, Италия, Франция, Япония), а также развивающихся (Россия, КНР, КНДР, Бразилия), на долю которых приходится 75 % мирового производства стали, превышающего 1,2 млрд. тонн стали в год [3, 4]. При выплавке стали на заводах полного металлургического цикла применяют 2-4 ручьевые УНРС с производительностью от 1,5 до 3 млн. тонн в год [5], для производства сортового проката - 6-8 ручьевые УНРС, способные произвести до 400 тыс. тонн стали в год. Совместно насчитывается более 5000 УНРС, которые способны производить более 400 млн. тонн стали в год. Загрузка мощностей изменяется в интервале от 75 до 82,4 % [6].

Уровень затрат при производстве и реализации металлургической продукции в значительной степени определяет конкурентоспособность компании на рынке [7]. По статистическим данным [8] процессы технического обслуживания и ремонта в металлургической промышленности России являются одними из важнейших как по доле в себестоимости (10.20 %), так и по количеству занятого персонала (до 30 %). Структура себестоимости металлургической продукции представлена на Рис. 1.1. Затраты на техническое обслуживание и ремонты входят в следующие статьи расходов: запчасти и комплектующие; работы и услуги сторонних организаций; расходы на оплату труда; амортизация.

Обеспечение надлежащего уровня ЭС деталей технологического оборудования основных цехов является гарантом получения высоких характеристик жизненного цикла продукции [9], в частности, снижения простоев, увеличения объемов выпуска и улучшения качества продукции. Взаимосвязь жизненного цикла изделий металлургического производства и цикла ремонта технологического оборудования показана на Рис. 1.2.

Возникновение нештатных ситуаций и приостановка работы основного оборудования практически всегда влекут за собой существенное повышение себестоимости продукции и снижение объемов выпуска [10, 11]. Например, при стоимости одной тонны слябов в 510 долларов США [3] и годовой производительности одного ручья УНРС в 1 млн. т. недополученная выручка одного часа простоя составляет 58220 долларов США. По статистике, время устранения последствий аварии составляет 0,5.8 часов, в год случается до 12 аварий [12].

Ремонтируемые детали отличаются большим разнообразием и классифицируются: по функциональному назначению (Рис. 1.3); материалам, видам используемых заготовок; и. др. [1]. Массы и размеры деталей изменяются в широких пределах. Например, размеры рабочих роликов УНРС возрастают по мере изменения радиуса кривизны роликовой проводки. Длина составляет около 2300 мм, диаметр - 175.600 мм, масса - 100.6000 кг [13].

К 70% £ 60% I 50% О 40% £ 30% 20%

о

И 10%

64

о

0%

3 § 8 О 3

£р 2

Щ Н ^

[— О н

ев ев и

ст о

с ч

ев с

О 00

Л о

& и

3

и

о X а

Ч С О Н

Щ Л

£ £ а а

Я

ев

со

Н Л О

Статьи расходов

Рис.1.1.

Структура себестоимости металлургической продукции

Рис.1.2.

Жизненный цикл изделий металлургического производства и цикл ремонта

технологического оборудования

Рис.1.3.

Классификация ремонтируемого металлургического оборудования по функциональному назначению [1]

в) г)

Рис. 1.4.

Дефекты деталей металлургического оборудования: а) царапины; б) трещины; в) изломы и изгибы; г) коррозия

Прокатные валки станов горячей прокатки достигают в длину 5000 мм, диаметр - 500...3000 мм (опорные валки), масса - 1000... 150000 кг [14]. Корпусные детали также существенно различаются по массе и габаритам. Подшипниковые опоры роликов УНРС по наибольшей стороне достигают 300 мм, масса - 13.20 кг, опорные подушки валков стана горячей прокатки достигают в длину 1700 мм, масса - 10000.20000 кг. Доменные конусы по большому диаметру достигают 3000.5000 мм, по массе - до 40000 кг [15]. Крупногабаритные, массивные узлы и детали создают значительные грузопотоки в РК и требуют больших временных затрат на перемещение и установку на оборудование ремонтной группы в связи с необходимостью использования подъемно-транспортных средств [16].

Жесткие требования к показателям качества (например, допуск диаметра бочки прокатных валков и отверстий под подшипники качения в опорных подушках по 1Т7, допуск отклонения от соосности посадочных поверхностей прокатных валков не более 0,5 мм на длине 5000 мм и т.д.) [17] сложно обеспечить на тяжелом и недостаточно автоматизированном оборудовании РК.

При эксплуатации детали и узлы металлургического оборудования подвергаются комбинированному действию различных видов изнашивания (механического, термического, усталостного, коррозионного, эрозионного, химического и молекулярного) [15, 110]. Основные из них:

1. Механическое изнашивание возникает вследствие изменения установленных зазоров и посадок в местах сопряжения трущихся поверхностей, или нарушения заданной прочности поверхностного слоя деталей. Характерно в большей степени для роликов горизонтальной части УНРС, опорных прокатных валков, доменных конусов [18]. Абразивное механическое изнашивание по условиям работы характерно для щек, конусов и валков дробилок, футеровочных плит, оно усугубляется чрезмерным окислением рабочих поверхностей деталей и влечет за собой царапины (Рис. 1.4.а). Скорость абразивного изнашивания может достигать 0,5.5 мкм/ч [15].

2. Термическое изнашивание возникает вследствие циклического нагрева деталей при контакте с горячим металлом и охлаждения водой. Неравномерные нагревы и охлаждения различной частоты облегчают образование разрушающих напряжений в материале деталей [15], влекут за собой трещины на рабочей поверхности (см. Рис.1.4.б), а также способствуют интенсификации иных видов изнашивания [19, 20].

3. Усталостное изнашивание связано с многократным воздействием знакопеременных напряжений. Напряжения изгиба, перпендикулярные и параллельные оси прокатных валков и роликов УНРС, вызывают до 90 % деформаций и разрушений этих деталей (см. Рис. 1.4.в) [21, 22].

4. Коррозионное изнашивание возникает при контакте поверхностей деталей с водой, применяемой при охлаждении. Коррозия усугубляет местные разрушения и ускоряет иные виды изнашивания (см. Рис. 1.4. г). Это характерно для кристаллизаторов УНРС и иных деталей, работающих в агрессивной среде [111].

5. Механическое эрозийное изнашивание возникает при контакте воды, применяемой для охлаждения, с нагретыми поверхностями деталей. Вода испаряется, образуя пар высокого давления, циклически воздействующий на поверхности деталей [15, 19].

Изнашивающие воздействия влекут за собой образование дефектов, основные из которых рассмотрены в Таблице 1 [15]. Условия эксплуатации определяют различные доминирующие виды изнашивания, характерные для тех или иных деталей. Износ деталей бывает нормальным и внезапным (аварийным). Нормальный износ является следствием эксплуатации оборудования и протекает относительно медленно. Аварийным износом называют внезапное мгновенное разрушение деталей, вызванное дефектами [23, 24]. Интенсификации износа и возникновению дефектов способствуют несоблюдение режимов эксплуатации, невозможность технологического обеспечения требуемых ЭС ввиду выбора несоответствующей технологии и материалов, используемых при ремонте [25].

Таблица 1.

Типовые дефекты деталей металлургического оборудования [15 ]

Группа деталей Типовые дефекты

Валы и муфты - изменение диаметра и формы цапф; - появление царапин, рисок и задиров на шейках и цилиндрах; - изгиб и скручивание вала, появление трещин; - износ, смятие и выкрашивание рабочих поверхностей шпоночных канавок и шлицев; - износ и разрушение резьб.

Базовые детали - местные разрушения и трещины, возникающие чаще в местах внутренних пороков или литейных напряжений; - износ поверхностей трения, по которым перемещаются или на которые устанавливаются узлы машины; - износ поверхностей гладких и резьбовых отверстий в теле базовой детали, вызванной повторными сборками и разборками.

Подшипники качения - окислительный износ и усталостное разрушение дорожек и тел качения; - ослабление посадок колец в корпусах и на валах; - разрушение колец или тел качения от смятия в результате чрезмерной нагрузки.

Зубчатые передачи и редукторы - истирание рабочих поверхностей зубьев; - выкрашивание рабочих поверхностей зубьев; - задирание зубьев; - заедание рабочих поверхностей зубьев; - абразивный износ рабочих поверхностей зубьев; - изгиб и наволакивание (наплывы) зубьев; - отслаивание поверхностных пленок зубьев; - поломки чугунных и твердых стальных зубьев при ударной нагрузке.

Подшипники скольжения - износ рабочей поверхности вкладышей от радиальных нагрузок; - износ боковых поверхностей вкладышей от осевых нагрузок; - выкрашивание материалов вкладышей под действием ударных нагрузок; - поломки корпусов, шпилек и крепежных болтов; - неисправности смазочных устройств.

При ремонте деталей традиционно стремятся технологически обеспечить

заданные производственно-технические показатели качества [26] (точность размеров, формы, взаимного расположения поверхностей; параметры

шероховатости и др.), полагая, что это гарантирует высокие ЭС исполнительных поверхностей деталей [27, 28]. Между тем, доказано, что детали, отремонтированные по разным технологиям и обладающие близкими значениями показателей качества, существенно различаются по ЭС [29, 30].

При современном, наиболее перспективном, подходе проектируют маршрутные-технологические процессы (МТП) ремонта, исходя из обеспечения заданных ЭС исполнительных поверхностей деталей (износостойкости [31, 32], контактной жесткости [33], прочности посадок и т.д.). Взаимосвязь некоторых ЭС деталей и узлов металлургического оборудования в свою очередь зависят от ряда факторов [34, 35]:

1. Условия эксплуатации. Большинство деталей и узлов эксплуатируются при динамическом циклическом силовом и тепловом воздействиях. Температура рабочих поверхностей роликов вертикального участка УНРС, черновых клетей прокатного стана достигает 550°С, перепад по сечению - 470°С, по длине - 220°С [20], во время работы применяют охлаждение водой. Циклическое тепловое воздействие вызывает тепловые удары. Ролики горизонтального участка УНРС, валки чистовых клетей станов горячей и холодной прокатки испытывают крутящий момент от тянущих элементов, а также знакопеременные напряжения от вращения. Возникает изгибный момент, способствующий развитию трещин [36]. Ресурс индивидуален для каждой детали, так для роликов УНРС он лежит в диапазоне 500.8000 плавок [37]. Фактическая стойкость может отличаться от регламентной до двух раз в большую или меньшую сторону [38].

2. Конструкция деталей. Для тел вращения (ролики УНРС, валки прокатных станов) стремятся повысить изгибную жесткость за счет применения большего числа опор или увеличения опорной поверхности [39]. Мероприятия по увеличению жесткости применяют и для корпусных деталей [15].

3. Материал рабочей поверхности. Детали изготавливают из хромомолибденовых сталей (например, 24ХМ1Ф, 25Х1М1Ф, 25Х1МФ и др.). При ремонте применяют восстановление поверхностей наплавкой специальными материалами с последующей обработкой резанием, что позволяет

повысить ресурс рабочих поверхностей в 1,5.4 раза [40, 112]. Повышения ЭС достигают за счет применения в наплавочном материале легирующих элементов А1, Сг, N1, Мо, образующих на поверхности твердые пленки окислов. Зарубежные наплавочные проволоки, например, ТиЫ^иг ОК 15.73, СИгошееоге 414^0 и др. характеризуются мартенситно-аустенитной структурой, отечественные аналоги, например, ВЕЛТЕК Н470 - мартенситно-ферритной структурой [41].

4. Показатели качества поверхностного слоя. Параметры шероховатости, волнистости, степени упрочнения непосредственно влияют на некоторые ЭС рабочих поверхностей деталей металлургического оборудования [30]. Зависимости некоторых ЭС от показателей качества поверхностного слоя рассмотрены в [42, 43].

Основные ЭС рабочих поверхностей деталей металлургического оборудования, характеризующие их параметры и возникающие при потере дефекты представлены в Таблице 2. Целью ремонта является восстановление ЭС ролика в комплексе [44].

Характеристики поверхностного слоя деталей формируются за счет последовательных технологических воздействий, осуществляемых на каждом переходе операций соответствующего технологического процесса (ТП) [45, 46]. На ЭС деталей влияют не только методы обработки, но и структура ТП (последовательность применения использованных в нем методов) [47, 48, 49]. Указанные исследования подняли актуальную проблему формирования ТП исходя из выбора необходимого сочетания технологических воздействий с целью получения требуемых ЭС рабочих поверхностей деталей.

При ремонте деталей металлургического оборудования вариативное формирование ТР часто невозможно из-за директивного применения типовых МТП, которые готовят для группы конструктивно-подобных деталей без учета условий эксплуатации [50].

Таблица 2.

Основные ЭС деталей металлургического оборудования

Эксплуатационные свойства Характеризующие параметры Дефекты

Жаростойкость - скорость коррозии; - глубина коррозии; Газовая коррозия при высоких температурах

- проницаемость.

- предел выносливости;

Сопротивление - коэффициент концентрации напряжений;

усталости - циклическая долговечность; - термоциклическая долговечность; - показатели живучести.

Трещиностойкость - глубина зарождающихся трещин; - коэффициент интенсивности напряжений; Термические и усталостные трещины,

- ударная вязкость.

- предел длительной прочности; поломки

Жаропрочность - предел ползучести; - время до разрушения.

- количество циклов до образования

Разгароустойчивость трещины на образце; - суммарная протяженность трещин на единице площади образца.

- интенсивность изнашивания;

Износостойкость - относительная износостойкость; - комплексный параметр износостойкости. Износ

Контактная - коэффициент контактной

жесткость податливости. Снижение натяга

Прочность посадок с натягом - прочность соединения; - число циклов до потери

работоспособности посадки с натягом.

Прочность наплавленного слоя - Прочность наплавленного слоя. Локальные отслоения

Формирование решений РК металлургического предприятия во многом

сходно с формированием решений для единичного производства [51 ]. В их основе лежат использование широкоуниверсального оборудования, технологически специализированных участков и персонала высокой квалификации, высокая концентрация переходов в операциях и стремление к

снижению общего числа операций [52]. Особенностью РК является неизменность номенклатуры ремонтируемых деталей с течением времени (см. Таблицу 1), что дает возможность формирования базы данных ТР для выполнения конкретных повторяющихся производственных задач [53].

При ремонте применяют методы пайки и сварки, восстановления форм и размеров путем нанесения покрытий [36], слесарной и механической обработки. Степень механизации ремонтных работ составляет 23.25 %, в связи с чем производительность труда рабочих РК в 4.5 раз ниже производительности труда рабочих основных цехов [54]. Основные ТР, применяемые при ремонте деталей металлургического оборудования:

1. Бочки прокатных валков, роликов УНРС восстанавливают либо наплавкой, либо переточкой на новый ремонтный размер. Наплавку выполняют по неповрежденному металлу, свободному от усталостных трещин и вмятин. Кованые валки листовых станов предварительно подогревают токами высокой частоты (ТВЧ) до 400°С и выдерживают 8.12 ч для исключения трещин при наплавке. Наплавку ведут безостановочно в два слоя общей толщиной 4.5 мм. После наплавки выполняют низкий отпуск (нагрев до 400°С и медленное охлаждение), затем шлифуют, снимая слой в 2.2,5 мм. Достигают твердости поверхности в 460.550 НВ (без наплавки 250.300 НВ) [15].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Золотарев, Алексей Владимирович, 2016 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Авдеев В.А., Друян В.М., Кудрин Б.И. Основы проектирования металлургических заводов. Справочное издание. М.: Интермет Инжиниринг, 2002. 464 с.

2. Сидоров В.А., Ошовская Е.В. Особенности проявления и выявления поломок металлургических машин // Сидоров В.А., Ошовская Е.В. Особенности проявления и выявления поломок металлургических машин // Захист металургшних машин вщ поломок: мiжвуз. темат. зб. наук. пр. Мариуполь, 2000. Вип.5. С.14-19.

3. Анализ отрасли черная и цветная металлургия за I полугодие 2012 года // Бюллетень. Отрасли российской экономики: производство, финансы, ценные бумаги. Черная и цветная металлургия. 2012. № 991. 84 с.

4. Смирнов А.Н., Сафонов В.М. и др. Металлургические мини-заводы. Донецк: Норд-Пресс, 2005. 469 с.

5. Экономика инновационной деятельности наукоемких предприятий / под ред. И.Н. Омельченко. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. 263 с.

6. Машины непрерывного литья заготовок Машиностроение / Металлургическое оборудование и технологии Отраслевые предложения Портал ПВ.РФ. [Электронный ресурс] Международный промышленный портал: [сайт]. [2009-2013] URL: http://www.promvest.info/company/ /products.php?RUBRIC_ID=6900 (дата обращения: 15.03.2013 г.).

7. Семенов В.В. Организационно-экономические проблемы повышения эффективности технического обслуживания и ремонта оборудования промышленных предприятий: дисс. ... д-ра экон. наук: 05.02.22 / Ижев. гос. техн. ун-т. Ижевск, 2006. 363 с.

8. Антоненко И., Матюшин В. Особенности внедрения информационных систем ТОиР // Техническое обслуживание и ремонт. 2010. № 1. С. 45-49.

9. Кондаков А.И. САПР технологических процессов. М.: Академия, 2010. 272 с.

10. Экономика и организация ремонта оборудования в США. Пер. с англ. / под ред. М. Л. Шультгальтера. М.: «Прогресс», 1969. 350 с.

11. Ершов К.В. Структура обслуживания и ремонта современного технологического оборудования машиностроительного предприятия на базе критерия ресурса времени работоспособности: дисс. ... канд. техн. наук: 05.02.22. Казань, 2006. 180 с.

12. Иванченко Ф.К., Красношапка В.А. Динамика металлургических машин. М.: Металлургия, 1983. 295 с.

13. Технологическая инструкция. Непрерывная разливка стали на УНРС-6, 7 фирмы «Сименс-ФАИ». Липецк: Изд-во ОАО «НЛМК», 2010. 62 с.

14. Гордиенко А.В. Прогнозирование ресурса деталей и повышение надежности тяжелонагруженных прокатных станов: дисс. ... д-ра техн. наук: 05.04.04; 01.02.06. Днепропетровск, 1990. 420 с.

15. Касаткин Н.Л. Ремонт и монтаж металлургического оборудования. М.: Металлургия, 1970. 312 с.

16. Мельников Г.Н., Вороненко В.П. Проектирование механосборочных цехов: учебник для студентов машиностроит. специальностей вузов / под ред. А.М. Дальского. М.: Машиностроение, 1990. 352 с.

17. Бобров В.В., Коваленко В.Д., Михайлусь А.С. Улучшение эксплуатационных свойств деталей прокатного оборудования. Киев: Техшка, 1988. 158 с.

18. Данилов П.А. Повышение эффективности восстановления работоспособности изношенных деталей на основе обоснованного выбора технологических методов восстановления их эксплуатационных свойств: дисс. ... канд. техн. наук: 05.02.08. Москва, 2010. 170 с.

19. Лукин С.В., Кулаков В.В., Точиленков С.Н. Исследование теплообмена в зоне вторичного охлаждения машины непрерывного литья заготовок // Заготовительные производства в машиностроении. 2008. № 2. С. 42-45.

20. Шапран Л.А., Иванова Л.Х. О стойкости роликов зоны вторичного охлаждения слябовых МНЛЗ // Новi матерiали i технологи в металургн та машинобудуванш. 2009. № 2. С. 27-30.

21. Пачурин Г.В., Пименов Г.В., Пачурин К.Г. Влияние поверхностной обработки на эксплуатационную долговечность стальных изделий // Заготовительные производства в машиностроении. 2006. №1. С.41-44.

22. Кащенко Ф.Д., Беляев А.И., Рябцев И.А. Наплавка роликов МНЛЗ // Современные методы конструирования и технологии металлургического машиностроения. Международный сборник научных трудов / Под ред. Н.Н. Огаркова. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2006. С. 13-18.

23. Харитонов А.В. Выбор технологических альтернатив при обеспечении износостойкости и прочности посадок с натягом наружных цилиндрических поверхностей деталей: дисс. ... канд. техн. наук: 05.02.08. М., 2009. 145 с.

24. Харитонов А.В. Обеспечение эксплуатационных свойств деталей машин и альтернативность технологических решений // Справочник. Инженерный журнал. 2008. № 6. С. 9-13.

25. Сергушичева М.А. Модели и методы управления техническим обслуживанием и ремонтом оборудования промышленного предприятия: дисс. ... канд. техн. наук: 05.13.01. Вологда, 2010. 184 с.

26. Суслов А.Г., Дальский А.М. Научные основы технологии машиностроения. М.: Машиностроение, 2002. 684 с.

27. Суслов А.Г. Качество поверхностного слоя деталей машин. М.: Машиностроение, 2000. 320 с.

28. Качество машин: Справочник. В 2-х т. / А.Г. Суслов, Э.Д. Браун, Н.А. Виткевич и др. М.: Машиностроение, 1995. Т.1. 256 с.

29. Урядов С.А. Установление взаимосвязи условий обработки, параметров качества поверхностного слоя и предела выносливости детали // Справочник. Инженерный журнал. 2008. №8. С. 18-21.

30. Суслов А.Г., Федоров В.П., Горленко О.А. и. др. Технологическое обеспечение и повышение эксплуатационных свойств деталей и их соединений / Под обще редакцией А.Г. Суслова. М.: Машиностроение, 2006. 448 с.

31. Харченков В.С. Технологическое обеспечение износостойкости деталей машин нанесением многослойных покрытий // Трение и износ. 1997. Т.18 № 3. С.331-338.

32. Суранов Г.И. Снижение износа деталей машин. Ухта: Изд-во Ухтинского индустриального ун-та, 1999. 224 с.

33. Ковалёва Е.В. Технологическое обеспечение эксплуатационных свойств соединений, работающих при нестационарных внешних воздействиях // Справочник. Инженерный журнал. 2008. №3. С.24-27.

34. Сорокин Г.М. Новые критерии повышения долговечности машин // Вестник машиностроения. 2008. №5. С.19-22.

35. Кузнецов Н.Д., Цейтлин В.И., Волков В.И. Технологические методы повышения надежности деталей машин. М.: Машиностроение, 1993. 304 с.

36. Якушин Б.Ф., Цирков П.А. О проблеме наплавки роликов УНРС // Ремонт. Восстановление. Модернизация, 2008. № 11. С. 13-16.

37. Бердников А.С. Ресурсосберегающие технологии изготовления слитков для роликов МНЛЗ на основе электрошлакового переплава: дисс. ... канд. техн. наук: 05.16.02. Магнитогорск, 2013. 143 с.

38. Мазур Н.В. Повышение стойкости роликов МНЛЗ на основе результатов исследования и моделирования процессов при их изготовлении, восстановлении и эксплуатации: дисс. ... канд. техн. наук: 05.02.13. Магнитогорск, 2009. 162 с.

39. Машины непрерывного литья заготовок. [Электронный ресурс]. Уралмашзавод. [сайт]. [2015]. URL: http://www.uralmash.ru/files/MNLZ_ru-03221131.pdf (дата обращения: 21.05.2015 г.).

40. Коротков В.А., Михайлов И.Д., Веселов А.С. Наплавка роликов МНЛЗ // Сталь: Международный научно-технический и производственный журнал. 2003. № 8. С. 60-63.

41. Орлов Л.Н., Голякевич А.А., Гиюк С.П. и др. Порошковые проволоки для наплавки роликов МНЛЗ / Производственный раздел // Сварочное производство: Научно-технический и производственный журнал. М.: Технология машиностроения, 2006. № 11. С. 36-37.

42. Хрущов М.М., Бабичев М.А. Исследования изнашивания металлов. М.: Изд-во АН СССР, 1960. 564 с.

43. Золотарев А.В. Научно-методическая база технологического обеспечения эксплуатационных свойств роликов установок непрерывной разливки стали при их ремонте // Справочник. Инженерный журнал. 2014. № 12. С. 39-45.

44. Хуртасенко А.В. Технология восстановительной обработки крупногабаритных деталей с использованием методов активного контроля: дисс. ... канд. техн. наук: 05.02.08. Белгород, 2007. 170 с.

45. Технологическая наследственность в машиностроительном производстве / А.М. Дальский, Б.М. Базров А.С. Васильев и др.; Под ред. А.М. Дальского. М.: Изд-во МАИ, 2000. 364 с.

46. Васильев А.С., Дальский А.М., Золотаревский Ю.М., Кондаков А.И. Направленное формирование свойств изделий машиностроения / Под ред. А.И. Кондакова. М.: Машиностроение, 2005. 352 с.

47. Васильев А.С. Направленное формирование качества изделий машиностроения в многосвязных технологических средах: дис... докт. техн. наук: 05.02.08. М., 2001. 407 с.

48. Технологические основы управления качеством машин / А.С. Васильев, А.М. Дальский, М.Л. Хейфец и др. Минск: ФТИ НАНБ, 2002. 216 с.

49. Технологические основы обеспечения качества машин / Под ред. акад. К.С. Колесникова. М.: Машиностроение, 1990. 256 с.

50. Четвериков С. В. Повышение эффективности технологии ремонта деталей машин: дисс. ... канд. техн. наук: 05.02.13. Чита, 2006. 156 с.

51. Ящура А.И. Система технического обслуживания и ремонта энергетического оборудования. Справочник. М.: Издательство НЦ ЭНАС, 2006. 504 с.

52. Ченцов Н.А. Организация, управление и автоматизация ремонтной службы: учебник / под ред. В.Я. Седуша. Донецк: Норд-Пресс-УНИТЕХ, 2007. 258 с.

53. Временное положение о техническом обслуживании и ремонтах (ТОиР) механического оборудования предприятий системы министерства черной металлургии СССР. М.: Изд-во ВНИИОчермет, 1983. 390 с.

54. Ястребова Н.А., Кондаков А.И., Спектор Б.А. Техническое обслуживание и ремонт компрессоров. М.: Машиностроение, 1991. 240 с.

55. Ульман И.Е., Тонн Г.А., Герштейн И.М. и др. Ремонт машин / Под общей ред. И.Е. Ульмана. 3-е изд. М.: Колос, 1982. 446 с.

56. Шадричев В.А. Основы выбора рационального способа восстановления автомобильных деталей металлопокрытиями. Л.: Машгиз, 1962. 296 с.

57. Логиновский О.В., Максимов А.А. Управление промышленным предприятием. М.: Машиностроение, 2006. 576 с.

58. Головачев Н.В. Обоснование технического обслуживания и ремонта оборудования для повышения эффективности эксплуатации системы гидротранспорта на горных предприятиях: дисс. ... канд. техн. наук: 05.05.06. Санкт-Петербург, 2010. 133 с.

59. Бобков С.П., Иванников А.И. Оптимальное управление материальными запасами // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2005. № 7. С. 2-5.

60. Чекардовская И.А. Оценка эффективности организации технического обслуживания и ремонта оборудования компрессорных станций: дисс. ... канд. техн. наук: 05.02.22. Тюмень, 2009. 140 с.

61. Анцев А.В. Управление качеством технического обслуживания, ремонта и модернизации технологического оборудования на основе проектного подхода: дисс. ... канд. техн. наук: 05.02.23. Тула, 2010. 183 с.

62. Трофимова О.В. Организационно-экономические резервы повышения эффективности ремонта оборудования: На примере нефтедобывающих предприятий: дисс. ... канд. экон. наук: 08.00.05. Самара, 2005. 160 с.

63. Федосеев Д.А., Скворцов Д.Б. Передовые методики управления ТОиР: комплексный подход // Металлургические процессы и оборудование. 2009. № 1(15). С. 50-52.

64. Ручко В.Н. Проблемы планирования ремонтов механического оборудования металлургических заводов // Металлургия. 2008. № 10 (141). С. 299-309.

65. Лунев В.Е., Николаев И.П. Организация ремонтного хозяйства на металлургическом предприятии. М.: Полиграфкнига, 1940. 400 с.

66. Ченцов Н.А., Бобровский В.И. Планирование и подготовка ремонтов // Металлургические процессы и оборудование. 2009. № 1 (15). С. 53-62.

67. Васильев Д.А., Шабельникова А.Ю. Оптимизация графика планово -предупредительного ремонта в условиях автоматизированного управления техническим обслуживанием и ремонтом оборудования // Доклады V Международной конференции «Методы и средства управления технологическими процессами». Саранск, 2009. С. 83-87.

68. Нормативы на техническое обслуживание и ремонт механического оборудования листопрокатного производства НЛМК. Харьков: Изд-во ВНИИОчермет, 1988. 60 с.

69. Временное положение о техническом обслуживании и ремонтах (ТОиР) механического оборудования предприятий системы министерства черной металлургии СССР. М.: Изд-во ВНИИОчермет, 1983. 390 с.

70. Симакин И.В. Оптимальная организация процесса восстановления оборудования электроподвижного состава: На примере тяговых двигателей: дисс. ... канд. техн. наук: 05.02.22. Москва, 2003. 128 с.

71. Дрягин Д.С. Методы управления техническим обслуживанием и ремонтом оборудования на промышленном предприятии: дисс. ... канд. экономических наук: 08.00.05. Санкт-Петербург, 2007. 252 с.

72. Анцева Н.В. Управление качеством технического обслуживания и ремонта металлообрабатывающего оборудования с периодическим контролем состояния: дисс. ... канд. техн. наук: 05.02.23, 05.03.01. Тула, 2008. 167 с.

73. Барков А.В., Тулугуров В.В. Диагностическое обслуживание предприятий -основа перевода оборудования на ремонт по состоянию // Промышленная энергетика. 2002. № 10. С. 15-18.

74. Федоров А.В. Совершенствование управления качеством технического обслуживания и ремонта технологического оборудования на основе процессного подхода: дисс. ... канд. техн. наук: 05.02.23. Тула, 2004. 128 с.

75. Точилин Н.В. Автоматизация управления процессом технического обслуживания и ремонта технологического оборудования компрессорных станций газотранспортного предприятия: дисс. ... канд. техн. наук: 05.13.06. Москва, 2005. 174 с.

76. Костюков В.Н., Науменко А.П. Система мониторинга металлургического оборудования// Технический альманах «Оборудование». 2006. № 2. С. 59-62.

77. Клюев В.В., Бобров В.Т. Инновационная стратегия развития методов и создания средств неразрушающего контроля и технической диагностики // Контроль. Диагностика. 2012. № 2. С. 12-20.

78. Ситчихина М.В. Разработка моделей и программных средств прогнозирования остаточного ресурса оборудования: дисс. ... канд. техн. наук: 05.13.01. Иркутск, 2003. 130 с.

79. Ахмедшин Р.И., Алексеев П.Л. Мониторинг оборудования и технологических процессов в металлургическом производстве. М.: Электросталь, 2009. 16 с.

80. Компания Весть. Место EAM-систем в пирамиде управления // Автоматизация в промышленности. 2006. № 9. С. 11-15.

81. Гайфуллин Б., Обухов И. Современные системы управления предприятием // КомпьютерПресс. 2001. № 9. С. 34-40.

82. Халапян С.Ю. Повышение адаптивности корпоративных систем на примере управления ремонтами оборудования: дисс. ... канд. техн. наук: 05.13.10. Старый Оскол, 2007. 146 с.

83. О'Лири Д. ERP системы. Современное планирование и управление ресурсами предприятия. М.: Вершина, 2004. 272 с.

84. Осецкая М.М. Планирование модернизации, технического обслуживания и ремонта на предприятиях атомной энергетики России: дисс. ... канд. экон. наук: 08.00.05. Москва, 2011. 166 с.

85. Федоров А.В. Управление качеством комплексного непланового ремонта технологического оборудования на основе стандартизации межфункциональных взаимодействий ремонтных подразделений: дисс. ... канд. техн. наук: 05.02.23. Тула, 2008. 161 с.

86. Кизим А.В. Обоснование необходимости автоматизации работ по ремонту и техническому обслуживанию оборудования // Известия ВолгГТУ. - Волгоград, 2009. № 6. C. 118-121.

87. Кизим А.В., Линев Н.А. Исследование и разработка методики автоматизации ремонтных работ предприятия // Изв. ВолгГТУ. Волгоград, 2008. Вып. 4. № 2. C. 43-45.

88. Кизим А.В., Шевченко С.В. О методологических аспектах решения задач программно-информационной поддержки технического обслуживания и ремонта // Вюник Нацюнального техшчного ушверситету «ХПИ». Збiрник наукових праць. Тематичний випуск «Системний анаиз, управлшня та шформацшш технологи». Харюв: НТУ «ХПИ». 2011. № 35. C. 56-61.

89. Ивлиев А.В. Автоматизация процесса управления ресурсами промышленного предприятия: дисс. ... канд. техн. наук. М., 2010. 186 с.

90. Громаков Е.И., Александрова Т.В., Рудаченко А.В. и др. Техническое обслуживание и ремонт по состоянию оборудования с использованием карт Шухарта // Известия ТПУ. 2010. Т. 317, № 5. С. 112-117.

91. Кандырин Ю.В., Кошелев А.М. Алгоритмы установления приоритетов объектов по техническим показателям в целях назначения оптимально очередности их ремонтов // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2006. № 7. С. 18-25.

92. Анализ видов и последствий потенциальных отказов. FMEA. Ссылочное руководство Перевод с английского четвертого издания от июня 2008 г. Н. Новгород: ООО СМЦ «Приоритет», 2012. 282 с.

93. Поспелов Д.А. Ситуационное управление: теория и практика. М.: Наука, 1986. 288 с.

94. Кузнецов В.И. Методы обработки информации об остаточном ресурсе, восстановлении и утилизации технических объектов для продления их безопасной эксплуатации: дисс. ... канд. техн. наук: 05.13.01 / Вычисл. центр РАН. М., 2006. 109 с.

95. Семенкин Е.С., Семенкина О.Э., Коробейников СП. Оптимизация технических систем. Учебное пособие. Красноярск: СИБУП, 1996. 284 с.

96. Смолякова М.К. Методическое обеспечение процесса функционирования системы ситуационного управления промышленным предприятием: дисс. ... канд. экон. наук. Кострома, 2006. 287 с.

97. Муртазин Т.М. Ситуационное моделирование технологических процессов нефтепереработки при оперативном управлении по показателям качества продуктов: дисс. ... канд. техн. наук. Уфа, 2000. 197 с.

98. Клыков Ю.И. Ситуационное управление большими системами. М.: Энергия, 1974. 213 с.

99. Шпилькин В.И. Компьютерная система планирования и организации ремонтных работ: На примере ТЭС: дисс. ... канд. техн. наук: 05.13.01. Красноярск, 2003. 165 с.

100. Клыков Ю.И. Семиотические основы ситуационного управления. М.: МИФИ, 1974. 220 с.

101. Миттаг Х.-Й., Ринне Х. Статистические методы обеспечения качества: Пер с нем. - М.: Машиностроение, 1995. 616 с.

102. Филиппович А.Ю. Интеграция систем ситуационного, имитационного и экспертного моделирования. М.: «ООО Эликс», 2003. 300 с.

103. Трончук А.А., Угрюмова Е.М. Математические модели и эволюционный метод решения задач стохастической оптимизации // Вестник Харьковского национального университета. 2012. № 1015. С. 292-305.

104. Падучева Е.В. Семантические типы ситуаций и значение всегда // Семантика и информатика. 1985. Вып. 24. С. 96-116.

105. Кондаков А.И. Формирование информационной основы проектирования маршрутных процессов изготовления деталей // Справочник. Инженерный журнал. 2001. № 3. С.15-20.

106. Технология машиностроения: Учебник для вузов; В 2-х т. / Под. ред. А.М. Дальского. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. Т.1: Основы технологии машиностроения. 564 с.

107. Справочник технолога-машиностроителя: В 2-х т. / Под ред. А.М. Дальского, А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова, А.Г. Суслова. 5-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение-1, 2001. Т.2. 944 с.

108. Дунин-Барковский И.В. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения. Учебник. М.: Издательство стандартов, 1987. 352 с.

109. Фомин В.Н., Квалиметрия. Управление качеством. Сертификация: учебн. пособие.2-е изд., перераб. и доп. М.: Ось-89, 2007. 383 с.

110. Baudoin Loosen. Surfacing continuous casting rollers // Svetsaren. 1995. № 2. P. 29-31.

111. Maruschak P., Baran D. Degradation and cyclic crack resistance of continuous casting machine roll material under operating temperatures // Transactions of Mechanical Engeneering. 2011. Vol. 35, № 2. P. 159-165.

112. Paschold Rolf. Submerged-arc strip cladding of continuous casting rollers using OK Band 11.82 and OK Flux 10.07 // Svetsaren. 2001. № 1. P. 17-19.

113. McDermott, Robin E., Mikulak, Raymond J., Beauregard Michael R. The Basics of FMEA. Productivity Press, 1996. 80 p.

114. Shebl N.A., Franklin B.D., Barber N. Is failure mode and effect analysis reliable? // J Patient Saf. 2009. №. 5. P. 86-94.

115. Gen M., Cheng R. Genetic Algorithms and Engineering Optimization. New-York, 2000.

116. 1012-2012 - IEEE Standard for System and Software Verification and Validation/ IEEE Standards [Электронный ресурс] IEEE Standards Association: [сайт]. [2015] URL: https://standards.ieee.org/findstds/standard/1012-2012.html (дата обращения: 15.10.2015 г.).