книги из ГПНТБ / Технические и экономические основы литейного производства

151

Информационно-логический элемент И Л \ служит для выбо­ ра режима уплотнения формовочной смеси в зависимости от конфигурации модели.

щих поочередно вагранок, оборудованных средствами контроля и управления, и автоматической линии набора, взвешивания и загрузки шихты в вагранку. Структурная схема системы пока­ зана на рис. 42. Внешние транспортные связи обеспечиваются

шесть бункеров 4 емко­ стью 12 м3 и два работающих поочередно бункера 6 для кокса

емкостью 13 м3 каждый. За один цикл работы скипового подъ­ емника выполняется один из транспортных элементов Т Р і_іЬ которые осуществляются независимо от функционирования си­ стемы в целом. В конструкции трассы предусмотрены устрой­ ства для смягчения удара шихты при разгрузке ее в расходные бункера. Для избежания зависания шихтовых материалов бун­ кера 3, 4 снабжены эксцентриковыми встряхивателями 13 , обе­ спечивающими периодическое встряхивание бункеров (ампли­

дого цикла работы системы происходит дозирование всех ком­ понентов шихты и разгрузка емкостей весовых устройств на ленточный транспортер 1 0 (транспортные элементы Т Р 12- 22)

153

чальная информация о заданном химическом составе чугуна И 0і, необходимой температуре его перегрева И 02, химическом составе

троля технологических элементов Гі-ц об окончании дозиро­ вания шихты на И Л 2 — информационно-логический элемент подсистемы, который, учитывая перевес по каждому компоненту

последующем ее дозировании; сигнал начала заполнения ших­

предыдущего элемента загрузки вагранки шихтой); поступле­ ние информации И К \ 2— У 2 об уровне столба шихты в вагранке,

металла, формируемой информационно-контрольным элементом И К и, которая через У] — И Л і — У2 используется в случае необ­ ходимости для внесения коррективов в состав шихты.

Выработка информации о необходимом расходе дутья в сравнении с достигнутой и заданной ( И 02) температурой пере­

154

грева металла формируется приемом контроля элемента 7*!2 или информационно-логическим элементом И Л 3\ корректировка ин­ формации о необходимом расходе кокса, сообразуясь с произ­ водительностью процесса и достигнутой температурой перегрева металла, осуществляется информационно-логическим элементом

(управляющий операцией элемент), имеющий 12 универсальных переключателей, соответствующих каждому из 12 бункеров, и мнемосхему, позволяющую осуществлять косвенный контроль за загрузкой бункеров и прекращение работы в случае аварийных ситуаций.

Предложенная структура системы «шихтовка — плавка» является по вышеприведенной классификации особо сложной и должна применяться там, где предъявляются повышенные тре­

Рассматриваемая система, как и любая другая, может работать в трех режимах: механизации, когда все управление и формирование информации осуществляется непосредственно человеком; автоматизации, когда функции управления и кон­ троля осуществляются без непосредственного участия человека;

и контролем (при автоматическом цикле) или с непрерывным пассивным контролем (при механизированной системе), осу­ ществляемым рабочим, который непрерывно следит за показа­ ниями весового механизма и прекращает набор шихты в весовое устройство, когда ее необходимая масса достигнута. Учитывая инерционность системы «бункер — весовое устройство», а также некратность массы болванок шихты заданной дозе, неизбежен перевес или недовес шихгы, что влечет за собой изменение химического состава выплавляемого металла. Принимая для этих элементов особо сложную структуру и обеспечивая осу­

155

ществление элементов средствами кибернетики, можно избежать этих недостатков. В этом случае кибернетическое устройство запоминает вес предыдущей дозы шихты и корректирует его при

ант состава шихты как по техническим, так и по экономическим критериям. Корректировка расхода кокса осуществляется «на глаз», что приводит к снижению производительности процесса и температуры перегрева металла.

2. Информационно-логические элементы И Л 2 и И Л 2 отсут­ ствуют, так как человек не в состоянии осуществить предусмот­ ренную для этих элементов работу, что обусловливает ухудше­ ние основных показателей процесса — несоответствие химиче­ ского состава металла и его температуры перегрева заданным,

атакже снижение производительности процесса.

3.Для осуществления информационно-контрольных элемен­

тов ИК\~\\ и ИК\2 необходимо наличие двух рабочих, из которых

первый периодически наблюдает за наличием шихты в бункерах, а второй ведет непрерывный контроль уровня столба шихты в вагранке и дает соответствующие сигналы о необходимости ее заполнения шихтой.

4. Функции управляющего элемента У 2 осуществляются непосредственно человеком, чаще всего рабочим, работа которо­ го и физически, и умственно является напряженной и чревата серьезными ошибками в части дозирования шихты.

В режиме автоматизации основные функции элемента У 2 и полностью элементов И К і - и и И К м осуществляются автомати­ чески без всякого участия человека. В этом случае на разда­ точных бункерах и вагранке устанавливаются датчики уровня шихты — уровнемеры, а весовые устройства срабатывают по заданной программе с пульта управления — элемента У 2. Поми­ мо этого, с установкой соответствующих контрольно-измеритель­ ных приборов создается возможность вручную регулировать расход дутья и соответственно осуществлять элемент И Л 2, функции которого в данном случае возлагаются на человека.

Режим автоматизации более экономичный, однако сохраняет основные недостатки механизированной системы.

Внедрение средств кибернетики — вычислительных и управ­ ляющих устройств — при наличии автоматизации и механиза­ ции системы обеспечивает осуществление почти всех логических элементов процесса без участия человека, за которым остается только наблюдение за функционированием системы. Для эле­ мента И Л 1 применяется ЭВМ универсального типа, на которой

156

осуществляется расчет шихты по имеющимся алгоритмам. Элемент И Л 2 обеспечивается использованием цифрового авто­ мата набора шихты ЦАНШ-5, разработанного Институтом проблем литья АН УССР. Величина необходимой дозы задается тумблерами программы, расположенными на передней стенке автомата. С началом цикла дозирования (включения траковых питателей) информация о количестве материала в дозаторе (весовом устройстве) поступает через систему датчика веса, измерительный прибор и встроенный в него аналого-цифровой преобразователь на вход счетного блока автомата. При наборе дозы срабатывает исполнительный механизм корректирующего устройства, а информация об излишке материала запоминается для учета в следующем цикле дозирования. В весоизмеритель­ ном устройстве применен дифференциально-трансформаторный преобразователь.

Для элемента И Л 3 применяется экстремальный регулятор, учитывающий параболическую зависимость между температурой перегрева жидкого металла и расходом дутья. Элемент И Л А также может быть решен средствами вычислительной техники, однако здесь требуются дополнительные исследования, так как отсутствуют алгоритмы, связывающие расход кокса, дутья и температуры металла.

Применение средств кибернетики обеспечивает минимизацию информационной энтропии процесса выплавки чугуна — умень­ шение разброса значений его химического состава и темпера­ туры перегрева. Этим достигается значительное повышение качества отливок и, как результат, быстрая окупаемость капи­ тальных вложений, связанных с сооружением кибернетической системы. При этом важное значение имеет оптимизация инфор­ мационных потоков. Рассматривая с указанных позиций систему (см. рис. 42), можно убедиться, что по некоторым потокам информации только устройство каналов связи типа А обеспечи­

бораторию, следует осуществлять по автоматически действую­ щим каналам, например, пневмотранспортом. В противном случае время, затрачиваемое на перенос пробы, оказывается настолько большим, что химический анализ чугуна теряет про­

обозримой всеми участниками плавки, что обеспечивает быстрое внесение коррективов в процесс шихтовки. Прямая автомати­ ческая связь между элементами # Л 4 — И Л 2 и далее У 2 обеспе­ чивает своевременное изменение расхода кокса и, как следствие

157

ГЛАВА V

ЭКОНОМИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ В ЛИТЕЙНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

I. ОРГАНИЗАЦИОННО ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ЛИТЕЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Литейное производство в организационно-экономическом отношении является одним из наиболее сложных машинострои­ тельных переделов. Помимо сложности решения организацион­ но-экономических и плановых задач, присущих любому много­ номенклатурному и разносерийному производству, литейные цехи отличаются многообразием технических и организационных форм, что определяет различие систем и методов организаци­ онно-экономической и плановой работы.

Литейное производство обладает рядом существенных отли­ чий, обусловленных, в первую очередь, специфическими особен­

ных цехах; большая номенклатура отливок и разносерийный характер производства, что характерно также и для ряда меха­ носборочных цехов; однонаправленность и непрерывность произ­ водственного процесса изготовления отливок; существенные различия в технологии выполнения различных литейных опера­ ций; неизменность числа и последовательности выполнения ста­ дий для всех отливок (при одной и той же технологии изготов­ ления) независимо от их формы и массы; значительные колебания металлоемкости форм и трудоемкости формовочных и стержневых операций, обусловленные структурными сдвигами в номенклатуре отливок; невозможность создания компенсирую­ щих заделов (жидкого металла, форм, стержней) как характер­ ная технологическая особенность литейного производства; определяющее влияние стадии изготовления форм, на основе которой планируют работу всего литейного цеха; различие мето­ дов расчета производственной мощности основных отделений литейного цеха; специфика использования основных производ­ ственных фондов; разнообразие и большое количество потреб­ ляемых и перерабатываемых материалов, а также их большой грузооборот с параллельными потоками предметов труда; «закрытый» характер ряда литейных процессов и многообразие причин одного и того же вида брака; преобладание бригадных методов работы.

159

Сложность организации производственного процесса в литей­ ных цехах определяется наличием большого числа взаимосвя­ занных и разделенных в производстве и во времени технологи­ ческих стадий изготовления фасонных отливок (приготовление формовочных и стержневых смесей, изготовление форм, изготов­

металла). Это предопределяет необходимость взаимоувязки работы производственных подразделений литейного цеха. При этом необходимо обеспечить согласование выполнения отдельных операций во времени при многообразии используемых мате­ риалов и оборудования. Это, в свою очередь, требует сравни­ тельно «жесткой» синхронизации работы основных отделений литейного цеха (формовочных, стержневых, плавильных) при обеспечении равномерной их загрузки и комплектном выполне­ нии номенклатурного плана в заданные календарные сроки. При этом необходимо учитывать наличие нескольких применяе­ мых марок сплава, различную массу, серийность, специальные требования к отливкам, невозможность создания компенсирую­ щих заделов, различную длительность производственных циклов изготовления отливок, разнообразие применяемых типоразмеров литейной и модельной оснастки и ряд других факторов, обус­ ловливающих сложность решения организационно-плановых задач в литейном производстве.

Большая номенклатура отливок и разносерийный характер производства являются преобладающими в литейных цехах и заводах. Ежегодный номенклатурный план среднего литейного

в стране изготовляется ежегодно около 500—600 тыс. типораз­ меров отливок. При этом сравнительно небольшая часть отливок (примерно 12— 13%) изготовляется в условиях массового и крупносерийного производства. Основная масса отливок изготов­ ляется в условиях серийного, мелкосерийного и, отчасти, еди­ ничного производства.

Во многих литейных цехах производятся отливки различной массы (в целом, диапазон массы выпускаемых отливок колеб­ лется от нескольких десятков граммов до нескольких десятков тонн).

Классификация литейных цехов в зависимости от массы отливок на цехи тяжелого, крупного, среднего и мелкого литья является в определенном смысле условной, поскольку в каждой группе цехов отношение максимальной массы выпускаемых

160