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

Сд и С3 — стоимость изготовления новой и заменяемой детали.

В табл. 18 приводятся исходные данные для расчета показателя надежности деталей механизма выталкива­ ния стрипперного крана, изготовленных из стали 35ХНВ, при изменении их упрочнения.

Для повышения срока службы указанные детали вместо объемной закалки подвергли нитроцементации, в связи с чем изменились стоимость их изготовления и сроки службы.

ответственности должен быть для всех деталей одина­ ковым, т. е. 1,3. Коэффициент сложности замены будет

= 37,1.

Как видно из приведенных данных при увеличении сро­ ков службы деталей в два-три раза, стоимость изготов­ ления отдельных деталей повысилась в пределах от 30 до 60% • В соответствии с полученными результатами размер премий рабочим и инженерно-техническим работ­ никам за повышение надежности деталей может быть установлен по шкале, приведенной в табл. Ш.

Премия за улучшение качества детали должна на­ числяться при увеличении срока ее службы не менее чем в два раза после двукратной установки. В данном случае при значении показателя надежности выше 30,0 размер премии составит для рабочих и ИТР, непосред­ ственно занятых изготовлением и упрочнением деталей, 50%, а для остальных категорий'40% К месячному за­ работку.

Для повышения ответственности персонала за каче­ ство изготовления деталей и сменного оборудования,

Т а>б л и ц а 19 .

а также за строгое соблюдение правил его эксплуатации каждый случай внеплановой остановки механического оборудования из-за преждевременного выхода из строя каких-либо деталей должен подвергаться всестороннему изучению. В комиссию для определения действительных причин неисправности оборудования входят представи­ тели дежурного и эксплуатационного персонала того це­ ха, в котором установлено оборудование, цеха — изгото­ вителя РЭМ и службы надежности предприятия. Для анализа качества материала или упрочнения вышедшей из строя детали в работе комиссии могут участвовать работники центральной лаборатории предприятия.

В зависимости .от установленной причины внеплано­ вой остановки оборудования персонал того цеха, по ви­ не которого произошел простой, лишается части премии: эксплуатационный персонал основного цеха, если при­ чиной выхода из строя оборудования является наруше­ ние правил его эксплуатации; дежурный персонал—за нарушение режима смазки, крепления деталей и узлов, несвоевременное обнаружение дефектов, приведших к внеплановой остановке агрегатов и машин; работники цехов ремонтной службы, изготовляющей РЭМ, и служ­ бы надежности предприятия, если причиной простоя яв­ ляется неудовлетворительное качество деталей. Процент снижения премии устанавливается в зависимости от дли-

102

тельности простоев и причиненного ущерба нз-за вне­ плановой остановки оборудования.

Поскольку предусмотреть всю совокупность факто­ ров, влияющих на качество изготовления РЭМ, чрезвы­ чайно сложно, приведенная методика не может претен­ довать на универсальность. На каждом предприятии в зависимости от конкретных производственных условий должны быть разработаны основные принципы стимули­ рования и повышения ответственности персонала за улучшение качества и удлинение сроков службы дета­ лей оборудования.

Гл а в а VIII

МЕТОДЫ УПРОЧНЕНИЯ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ

ДЕТАЛЕЙ ОБОРУДОВАНИЯ

Краткая характеристика методов, применяемых в черной металлургии-

Решающими факторами повышения надежности и долговечности оборудования являются улучшение ка­ чества и повышение износостойкости деталей и запасных частей.

•Известно, что одна из причин простоев металлурги­ ческого оборудования и недостаточной длительности межремонтных периодов — низкое качество запасных частей, изготовляемых на предприятиях отрасли. Ежего­ дный расход деталей и запасных частей (без валков и изложниц) достигает 40% от общей массы находящего­ ся в эксплуатации механического оборудования. На ре­ монт и замену изношенных деталей и узлов оборудова­ ния предприятий черной металлургии ежегодно расхо­ дуется около 4,5 млн. т металла, в том числе только в горнорудной промышленности расход металла для ре-

мости от расходов на его ремонт, значительную долю которых составляют затраты на изготовление и замену запасных частей. Сокращение этих затрат позволило бы увеличить оптимальную долговечность машин, что наглядно подтверждается изменением удельных расхо­ дов на единицу продукции (работы) в зависимости от срока службы машины (рис. 6). При сокращении рас­ ходов на ремонт кривая 3 станет более пологой, точка минимума кривой 4 сдвинется вправо, что приведет к уве­ личению оптимальной долговечности оборудования Гф.

Однако одной из причин нерационального использо­ вания металла и чрезмерного расходования его для из­ готовления новых деталей является недостаточное внед­ рение различных методов упрочнения и восстановления имеющихся деталей и узлов. В черной металлургии упрочнение деталей оборудования применяется на боль­ шинстве предприятий, однако далеко не в одинаковой степени.

В настоящее время из всех применяемых методов и способов упрочнения деталей наибольшее распростране­ ние получили: 1) .способ металлопокрытий путем меха­ низированной и ручной наплавки: 2) термическая обра­ ботка путем объемной и поверхностой закалки с нагре­ вом токами высокой частоты (ТВЧ) или газо-кислород­ ным пламенем.

Доля наплавляемых деталей в общем выпуске изде­ лий с механической обработкой в целом по черной ме­ таллургии составляет около 15%, в том числе 25—30% на передовых предприятиях, где имеются специализиро­ ванные наплавочные участки.

Металлопокрытия

Одним из наиболее эффективных методов упрочне­ ния и восстановления деталей является механизирован­ ная наплавка. Наплавке подвергают детали различных видов оборудования:

в горнорудной промышленности — колесные пары электровозов и думпкаров, детали насосов, ролики бу­ тар, ролики, колеса и детали ковшей экскаваторов, ножи бульдозеров, крестовины железнодорожных путей, ко­ лосниковые пластины грохотов агломерационных машин, стенки вакуум-камер, звездочки роторов агломерацион­ ных машин;

в коксохимическом производстве — била молотковых

104

дробилок, шайбы дисковых грохотов, импеллеры флотомашин, звездочки транспортеров и элеваторов, плунже­ ры нафталиновых прессов;

в доменном производстве — детали засыпных устрой­ ств доменных печей, клапаны пылеуловителей, шкивы скиповых подъемников и колеса скипов, барабаны лебе- 'док, звездочки пластинчатых транспортеров, детали бро­ невой защиты;

в сталеплавильном производстве — хоботы, кассеты подшипников и ходовые колеса завалочных машин, шей­ ки валов, ходовые колеса заправочных машин, шихто­ вых, заливочных и разливочных кранов;

в прокатном производстве — ролики рольгангов, пра­ вильных машин, агрегатов резки и моталок, крышки кромкокрошительных ножниц, валы, оси и подушки ра­ бочих клетей, оправки выталкивателей рулонов, шпинде­ ли, плунжеры, механизмы уравнительных клапанов и подъемных столов, ножи горячей резки, сухари рабочих клетей, валки всех клетей прокатных станов.

Наплавке подвергают также ходовые колеса электро­ мостовых кранов, имеющихся в каждом цехе металлур­ гического предприятия, тормозные шкивы и муфты раз­ личных видов оборудования. •

Преимуществом наплавки по сравнению с другими методами упрочнения является ее универсальность. Применяя различные марки электродной проволоки, наплавку можно производить не только для упрочнения рабочих поверхностей деталей, но и для восстановления их первоначальных размеров.

Механизированная электронаплавка — один из наи­ более эффективных способов изготовления биметалли­ ческих деталей, а также восстановления размеров изно­ шенных деталей, имеющих износостойкий верхний рабо­ чий слой и мягкую вязкую сердцевину. Формирование наплавленного металла происходит под слоем флюса, предохраняющего металл от воздействия газов воздуха и разбрызгивания, что обеспечивает лучшее качество металла в наплавленном слое.

Для восстановления размеров изношенных деталей, которые по условиям работы не требуют высокой изно­ состойкости, наплавку производят обычной тянутой про­ волокой, близкой по химическому составу к металлу из­ делия, под флюсом АН-348А или ОСЦ-45 без предвари­ тельного подогрева изделия.

105

Для придания повышенной износостойкости повер­ хности деталей, наиболее подверженных термическому, абразивному или другим видам износа, наплавку произ­ водят высоколегированной проволокой различных марок (порошковой или тянутой) под флюсами АН-20 и

АН-30.

Перед наплавкой детали нагревают до 350—380°С при помощи индукторов, питаемых токами промышлен­ ной частоты или в индукционной печи, а также другими способами.

Существенным преимуществом наплавки по сравне­ нию с любым видом термической обработки является возможность ее многократного повторения. Даже при самой высокой эффективности термической обработки, обеспечивающей значительное повышение срока службы детали, после разового упрочнения деталь должна быть заменена новой. Наплавка позволяет производить пов­ торные упрочнения деталей с восстановлением их перво­ начальных размеров десятки раз. Так, на заводе им. Дзержинского 12 пар обжимных валков стана 550 вос­ станавливали 67 раз, а 20 шт. средних валков стана трио 650 (длина бочки 1800 мм)— более ЮО раз.

■После выработки наплавленного слоя на глубину 3— 4 мм наплавку валка можно повторять до тех пор, пока он не выйдет из строя из-за возникновения глубоких трещин. Благодаря многократному восстановлению из­ ношенных валков и повышению их износостойкости уменьшается потребность в металле для изготовления сменного оборудования,, сокращаются простои станов из-за перевалок и увеличивается их производительность.

Экономия, получаемая в результате наплавки валков прокатных станов (без учета экономического эффекта от наплавки других деталей оборудования), на ряде пред­ приятий составляет несколько сот тысяч рублей ежегод­ но.

На передовыхпредприятиях общая сумма экономии в результате применения наплавки для упрочнения и восстановления деталей оборудования составляет: на Магнитогорском комбинате 3000, на Нижне-Тагильском 1000, на заводе «Азовсталь» 500 тыс. руб. в год.

На Магнитогорском комбинате в 1975 г. планируется наплавить 11200 т деталей, из них 3700 т валков.

Ниже приводится укрупненная номенклатура сталь­ ных деталей, наплавляемых на ММК:

106

Термическая обработка деталей

Несмотря на высокую эффективность наплавки рабо­ чих поверхностей деталей, некоторые из них по своей конфигурации или по условиям эксплуатации не могут быть наплавлены. Поэтому для многих деталей метал­ лургического оборудования применяются другие спосо­ бы упрочнения, в частности поверхностная или объемная закалка. К таким деталям относится все многообразие видов зубчатых пар. На каждом предприятии имеются тысячи самых разнообразных зубчатых колес, шестерен, валов-шестерен и т. д. Как правило, в таких деталях под­ лежат упрочнению зубья, которые ‘больше всего подвер­ гаются износу.

Поскольку оборудования для механизированной нап­ лавки зубьев не существует, а ручная наплавка нерацио­ нальна, основным способом их упрочнения является термическая обработка.

В зависимости от размеров, модуля и условий эксплуа­ тации зубчатые пары подвергаются объемной или повер­ хностной закалке с нагревом газо-кислородным пламе­ нем или т. в. ч. Обычно мелкомодульные шестерни (до т — 8) малого диаметра подвергаются объемной закал­ ке, так как при поверхностной закалке зубья шестерни мелкого модуля прокаливаются насквозь или же зака­ ливается только часть каждого зуба. В том и другом случае вследствие концентрации напряжений на границе закаленной и незакаленной части зубьев, при поверхност­ ной закалке создается опасность их быстрого разруше­ ния из-за выкрощивания-

т. в. ч. или газо-кислородным пламенем. Начиная с гп= 8 есть возможность конструктивно оформить индуктор' т. в. ч. и подвергать закалке не только рабочие повер­ хности зубьев, но и впадины между ними.. При этом дос­ тигается наиболее благоприятное расположение зака­ ленных поверхностей для снижения возможного возник­ новения концентрации напряжений и обеспечения высокой износостойкости зубьев. В этом, заключается основное преимущество нагрева т. в. ч. по сравнению с нагревом газо-кислородным пламенем при поверхностной закалке. При нагреве газо-кислородным пламенем впади­ ны не прокаливаются..

Ш9

Термической обработке 'подвергают также звенья, втулки и валки различных .целен, сопла гидросбива ока­ лины, иожи для резки холодного металла и др.

На ряде предприятий в результате применения совре­ менных способов термической обработки достигнут зна­ чительный экономический эффект.

На Череповецком металлургическом заводе нашла широкое применение поверхностная закалка рабочих по­ верхностей с нагревом т. в. ч. крупногабаритных валов, валов-шестерен, направляющих станин станков, подкра­ новых рельсов и других деталей оборудования.

Для закалки с нагревом т. в. ч. завод изготовил сво­ ими силами специализированное оборудование:

станок для закалки зубьев цилиндрических прямозу­ бых, косозубых, шевронных и конических шестерен и ва­ лов-шестерен из углеродистых и легированных сталей конструкции ВПТИТяжмаш, который работает на полу­ автоматическом режиме. Электропитание закалочного контура осуществляется от машинного генератора МГЗ-108;

станок для закалки валов и валов-шестерен, штанг и других цилиндрических длинномерных деталей; электро­ питание получает от машинного генератора МГЗ-252;

станок для закалки рабочих поверхностей станин, рельсов и других плоских длинномерных деталей, а так­ же .внутренних поверхностей. Электропитание станка в зависимости от требуемой глубины закалки осуществля­

конических — до 1000 м.м при модуле 10—50 мм; валов и других цилиндрических длинномерных дета­

лей диаметром 40—600 мм. длиной до 500 мм; станин, рельсов и других плоских длинномерных дета­

лей длиной до 12000 мм, шириной до 2000 мм.

Кроме того, н.а заводе применяется закалка с нагре­ вом т. в. ч. зевов шпиндельных соединений и других де­ талей с внутренней рабочей поверхностью. Такая закалка

ПО