Инновационно-синергетическое перепроектирование технологической платформы плавки чугуна на плавильном цехе Литейного завода оао «камаз»

В таблице 3.9 выполнен бенчмаркинговый анализ существующих производственный систем, технологических процессов плавки чугуна, лучших в мире технологических платформ плавки чугуна для отливок, определяющих эффективность плавки чугуна в чугуноплавильных цехах автомобилестроения.

На основании проведенного бенчмаркингового анализа предлагаются следующие технологические решения по инновационно-синергетическому перепроектированию производственной системы и технологической платформы плавки чугуна на Литейном заводе ОАО «КАМАЗ».

В качестве печей плавки в триплекс-процессе предлагается установить дуговые электропечи постоянного тока вместо печей переменного тока. Дуговые электрические печи постоянного тока емкостью 50 т. конструкции ВНИИТО (поставщик ООО «КОМТЕРМ»):

- увеличивается производительность, сокращается время плавки на 15%;

- снижается угар шихты до 3…4% вместо 7…8% у печей переменного тока;

 

Интуиция, портфель перспективных разработок, открытия, НИОКР

Исследования

Систематизации научно-прикладного продукта

Сравнительная (альтернативная) оценка реализации идей

Формирование образа проекта - формат; - параметры; - эволюционная динамика.

Идея жизнеспособна по критериям и индикаторам: - научно-техническим; - социально-психологическим; - экономическим; - экологическим.

Концепция проекта реинжиниринга

НИОКР, приобретение патентов и «ноу-хау»

Создание опытных производств, наладочных техпроцессов, опытного образца инновационного продукта

Стратегия маркетинга по продвижению товаров на рынок

ПТЭО

ТЭО

Бизнес-план (бизнес-проект)

Финансовый план проекта

Комплекс средств управления проектом (КСУП)

План реинжиниринга

Реализация

Цель достигнута

Реинжиниринг, новая технологическая платформа

Да

Нет

Нет

Да

Рисунок 3.7 – Алгоритм выполнения проектных и организационных работ по переходу на новую технологическую платформу процесса плавки чугуна на Литейном заводе ОАО «КАМАЗ»

Таблица 3.9 – Бенчмаркинговое исследование технологических процессов, технологических платформ, технологических поколений, реализующих функцию «выплавки жидкого чугуна для отливок»

Производственная система Функция «Получение расплавов чугунов для отливок»	Технологические платформы Комбинаторики техн-ологических агрегатов	Технологические поколения Этапы совершенствования технологического процесса	Инновационный потенциал (рутина\инновация) Степень инновационности	Примечания Степень реализации на предприятиях в 21 веке
1 Производственная система, основанная на ваграночной плавке (Cupola Production System - CPS)	1.1 «Вагранка с копильником»	1.1.1 Коксовые вагранки	Рутина	В массовом масштабе
1.1.2 Коксогазовые вагранки	Инновация	В единичном масштабе
1.1.3 Индукционный нагрев копильника	Инновация	На ряде предприятий
1.2 Вагранка с индукционной печью выдержки (Cupola-induction furnace Combane)	1.2.1 Индукционные тигельные печи	Рутина	В массовом масштабе
1.2.2 Индукционные канальные печи	Рутина	В массовом масштабе
1.3 Вагранка с электродуговой печью выдержки (Сupola-Arefurnace-Combane)	1.3.1 Электродуговая печь выдержки на постоянном токе	Рутина	В единичном масштабе
1.3.2 Электродуговая печь выдержки на переменном токе	Рутина	На ряде предприятий
2 Производственная система, основанная на индукционной плавке чугуна (Induction Melting Sysem)	2.1 Моно - процесс: индукционная печь плавки и выдержки	2.1.1 Тигельная индукционная печь	Рутина	В массовом масштабе
2.1.2 Канальная индукционная печь	Рутина	В массовом масштабе
2.2 Дуплекс – процесс: индукционная печь плавки – индукционная печь выдержки	2.2.1 Канальная индукционная печь плавки – тигельная печь выдержки	Инновация	В единичном масштабе
2.2.2 Канальная индукционная печь плавки – канальная печь выдержки	Инновация	В единичном масштабе
Продолжение таблицы 3.9
	2.3 Триплекс-процесс: индукционная печь плавки – индукционная печь выдержки – индукционный дозатор	2.3.1 «Канальная печь плавки – тигельная печь выдержки – индукционный печь плавки»	Инновация	В единичном масштабе
2.3.2 Канальная печь плавки – канальная печь выдержки – индукционный дозатор	Инновация	В единичном масштабе
3 Производственная система, основанная на электродуговой плавке чугуна (Are Furname Multing System - AFMS)	3.1 Моно-процесс: дуговая печь плавки	3.1.1 Дуговая печь плавки на переменном токе;	Рутина	В единичном масштабе
3.1.2 Дуговая электропечь плавки на постоянном токе	Инновация	В единичном масштабе
	3.2 Дуплекс-процесс: дуговая электропечь плавки – индукционная печь выдержки	3.2.1 Дуговая печь плавки на переменном токе – индукционная канальная печь плавки	Инновация	В единичном масштабе
3.2.2 Дуговая электропечь плавки – дуговая электропечь выдержки	Инновация	В единичном масштабе
3.3 Триплекс процесс: дуговая электропечь плавки – дуговая электропечь выдержки – индукционный дозатор	3.3.1 Дуговая электропечь плавки на переменном токе – дуговая электропечь выдержки на переменном токе – индукционный дозатор	Инновация	В единичном масштабе
	3.3.2 Дуговая печь плавки сверхвысокой мощности (Ultra High Power) – дуговая электропечь выдержки – индукционный дозатор	Инновация	В единичном масштабе ОАО «КамАЗ»

- сокращается расход электроэнергии, cosφ повышается с 0,6…0,7 до 0,9, что ведет к экономии электроэнергии на 20% и снижение расхода электроэнергии с 600 кВт*ч\1т до 540 кВт*ч\1т;

- появляется возможность использования дешевой синтетической шихты (стальные пакетированные и непакетированные по цене металлолома);

- снижается угар легирующих компонентов на 20%;

- позволяют осуществлять высокий перегрев и вести глубокое рафинирование и модифицирование шлаками с температурой на 50...100^оС выше, чем у расплава;

- снижается расход модификаторов на 15% за счет снижения уровня S и P в расплаве;

- уменьшаются потери тепла через футеровку;

- сокращается расход электродов до 1,5 кг\тонну жидкого расплава, вместо обычных 5…7 кг\тонну у печей переменного тока;

- отпадает необходимость установки фильтро-компенсирующих устройств для питающей сети - экономия до 12% на стоимости электрооборудования питающей подстанции (68 тыс. рублей на 1 печь);

- снижаются на 20% затраты на природоохранные мероприятия (снижение шумо- и пылевыделения до санитарных норм (41 тыс. руб. на 1 печь);

- снижаются затраты на монтаж оборудования на 8% за счет установки комплектных транзисторных источников питания (26 тыс. руб. на 1 печь);

- снижается стоимость трансформатора (213 тыс. руб. на 1 печь);

- импортные печи «Swindell-Dressler» заменяются на отечественные печи, что дает валютный эффект (1,6 млн. рублей на 1 печь);

- снижаются затраты на транспортировку металлоконструкций печного оборудования в сравнении с поставками импортного оборудования из-за рубежа.

В качестве печей выдержки в проекте реинжиниринга цеха плавки чугуна в производстве чугунного литья литейного завода ОАО «КАМАЗ» предлагается установка индукционных печей «Вирадж» конструкции фирмы АВВ (Швейцария-Швеция) мощностью 40т. вместо дуговых электропечей переменного тока емкостью 75т. конструкции «Swindell-Dressler».

Установка индукционных печей с отдельными источниками питания мощностью 18МВт имеет следующие преимущества в сравнении с существующей технологической платформой «дуговая электропечь плавки – дуговая электропечь выдержки»:

- увеличивается производительность труда в силу полной автоматизации производства на 20%;

- снижаются затраты на охрану окружающей среды (пыле-, шумо-, газовыделения обеспечиваются в пределах санитарных норм);

- снижаются потери от брака отливок в связи с более высоким качеством металла по температуре и химическому составу (на 20%);

- улучшаются условия осуществления операции модифицирования расплава чугуна на получение шаровидного и вермикулярного графита, что также ведет к снижению брака высокопрочного чугуна в отливках на 15%;

- улучшаются условия для осуществления проволочного модифицирования на шаровидный графит и внутрифирменного модифицирования (inmold-process) на чугун с вермикулярным графитом.

В качестве 3-го агрегата (заливочного устройства) в триплекс процессе плавки чугуна на платформе «Дуговая электропечь плавки постоянного тока (ДЭППТ) – индукционная печь выдержки – индукционный дозатор» в проект реинжиниринга предлагается использование дозатора фирмы HWS-Sinto, Германия, способный в автоматическом режиме выдерживать в течение 15 минут расплав чугуна с постоянной температурой (±3^оС) и дозировать заливку форм от 10 кг. до 250 кг. с производительностью 240 форм в час.

Заливочное устройство оборудовано системой управления Simatic S7 компании ACO, обеспечивающей автоматизацию процесса заливки. Применяются 2 типа дозаторов: а) с передвижным, б) стационарным поворотным устройством смены ковшей. Дозаторы могут быть снабжены другими дополнительными функциями. Процесс заливки можно регулировать и контролировать по трем параметрам – по весу, по времени и по уровню.

Преимущество дозаторов Simatic S7 фирмы HWS-Sinto в сравнении с другими, используемыми в литейном производстве:

- замена металла в дозаторе производится без остановки автоматической формовочной линии, в т.ч. при производстве высокопрочного чугуна;

- смена модельной оснастки производится без перерыва в работе, благодаря сохранению сведений о модельной оснастке в электронной памяти системы управления процессом заливки;

- контроль качества отливок поддается более тщательному контролю, благодаря контролю уровня металла в заливочной воронке и предотвращению перелива металла;

- обеспечивается максимальная автоматизация процессов заливки (процесс заливки АФЛ обеспечивается одним оператором) и минимальный уровень трудозатрат;

- благодаря оптоэлектронным датчикам для контроля уровня металла в заливочной воронке и форме достигается экономия металла, устраняются переливы, уменьшается брак;

- наклон ковша осуществляется высокоточными сервоприводами, что обеспечивает высокую точность количества заливаемого в форму металла.

Новая технологическая платформа выплавки чугуна на Литейном заводе ОАО «КАМАЗ» разработана в соответствии с концепцией инновационно-синергетического реинжиниринга и отвечает лучшим образцам технологического процесса выплавки чугуна для отливок в условиях массового производства.

В области модернизации формовочного цеха литейного завода ОАО «КАМАЗ» предлагается:

1 Замена формовочных линий производства «Cu-Cast» (США) на формовочные линии «Kunkel Wagner», позволяющих использовать инновационную технологии получения форм, включая:

- отказ от применения встряхивающих столов с подпрессовкой;

- разделение стержневых и формовочных смесей при выбивке литья.

2 Использование связующего ALPHASET TPO 150, обладающего высокой реактивностью, обеспечивающего высокой прочностью, универсальной как для использования стержней так и для форм, вместо фурановых смол.

В области смесеприготовления предлагается:

1 Смеситель марки «АЙРИХ» производства фирмы Maschinefabrik GustavEirichGmb @ CoKG (Германия)

Преимущества предлагаемого решения в сравнении с существующими:

- высокая производительность (120 т/час);

- быстрая замена изнашиваемых деталей;

- удобный доступ для выполнения работ по обслуживанию;

- все основные рабочие узлы (приводы, редукторы) находятся вне смесителя;

- в комплект поставки входит весовая группа для отработанного песка, добавок и воды; управляющий модуль для оптимального управления качеством формовочной смечи; зонд для измерения влажности с целью корректировки влажности; устройство для контроля и регулирования качества полученной смеси Quality Master ATI в режиме онлайн; тарельчатый питатель для достижения необходимой текучести полученной смеси при выходе из смесителя.

2 Применение технологии EVACTHERM, позволяет обеспечить:

- постоянство показателей стержневой смеси;

- сокращение количества отработанного воздуха для аэрации;

- снижение вредных выбросов.

3 Использование дозирующего турбовихревого устройства марки ИСЛ 100 (разработчик «Литаформ», производитель «Волковысский машиностроительный завод»), дающего преимущество в следующих параметрах:

- использование в смесители двух рабочих органов (активатора и вихревой головки);

- мощная аэрация смеси в процессе приготовления;

- высокая производительность.

4 Использовании добавки «Элитакс» для предотвращения дефектов «просечки» на стержневых смесях.

В области термической обработки предлагаются следующие технические решения:

1 Использование АЛД Вакуумной Технологии ГмбХ (Германия-Россия) для отжига отливок из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом.

2 Внедрение устройства Yerfturen und Vorrichund для очистки отливки блока цилиндров от остатков литников.

Инновационно-синергетическое перепроектирование технологической платформы получения отливок в чугуноплавильном производстве литейного завода позволит перейти на принципиально – новую технологическую платформу выплавки высококачественного чугуна для отливок, повысить производительность труда на 23%, снизить потери от брака на 37%, улучшить условия труда, снизить уровень заболеваемости среди работающих.