Особенности технологических процессов металлургического производства на ПАО "Новокраматорский машиностроительный завод"

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

НКМЗ часто называют заводом заводов, одним из важнейших предприятий тяжёлой индустрии страны. Оборудование с маркой НКМЗ можно увидеть на многочисленных предприятиях СНГ и за его пределами. Так, в довоенный период были изготовленные мощнейшие в стране шахтные машины и краны, первые отечественные слябинги и тонколистовой широкополосный стан для "Запорожстали". С участием новокраматорцев велось строительство Московского метрополитена. Большинство предприятий тяжёлой индустрии страны оснащены оборудованием, изготовленным на НКМЗ.

Пуск Новокраматорского завода состоялся 28 сентября 1934г. Сразу же после пуска завода приступили к изготовлению слябинга 1100 и беспрерывного тонколистового стана. Быстро развивалось краностроение. Работа машиностроителей была прервана войной. После восстановления завода, разрушенного войной, предприятие восстановило выпуск продукции. Проектирование первого беспрерывного тонколистового стана "1700" началось в 1950 г. На НКМЗ была поставлена задача производства больших землеройных машин, с которым он успешно справился.

Развитие производства кузнечно-прессового оборудования наибольшее ярко характеризует рост коллектива. Созданная перед войной эта молодая область тяжёлого машиностроения заняла на заводе видное место.

В период с 1951 по 1959 г. завод изготовлял десятки горизонтально-ковочных машин, штамповочных, чеканочных, и др. прессов. Впервые в мире созданная оригинальная конструкция сверхмощных гидравлических штамповочных прессов. Получило развитие также производство шахтных машин, рудодробильных мельниц и т.д. За годы Советской власти объем промышленности возрос в 200 раз, и в этом огромную роль сыграли машиностроители НКМЗ.

В данное время завод обеспечивает оборудованием следующие области промышленности:

- Металлургическую - прокатное оборудование, прокатные станы производительностью до 5 млн. тонн в год, сталеплавильное и доменное оборудование.

- Угольную - подъемники для угля трех типов и диаметров барабана 4 м, 6 м, 9 м; комбайны для шахтопроходных работ.

- Горнорудную - экскаваторы емкостью ковша 4 м3, 5м3, 30м3 и более, дробильное оборудование.

- Энергетическую - завод единый поставщик уникального электрооборудования типа корпусов турбин.

- Машиностроительную - кузнечно-прессовое оборудование ПАО "НКМЗ" выпускает также нестандартизированное оборудование, запчасти для всех видов оборудования.

В металлургическое производство входит: сталеплавильный цех, фасоннолитейные цеха №1,2, чугунолитейный цех, модельный цех, кузнечно-прессовые цеха №2, 3, термообрубной цех и отдел главного металлурга (ОГМет). В состав ОГМета входит 4 подразделения: кузнечно-прессовое, литейное, сталеплавильная, центральная заводская лаборатория. В нем работает около 250 человек.

ОГМет обеспечивает технологической документацией основные цеха металлургического производства, а лаборатории проводят исследования на хим.анализ, механические испытания, замеры твердости металла и т.д.

1. Общая характеристика предприятия ПАО «НКМЗ»

На ПАО НКМЗ разработано и освоено выпуск машин, прокатных станов, холодной и горячей прокатки, самоходных кранов, шагающих экскаваторов, карьерных экскаваторов, рудоразмольных мельниц, дробилок, множество изделий ширпотреба, прессов и молотов, проходческих комбайнов, шахтных машин. Очень много изготавливается отдельных запасных частей тепло и электростанций. Каждое изделие начинается с чертежа и заготовки. Цеха заготовительного производства, кузнечно-прессовые, фасонно-литейные, чугунолитейный цех изготавливают поковки, стальное литье, чугунное литье.

В кузнечных цехах ведется термообработка деталей. Сварные детали изготавливаются в цехе мелких металлоконструкций и в цехе крупных металлоконструкций.

Механические цеха, где непосредственно ведется механообработка и сборка деталей и узлов в настоящее время разделены по производствам и их специализация соответственно.

Прокатное оборудование и их запасные части изготавливают механические цехи № 1, 2, 3, 5, 9, редукторный цех.

Горнорудное оборудование, кузнечно-прессовое оборудование и их запчасти изготавливают механические цехи 7, 8, 10, 11, 13. Механические цехи № 6, 14, 16, 18, 19, 21 задействованы в выпуске серийных машин.

Кроме основных цехов и служб на предприятии существует множество вспомогательных цехов и служб. К ним относятся: отдел главного механика, энергетика, инструментальный отдел, отдел технического контроля, отдел капитального строительства, отдел техники безопасности, отдел технического обучения, вычислительный центр, центральная лаборатория исследовательской техники, механический цех № 4 - ремонтный цех оборудования (станков), инструментальный цех, цех специальной оснастки, железнодорожный цех, модельный цех, ремонтно-строительный цех, электроцех, газопаросиловой, служба связи.

1.1 История и перспективы развития

В 2006 году исполняется 72 лет со дня пуска Новокраматорского машиностроительного завода и 52 лет со дня возрождения завода из руин и выпуска первой послевоенной продукции.

Построенный в годы первых советских пятилеток, НКМЗ внес огромный вклад в оснащение уникальным оборудованием металлургической, горнорудной, энергетической и других отраслей тяжелой промышленности Украины и других республик бывшего Советского союза.

За 72 годы НКМЗ и его продукция получили широкое мировое признание. Уже изначально НКМЗ был сориентирован на производство уникальных машин и оборудования. Одним из первых и наиболее ответственных заказов, выполненных новокраматорцами, было изготовление проходческих щитов диаметром 10 метров для строителей Московского метрополитена. За ним последовал первый в Европе слябинг, затем непрерывный тонколистовой прокатный стан НТЛС-1680 для «Запорожстали», мощные портальные краны для подъема затворов на канале Москва-Волга и др. заказы. В предвоенные годы заводом был выполнен ряд ответственных оборонных заказов, в частности, железнодорожные артиллерийские транспортеры - 385 мм пушечный ПТ-1 и 500 мм гаубичный
ТГ-1, превосходящие по совокупности характеристик любой зарубежный образец.

В послевоенный период, восстановленный в короткий срок из руин, НКМЗ креп и развивался. Трудно оценить вклад новокраматорцев в возрождение Днепрогэса, «Запорожстали», «Азовстали», шахт Донбасса. Несколько позднее НКМЗ становится активным участником реализации космических программ. Именно здесь был изготовлен стартовый комплекс, с которого легендарный «Восток» унес в космос Юрия Гагарина.

Свой потенциал НКМЗ ярко продемонстрировал в ходе создания гидравлического штамповочного суперпресса усилием 650 МН для Франции, названного в мировой прессе «машиной века», гидростатических камер для испытаний элементов конструкций субмарин «Тайфун», стартового ракетно-космического комплекса «Зенит» и другой уникальной техники. За 67 лет спроектировано и изготовлено свыше 100 прокатных станов, более 1000 шагающих экскаваторов, свыше 2500 рудо - и углеразмольных мельниц, 13 горно-транспортных комплексов производительностью от 3000 до 5250 м3/час.

Продукция с маркой НКМЗ усиленно эксплуатируется более чем в 30 странах мира, в том числе в таких высокоразвитых странах, как Япония, Германия, Франция, Италия и др.

За высокие достижения в труде и создание высококлассной техники завод был награжден орденом Ленина (1945), орденом Октябрьской революции (1974), орденом Трудового Красного Знамени (1976), орденом Дружбы Народов (1984).

Более 6000 новокраматорцев были удостоены высоких правительственных наград. В том числе звание Героя Социалистического Труда было присвоено новокраматорцам Головко П.С., Сухачеву В.М., Тищенко А.И., Кондратовой З.Г., Пархоменко В.Т.

Почетных званий СССР и УССР удостоено 113 человек, звания «Почетный новокраматорец» - 226 человек, «Ветеран труда НКМЗ» - 978 человек, «Заслуженный станочник НКМЗ» - 244 человека.

НКМЗ не только создает уникальное оборудование, но и является кузницей инженерных, научных и управленческих кадров.

Здесь десятилетиями формировалась школа отечественного прокатно- и прессостроения, разрабатывалось горнорудное и подъемно-транспортное оборудование, воплощались в жизнь самые смелые идеи, оригинальные решения, многие из которых не имеют аналогов в мировой практике.

Сегодня НКМЗ - акционерное общество с корпоративной структурой управления, современное, экспортно-ориентированное, стабильно работающее и устремленное в будущее предприятие, способное удовлетворять и обеспечивать потребности предприятий горно-металлургического комплекса, угле-, газо- и нефтедобычи, энергетики, промышленности строительных материалов, машиностроения и других отраслей народного хозяйства Украины, стран СНГ, а также зарубежных фирм в современных надежных и эффективных машинах с комплексной поставкой оборудования и предоставлением широкой гаммы инженерных услуг, отвечающих всем требованиям заказчика.

Мощный интеллектуальный, производственно-технический и технологический потенциал, высококвалифицированные специалисты и рабочие позволяют создавать конкурентоспособное высококачественное оборудование, способное работать в режиме длительной интенсивной эксплуатации.

НКМЗ усиленно выступает на внешнем рынке, производя из общего объема производства более 50% продукции на экспорт и сотрудничая с заказчиками более 40 стран. Номенклатура экспортных поставок состоит из вновь освоенного оборудования для сортовых и проволочных станов, установок непрерывного литья сортовых и слябовых заготовок, высокотехнического оборудования. НКМЗ продолжает диверсификацию производства. Продолжается активная работа по созданию не выпускающихся в Украине и странах СНГ машин и оборудования, а также по совершенствованию ранее освоенной техники путем улучшения ее качества и потребительских свойств.

Профессионализм руководителей и специалистов, их умение ориентироваться и работать в условиях рынка позволяет коллективу устоять в условиях кризиса, сохранить свой потенциал и основной кадровый состав.

Председатель правления ПАО - Скударь Георгий Маркович. Зам. председателя правления - зам. генерального директора по экономическим вопросам, зам. председателя - главный инженер, члены правления - замы генерального директора всех производств. Каждому директору какого-либо производства подчиняются маркетинг, его производства, отделы главного конструктора, ОГМ, экономический анализ, бухгалтерский учет.

Генеральный директор ПАО НКМЗ руководит работой всего предприятия через своих заместителей. Управление качеством подчиняется непосредственно генеральному директору и отвечает за качество выпускаемой продукции.

Заместитель генерального директора по реконструкции и капитальному строительству отвечает за все строительство, которое ведет предприятие, как на территории, так и вне территории. В его ведении находится цех № 20, который составляет небольшую часть железобетонных конструкций и играет роль склада.

Заместитель генерального директора по быту и социальным вопросам подчиняется непосредственно генеральному директору. В его ведении находится ЖКУ и социально - культурное бытовое управление.

Помощник директора по транспорту руководит всеми транспортными перевозками предприятия. В его ведении находится транспортный отдел, обеспечивающий работу транспортного цеха и железнодорожного цеха.

Заместитель генерального директора по экономическим вопросам следит за тем, чтобы возникающие проблемы решать более экономичным путем и при необходимости вносить свои коррективы.

1.2 Конструкторские отделы

Разрабатывают эскизные, технические и рабочие проекты изделий используя средства автоматизации проектирования обеспечивают соответствия разрабатываемых конструкций техническим заданием, стандартам, нормам техники безопасности, требованиям наиболее экономичной технологии производства, а также использование в них стандартизованных и унифицированных деталей и сборочных единиц.

Составляют кинематические схемы общие компоновки и теоретические увязки отдельных элементов конструкций на основании принципиальных схем. Проводят технические расчеты по проектам и технико-экономический анализ эффективности проектируемых конструкций, составляют инструкции по эксплуатации конструкций, пояснительные записки к ним, карты технического уровня, паспорта, программы испытаний, технические условия.

Согласовывают разрабатываемые проекты с другими подразделениями предприятия, представителями заказчика, экономически обосновывает разрабатываемые конструкции, участвуют в монтаже, наладке, испытаниях и сдаче в эксплуатацию машин.

От конструкторских отделов документация в виде сборочных чертежей на изделия, спецификаций материальных и отдельных чертежей поступают в отделы заготовительного производства, отделы механического производства, отдел комплектации и материалов, а также механические цехи.

1.3 Технологические отделы

Разрабатывают, применяя средства автоматизации, и внедряют технологические процессы и режимы производства на выпускаемую предприятием (цехом, отделом) продукцию и все виды различных по сложности работ. Устанавливают порядок выполнения работ и пооперационный маршрут прохождения продукции (деталей, сборочных единиц). Составляют планы размещения оборудования, технического оснащения и организации рабочих мест рассчитывают производственные мощности и загрузку оборудования, участвуют в разработке технически обоснованных норм времени (выработки) линейных и сетевых графиков, в отработке изделий на технологичность, рассчитывают нормы материальных затрат (технические нормы, расходы сырья, полуфабрикатов, материалов, инструментов, технологического топлива, энергии) экономическую эффективность проектируемых технологических процессов. Разрабатывают технологические нормативы, инструкции, схемы сборки, маршрутные карты, карты технического уровня и качества продукции и другую технологическую документацию, вносят изменения в техническую документацию в связи с корректировкой технологических процессов и режимов производства.

Согласовывают разработанную документацию с цехами и отделами предприятия. Составляют технические задания на проектирование приспособлений, оснастки и специального инструмента предусмотренных технологий и проектируют приспособления и инструмент. Внедряют в производство технологические процессы и оснастку. Осуществляют контроль за соблюдением технологической дисциплины в цехах и правильной эксплуатации технологического оборудования. Разрабатывают и принимают участие в реализации мероприятий по повышению эффективности снижения трудоемкости, повышения производительности труда. Анализируют причины брака и выпуска продукции низкого качества. Разрабатывают методы технического контроля и испытания продукции.

1.4 Отделы по подготовке производства

Разрабатывают месячные производственные программы, осуществляют подготовку производства, контроль за своевременностью оформления всей необходимой технической документации, а также за обеспечением производства комплектующими изделиями, материалами, инструментами и т.д. Контролируют комплектность незавершенного производства, соблюдения установленных норм заделов и календарных опережений в работе производственных подразделений. Рассчитывают календарные графики загрузки оборудования с учетом лучшего использования производственных мощностей, следят за их выполнением. Анализируют работу цехов и участков, изыскивают возможности сокращения цикла изготовления продукции, выполнения работ, выявляют производственные резервы, разрабатывают предложения по их использованию. Контролируют выполнение плана и принимают меры по обеспечению ритмичной работы, предупреждению и устранению нарушений хода производственного процесса, эффективному использованию оборудования, созданию условий трудовым коллективам для выполнения производственной программы и взятых обязательств. Отдел труда и заработной платы распределяет и начисляет работникам предприятия все виды оплаты. Заместитель генерального директора по кадрам отвечает за работу с кадрами завода. (рис. 1.1).

Рисунок 1.1 - Структурная схема ПАО НКМЗ

Заместитель генерального директора по коммерческим вопросам отвечает за коммерческие вопросы.Первый заместитель генерального директора - главный инженер завода - отвечает за основные производства завода.

2. Общая характеристика отдела главного металлурга

В металлургическое производство входит: электросталеплавильный цех, копровый цех, фасоннолитейные цеха №1,2, чугунолитейный цех, модельный цех, кузнечно-прессовый цех, термический цех, термообрубной цех и отдел главного металлурга(ОГМет). В состав ОГМета входит 4 подразделения: кузнечно-прессовое, литейное, сталеплавильное, центральная заводская лаборатория. В нем работает около 320 человек.

ОГМет обеспечивает технологической документацией основные цеха металлургического производства, а лаборатории проводят исследования на хим.анализ, механические испытания, замеры твердости металла и т.д.

В состав ОГМета входят:

- ЦЗЛ (Центральная Заводская Лаборатория)

- БП (Бюро Поковок), включающее в себя БКПП (Бюро Крупных Прессовых Поковок) и БМП и Ш (Бюро Мелких Поковок и Штамповок)

- БТО (Бюро Термической Обработки)

- БМП (Бюро Модельного Производства)

- БСЛРФ (Бюро Стального Литья Ручной Формовки)

- БСЛмФ (Бюро Стального Литья Машинной Формовки)

- БЧ и ЦЛ (Бюро Чугунного и Цветного Литья)

- БОТ (Бюро Оперативной Технологии)

3. Аналитический обзор

3.1 Современные конструкции и модернизация гидравлического пресса

Типовые конструкции гидравлических прессов, разработанные в ХХ веке, являются основой для современного гидравлического прессового оборудования. За последние несколько десятков лет были усовершенствованы общие конструкции прессов либо же их отдельные узлы. Модернизированное оборудование обладает значительно большей производительностью, лучшими эксплуатационными свойствами, по сравнению со своими аналогами, а так же соответствуют требованиям современного производства.

М.А. Бурлачка, В.Я. Семенюта, Н.А. Бригеда и др., предложили усовершенствованную конструкцию вертикального гидравлического ковочного пресса. Основная идея заключалась в обеспечении повышенной точности получаемых поковок. Станина вертикального гидравлического ковочного пресса выполнена в виде двух замкнутых рам с верхними перемычками в виде обойм. Рамы соединены вдоль оси ковки пресса через проставки, выполненные в виде промежуточных шпонок в верхней части, а в нижней - посредством хвостовика стола. Такая конструкция станины обеспечивает ей повышенную жесткость. Для повышения точности движения ползуна на обоймах с выступами имеются в верхней и нижней части плоские регулируемые направляющие, взаимодействующие с угловыми участками корпусов рабочих цилиндров. Для снижения габаритных размеров пресса, верхние перемычки рам связаны посредством стяжек и распорок с неподвижной плитой с жестко закрепленными плунжерами рабочих цилиндров, а нижние перемычки - с основанием стола и фундаментом.

Е.С. Корчак было разработано множество вариантов улучшения типовых конструкций гидравлических прессов. В одной из работ была поставлена задача усовершенствования гидравлического пресса таким образом, чтобы значительно повысить надёжность, долговечность и эффективность его работы. Задача решается путём установки труб высокого давления внутри колон с обеспечением симметричного подвода рабочей жидкости. Подобный кузнечный гидравлический пресс содержит станину, состоящую из верхней и нижней неподвижных поперечин, соединенных между собой колоннами, подвижной перекладины, которая перемещается вдоль колонн. Колонны выполнены полыми, внутри них расположены трубы высокого давления питания всех степеней усилий и управления сервоприводами устройств, размещенных на верхней неподвижной перекладине. При этом трубы питания второй ступени усилий имеют симметричный подвод.

В другой работе Е.С. Корчак, совместно с О.А. Ковалевой, была поставлена задача решения проблемы компактности гидравлического пресса. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования гидравлического пресса, в котором путем увеличения эксцентриситета технологической нагрузки и нагрузочной способности его станины обеспечивается повышение надежности, долговечности и эффективности работы. Разработанный гидравлический пресс с четырехколонной станиной представлен на рисунке 3.1. Пресс содержит станину в виде верхней и нижней неподвижных перекладин, жестко соединенных между собой колоннами с резьбовыми концами, соединенными с гайками, подвижную перекладину, которая перемещается вдоль колонн. Колонны имеют разные по форме поперечные сечения с сохранением их равнопрочности, одна пара диаметрально расположенных колонн выполнена пустотелой, а другая пара выполнена сплошной при этом габариты внутренних полостей колонн.



Рисунок 3.1 - Схема гидравлического пресса со сплошными направляющими колоннами

пустотелый поковка фланец пресс

Е.С. Корчак, О.М. Шинкаренко разработали конструкцию гидравлического ковочного пресса с повышенной надёжностью работы за счёт устранения из его конструкции обратных цилиндров и предотвращения причин перекосов траверсы. Пресс содержит станину, выполненную в виде жестко связанных с помощью вертикальных колонн верхней и нижней неподвижных перекладин. В конструкцию пресса так же входит установленная на колоннах подвижная траверса и размещённые в отверстиях верхней перекладины три вертикальные рабочие гидроцилиндры. Гидроцилиндры опираются опорными фланцами на нижнюю плоскость верхней перекладины и взаимодействуют с траверсой. Боковые рабочие гидроцилиндры выполнены двуполостные с образованием в каждом из них рабочей и обратной полостей, при этом суммарная активная площадь рабочих полостей боковых гидроцилиндров меньше за активное площадь центрального гидроцилиндра.

Е.С. Корчак, В.Н. Быковский предложили ещё одну конструкцию гидравлического пресса с обеспечением повышенной надёжности и долговечности. Гидравлический пресс состоит из станины в виде верхней и нижней неподвижных перекладин. Перекладины соединены между собой направляющими колоннами с резьбовыми концами, соединёнными с гайками. Вдоль направляющих колонн перемещается подвижная поперечина. Отличительной особенностью конструкции является наличие установленных защитных экранов вдоль каждой колонны из термостойкого материала с низкой теплопроводностью для повышения срока службы и работоспособности направляющих колонн.

В работе О.Ю. Калашникова, А.П. Онишко, Ю.В. Руденко и др. представлена конструкция гидравлического пресса с повышенной работоспособностью и долговечностью составляющих пресса, которая представлена на рисунке 3.2. Пресс состоит из станины рамного типа из стоек, направляющих колонн, трёх перекладин и подвижной траверсы. На станине закреплены рабочие гидроцилиндры и цилиндры возврата.

Рисунок 3.2 - Схема гидравлического пресса с направляющими колоннами в виде обойм

Данная конструкция отличается тем, что направляющие колонны выполнены в виде обойм, охватывающих стойки, которые скреплены концами одной из перекладин, при этом стойки и обоймы имеют диагональное расположение в плане, а подвижная траверса выполнена с диагонально направленными пазами для взаимодействия с направляющими колоннами.

Н.И. Василенко, А.Е. Вольвач, А.Г. Буренко и др., в своей работе описали гидравлический ковочный пресс с повышенной долговечностью путем увеличения жесткости конструкции и за счет технического результата, заключающегося в оптимальном распределении контактных усилий на стыках между колонами и верхней перекладиной. В конструкцию пресса входят нижняя и верхняя поперечины, между которыми размещены четыре колонны-проставки, внутри которых проходят резьбовые стяжки, соединяющие указанные поперечины. На колоннах-проставках установлена подвижная траверса, которая взаимодействует с силовыми гидроцилиндрами. Конструкция уникальна тем, что между торцами колонн-проставок и опорной поверхностью верхней поперечины установлены промежуточные вставки, повторяющие в сечении сечение колонн-проставок, в котором со стороны верхней поперечины выполнены выборки из условия уменьшения контактного сечения вставок к центру пресса.

В своей работе О.С. Мухин поставил задачу усовершенствовать типовую конструкцию станины гидравлического пресса. Технической задачей изобретения является повышение жесткости станины пресса без увеличения ее габаритов и упрощение сборки конструкции. Станина пресса содержит, по меньшей мере, две силовые поперечины в виде пластин и, по меньшей мере, две связывающие поперечины стойки. Стойки размещены по периметру поперечин с расположением плоскости стоек перпендикулярно плоскостям поперечин. Стойки имеют пазы, расположенные с внутренней относительно центра станины стороны стоек. Силовые поперечины закреплены в упомянутых пазах. Силовые полки заплечиков пазов выполнены прямыми, а ненагруженные полки - наклонными. Силовые поперечины в зонах контакта с ненагруженными полками заплечиков пазов выполнены с фасками. В результате обеспечивается повышение жесткости станины без увеличения ее габаритов, обеспечивается упрощение сборки.

Активно разрабатываются и совершенствуются способы проектирования отдельных узлов или деталей гидравлических прессов. Е.С. Корчак, совместно с О.А. Ковалёвой был предложен способ проектирования станин для конструкций прессов с четырьмя колоннами. Способ состоит в определении величины площади поперечного сечения колонн при заниженной величине допустимых в них напряжений, с последущим определением максимально допустимого эксцентриситета приложения технологической нагрузки из условия прочности колонн при эксцентричном приложении максимальной рабочей нагрузки. Особенность метода состоит в том, что пары диаметрально расположенных колонн выполняют различных по форме поперечных сечений с сохранением их равнопрочности, причем при определении максимального допустимого эксцентриситета приложения технологической нагрузки учитывают вес металлической конструкции пресса, расположенной над опасным сечением колонн.

С.Л. Мартыненков, В.А. Яковлев, Л.Н. Ткаченко и др. предложили конструкцию архитрава гидравлического пресса с повышенной технологичностью изготовления при обеспечении его надёжности и эффективности с понижением габаритных размеров и его веса. Конструкция предложенной верхней поперечины или архитрава показана на рисунке 1.3. Архитрав гидравлического пресса состоит из стянутых шпильками отдельных балок, которые содержат места для установки главных цилиндров и сквозные отверстия под стяжные колонны.

Рисунок 3.3 - Схема архитрава гидравлического пресса

Особенность конструкции состоит в том, что архитрав выполнен в виде трех поперечных литых балок, которые стянуты шпильками, проходящих насквозь через архитрав. Места установки главных цилиндров расположены в вышеупомянутых балках, а стыки балок размещены между местами установки главных цилиндров.

С целью повышения надёжности и долговечности работы рабочего цилиндра гидравлического пресса Е.С. Корчак, А.А. Диденко предложили альтернативную конструкцию рабочего цилиндра. Корпус рабочего цилиндра гидравлического пресса содержит стенку определённой толщины, соединенную с опорным фланцем и днищем спрофилированного галтелями. В осевой части днища выполнено отверстие для подвода рабочей жидкости во внутреннюю полость цилиндра. Основное отличие такой конструкции заключается в том, что в днище корпуса выполнен канал, который объединяет отверстие для подвода рабочей жидкости во внутреннюю полость цилиндра с самым глубоким местом галтели, что повышает срок эксплуатации рабочего цилиндра.

Совершенствуются наполнительно-сливные узлы для ковочных гидравлических прессов. Е.С. Корчак, О.М. Шинкаренко разработали наполнительно-сливной узел, состоящий из корпуса, клапана со штоком, который взаимодействует с сервоприводом и датчиком перемещений. Конструкция отличается тем, что шток клапана жестко соединен с сервоцилиндром. Имеется возможность принудительного открытия клапана на полный ход. Надклапанная полость соединена с наполнительно-сливным баком, а подклапанная - с магистралью от основного распределителя. Сервоцилиндр имеет узел гибкого следящего управления, содержащий двухклапанный распределитель, клапаны которого оснащены датчиками линейных перемещений.

Е.С. Корчак, О.М. Шинкаренко так же предложили новую схему блока управления рабочими цилиндрами гидравлического пресса. Блок управления рабочими цилиндрами гидравлического пресса содержит наполнительно-сливной клапан, расположенный на рабочем цилиндре, связанный с наполнительно-сливным баком, а так же впускной дроссельно-регулирующий клапан, соединяющий гидролиниями рабочий цилиндр с насосно-аккумуляторной станцией. Блок управления отличается тем, что наполнительно-сливной клапан выполнен разгрузочно-сливным, в котором каналы внутри плунжера выполнены таким образом, чтобы в процессе подъема разгрузочного клапана полость над плунжером отсекало от высокого давления. Дроссельно-регулирующий клапан выполнен разгруженным, установлен в отдельном корпусе и связан с надклапанной полостью разгрузочно-сливного клапана.

Кроме того, Е.С. Корчак разработала способ создания системы гидролиний обратных и уравновешивающих цилиндров кузнечных прессов с насосно-аккумуляторным приводом. Способ включает определение соответствующих параметров систем гидролиний пресса, определение параметров насосно-аккумуляторного привода. Способ описывает изготовление, осуществление монтажа и испытаний гидролиний. Уникальность способа состоит в том, что величины проходных сечений отдельных гидролиний определяются исходя из максимальной скорости подвижной перекладины на том этапе машинного цикла, при котором достигаются необходимые соответствующие параметры и максимальные скорости течения жидкости высокого и низкого давления в системе управления прессом, согласно суммарным площадям обратных и уравновешивающих цилиндров.

Н.И. Василенко, А.Е. Вольвач, Ю.В. Зоненко и др., усовершенствовали способ монтажа станины гидравлического пресса. Недостатком большинства традиционных способов монтажа станины является то, что при затягивании станины усилием, превышающим рабочее усилие пресса, создаются и распределяются по всей длине колонн сжимающие напряжения, которые могут оказаться недостаточными для противодействия растягивающим напряжениям, что может привести к разрушению колонн и отказу в работе пресса. Проблема решается за счет технического результата, заключающегося в оптимальном распределении полезных остаточных сжимающих напряжений по высоте колонн. Способ монтажа станины заключается в соединении полых колонн с нижней и верхней перекладинами, создавая контакт с опорными элементами колонн. В полостях колонн размещаются крепежные стержни, а затем элементы станины подвергаются воздействию внешних сил затяжки, которые отличаются тем, что колонны подвергаются воздействию сил сжатия непосредственно в распорных частях.

Разрабатываются и совершенствуются методы эксплуатации и предохранения от поломок гидравлических прессов. Е.С. Корчак, В.Н. Быковский предложили способ предотвращения перегрузки направляющих колонн гидравлического пресса при их отклонении от геометрической оси. Приведенный способ заключается в осуществлении постоянного контроля датчиком величины отклонения колонн при их деформации, передачи этих данных аналого-цифровому преобразователю, что на выходе превращает величины отклонения колонн от исходной продольной геометрической оси в соответствующие сигналы и передает их в микропроцессор. В микропроцессоре происходит постоянное сравнение текущего отклонения геометрической оси колонн пресса с расчетным критическим отклонением. При превышении предельно допустимого отклонения микропроцессор подает сигнал на гидрораспределитель, который управляет работой силовых цилиндров. Таким образом, рассчитывается предельно допустимый эксцентриситет приложения технологической нагрузки для каждого конкретного технологического процесса, осуществляемого на гидравлическом прессе.

3.2 Технологические процессы изготовления цилиндрических пустотелых поковок

Детали типа «Полый цилиндр» больших габаритов целесообразно получать методами свободной ковки. Стандартный процесс получения такой детали включает в себя получение слитка, осадку, протяжку, проработку структуры и получение формы при помощи бойков и оправки.

Э.В. Веретенников, А.К. Онищенко, А.А. Мишулин и др. предложили один из способов ковки полых поковок большого диаметра. Цель работы по созданию данного способа была направлена на расширение технологических возможностей путем обеспечения изготовления полых поковок большой длины на универсальных ковочных гидравлических прессах. После получения полой заготовки прошивкой, её протягивают и раскатывают на размеры поковки. С целью расширения технологических возможностей путем обеспечения изготовления полых поковок большой длины на универсальных ковочных прессах, заготовку протягивают в полуфабрикат, имеющий концевые утолщения и длину, меньшую длины поковки. Раскаткой полуфабрикату придают поковочные размеры по внутреннему диаметру и наружному диаметру его средней части с сохранением концевых утолщений, а затем поочередно протягивают концевые утолщения полуфабриката на оправке, длина которой меньше длины поковки, но больше длины концевого утолщения. А.В. Пакало, А.В. Арефьев, Е.Д. Горохов и др. разработали модифицированный способ получения подобных деталей. Цель изобретения заключается в повышении качества поковок из труднодеформируемых жаропрочных сплавов за счет создания условий всестороннего неравномерного сжатия, а так же в обеспечении экономии металла в процессе получения детали. Способ ковки полых поковок включает осадку и прошивку заготовки, формирование ступенчатого полуфабриката с уступами на торцах и его протяжку бойками на оправке с буртом. Схема процесса представлена на рисунке 3.4.

Рисунок 3.4 - Схема ковки полых поковок

С целью повышения качества поковок из труднодеформируемых жаропрочных сплавов за счет создания условий всестороннего неравномерного сжатия при формировании уступов и экономии металла, формирование ступенчатого полуфабриката осуществляют при осадке и прошивке с получением уступов диаметром диаметра торца поковки и длиной толщин стенки на торце поковки. Протяжку ступенчатого полуфабриката начинают с обкатки на окончательные размеры уступа, расположенного противоположно бурту оправки.

А.В. Пакало, А.В. Арефьев, Е.Д. Горохов и др. разработали другую, ещё одну технологию получения подобных деталей. Цель изобретения состоит в обеспечении повышения качества поковок. Способ ковки полых поковок осуществляется на прессах с манипулятором, включающий протяжку в бойках полой заготовки на конической оправке с буртом с ограничением течения металла в направлении от бурта оправки. Особенность способа заключается в том, что с целью повышения качества поковок и надежности устройства, протяжку выполняют с последовательным чередованием этапов с ограничением течения металла и со свободным течением металла. Устройство для ковки полых поковок содержит оправку с буртом и конической поверхностью, упорную втулку и средство фиксации. Средство фиксации, выполненное в виде стопора, образует в паре с упорной втулкой винтовое соединение с углом подъема винтовой линии . Оправка снабжена дополнительными стопорами, равномерно расположенными по поверхности оправки, сопрягаемой с поверхностью упорной втулки. Упорная втулка разъёмная, предусматривает возможность крепления к губкам манипулятора. Так же оправка снабжена упорной шайбой, размещенной между буртом оправки и упорной втулкой.

Альтернативная технология получения поковок типа «Полый цилиндр» была предложена в работе Я.Г. Жбанкова. В основу изобретения поставлена задача повышения точности поковок, которые изготавливают ковкой и увеличение коэффициента использования пригодной готовой продукции при изготовлении сложно-профилированных поковок. Способ ковки цилиндров включает протягивания полого ступенчатого цилиндра на гладкой оправке. Способ отличается тем, что заготовку, типа цилиндра с внутренним диаметром и утолщением длиной , насаживают на сложенную из гладкого цилиндра и кольца оправку с внешним диаметром и длиной , таким образом, чтобы утолщение было расположено непосредственно над кольцом. Затем утолщение на заготовке деформируют верхним плоским бойком до необходимой величины с последовательной кантовкой.

В.М. Олешко, П.П. Кальченко, А.В. Лиманский и др. предложили способ ковки ступенчатых полых поковок. В основу изобретения положена задача - создать способ ковки полых ступенчатых поковок, который бы независимо от их габаритов, обеспечивал повышение коэффициента использования металла. Способ ковки полых ступенчатых поковок включает осадку, прошивку, предварительную раскатку, формирование протяжкой на оправке ступенчатой поковки и окончательную раскатку за несколько проходов. Предложенный способ раскатки отличается от известных способов тем, что окончательная раскатка осуществляются последовательно по ступеням ковки с одинаковой степенью деформации каждой ступени и начинают ее с обжатия ступени с наибольшим внешним диаметром.

В работе О.Е. Маркова, М.А. Марковой, предложен способ ковки пустотелых цилиндрических заготовок с дном. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа получения крупных полых цилиндров с дном за счет применения несквозной прошивки осажденного слитка сплошным прошивнем, а также дальнейшего протягивания такой заготовки вырезными бойками без оправки внутри заготовки. Использование этого способа и специальных механических режимов ковки позволит изготавливать полые цилиндры с дном, а также исключить необходимость использования специального инструмента - оправки для удерживания заготовки во время деформирования. Способ ковки полых цилиндров с дном заключается в прошивке заготовки и ее обжатии вырезными бойками, Исходная заготовка имеет цапфу для удержания манипулятором. Пошивка производится не насквозь, а окончательная ковка поковки происходит без оправки внутри.

Porstmann Sebastian, Popp Mike предложили получать подобные изделия путём перепрофилирования. Исходную пластинчатую заготовку обрабатывают различными нажимными инструментами, придавая ей дугообразную форму с дополнительным применением оправки, которая выполняет частично формоизменяющую и опорную функции. После получения трубчатой заготовки производится соединение краёв, то есть создание шва и сплошного трубчатого изделия путём кузнечной сварки или иными методами. Преимуществами данного метода является его применимость в свободной ковке, ротационной ковке, радиальной ковке, прокатк. Недостаток данного метода заключается в затруднённой проработке шва и получения качественного соединения.

3.3 Современные конструкции оснастки для изготовления цилиндрических пустотелых поковок

Для изготовления цилиндрических пустотелых поковок основными инструментами являются вырезные, чаще всего радиусные бойки, а так же оправки различных конфигураций.

А.К. Онищенко, А.Д. Чесноков, В.Л. Боголепов и др. одними из первых разрабатывали модификации фигурных и радиусных вырезных бойков. За счёт локальных радиусов скругления и фасок, в зависимости от формы и габаритов получаемой поковки и самого инструмента соответственно, значительно повышаются условия течения металла в заданном направлении. Данное явление способствует лучшей проработке структуры металла, повышает качество и точность поковки. Предложенная схема вырезных бойков приближает схему деформирования к идеальному всестороннему сжатию, что отражается на качестве получаемых поковок.

В работе М.Г. Златкина предложен следующий вариант инструмента для ковки полых поковок. Основная идея данной разработки состояла в увеличении производительности ковки, а также уменьшения расхода металла путем ликвидации торцовых дефектов и напусков. С этой целью в устройстве для ковки полых поковок, содержащем бойки с рабочими поверхностями и оправку, рабочие поверхности бойков выполнены с выступами для ограничения течения металла в направлении оси поковки. Схема описываемого инструмента представлена на рисунке 3.5.

Рисунок 3.5 - Схема инструментов для получения пустотелых цилиндрических поковок

В работе И.П. Шелаева, В.О. Квашнина, анализируется модифицированная конструкция оправки для получения пустотелых поковок. Оправка для изготовления пустотелых поковок содержит захватную и рабочую части, расположенные ступенчато относительно друг друга. Торец рабочей части оправки имеет выпуклую форму, параметры которой аналогичны форме выпуклости торца поковки, из которой изготавливается оправка, с радиусом округления R от сферы к цилиндрической части, равным 1,5 припуска поковки оправки на механическую обработку.

Wiedenmaier Stefan, Kummerling Rolf, Homberg Gerd и др. разработали ковочную оправку для горячей ковки трубчатых заготовок с наличием теплоизолирующего слоя. Существенная новизна изобретения состоит в том, что слой, окружающий тело оправки, имеет низкую теплопроводность, чем тело оправки, благодаря чему введение тепла в тело оправки заметно уменьшается. Тем самым достигается большая формоустойчивость даже при высоких ковочных температурах. В соответствии с изобретением слой имеет теплопроводность, которая заметно ниже теплопроводности материала тела оправки, преимущественно, по меньшей мере, на 50%. В соответствии с изобретением слой на теле оправки может быть получен за счет окалинообразования или соответствующего нанесения термическими методами. Окалинообразование оправки более приемлемо проводить в случае углеродистых сталей, тогда как в случае высоколегированных материалов оправки слой может быть нанесен преимущественно методами термического напыления, например, пламенного или плазменного напыления.

4. Описание и принцип действия пресса усилием 110 МН

4.1 Описание конструкции пресса усилием 110 МН

Гидравлический ковочный прессявляется агрегатом вертикальной конструкции и состоит из двух неподвижных поперечин, соединенных между собой четырьмя колоннами с разъемными гайками, затягиваемыми на горячо. Между подвижными поперечинами расположена траверса, перемещающаяся по колоннам пресса, которая при рабочем ходе может передать на поковку максимальное усилие 110 МН.

Станина служит основанием пресса. Ее средняя часть, собранная из четырех массивных деталей, зафиксированных друг относительно друга в вертикальном направлении клиньями и соединенных стяжками, установлена на опоры. Опоры закреплены на фундаменте анкерными болтами и воспринимают массу пресса.

Стол пресса состоит из трех частей, соединенных между собой в замок, на свободных концах имеются пазы для крепления предохранительных фартуков, перемещающихся вместе со столом. На верхней рабочей поверхности стола есть продольные планки, по которым скользят и устанавливаются наборы бойков.

Траверса состоит из базовой несущей отливки и двух балок - подколонников, жестко связанных с нижней поверхностью вертикальными стяжками, затягиваемых с предварительным нагревом. К нижней поверхности траверсы с помощью двух клиньев, действующих от пневмоцилиндров, осуществляется закрепления и раскрепления корпуса верхнего бойка.

Верхняя поперечина пресса состоит из двух частей, соединенных между собой стяжными шпильками. В расточки поперечины вмонтированы три рабочих цилиндра. Плунжер среднего цилиндра своим нижним торцом опирается на траверсу и жестко крепится к ней через фланец посредством вертикальных стяжек, затянутых на горячо, боковые плунжеры закрепляются не жестко и имеют некоторую свободу для самоцентрирования. В боковых приливах поперечины расположены возвратные цилиндры. На каждой стороне вмонтировано по двум возвратным цилиндрам. Плунжеры их опираются в поперечины.

Все основные силовые детали пресса: подвижная и неподвижная поперечины выполнены из стали 35Л. Рабочие цилиндры и плунжеры сварно-кованные, сваренные электрошлаковым способом. Рабочие цилиндры изготовлены из стали 25ГС, а плунжеры изготовлены из стали 20. Для увеличения срока службы плунжеры гидроцилиндров имеют износостойкую наплавку, которую со временем можно прошлифовать и восстановить с повторной наплавкой до нужного размера.

Уплотнением гидроцилиндра пресса служат наборы шевронных манжет из прорезиненной ткани. Смазываются трущиеся поверхности узлов пресса от централизованной установки. Для сбора отработанной смазки на траверсе и на станине установлены маслосборники.

Рисунок 4.1 - Общий вид пресса усилием 110 МН сбоку



Рисунок 4.2 - Общий вид пресса усилием 110 МН спереди

4.2 Описание схемы управления пресса усилием 110 МН

Модернизированная гидросистема управления прессом представлена рисунке 4.3.



Рисунок 4.3 - Гидросистема управления прессом усилием 110 МН

Гидросистема управления прессом обеспечивает: заполнение рабочих цилиндров жидкостью давлением 0,5….0,8 МПа при холостом ходе пресса; заполнение рабочих цилиндров не нагруженных высоким давлением на рабочем ходе; прием жидкости из рабочих цилиндров при возвратных ходах; поддержание постоянного избыточного давления в гидролиниях; перелив избыточной жидкости.

Система содержит наполнитель емкостью 30 м3, на которых установлены предохранительные клапаны, манометр с краном, а также реле уровня с вентилями.

Предварительное заполнение наполнителя воздухом осуществляется от цеховой магистрали pц=0,4…0,6 МПа через клапан обратный и вентиль.

Для перелива избыточной жидкости из наполнителя в питающий бак НАС предусмотрены клапаны отсечные с мембранными приводами. Для перекрытия гидравлических коммуникаций при ремонте клапанов, предусмотрены задвижки клиновые. Воздушные линии указанных клапанов перекрываются вентилями.

Для улучшения качественных характеристик сжатого воздуха, на линии управления установлены фильтр-влагоотделитель, маслораспылитель, а также специальный ресивер для сбора и удаления конденсата.

Для компенсации гидроударов в наполнительной магистрали предусмотрен компенсатор. Заполнение компенсатора воздухом осуществляется вентилем.

Для перекрытия магистралей от наполнителя предусмотрены клиновые задвижки. С целью повышения безотказной и безопасной работы системы на наполнительной трубе установлен предохранительный клапан.

Система управления главными, возвратными и уравновешивающими цилиндрами пресса содержит главный распределитель. В корпусе распределителя предусмотрен клапан обратный, который выполняет функцию предохранительного клапана в линии возвратных цилиндров. Привод клапанов осуществляется от соответствующих гидравлических сервоприводов через два независимых распределительных вала с рычагами, при этом напорные клапаны взаимодействуют с рычагами через телескопические гидротолкатели, с помощью которых устанавливается требуемая рабочая ступень.

Для управления сервоцилиндрами и телескопическими гидротолкателями предусмотрены электрогидравлические масляные системы.

На линии трубопроводов высокого давления между главным распределителем и рабочими цилиндрами установлен наполнительный клапан, подклапанная полость которого связана трубопроводом низкого давления с наполнителем.

Система управления гидравлическим прессом может работать в следующих режимах: осадка, ковка и шлихтовка (отделочные хода). Система позволяет также вести отдельные штамповочные работы на прессе.

Режим Осадка предусматривает работу пресса при подаче высокого давления одновременно в три рабочих цилиндра. В исходном положении подвижная траверса пресса находится в крайнем верхнем положении. Ход приближения осуществляется при открытии сливного клапана, при этом под действием собственного веса, а также низкого давления жидкости, поступающей из наполнителя, через наполнительные клапаны в центральный и боковые цилиндры, траверса пресса опускается до соприкосновения верхнего бойка с поковкой. Рабочий ход или осадка слитка осуществляется при открытии напорных клапанов, при этом жидкость высокого давления по трубопроводам через надклапанные полости наполнительных клапанов поступает в рабочие цилиндры пресса. Возвратный ход подвижной траверсы осуществляется после установки всех клапанов главного распределителя в исходное положение с последующим открытием напорного клапана.

Режим Ковка, как правило, осуществляется на одной из промежуточных ступеней усилий при нагружении одного центрального, либо двух боковых рабочих цилиндров. В этом режиме могут нагружаться все три рабочие цилиндры, т.е. будут повторяться все операции режима Осадка. Выбор необходимой ступени усилия осуществляется непосредственно с пульта управления.

При работе в режиме Ковка на I ступени (нагружение центрального рабочего цилиндра) жидкость от маслосистемы поступает в штоковые полости телескопических цилиндров, взаимодействующих с толкателями клапанов главного распределителя. При этом поршни перемещаются в корпус указанных телескопических цилиндров, образуя тем самым зазор, при котором рычаги распределительного вала не взаимодействуют с толкателями клапанов, а значит, при работе остаются закрытыми. Ход приближения осуществляется с открытием сливного клапана управления возвратными цилиндрами, которые сообщаются с наполнителем. Одновременно под действием давления наполнения открывается наполнительный клапан, сообщая центральный рабочий цилиндр с наполнителем. Траверса пресса опускается до соприкосновения верхнего бойка поковкой. Рабочий ход в данном режиме осуществляется с открытием напорного клапана, главного распределителя (клапаны находятся в закрытом положении, так как не взаимодействуют с рычагом распределительного вала главного распределителя). При этом рабочая жидкость высокого давления поступает в центральный рабочий цилиндр, а боковые рабочие цилиндры заполняются жидкостью низкого давления. По окончанию рабочего хода с помощью сервоцилиндра привода распределительного вала, закрывается напорный клапан, а сливной клапан открывается, обеспечивая разгрузку центрального рабочего цилиндра. Возвратный ход осуществляется при открытии напорного клапана, при этом напорная жидкость высокого давления поступает в возвратные цилиндры пресса. Одновременно через открытый напорный клапан распределителя и открытый сливной клапан распределителя жидкость высокого давления поступает в сервопривод наполнительного клапана, который открывается, обеспечивая слив жидкости из центрального рабочего цилиндра в наполнитель (наполнительные клапаны блока открыты предварительно) осуществляется возвратный ход траверсы пресса.

При работе в режиме Ковка на II ступени (работа двумя боковыми цилиндрами) в исходном положении рабочая жидкость подаётся в штоковую полость телескопического цилиндра, взаимодействующего с толкателем клапана, а также в поршневые полости телескопических цилиндров, взаимодействующих с толкателями клапанов. Одновременно с помощью электровинтового толкателя М12 открывается напорный клапан распределителя. В остальном все операции повторяются аналогично режиму Ковка на I ступени.

...