книги из ГПНТБ / Никберг И.М. Оптимальная долговечность оборудования металлургических предприятий

воздействуют на детали машин во время их эксплуата­ ции.

Машины выходят из строя вследствие постоянного изменения размеров деталей, возникающего при износе стирающихся поверхностей, или поломок деталей в ре­ зультате усталостных явлений в металле, особенно при знакопеременных нагрузках.

Под воздействием циклических нагрузок в металле могут происходить необратимые механические измене­ ния, связанные с нарушением его прочностных свойств. Эти усталостные-повреждения на первой стадии процес­ са носят микроскопический характер, накапливаясь в наиболее слабых или напряженных зернах металла. При циклических нагрузках в результате накопления указан­ ных повреждений образуются трещины, развитие кото­ рых может привести к разрушению детали. Причиной по­ ломок наряду с нарушением прочностных свойств метал­ ла являются либо конструктивные недостатки, либо несвоевременная замена этих деталей.

Причиной частых поломок какой-то определенной детали машины обычно является ее конструктивное не­ совершенство. В таких случаях для повышения долго­ вечности детали стремятся улучшить ее форму для устранения или уменьшения концентрации напряжений в опасных сечениях. Увеличивают также размеры дета­ ли, если это позволяет конструкция сопряженных дета­ лей данного узла. Износ рабочих поверхностей деталей

шедшей из строя детали ее заменяют новой, изготовлен­

Как правило, производительность машин и механиз­ мов находится в прямой зависимости от износостойкости входящих в их состав деталей. Недостаточная износо­ стойкость деталей в значительной степени ограничивает возможности повышения производительности машин, так как повышение нагрузки или скорости влияют на ускорение износа трущихся поверхностей. Повышение износостойкости достигается в основном применением различных видов технологической обработки трущихся поверхностей для создания соответствующей микро­ структуры поверхностного слоя и надлежащей твердо­ сти. С этой целью детали металлургического оборудова­

91

А н а л и з п р и ч и н н и з к о й с т о й к о с т и к р а н о в ы х к о л е с

Испытаниям подлежало изношенное колесо электромостового крана (Q = 30/5 тс), изготовленное из стали 55Л и термообработанное методом сорбитизации.

Вырезанные из колеса образцы подвергались хими­ ческому и металлографическому анализу, механическим испытаниям; кроме того, замерялась их твердость. На основании химического анализа установлено, что колесо было изготовлено из стали, содержащей 0,54% С и 0,84% Мп. Для проведения механических испытаний из колеса был вырезан сектор, из которого изготовлялись два темплета: I и II. Темплет I предназначался для за­ мера твердости в различных точках сечения колеса. Из темплета II изготовлялись образцы для испытания ма­ териала колеса на растяжение (Al, А2, АЗ, А4) и на ударную вязкость (al, а2, аЗ, а4). Из образцов al, а2, аЗ, а4 после испытаний на ударную вязкость изготовля­ лись микрошлифы для металлографического анализа

(табл.14).

Было установлено, что микроструктура исследуемого колеса дендритная с наличием дефектов, которые наблю-

93

удовлетворительной прокаливаемостн й твердости краг новых колес необходимо дополнительное охлаждение при закалке с применением душирующих устройств.

Таким образом, проведенные исследования показали, что для колес применялась сталь, состав которой не мог обеспечить надлежащих свойств литья, что усугублялось наличием дефектов последнего. Кроме того, охлаждение в процессе сорбитизации было недостаточным, в резуль­ тате чего отсутствовал закаленный слой.

А н а л и з п р и ч и н н и з к о й с т о й к о с т и п а л ь ц е в

р а з л и в о ч н ы х м а ш и н

Материалом для пальцев своего производства и изго­ товленных на ИЗТМ служит сталь 110Г13Л. Для уста­ новления причин низкой стойкости пальцев своего про­ изводства были проведены исследования трех типов об­ разцов: № 1— изготовленного заводом и снятого с раз­ ливочной машины разрушенного пальца; № 2 — изготов­ ленного на PI3TM и показавшего положительные результаты при эксплуатации пальца; №3 — двух изго­ товленных заводом пальцев, не бывших в эксплуатации.

Химический анализ подтвердил, что все исследуемые образцы по химическому составу соответствовали стали марки 110Г13Л (табл. 15).

Т.1аблиц.а 15

Химический состав образцов пальцев из стали 110ПЗЛ и их твердость

Сравнение макроструктур образцов показало, что в отливке пальца, изготовленного на ИЗТМ, имелось зна­ чительно больше литейных дефектов (рыхлот, раковин и пр.), чем в отливке пальца, изготовленного непосредст­ венно на заводе. Образец № 1 состоял из аустенита и тве­ рдых карбидов, расположенных сплошной сеткой по границам зерен аустенита, что свидетельствует о замед­ ленном охлаждении стали 110Г13Л в процессе закалки.

95

Такая микроструктура придает стали повышенную хруп­ кость и в данном случае явилась причиной выхода из строя исследуемой детали.-Микроструктура образца №2, состоящая из аустенита и редко встречающихся в поле зрения шлифа зерен карбидов, оказалась качественной

.структурой нормально термообработанной стали

ПОПЗЛ.

При закалке пальцев, изготовленных из стали 110Г13Л, быстрое охлаждение с высокой температуры необходимо, чтобы воспрепятствовать выпаданию из ау­ стенита твердых карбидов, так как последние, распола­ гаясь между зернами аустенита, нарушают связь между ними и вызывают хрупкость стали.

Следовательно, для предупреждения поломок паль­ цев разливочной машины необходимо их интенсивное охлаждение. В результате исследований было установ­ лено, что пальцы, изготовленные из стали 110Г13Л, сле­ дует закаливать небольшими связками по 6—10 шт. в хо­ лодной проточной воде с непрерывным перемешиванием в процессе охлаждения.

Таким образом, любой метод упрочнения деталей может применяться при строгом соблюдении технологи­ ческого режима обработки их поверхностей и требова­ ний, предъявляемых к качеству материалов. Для каж­ дой детали выбор метода упрочнения можно производить лишь после всестороннего изучения условий эксплуата­ ции и специальных исследований, определяющих целе­ сообразность применения того или иного метода.

Экономические стимулы, повышения надежности деталей оборудования

Одним из решающих факторов, влияющих на долго­ вечность оборудования является качество сменного обо­ рудования и деталей, изготовляемых в цехах службы главного механика предприятий черной металлургии. Эти цехи являются основными поставщиками ремонтно­ эксплуатационного металла РЭМ, так как не менее 90% общей потребности черной металлургии в запасных час­ тях и деталях покрывается за счет собственного произ­ водства. Тем не менее существующая система учета и планирования продукции цехов ремонтной службы не соответствует современным требованиям организации производства.

96

На большинстве предприятий объем производства продукции литейных цехов и цехов металлоконструкций оценивается в физических тоннах, а ремонтно-механичес­ ких цехов — в физических тоннах и станко-часах. Мате­ риальное поощрение работников цехов ремонтной служ­ бы осуществляется в зависимости от объемов производ­ ства, поэтому они заинтересованы в возможно большем, выпуске запасных частей и деталей без учета требова­ ний, предъявляемых к качеству изготовляемой продук­ ции.

Во взаимоотношениях между цехами-поставщиками и цехами-потребителями РЭМ принципы хозяйственного' расчета не осуществляются, в результате чего цехи-по­ ставщики фактически не несут материальной ответствен­ ности за низкое качество выпускаемых ими изделий. Кроме того, отсутствие стимула для улучшения качест­ ва выпускаемых деталей и узлов способствует нерацио­ нальному использованию имеющихся в этих цехах мате­ риальных и трудовых ресурсов.

Внедрение новых методов планирования и экономи­ ческого стимулирования с учетом требований, предъяв­ ляемых к качеству продукции, является реальным сред­ ством для улучшения всех показателей работы цехов и предприятия в целом. Разработка системы экономичес­ кого стимулирования повышения надежности и долго­ вечности оборудования должна начинаться с установле­ ния фактических сроков службы деталей и узлов.

При отсутствии отчетных данных следует произвести экспертную оценку сроков службы наиболее быстроизнашивающихся деталей, выход из строя которых связан с большими затратами трудовых и материальных ресур­ сов и длительными простоями оборудования. Эта рабо­ та может быть выполнена представителями цехов, про­ изводящих и потребляющих детали оборудования, под непосредственным руководством отдела главного меха­ ника предприятия.

Наряду с организацией учета фактических сроков службы деталей и узлов необходимо обеспечить поступ­ ление от предприятий информации, наиболее полно от­ ражающей все вопросы повышения надежности и долго­ вечности оборудования. Получение и обработка этой информации должны производиться по единой методике. В этом отношении заслуживает внимания отраслевая методика сбора и обработки информации по определе­

нию надежности и ее количественных показателей, при­ меняемых для горных машин и оборудования1.

Для оценки надежности металлургического оборудо­ вания также необходимы единые отраслевые стандарты. После установления фактических сроков службы быстроизнашивающихсядеталей путем экспертной оценки сле­ дует разрабатывать систему показателей для стимулиро­ вания повышения качества (износостойкости и прочно­ сти) деталей и сменного оборудования Предприятий чер­ ной металлургии.

Учитывая особенности технологических процессов и конструкций агрегатов на всех пределах металлургичес­ кого производства, необходимо установить показатели, от которых зависит надежная и долговечная работа обо­ рудования.

Для разработки системы материального стимулиро­ вания всю продукцию цехов ремонтной службы можно дифференцировать по двум признакам:

1) по ответственности деталей в зависимости от их значения для безопасности работы и обеспечения непре­ рывности технологических процессов (табл. 16);

Т а б л и ц а 16

Значения коэффициента ответственности деталей К0.д

1 ОСТЫ 24.080.02 и 24.080.03 — отраслевые стандарты министер­ ства тяжелого, энергетического и транспортного машиностроения.

98

i2) по сложности замены деталей в случаях их поло­

Для повышения надежности оборудования необходи­ мо стимулировать повышение сроков службы деталей, замена которых требует длительных остановок агрегатов и машин. Совершенно несоизмеримы затраты труда на замену различных деталей такой машины, как ножницы для резки металла: если замену шестерен редуктора нельзя произвести без его разборки и сборки, то за­ мену ножа можно произвести значительно быстрее. Поэтому при разработке системы материального стиму­ лирования сложность замены деталей должна обяза­ тельно учитываться.

Экспертная оценка сроков службы быстроизнашивающихся деталей должна быть оформлена номенклатур­ ным списком за подписями представителей заинтересо­ ванных цехов и службы надежности предприятия. Но­ менклатурный список после согласования с главным механиком утверждается главным инженером предпри­ ятия (приложение 1). Номенклатурный список периоди­ чески подлежит пересмотру. При неизменных услови­ ях эксплуатации сроки службы деталей, предусмотрен­ ные номенклатурным списком, устанавливаются на период от одного года до трех лет.

Премирование персонала должно производиться в зависимости от показателей работы путем доплат к ос­ новному заработку рабочих и к должностному окладу ИТР, занятых изготовлением и упрочнением РЭМ, ухо­ дом за оборудованием, а также сотрудников службы надежности предприятия.

Так как сроки службы деталей не являются величи­

достигается применением новых материалов для их изго­ товления или различных способов упрочнения, что свя­ зано с изменением их себестоимости. Поэтому матери­ альное поощрение за повышение срока службы оборудо­ вания должно производиться с учетом стоимости изготовления деталей с повышенной долговечностью. Во всех случаях отношение стоимости новой долговечной детали к сроку ее службы должно быть не больше, чем для заменяемой детали.

На основании приведенных выше условий показа­ тель надежности Я„ деталей может быть определен по ■следующей формуле:

где Р —■количество разноименных деталей с повы­ шенной стойкостью;

Л о . д и Кс.з — одно из трех значений коэффициентов от­ ветственности и сложности замены детали;

Тд и Т3 — срок службы новой и заменяемой детали;

100