О некоторых аспектах внедрения в производство продукции высокой технологии

Всовременных условиях для развития металлургического производства большое значение имеет применение технологии индукционного подогрева штампового инструмента. Данная технология способствует решению нескольких задач:

1) уменьшение трудоемкости процесса штамповки с 9 чел.-час до 3 чел.-час за рабочую 8 часовую смену; 2) увеличение выпуска продукции за счет увеличения времени непрерывной работы оборудования, минимум до 6 часов за смену; 3) повышение качества производимой продукции за счет поддержания постоянной температуры штамповой оснастки, необходимой для получения штамповок с однородной волокнистой структурой; 4) улучшение санитарно-гигиенических условий производства за счет уменьшения теплового излучения от штамповой оснастки путем применения энергоэффективного теплового кожуха.

5) снижение энергозатрат на 6,5%, необходимых на постоянный разогрев штампового инструмента в электрических печах сопротивления шахтного типа. Это во многом инновационная технология, не используемая сегодня ни на одном предприятии мира. Технология индукционного подогрева штампового инструмента позволяет в значительной мере отказаться от постоянного применения электрических печей сопротивления, шахтного типа, снижая себестоимость получаемой продукции.

Инновационность технологии в целом обеспечивает качественно новый уровень функционирования производства ОАО «Каменск-Уральский металлургический завод» и характеризуется:

снижением себестоимости и повышением качества получаемой продукции, а также улучшением санитарно-гигиенических условий производства. Первичные исследования по возможности применения технологии индукционного подогрева штампового инструмента подтверждают возможность реализации этой технологии, в том числе в масштабах производства. В процессе выполнения планируемых работ по этой технологии будет проведен расчет основного технологического оборудования, разработана вся необходимая конструкторская документация для изготовления основного оборудования технологии, определены подрядчики по изготовлению оборудованию и монтажу опытно-промышленной установки, произведен монтаж оборудования, проведены пуско-наладочные работы и разработаны программа и регламент проведения опытно-промышленных испытаний.

Внедрение указанной технологии подогрева штамповой оснастки должно обеспечить существенное повышение эффективности использования существующего прессового оборудования, снизить себестоимость основной продукции, увеличить энергоэффективность технологии изготовления штампованных изделий. Увеличение производительности производства позволит увеличить долю отечественной продукции на мировом рынке и повысить ее конкурентоспособность.

В настоящее время не существует принципиальных препятствий для внедрения предлагаемой технологии после соответствующей корректировки и на промышленных предприятиях, связанных с применением прессового оборудования как в России, так и за рубежом.

Одним из крупных промышленных предприятий Урала, заинтересованных в применении данной технологии, является ОАО «Каменск-Уральский металлургический завод». Информация о внедрении предлагаемой технологии подогрева штамповой оснастки представлена в Таблице 1.

Таблица 1. Информация о конечных продуктах производства ОАО «Каменск-Уральский металлургический завод» до и после внедре… — см. PDF статьи.

Потребителей авиационных штамповок можно условно разделить на три группы:

1) Производители колес и тормозных систем; 2) Производители шасси или деталей шасси; 3) Производители самолетов.

На современном экономическом рынке присутствуют следующие крупные игроки: Aircraft, есть несколько компаний, выпускающих аналогичные продукты, но не имеющих значительную долю на рынке. К ним можно отне�- предприятие Урала поставляет штамповки только На российском рынке основными потребителями являются компании, занимающиеся выпуском авиационных колес, такие как ОАО «Авиационная корпорация «Рубин», Акционерное общество «Каменск-Уральский литейный завод».

Увеличение производства самолетов на мировом рынке влечет за собой рост потребления алюминиевых штамповок для различных применений в авиации. Поэтому многие предприятия заинтересованы в сотрудничестве в области кузнечно-штамповочного производства.

Представленная технология подогрева штампового инструмента не имеет аналогов в мировой практике производства крупногабаритных штамповок из алюминиевых и магниевых сплавов для авиационной промышленности, обе- спечивая качественное изменение характеристик кузнечно-штамповочного производства с точки зрения показателей энергоэффективности, безопасности производства, а также уникальности, качества и количества продукции.

Особенность предлагаемой технологии заключается в разработке не имеющего аналогов оборудования индукционного подогрева штамповой оснастки к уникальному вертикальному гидравлическому прессу усилием 300МН, предназначенного для штамповки крупногабаритных авиационных изделий. Предлагаемая технология позволяет увеличить производительность уникального вертикального гидравлического пресса усилием 300МН в 2 раза по сравнению с производительностью пресса в настоящий момент на ОАО «Каменск-Уральский металлургический завод».

«Ноу-хау» в области создания оборудования индукционного подогрева штампового инструмента находится в конструкции индукционного нагревателя, специальных материалах, применяемых в тепловом экране и электрической изоляции индукторов. Уникальное оборудование смоделировано в 3D постановке при помощи специализированных математических пакетов.

Основные направления развития подогрева штампового инструмента для возможности штамповки в изотермических условиях условно можно разделить на три группы:

1) Газовый подогрев штампового инструмента; 2) Электрический нагрев сопротивлением, штампового инструмента; 3) Индукционный нагрев штампового инструмента.

Изотермические штамповые блоки, использующие нагрев электрическим сопротивлением – трудоемкая и дорогостоящая оснастка, затраты на их изготовление, ремонт и эксплуатацию существенно влияют на себестоимость штампуемых поковок. Серийное производство блоков отсутствует, изготовление их собственными силами достаточно трудоемко и связано с использованием ряда дорогостоящих дефицитных материалов, а также невозможно применить данный тип подогрева к широкой номенклатуре штампового инструмента.

Недостатками блоков газового нагрева являются их повышенная пожаро- и взрывоопасность.

Они в большей мере загрязняют окружающую среду и непригодны для изотермической штамповки при температурах ниже 800 0С. Наличие дополнительной камеры предварительной подготовки горючей смеси затрудняет транспортные операции по подвозу заготовок и удалению поковок с участка изотермической штамповки.

К преимуществам индукционного нагрева относятся их надежность в работе, удобство ремонтных и наладочных работ, увеличенные габариты штамповых вставок для одного и того же пресса.

По ключевым характеристикам предлагаемая технология индукционного подогрева штампового инструмента для изготовления крупногабаритных изделий авиационной промышленности из алюминиевых и магниевых сплавов не имеет аналогов в мире. В настоящее время на основных заводах по производству крупногабаритных штамповок лопастей и барабанов колес из алюминиевых и магниевых сплавов используется технология разогрева штампового инструмента в электрических печах сопротивления, без последующего подогрева инструмента. Данная технология используется на таких предприятиях как ЗАО «Алкоа СМЗ» (Самарский металлургический завод), ООО «Красноярский металлургический завод» и имеет следующие недостатки:

– низкая производительность, вызванная ограниченным временем работы штампового инструмента, порядка 1,5 часа на один кузнечный переход; – низкая энергоэффективность производства, постоянная работа электрических печей сопротивления повышает себестоимость продукции; – не рациональное использование прессового оборудования. В связи с невозможностью постоянного подогрева штампового инструмента приходится выполнять за смену несколько операций по замене инструмента, что приводит к снижению производительности и невозможности выполнения крупных заказов; Таким образом, основные результаты проекта показывают, что прямые конкуренты предлагаемой технологии, особенно по себестоимости продукции и производительности, в мировой технологической практике отсутствуют. Многие из полученных в ходе выполнения проекта технических решений характеризуются технической реализуемостью и полезностью, в связи, с чем смогут быть защищены патентами РФ.