Союз литейщиков Санкт-Петербурга

главная » библиотека литейщика » Публикации » Литейное производство сегодня и завтра

библиотека литейщика

Публикации

Литейное производство сегодня и завтра

По материалам 6-й Всероссийской научно-практической конференции,
г. Санкт-Петербург, 20-22 июня 2006 года
к.т.н. В.И. Евсеев, вице-президент Союза литейщиков Санкт-Петербурга

Июнь в Санкт-Петербурге – время белых ночей. Много лет назад оно было удачно выбрано для проведения первой научно-практической конференции с названием, которое использовано автором в заглавии данной статьи. Конференция организуется раз в два года, в промежуток между съездами российских литейщиков. Последний, 7-й съезд состоялся в мае 2005 года в г. Новосибирске, а в июне этого года в нашем городе была проведена 6-я конференция. Подобное сочетание важных для литейщиков событий стало доброй и полезной традицией.

Организаторы конференции: Некоммерческое партнёрство «Союз литейщиков Санкт-Петербурга», Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, ОАО «Проектно-технологический институт литейного производства», Межрегиональный центр экономики и техники. Конференция проводилась на базе Государственного регионального образовательного центра (агентство «Росатом»).

Современное состояние и развитие российской экономики, в целом, а металлургии и машиностроения, в частности, предъявляет к литейному производству новые требования во всех его элементах (организация, оборудование, технологии, экология, кадры). С другой стороны, для учёных, специалистов и предпринимателей открываются новые горизонты и возникают стимулы для активизации инновационной деятельности и создания современного вида инфраструктуры для её реализации. Перечисленные факторы позволили руководителям конференции, в качестве которых выступили д.т.н. С.С.Ткаченко, к.т.н. В.С.Кривицкий (НП «Союз литейщиков Санкт-Петербурга») д.т.н. профессор Г.А.Косников (СПб государственный политехнический университет), сформулировать основные направления её работы. Эти направления охватили практически весь комплекс проблем современного литейного производства, а именно:

состояние и направления развития мирового и отечественного литейного производства;
современные технологии, материалы и оборудование;
диагностика, сертификация и управление качеством отливок;
компьютерные технологии в литейном производстве;
экология и охрана труда;
экономика и организация производства;
подготовка кадров.

В 10.00 20-го июня конференцию открыл президент Союза литейщиков Санкт-Петербурга д.т.н. С.С. Ткаченко, (фото 1).

Фото 1.

Фото 2.

Он отметил представительность состава участников – более ста человек из 60 предприятий и организаций России, Украины и Польши. С приветственным словом к участникам конференции обратился президент Российской ассоциации литейщиков д.т.н. профессор И.А. Дибров (фото 2). Он пожелал успехов в работе конференции и выразил надежду, что её результаты послужат развитию литейного производства в России и активизации процесса его технического и технологического перевооружения.

Фото 3.

Фото 4.

Перед началом выступлений по программе конференции делегаты и гости стали свидетелями приятной церемонии, которая посвящена 80-летию со дня рождения одного из старейших литейщиков России, крупного учёного доктора технических наук профессора Олега Николаевича Магницкого. С юбилеем его тепло поздравили руководители Российской ассоциации литейщиков и Союза литейщиков Санкт-Петербурга (фото 3). О.Н.Магницкому присвоено звание почётный литейщик Санкт-Петербурга. В ответном слове юбиляр заверил, что будет и дальше работать на благо российской промышленности, а также представил очередную свою монографию, которая только что появилась из типографии для участников конференции (фото 4).

По первому направлению работы конференции отметим четыре основных доклада, характеризующие работу Союза литейщиков Санкт-Петербурга в современных условиях. Эти доклады логически увязаны, отражают состояние и перспективы развития литейного производства, задачи и пути активизации инновационной деятельности и создания необходимой инфраструктуры для её реализации в этой отрасли промышленности.

Доклад президента С.С.Ткаченко посвящён участию Союза в решении наиболее острых проблем литейного комплекса города. В частности, он отметил, что литейное производство страны и региона находится в сложных экономических условиях: в стране продолжается кризис государственной инвестиционной системы, глубина и продолжительность которого привели к тяжёлым, а в ряде случаев к катастрофическим последствиям для целых научных направлений, институтов, больших и малых предприятий этой важной отрасли.

В таких условиях консолидация научных сил, использование производственного потенциала, формирование инновационной политики, решение проблемы подготовки кадров стали насущной необходимостью и предопределили создание организации по защите общих интересов в литейном производстве региона. Эту работу призвано выполнять созданное в мае 2005 года Некоммерческое партнёрство «Союз литейщиков Санкт-Петербурга» как преемник Ленинградской ассоциации литейщиков.

Наиболее важным направлением деятельности Союза является формирование инновационной политики во всём её многообразии. Докладчик привёл ряд успешных шагов в этом направлении: перевооружение литейного цеха Рязанского станкостроительного завода по проекту ОАО «ПТИлитпром», техническое перевооружение литейного производства на заводе «РУСТ-95», спонсором которого стало ОАО «Газпром» и ряд других. К прорывным технологиям можно отнести масштабное применение разработанного ОАО «ПТИлитпром» экологически чистого «ФОСКОН-процесса» для холоднотвердеющих формовочных и стержневых смесей и противопригарных покрытий. Сегодня эта технология внедрена на более чем 40 предприятиях России и ряда зарубежных стран.

Надежды членов Союза в инновационной деятельности связаны с созданием в регионе внедренческих экономических зон (технопарков). Специалистами Союза готовятся предложения по созданию и включению Научно-технического внедренческого центра по литейному производству в качестве резидента для участия в технопарке. Мы обладаем необходимым научным и производственным потенциалом для продвижения своих идей и разработок на современный рынок.

В регионе очень остро ощущается проблема дефицита инженерных и рабочих кадров в литейном производстве, за годы перестройки и реформ в значительной степени утрачены возможности начального и среднего профобразования по литейным специальностям. Союзом ставится задача разработать профессиональные стандарты и предложить их соответствующим ведомствам и учебным заведениям для подготовки специалистов, отвечающих потребностям рынка. Планируется участие специалистов Союза в учебном процессе, приёме экзаменов, делаются первые шаги по организации учебного центра по переподготовке инженерных кадров.

Союзом установлены контакты с администрацией города, Фондом поддержки промышленности, СПб торгово-промышленной палатой и другими организациями, определяющими промышленную политику в городе. С Российской ассоциацией «Станкоинструмент» (г. Москва) заключён договор о совместной деятельности.

Сегодня в инновационной деятельности Союза вместо политики «выживания» всё в большей степени реализуется политика развития, и в этом мы видим залог наших будущих успехов.

Второй доклад вице-президента Союза литейщиков Санкт-Петербурга к.т.н. В.С.Кривицкого, (фото 5), посвящён мониторингу производственных возможностей литейных цехов региона.

В разработанной методике выполнения этой работы введено понятие «производственные возможности цеха (участка), отличающееся от статистического понятия «мощность» и фактического выпуска отливок, а объёмы производства литых заготовок дифференцированы по группам массы и серийности. Под производственными возможностями понимается ресурс производства на текущий момент с учётом износа оборудования, наличия кадров и материалов, наличия или отсутствия автоматизированных систем управления и т.д. По мнению докладчика, такой подход является наиболее объективным и достоверным показателем для использования в действующей сегодня системе субконтрактинга.

По экспертной оценке мониторингом было охвачено до 90% производственных возможностей литейных цехов в регионе. Эти возможности в настоящее время оцениваются в объёме, около 200 тысяч тонн отливок в год из различных сортов стали, чугуна и сплавов цветных металлов. На начало 90-х годов производственные возможности региона составляли 450 тысяч тонн.

Наряду с известными болезнями мониторинг выявил ряд прогрессивных тенденций в литейных цехах региона. В их числе докладчик отметил следующие тенденции:

Подавляющий объём производства жидкого металла обеспечивается в электрических печах, что является одним из непременных условий обеспечения качества основной продукции;
Высокими темпами развивается производство стержней и форм из холоднотвердеющих смесей различного состава, что в полной мере соответствует преобладающему в регионе индивидуальному и мелкосерийному характеру производства. Это позволило расширить применение безопочной формовки отливок для более крупных групп по массе. Важным фактором повышения качества поверхности отливок явилось расширение применения вакуумно-плёночной формовки (см. пятое направление работы конференции).
Обеспечивается высокий удельный вес производства отливок специальными способами (по выплавляемым моделям, по газифицируемым моделям, под высоким давлением, в оболочковые формы, в кокиль и другие) – до 15% от общего выпуска. Это один из самых высоких показателей в стране. Рядом цехов освоено производство отливок из сплавов на основе титана, цинка, магния.

За последние годы меняются приоритеты в развитии технологических процессов литейного производства в сторону их совместимости с окружающей средой. На первый план выходят экологические аспекты производства, которые определяются вредными выбросами в атмосферу, жёстко регламентируемыми Киотским протоколом.

Большим недостатком является ориентирование инвестиционной политики в регионе на иностранный капитал. Отсутствие собственных инвестиций – основная преграда развитию машиностроения и литейного производства. Наши надежды связаны с реализацией проектов по созданию особых экономических внедренческих зон в регионе.

Третий доклад, посвящённый анализу инновационного потенциала Санкт-Петербурга в области литейного производства, сделал генеральный директор ЗАО «ЦНИИМ-ИНВЕСТ» д.т.н. профессор В.Ю.Пирайнен, (фото 6).

Докладчик принял участие в важном событии – в работе специализированной конференции «Российская инновационная система: от абстрактных планов к реальным проектам», которая состоялась 19 апреля в г. Москве. На конференции активно обсуждался национальный доклад «Инновационное развитие – основа ускоренного роста экономики Российской Федерации». Важно отметить, что шаги, предпринимаемые руководством Союза литейщиков, лежат в русле намеченных на конференции «…практических эффективных совместных действий бизнеса, государства и науки, крайне необходимых для завоевания Россией достойного места в постиндустриальном мире».

В.Ю.Пирайнен в своём докладе опирался на материалы московской конференции при анализе потенциала города и обосновании инновационного пути развития литейного производства. Он, в частности, отметил, что под инновациями следует понимать не только внедрение новых материалов и технологий, но и освоение новых форм частно-государственного хозяйствования и новых форм производственных отношений. При этом очень важным аспектом подобного пути развития является закономерная инициатива производственников «на местах» в стремлении создавать особые экономические зоны и технопарки для активизации инновационной деятельности. Такое положение в полной мере относится к работе Союза литейщиков Санкт-Петербурга. Поэтому можно уверенно заявить, что создание в городе под эгидой Российской ассоциации производителей станкоинструментальной продукции «Станкоинструмент» и Российского союза промышленников и предпринимателей современного станкостроительного технополиса было бы делом крайне своевременным и экономически целесообразным. Этому процессу должен способствовать огромный потенциал города и наличие богатого задела в виде научно-технологических разработок в области литейного производства, большая часть которых осталась невостребованной производством и оказалась не доведённой до уровня инновационной технологии как товара в его современном экономическом понимании.

Четвёртый доклад в первом направлении под названием «Организационные и структурные проблемы создания технопарков в литейном производстве» сделал автор настоящей статьи. Основой доклада послужили материалы статей, опубликованных в нескольких центральных и региональных журналах и отражающих пути и возможности создания необходимой инфраструктуры в виде технопарка для активизации инновационной деятельности в литейном производстве. Основным выводом доклада явилось утверждение того, что город имеет все необходимые условия для реализации такого проекта, а также предложение по составу и структуре реального технопарка в рамках реализации программы технологического перевооружения станкостроительной промышленности.

Отметим кратко наиболее представительные доклады по второму направлению работы конференции, касающемуся современных технологий, материалов и оборудования.

Доклад авторов из ОАО «ПТИлитпром», Санкт-Петербург, (С.С.Ткаченко, Г.А.Колодий, В.С.Кривицкий), «ФОСКОН-процесс: состояние, преимущества, перспективы» посвящён разработке новых материалов и процессов в литейном производстве, о чём уже говорилось в статье. При решении подобных задач доминирующим фактором становится критерий экологической безопасности. В связи с этим весьма перспективным представляется комплекс работ Проектно-технологического института литейного производства по исследованию и внедрению «ФОСКОН-процесса» изготовления холоднотвердеющей смеси (ХТС) на основе связующего – алюмоборфосфатного концентрата – АБФК («Фоскон-350») и порошкового отвердителя фосфатной композиции (ПОФК) на основе магнезита.

Широкое внедрение этой разработки в различных странах позволило сформулировать преимущества данной технологии по сравнению с ХТС на синтетических смолах:

практическое отсутствие вредных выбросов на рабочих местах и в окружающую среду, прежде всего бензопирена и диоксида углерода;
обеспечение требуемого качества отливок;
возможность использования отечественных исходных материалов и универсального смесеприготовительного оборудования;
лёгкая выбиваемость смеси из отливок;
возможность использования отработанной смеси после механической регенерации;
отсутствие прилипаемости смеси к оснастке;
возможность использования песка с повышенной глинистой составляющей и смеси при минусовой температуре;
повышенная термостойкость и пониженная газотворность смеси.

Экономический эффект достигается, главным образом, за счёт применения отечественных материалов, которые в 3-5 раз дешевле импортных синтетических смол. Экономическая эффективность по расчётам авторов составляет около 1 тысячи рублей на 1 тонну отливок. Предлагаемая технология может быть применена при изготовлении средних и крупных отливок в разносерийном производстве в объёме около 450 тысяч тонн, что составляет порядка 10% от общего выпуска литья в России.

Важный и содержательный доклад сделал один из старейших в России специалистов-литейщиков А.А.Волкомич (ЗАО «Литаформ», г. Москва), (фото 7).

Он посвятил своё выступление проблемам и задачам развития производства отливок в разовых формах. Основные требования к литейному производству для машиностроения в рыночных условиях – высокая сложность и стабильно высокое качество отливок.

Проблемы качества отливок обострились в связи с широким переходом от массового и крупносерийного производства к мелкосерийному и связанному с этим резкому возрастанию разнообразия и частоты смены номенклатуры отливок. Вследствие этого при недостаточной гибкости техпроцессов и оборудования значительно снизилась стабильность производства и выросли потери от брака.

Кардинальное решение проблемы стабилизации качества отливок наиболее эффективно может быть обеспечено только на основе модернизации оборудования с целью повышения технологической гибкости производства в сочетании с разработкой и внедрением компьютеризированных систем проектирования, мониторинга и управления качеством отливок.

Одна из важнейших современных задач связана с рыночными требованиями резкого расширения номенклатуры и сокращения сроков, требуемых для освоения производства новых типов отливок. Эта задача заключается в кардинальном повышении технического уровня систем подготовки производства. Таким требованиям отвечает создание комплексных компьютеризированных систем подготовки производства, включающих стадии разработки технологической и конструкторской документации, программ и изготовления оснастки на станках с ЧПУ, испытания и доводки оснастки в производственных условиях.

Практически весь комплекс перечисленных проблем решает ЗАО «Литаформ» как инжиниринговая, научно-исследовательская, конструкторская, технологическая и производственная фирма.

Доклад генерального директора группы компаний «РЭЛТЕК», г. Екатеринбург, Ю.А.Петрова, (фото 8), посвящён существующему и перспективному производству сложного, наукоёмкого электротехнического оборудования. Он дал всестороннюю характеристику основных видов производимой продукции:

индукционных плавильных печей средней и высокой частоты объёмом от 0,25 тонн до 16 тонн.;
индукционных миксеров до 30 тонн;
уникальных установок сквозной и поверхностной термообработки;
ультразвукового технологического оборудования для очистки, дегазации, сварки и др.

Производимое оборудование сертифицировано Росстандартом, а система обеспечения качества продукции сертифицирована в соответствии с требованиями стандарта ISO 9001.

Докладчик поделился интересным и показательным опытом конкурентной борьбы с зарубежными поставщиками подобного оборудования на российском рынке.

О применении современных огнеупорных материалов в литейном производстве рассказал в своём докладе М.А.Дружевский, (фото 9). Российская фирма ООО «Родонит», г. Санкт-Петербург, является партнёром передовых зарубежных производителей огнеупоров для литейного производства: «Vesuvius» и «SP-Minerals OY AB».

Немецкая компания «Vesuvius» является мировым лидером в производстве огнеупорных материалов с использованием новейших технологий, разработанных в исследовательских центрах компании. Основными видами продукции для литейного производства являются:

тигли на основе графита и карбида кремния, обладающие высокой стойкостью к термошоку и окислению;
системы контроля разливки металла с применением моноблока-стопора и сопла для ковшей и дозирующих печей;
моноблочные роторы-дегазаторы для очистки алюминия и его сплавов;
металлопроводы для подачи металла в системах литья низкого давления;
защитные чехлы для термопар, позволяющие проводить непрерывные измерения температуры при их нахождении в жидком металле;
керамические вспенённые фильтры практически для любых металлов и сплавов.

Скандинавская компания «SP-Minerals OY AB» является одним из крупнейших производителей огнеупорных материалов марки ФИНМИКС. Они являются высококачественным долговечным материалом для футеровки индукционных печей и представляют собой смесь из огнеупорного кварцита и соединения бора, а также на основе оксида алюминия.

Поставляемые материалы отвечают следующим основным принципам:

обеспечение безопасности использования для работников цеха и окружающей среды;
обеспечение долговечности футеровки;
достижение экономической выгоды.

К сожалению организаторов конференции, в её материалах вопросы третьего направления, а именно, диагностики, управления качеством отливок и сертификации продукции не нашли должного отражения со стороны участников конференции. Были представлены единичные доклады, которые не смогли охватить весь спектр очень важных проблем, присущих современному литейному производству. Этот факт говорит о недостаточном внимании учёных, специалистов-производственников к проблемам качества литейной продукции как для поставки её на внутренний рынок, так и для выхода на зарубежные рынки машиностроительных отраслей промышленности.

В данной статье приведём основные положения доклада заведующего кафедрой Нижнетагильского государственного технологического института профессора В.М.Грузмана под названием «Диагностика дефектов отливок». Автор предложил использовать вероятностные методы в оценке качественных характеристик литейных процессов. Он отметил, что успех в управлении качеством отливок во многом зависит от учёта стохастической природы объекта управления, а для результативной борьбы с пороками отливок необходимо, в первую очередь, правильно поставить диагноз, идентифицировать вид дефекта. Приведённые соображения были положены в основу разработанного алгоритма для постановки диагноза по дефектации отливок и соответствующей части компьютерной программы «Технолог». Предложенный алгоритм определяет следующий порядок постановки диагноза дефектности отливок:

Описать и зафиксировать: конфигурацию, очертание и размеры дефекта в плане, его глубину, удаление от места подвода расплава в форму (сопряжение питателя и отливки) и от плоскости разъёма полуформ.
Описать состояние поверхности дефекта, обязательно указав её цвет и шероховатость.
Зафиксировать дату изготовления отливки и химический состав расплава, температуру его заливки в форму, свойства формовочной смеси в этот день.
Зафиксировать суждения о дефекте со стороны работников цеха, особенно рабочих, непосредственно связанных с изготовлением дефектной отливки.
Обратиться к литературным и другим источникам информации о дефектности отливок. Сравнить их с реальными визуальными признаками дефекта.
При вспышке брака для установления источников появления дефекта определить коэффициенты корреляции между технологическими показателями и уровнем брака. Проверить гипотезы о равенстве средних значений и дисперсий этих показателей до и после вспышки брака. Вычислить средние значения показателей в генеральной совокупности. Определить вероятностный брак при отливке (отклонения от требований стандарта на предприятии) в технологических материалах по свойствам.

С применением описанного алгоритма докладчик привёл конкретные примеры постановки диагноза дефектности для различных отливок.

В качестве ещё одного примера для третьего направления конференции можно привести доклад украинских коллег С.Г.Пелых и О.И.Пономаренко (Восточноукраинский НУ имени В.И.Даля, г. Луганск; НТУ «Харьковский политехнический институт»). Название доклада - «Использование информационных технологий в системах управления качеством отливок». Он посвящён созданию принципиально новой информационной технологии и основного её инструмента – экспертных систем, представляющих собой программные комплексы, способные на основе обработки знаний решать задачи организационного, управленческого и технологического характера. Для создания экспертных систем технического характера основными инструментами представления знаний являются продукционные модели и фреймы. Применение современных информационных технологий позволяет не только значительно повысить эффективность решения традиционных задач в области технологии литья, но поставить и решить принципиально новую задачу по управлению конкурентоспособностью отливок. В докладе представлена разработанная структурная схема экспертной системы для решения этой задачи.

Последний доклад с полным основанием можно отнести и к четвёртому направлению работы конференции, на которой компьютерные технологии в литейном производстве были представлены многими докладами. Остановимся на двух из них.

Первый – «LVMControl – САМ система моделирования процессов формирования отливок сложной конфигурации», авторы – В.В.Васькин, И.Л.Ломаев, С.Г.Луценко, И.А.Главатских (Удмуртский государственный университет). Он посвящён разработке пакета прикладных программ для моделирования физических процессов применительно к технологии изготовления отливок сложной конфигурации. Существующие математические модели и пакеты программ используют, в основном, два типа сеточных моделей: метод конечных элементов (МКЭ) и метод конечных разностей (МКР) нулевого порядка для аппроксимации поверхности. Разрабатываемый авторами доклада метод МКР первого порядка использует в качестве элементарных объектов кубы, усечённые на границе отливки плоскостями. Такой подход позволяет, как и в МКЭ, хорошо аппроксимировать поверхность и сохраняет преимущества МКР – простоту и скорость работы расчётных алгоритмов.

Второй доклад – «Некоторые примеры применения компьютерных технологий в литейном производстве», который сделал д.т.н. А.А.Абрамов (ФГУП ЦНИИМ, г. Санкт-Петербург), (фото 10).

Докладчик сформулировал ряд важных задач в литейном производстве с применением компьютерных технологий:

моделирование формирования отливки в форме – система синтеза по всем элементам процесса;
автоматизированное проектирование литейной технологии;
проектирование литейной технологии и оснастки в CAD-системе с последующим её изготовлением на станках с ЧПУ;
разработка системы быстрого прототипирования;
компьютерное управление технологическим оборудованием.

Первый пример касается использования системы компьютерного моделирования литейных процессов (СКМ ЛП) «Полигон» при отработке технологии литья под низким давлением диска автомобильного колеса из алюминиевого сплава марки А356. Приведённый пример продемонстрировал широкие возможности системы «Полигон» для поиска нетривиальных технических решений при отработке технологии получения бездефектных отливок. Второй пример относится к использованию компьютерной технологии при проектировании оснастки и изготовления её на станках с ЧПУ. Технология предусматривает следующие этапы:

построение трёхмерной компьютерной модели отливки;
согласование чертежа отливки с заказчиком;
компьютерное проектирование литейной технологии;
оптимизация литейной технологии с использованием СКМ ЛП «Полигон»;
создание 3D моделей элементов литейной оснастки;
разработка управляющих программ для станков с ЧПУ;
обработка формообразующих поверхностей на станках с ЧПУ по 3D моделям оснастки;
сборка литейной оснастки.

Технология может успешно применяться при изготовлении оснастки для литья по выплавляемым моделям, литья по газифицируемым моделям, литья в кокиль, для изготовления моделей из алюминия или полимера, изготовления металлических стержневых ящиков.

Накопленный опыт даёт основание сформулировать основные преимущества такой технологии:

сокращение сроков за счёт устранения «бумажной» стадии на этапе проектирования;
возможность оптимизации литейной технологии на этапе проектирования за счёт применения системы СКМ ЛП «Полигон»;
сокращение количества элементов оснастки за счёт получения сложнопрофильных поверхностей в одном элементе;
получение оснастки с высокими точностью и качеством её поверхности, что устраняет трудоёмкую стадию ручной доводки.

Пятое направление работы конференции посвящено актуальным вопросам экологии и охраны труда в литейном производстве.

Важный доклад представили С.М.Глебов и В.Ю.Пирайнен (ОАО «ЦНИИМ-Инвест», г. Санкт-Петербург) под названием «Экологически безопасные технологии для литейного производства». Основным направлением деятельности компании является разработка и внедрение новых экологически безопасных формовочных и стержневых процессов. В первую очередь отмечен способ изготовления литейных форм методом вакуумно-плёночной формовки (ВПФ), который имеет высокий уровень экологической безопасности. Единственным источником вредных выделений в окружающую среду при использовании ВПФ является синтетическая герметизирующая плёнка, представляющая собой сополимер этилена с винилацетатом. При термическом разложении полимера могут образовываться: винилиденфторид, трифторхлор- этилен, метан, тетрафторэтилен, трифторметан. При более полном разложении: фтористый водород, окись и двуокись углерода. Проведённые исследования показали, что проблемы с экологической безопасностью при производстве отливок с применением ВПФ возникают по причине стержневых процессов.

Учёные и специалисты ОАО «ЦНИИМ-Инвест» работают над совершенствованием известных и созданием новых стержневых формовочных процессов. Разработаны составы малотоксичных жидкостекольных стержневых смесей для изготовления стержней по СО2-процессу, при этом были обеспечены не только требуемые физико-механические и технологические свойства стержней, но и значительно снижена их токсичность. Суммарное количество вредных веществ, выделяемых при изготовлении стержней и их деструкции при нагреве в 55 раз меньше, чем при использовании смесей с применением фенолоформальдегидного связующего ОФ-1. В настоящее время проводятся поисковые работы по применению в качестве связующего материала полисиликата натрия. Его преимуществом является склонность к разупрочнению при нагреве.

Для получения отливок с повышенными требованиями к размерной точности и шероховатости поверхности разработан экологически безопасный процесс изготовления керамических форм и стержней путём замораживания водных вяжущих суспензий (НТФ-процесс). Исходными формовочными материалами являются огнеупорный материал и вода. При качественном и количественном анализе газов, выделяющихся при нагреве керамики до 9000С, были обнаружены Н2О, СО и СО2, а их суммарное выделение за 1 час не превышало 170мл/100г. Отсутствие органических и неорганических компонентов, склонных к термической деструкции, делает НТФ-процесс одним из наиболее экологически безопасных процессов в литейном производстве.

Ещё одним важным материалом конференции на тему обеспечения экологической безопасности в литейном производстве стал доклад Г.А.Исаева (ЗАО «Униреп-Сервис», г. Санкт-Петербург). Он посвящён, в частности, анализу применяемых в России формовочных и стержневых смесей с точки зрения экологической безопасности:

Жидкостекольные смеси, отверждаемые нефелиновым шламом или феррохромовым шлаком, имеют очень низкие технологические свойства и малый объём вредных газовыделений, состоящий в основном из воды в виде пара и щёлочи-гидрооксида натрия. Эти выделения образуются в момент заливки.
Жидкостекольные смеси, отверждаемые жидким эфиром, имеют лучшие технологические свойства, а объём вредных газовыделений в 2 раза меньше, по характеру они такие же, как в первом случае.
Смеси ХТС отличаются хорошими технологическими свойствами, качество отливок – высокое. Однако большие вредные газовыделения требуют особых мер по вентиляции.
Процесс на основе смолы и жидкого эфира (альфа-сет-процесс) сочетает положительные качества ХТС смесей – лёгкую выбиваемость и механическую регенерируемость и жидкостекольных смесей – низкую вредность газовыделений.
Колд-бокс-процесс изготовления стержней в уретановых холодных ящиках. Он основан на применении смолы, изоцианата и газообразного отвердителя – амина, получаемого в газогенераторах при времени продувки до 10 с. Процесс является самым производительным и применяется только при массовом производстве. Для ликвидации выбросов амина в процессе изготовления стержней в обязательном порядке требуются специальные герметизированные пескодувные машины со встроенным газогенератором и с отсосом остатков амина и последующей их нейтрализацией.
Метилформиат-процесс – перспективная технология изготовления стержней в холодных ящиках с продувкой газообразным отвердителем – метилформиатом. В отличие от колд-бокс-процесса применение такого отвердителя не требует полной герметичности оборудования, отсоса и нейтрализации непрореагировавшего амина.
СО2-на смоле-процесс. По данным зарубежных журналов критические величины выделения на рабочем месте для бензола, фенола, полициклических ароматических углеводородов лежат существенно ниже предельных значений.

Анализ мер по контролю содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны показал, что в назначаемой российским ГОСТом 12.1.005-88 методике данные концентрации вредных веществ в 1,5 раза увеличены по сравнению с зарубежными нормами. Это объясняется тем, что время отбора проб по нашим требованиям составляет 15 мин., а по зарубежным – 10 мин.Наиболее эффективным способом уменьшения концентрации вредных газовыделений в рабочих зонах (кроме оптимизации процесса определения формовочных и стержневых смесей) является применение вентиляции.

Другой мерой снижения выделений является применение высококачественных песков и смол. Этим достигается снижение объёма вредных газовыделений в 2 раза.

Шестое направление работы конференции может быть представлено докладом С.С.Ткаченко и В.С.Кривицкого «Мониторинг производственных возможностей литейных цехов», который был рассмотрен в первом направлении работы конференции.

Кроме того, кратко остановимся на докладе В.С.Малиновского, В.Д.Малиновского, И.Б.Власова (ООО «НТФ «ЭКТА», г. Москва). Он посвящён анализу технико-экономических результатов, полученных компанией в ходе промышленного освоения дуговых печей постоянного тока нового поколения.

В качестве альтернативы существующему плавильному оборудованию специалистами НТФ «ЭКТА» разработана серия универсальных дуговых печей постоянного тока нового поколения (ДППТУ-НП), на которых освоены:

плавка стали любых марок,
серых и высокопрочных чугунов,
сплавов на основе алюминия,
лигатур на основе алюминия,
раскислителей,
сплавов на основе меди,
восстановительная плавка никеля,
кобальта марганца и др.

Разработаны универсальные миксеры для чугуна, стали, сплавов на основе алюминия, меди. Технико-экономические показатели применения серии ДППТУ-НП получены в результате их промышленного освоения и показаны в докладе на конкретных примерах. Приведём один из них. Печь ДППТУ-20, ОАО «Тяжпрессмаш», создана путём реконструкции печи ДСВ-20. Вместимость печи 22-30 тонн, по условиям электроснабжения мощность новой печи увеличена только с 8,5 МВА до 10,79 МВА, т.е. печь «медленная». Анализ данных испытаний по выплавке стали в центральной заводской лаборатории, дал следующие результаты:

отклонения по химическому составу снизились на 35%;
соответствия механических свойств литой стали увеличились на 35%;
соответствие требованиям УЗД на всех подвергнутых проверке поковках увеличилось на 15%, экспортных валах - на 45%;

Возросла стабильность результатов механических испытаний: разброс снизился на 20%, сходимость увеличилась на 40%. Несоответствие поковок и отливок по механическим свойствам снизились: предел текучести - на 90%, предел прочности - на 60%, относительное удлинение - на 45%, ударная вязкость - на 80%.

Годовой экономический эффект от перевода печи ДСП в ДППТУ составил около 52 млн. рублей; по отдельным маркам стали экономия на 1 тонну жидкого металла составила 3600 рублей. Срок окупаемости затрат на реконструкцию – 10 месяцев!

В докладе сделан обобщающий вывод, что основу технико-экономических показателей составляет экономия материальных ресурсов за счёт:

возможности получения качественного металла из дешёвой рядовой шихты,
сокращения стоимости основных фондов;
отказа от дополнительных, особенно химических, видов энергии и дополнительного оборудования;
применения освоенных в России огнеупоров;
сокращения количества технологических операций при достижении высокого качества металла;
оснащения оборудованием, которое резко уменьшает вредные газовыделения.

Высокие экономические показатели работы новых типов оборудования достигаются на базе организационных мер и технических решений, разработанных и запатентованных НТФ «ЭКТА».

Седьмое направление работы конференции связано также с весьма актуальной проблемой - обеспечением литейного производства высококвалифицированными кадрами по всем уровням и специализациям. На конференции был представлен ряд докладов, касающихся подготовки специалистов с высшим профессиональным образованием в современных экономических условиях. К сожалению, на конференции не обсуждался вопрос подготовки специалистов со средним специальным образованием и специалистов рабочего звена. Тем не менее, этот вопрос очень актуален для литейных производств, в том числе и для литейных цехов г. Санкт-Петербурга. В принципе обсуждению кадровой проблемы можно было бы посвятить самостоятельную конференцию с приглашением представителей органов региональной власти, учебных заведений (ВУЗы, коммерческие центры, колледжи, ПТУ), научных учреждений, заводов и цехов.

Рассмотрим некоторые доклады нашей конференции об опыте подготовки литейщиков.

Представитель Волгоградского государственного технического университета Н.А.Зюбан в своём докладе поделился опытом подготовки литейщиков в многоуровневой системе бакалавр-инженер-магистр. На кафедре «Машины и технология литейного производства» переход на эту систему образования был осуществлён в 1993 году. Для дифференцированной оценки успеваемости студента, как в экзаменационный, так и в межсессионный период, в университете разработана гибкая система рейтинга, позволяющая отслеживать уровень знаний студента за весь период его обучения в университете. По результатам сдачи экзаменов и зачётов рассчитывается семестровый рейтинг, а затем курсовой.

Первые три года студенты обучаются в двух потоках по направлениям «Металлургия» и «Технологические машины и оборудование». После окончания 3-го курса для выполнения выпускной аттестационной работы бакалавра производится закрепление студентов за кафедрами факультета. Главный критерий отбора – рейтинг студента за три года обучения. В течение 4-го курса студенты-бакалавры выполняют свою выпускную аттестационную работу, не прерывая учебного процесса. После защиты выпускных работ перевод бакалавров на госбюджетные места второго уровня образования (инженерная подготовка, магистратура) осуществляется на конкурсной основе с учётом рейтинга за 4 года обучения. На 5-й курс переводится только 85% от числа студентов 4-го курса. Срок обучения на инженерной подготовке составляет 1 год и 4 месяца.

Для обучения в магистратуре по программе «Теоретические основы литейных процессов» принимается не более 10% от числа студентов 4-го курса. Критерий отбора – высокий рейтинг и успешная научная работа студента за время его обучения. Выпускники магистратуры, как правило, поступают затем в аспирантуру.

Многоуровневая система обучения показала свою достаточно высокую эффективность в новых экономических условиях развития производства и реформирования высшей школы.

Опыт подготовки инженеров-литейщиков в условиях рыночной экономики изложен в докладе профессора В.И.Никитина и В.В.Аникеева (Государственный технический университет, г. Самара). В связи со строительством Тольяттинского электрометаллургического завода (ТЭМЗ) перед кафедрой «Технология литейных процессов» поставлена задача углублённой подготовки молодых специалистов в области электросталеплавильного производства для ТЭМЗ. Базовым предприятием выбран Нижнесергинский метизно-металлургический завод (НСММЗ), г. Ревда Свердловской области. Оба предприятия входят в состав компании «МАКСИ-Групп».

С компанией заключён Генеральный договор о сотрудничестве по подготовке специалистов с высшим образованием до 2010 года, включающий разделы по учебной, методической, исследовательской и профориентационной работе, по проведению производственной и преддипломной практик, по организации в Центре литейных технологий лаборатории электродуговой плавки и непрерывной разливки стали.

Разработана и согласована программа дополнительных работ и занятий для студентов 1-5 курсов по углублённой подготовке молодых специалистов для ТЭМЗ. Выпускники трудоустраиваются на НСММЗ с дальнейшим переводом на ТЭМЗ после его выведения на пуско-наладочные работы. Для трудоустройства студента-выпускника заключается специальный контракт, содержащий взаимные обязательства предприятия и студента. С успевающими студентами предприятие заключает ученические договора на выплату стипендий по разработанным критериям. Выполнение всех условий Генерального договора между университетом и компанией «МАКСИ-Групп» позволяет готовить высококвалифицированных инженеров-литейщиков для работы в условиях рыночной экономики.

Своими соображениями по организации подготовки инженеров для работы на заводах российской промышленности поделился уже знакомый по данной статье профессор В.М.Грузман (Нижнетагильский технологический институт). Вот некоторые соображения из его доклада.

Наша высшая школа в новых граничных условиях не может отказаться от контрактного обучения, поэтому необходимо разбить учебный процесс на два потока, чтобы оградить наиболее способных студентов от массы контрактников, для которых зачастую главным условием и стимулом получения диплома служат деньги.

В современных условиях практически невозможно укомплектовать высшую школу молодыми постоянными штатными преподавателями. Поэтому основной состав современных прикладных кафедр должны составлять молодые совместители, обладающие достаточным, но не слишком большим опытом. Есть смысл в условиях сегодняшнего финансового состояния высшего образования для его развития перейти на вахтовый метод преподавания, как это было принято при освоении объектов в районах крайнего Севера.

Необходимо акцентировать преподавание на выработку у студентов умения применять знания к практическим целям, не только знать современные средства управления, в первую очередь технологией, но и уметь их использовать для решения практических задач. Для выработки умения применять знания на практике необходима корректировка учебного процесса, обязательной составляющей которой должно стать увеличение часов на технические специальные дисциплины, за счёт сокращения часов на гуманитарные дисциплины.

Мы понимаем, что некоторые изложенные соображения профессора носят дискуссионный характер, однако они возникли на реальной почве работы ВУЗа и имеют право как минимум на рассмотрение научно-педагогическим сообществом высшей школы России.

Обсуждение результатов работы конференции показало необходимость и важность проведения подобных форумов в дальнейшем. Таким образом, по мнению большинства участников конференции, она выполнила свои задачи.

Работа конференции закончилась традиционными экскурсиями по городу и пригородам г. Санкт-Петербурга. На фото 11 мы видим группу делегатов конференции у памятника на месте дуэли А.С.Пушкина.