blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2019-12-972-978blackmet-1778Research ArticleНАУКА ПРОИЗВОДСТВУSCIENCE APPLICATIONОценка работоспособности агрегатов технологической линии «Машина непрерывного литья заготовок»Assessment of units’ performance of CCM technological lineСавельевА. Н.Savel’evA. N.

к.т.н., доцент кафедры механики и машиностроения

654007, Новокузнецк, Кемеровская обл., ул. Кирова, 42

Cand. Sci. (Eng.), Assist. Professor of the Chair of Mechanics and Machine Engineering

Novokuznetsk, Kemerovo Region

Savelyev2000@mail.ruСеверьяновС. С.Sever’yanovS. S.

аспирант кафедры механики и машиностроения

654007, Новокузнецк, Кемеровская обл., ул. Кирова, 42

Postgraduate of the Chair of Mechanics and Machine Engineering

Novokuznetsk, Kemerovo Region

Zhiha14@rambler.ruСибирский государственный индустриальный университетРоссияSiberian State Industrial UniversityRussian Federation2019140120206212972978Copyright © Савельев А.Н., Северьянов С.С., 20202020Савельев А.Н., Северьянов С.С.Savel’ev A.N., Sever’yanov S.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/1778

Для оценки эксплуатационной надежности работы технологических агрегатов машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) применен количественный показатель работоспособности. Этот показатель характеризует способность технического изделия выполнять работу с определенной вероятностью или вероятность того, что данный объем работы будет выполнен. Показатель интересен тем, что при переходе через оптимальное значение способность машины выполнить возложенный на нее объем работы начинает снижаться. Точка оптимума продолжительности работы машины ограничивает рациональный временной участок ее использования без ремонта с максимальной эффективностью. С использованием статистического материала, полученного в течение 15 лет эксплуатации машины непрерывного литья заготовок, оценена работоспособность входящих в МНЛЗ агрегатов как технологической линии. При этом все агрегаты разделены на три принципиально отличающиеся по условиям назначения группы: работающие с жидким, с затвердевающим и с затвердевшим металлом. Работоспособность агрегатов каждой группы оценена абсолютными и относительными величинами. При оценке работоспособности по абсолютным значениям наибольшей работоспособностью обладают агрегаты, работающие с жидким металлом. Рациональный срок службы от ремонта до ремонта составляет 270 ч с безотказностью 0,51. Наименьшая работоспособность (в пределах 150 ч) наблюдается у агрегатов, работающих с затвердевающим металлом, безотказность 0,6. Величина работоспособности в относительных единицах в среднем у агрегатов всех групп практически одна и та же, что позволяет использовать этот показатель на ранней стадии оценки работоспособности как МНЛЗ в целом, так и ее элементов.

To assess operational reliability of technological units of continuous casting machine (CCM), quantitative indicator of efficiency has been applied. This indicator of efficiency describes ability of technical product to perform work assigned to it with a certain probability, or expectancy that this amount of work will be performed. This indicator is interesting for its optimal value, which being surpassed decreases machine ability to perform the necessary amount of work. Thus, the optimum point of machine operating time limits rational time portion of its use without repair with maximum efficiency. Workability of CCM as technological line as well as operability of its units was evaluated using statistical material obtained during the 15 years of operation of billet CCM. So, all units were divided into three essentially different groups according to conditions of their appointment, i.e. a group of units working with liquid metal, a group of units working with solidifying metal and a group of units working with solidified metal. Performance of each group of units is estimated in absolute and relative values. When assessing performance of CCM units in absolute values, units operating with liquid metal have the greatest performance. Its rational service life from repair to repair is 270 hours with reliability of 0.51. The smallest efficiency was manifested in units working with solidified metal. Its performance lasts 150 hours with reliability of 0.6. Average efficiency in relative units of all groups of aggregates is almost the same, which makes it possible to use this indicator at an early stage of assessing efficiency of both machine units and CCM as a whole.

работоспособностьтехнологическая линиямашина непрерывного литья заготовокметалл жидкийметалл затвердевающийметалл затвердевшийperformancetechnological linecontinuous casting machineliquid metalsolidifying metalsolidified metalReferencesФишер Л., Бауш И., Хюллен И., Фрелинг К., Ржепчик М., Брант Т., Кнопп И., Брасс Х.-Г. Концепции перспективной модернизации с применением апробированной технологии непрерывной разливки стали // Черные металлы. 2018. № 9. С. 40 – 47.Fischer L., Bausch J., Hüllen I., Fröhling C., Rzepcyk M., Brand T., Knopp I., Brass H.-G. The concepts of perspective modernization using tested and approved continuous casting technology. Chernye Metally. 2018, no. 9, pp. 40–47. (In Russ.).Guindani A., Venturini R., Jungbauer A., Linzer B., Gelder S., Bragin S., Bernhard C. Arvedi ESP – real endless strip production: The next generation of producing high-value steels started up, Proc. 2 nd Int. Conf. on Super High-Strength Steels, 17 − 20 Oct. 2010. – In book: International Conference Super-High Strength Steels. – Milano, 2010. P. 1 – 11.Guindani A., Venturini R., Jungbauer A., Linzer B., Gelder S., Bragin S., Bernhard C. Arvedi. ESP – real endless strip production: The next generation of producing high-value steels started up. In: Proc. 2 nd Int. Conf. on Super High-Strength Steels, 17 − 20 Oct. 2010. Milano, 2010, pp. 1–11.Схиммель Р., Кирхнер М. Модернизация кристаллизаторов для повышения эффективности работы тонкостенной УНРС типа DSP на комбинате компании TataSteel // Черные металлы. 2018. № 3. С. 24 – 26.Schimmel R., Kirschner M. Modernization of moulds to provide efficiency rise of continuous casting of 70mm thin slabs. Chernye metally. 2018, no. 3, pp. 24–26. (In Russ.).Yamasaki J., Miyahara S., Kodama M., Matsukawa T., Matsuno J., Suzuki K. The control of the surface temperature in the continuous slab casting by the on-line digital computer. – In book: 8 th IFAC World Congress on Control Science and Technology for the Progress of Society, Kyoto, Japan, 24-28 August 1981. – Kyoto, Japan: 1981. Vol. 14. No. 2. P. 2639 – 2644.Yamasaki J., Miyahara S., Kodama M., Matsukawa T., Matsuno J., Suzuki K. The control of the surface temperature in the continuous slab casting by the on-line digital computer. In: 8 th IFAC World Congress on Control Science and Technology for the Progress of Society, Kyoto, Japan, 24-28 August 1981. Kyoto, Japan: 1981, vol. 14, no. 2, pp. 2639–2644.Ho K., Pehlke R. Modelling of steel solidifiсation using the general finite difference method. – In book: 5 th Int. Iron and Steel. Congr. Proc. 6 th Process Technol. Conf. (Apr. 6 – 9, 1986). – Warrendale. 1986. Vol. 6. P. 853 – 866.Ho K., Pehlke R. Modeling of steel solidifikation using the general finite difference metod. In: 5 th Int. Iron and Steel. Congress Proc. 6 th Process Technol. Conf. Apr. 6 – 9, 1986. Warrendale. Vol. 6. 1986, pp. 853–866.Mizikar E. Mathematical heat transfer model for solidification of continuons cast steel slabs // Metallurgical Society of AIME. 1967. Vol. 239. No. 11. P. 1747.Mizikar E. Mathematical heat transfer model for solidification of continuous cast steel slabs. Trans. Of The Metallurgical Society of AIME. 1967, vol. 239, no. 11, pp. 1747.Evstigneev A.I., Odinokov V.I., Sviridov A.V., Dmitriev E.A., Petrov V.V. Teoretical prediction of crack formation in axisymmetric multilayer shell molds // Materials Science Forum. 2016. Vol. 857. P. 573 – 577.Evstigneev A.I., Odinokov V.I., Sviridov A.V., Dmitriev E.A., PetrovV.V. Teoretiical prediction of crack formation in axisymmetric multilayer shell molds. Materials Science Forum. 2016, vol. 857, pp. 573–577.Сотников А.Л., Нагорный В.М., Оробцев А.Ю., Птуха С.В., Родионов Н.А. Нормирование режимов работы и уровня вибрации механизма качания кристаллизатора МНЛЗ // Металлургические процессы и оборудование. 2013. № 1. С. 44 – 54.Sotnikov A.L., Nagornyi V.M., Orobtsev A.Yu., Ptukha S.V., Rodionov N.A. Standardization of operating modes and vibration level of CCM mold. Metallurgicheskie protsessy i oborudovanie. 2013, no. 1, pp. 44–54. (In Russ.).Гребеник В.М., Цапко В.К. Надежность металлургического оборудования (оценка эксплуатационной надежности и долговечности). Справочник. – М.: Металлургия, 1989. – 592 с.Grebenik V.M., Tsapko V.K. Nadezhnost’ metallurgicheskogo oborudovaniya (otsenka ekspluatatsionnoi nadezhnosti i dolgovechnosti). Spravochnik [Reliability of metallurgical equipment (estimation of operational reliability and durability). Reference book]. Moscow: Metallurgiya, 1989, 592 p. (In Russ.).Augusti G., Baratta A., Casciati F. Probabilistis methods in structural engineering. – London: Chapman and Hall, 1984. – 556 p.Augusti G., Baratta A., Casciati F. Probabilistic Methods in Structural Engineering. London: Chapman and Hall, 1984, 556 p.Madsen H.O., Krenk S., Lind N.C. Methods of structural safety. – Englewood Cliffs, Prentice-Hall, 1986. – 403 p.Madsen H.O., Krenk S., Lind N.C. Methods of Structural Safety. Englewood Cliffs, Prentice-Hall, 1986, 403 p.Barlow E.E., Proschan F., Hunter L.C. Mathematical Theory of Reliability. – New York-London-Sydney: Wiley, 1965. – 256 p.Barlow E.E., Proschan F., Hunter L.C. Mathematical Theory of Reliability. New York-London-Sydney: Wiley, 1965, 256 p.Breipohl M. Probabilistic systems analysis. – New York-LondonSydney-Toronto: John Wiley & Sons, Inc., 1970. – 352 p.Breipohl M. Probabilistic Systems Analysis. New York-LondonSydney-Toronto: John Wiley & Sons, Inc., 1970, 352 p.Hahn G.J., Shapiro S.S. Statistical models in engineering. – New York-London-Sydney: John Wiley & Sons, Inc., 1994. – 376 p.Hahn G.J., Shapiro S.S. Statistical Models in Engineering. New York-London-Sydney: John Wiley & Sons, Inc., 1994, 376 p.Зорин В.А., Бочаров В.С. Надежность машин. – Орел: Изд-во ОрелГТУ, 2003. – 548 с.Zorin V.A., Bocharov V.S. Nadezhnost’ mashin [Reliability of machines]. Orel: Izd-vo OrelGTU, 2003, 548 p. (In Russ.).Северцев Н.А. Надежность сложных систем в эксплуатации и отработке. Учеб. пособие для вузов. – М.: Высшая школа, 1989. – 432 с.evertsev N.A. Nadezhnost’ slozhnykh sistem v ekspluatatsii i otrabotke. Ucheb. posobie dlya vuzov [Reliability of complex systems in operation and working out. University manual]. Moscow: Vysshaya shkola, 1989, 432 p. (In Russ.).Савельев А.Н. Теория работоспособности технологических машин. – Кемерово: Кузбассвузиздат, 2008. – 225 с.Savel’ev A.N. Teoriya rabotosposobnosti tekhnologicheskikh mashin [Theory of technological machines workability]. Kemerovo: Kuzbassvuzizdat, 2008, 225 p. (In Russ.).Савельев А.Н. Использование критерия работоспособности деталей в расчетах на долговечность. // Изв. вуз. Черная металлургия. 1991. № 10. С. 84 – 86.Savel’ev A.N. Use of the criterion of machine parts workability in calculation of their service life. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 1991, vol. 36, no. 10, pp. 84–86. (In Russ.).Оценка надежности машин и оборудования: теория и практика. Учебник / И.Н. Кравченко, Е.А. Пучин, А.В. Чепурин и др.; под ред. И.Н. Кравченко. – М.: Альфа-М; ИНФРА-М, 2012. – 336 с.Kravchenko I.N., Puchin E.A., Chepurin A.V., etc. Otsenka nadezhnosti mashin i oborudovaniya: teoriya i praktika. Uchebnik [Reliability assessment of machines and equipment: theory and practice. Textbook]. Kravchenko I.N. ed. Moscow: Al’fa-M; INFRA-M, 2012, 336 p. (In Russ.).Светлитский В.А. Статистическая механика и теория надежности. – М.: изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. – 504 с.Svetlitskii V.A. Statisticheskaya mekhanika i teoriya nadezhnosti [Statistical mechanics and reliability theory]. Moscow: izd. MGTU im. N.E. Baumana, 2002, 504 p. (In Russ.).Cramer H. Matematical methods of statistics. – Stockhol: Almqvist and Wiksells, 1946. – 575 p.Cramer H. Mathematical Methods of Statistics. Stockhol: Almqvist and Wiksells, 1946, 575 p.Рябинин И.А. Надежность и безопасность структурно-сложных систем. – СПб.: Политехника, 2000. – 248 с.Ryabinin I.A. Nadezhnost’ i bezopasnost’ strukturno-slozhnykh system [Reliability and safety of structurally complex systems]. St.-Peterburg: Politekhnika, 2000, 248 p. (In Russ.).Barlow R.E., Proschan F. Statistical theory of reliability and life testing probability models. – New York: Holt, Rinehart and Winston, 1975. – 290 p.Barlow R.E., Proschan F. Statistical Theory of Reliability and Life Testing Probability Models. New York: Holt, Rinehart and Winston, 1975, 290 p.Locks M.O. Reliability, maintainability, and availability assessment. – New York: Hayden Book Co., Inc., 1973.Locks M.O. Reliability, Maintainability, and Availability Assessment. New York: Hayden Book Co., Inc., 1973.Esary J.D., Proschan F. Reliability bound for systems of maintained and independent components // Journal of the American Statistical Association. 1970. Vol. 65. P. 329 – 338.Esary J.D., Proschan F. Reliability bound for systems of maintained and independent components. Journal of the American Statistical Association. 1970, vol. 65, pp. 329–338.Henley E.J., Lynn J. Generic techniques in reliability assessment components. – Holland, Leyden: Noordhoff International, 1976. P. 26 – 35.Henley E.J., Lynn J. Generic Techniques in Reliability Assessment Components. Holland, Leyden: Noordhoff Int., 1976, pp. 26–35.Савельев А.Н., Северьянов С.С., Прохоренко О.Д. // О ности эксплуатационных режимов работы технологического оборудования МНЛЗ // Черные металлы. 2019. № 6. С. 15 – 22.Savelyev A.N., Severyanov S.S., Prokhorenko O.D. Features of operating modes of continuous casting machine’s technological equipment. Chernye metally. 2019, no. 6, pp. 15–22. (In Russ.).Савельев А.Н., Северьянов С.С., Савельева А.В. Моделирование эксплуатационной надежности агрегатов технологической линии МНЛЗ как сложной технической системы // Вестник Сибирского Государственного индустриального университета 2016. № 2 (16). С. 23 – 28.Savel’ev A.N., Sever’yanov S.S., Savel’eva A.V. Modeling of operational reliability of CCM units as complex technical system. Vestnik Sibirskogo Gosudarstvennogo industrial’nogo universiteta. 2016, vol. 16, no. 2, pp. 23–28. (In Russ.).Савельев А.Н. Структурные особенности устойчиво функционирующей сложной технической системы // Изв. вуз. Черная металлургия. 1996. № 12. С. 53 – 58.Savel’ev A.N. Structural features of sustainably functioning complex technical system. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 1996, vol. 39, no. 12, pp. 53–58. (In Russ.).Савельев А.Н., Тимошенков Ю.Г., Бич Т.А. Моделирование распределения элементов по надежности в машинах непрерывного литья заготовок // Изв. вуз. Черная металлургия. 2006. № 8. С. 46 – 49.Savel’ev A.N., Timoshenkov Yu.G., Bich T.A. Modeling of distribution of CCM elements by their reliability. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2006, vol. 49, no. 8, pp. 46–49. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.