Снижение внеплановых простоев оборудования при проведении ремонтов и модернизации на основе прочностного анализа

С целью выявления узких мест в работе основного технологического оборудования и накопления данных для разработки организационных и технических мероприятий по снижению внеплановых простоев оборудования на АО «Выксунский металлургический завод» ведется их учет. Все простои фиксируются производственным персоналом в системе автоматизированного анализа работы цеха. Специалис­ тами по надежности в цехах классифицированы все агрегаты по категориям критичности, представленные в виде матрицы, включающей в себя две группы показателей. Первая группа ‒ тяжесть последствий: безопасность персонала, безопасность оборудования и окружающей среды, производственные потери, затраты на устранение неполадок. Вторая ‒ вероятность возникновения: высокая, средняя, низкая и очень низкая. При определении оценки критичности единицы оборудования рассматриваются самый критичный случай поломки и самый худший вариант. Классификация оборудования по категориям критичности используется для его ранжирования с точки зрения надежности. Рассмот­ рены критерии работоспособности деталей машин, а также основные существующие на сегодняшний день программные комплексы для проведения прочностного анализа. Выбраны два, которые будут использоваться в качестве инструментов прочностного анализа. Проведен анализ внеплановых простоев оборудования по причине разрушения деталей на примере колесопрокатного цеха АО «Выксунский металлургический завод», выгруженных из системы автоматического анализа работы цеха. Предложены направления применения выбранных инструментов прочностного анализа, а также проведен прочностной анализ деталей оборудования с целью повышения их конструкционной надежности. Выполнена оценка потенциального экономического эффекта от внедрения инструментов прочностного анализа, который показал целесообразность применения данного инновационного подхода, приводящего к сокращению простоев.

1. Майрхофер А., Хартль Ф., Рорхофер А., Штоль К. Мониторинг состояния оборудования при производстве стали // Черные металлы. 2018. № 9. С. 28‒33.

2. Gorbatyuk S.M., Pashkov A.N., Morozova I.G., Chicheneva O.N. Technologies for applying Ni­Au coatings to heat sinks of SiC­Al metal matrix composite material // Materials Today: Proceedings. 2021. Vol. 38. Part 4. P. 1889–1893. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.08.581

3. Савельев А.Н., Северьянов С.С. Оценка работоспособности агрегатов технологической линии «Машина непрерывного литья заготовок» // Известия вузов. Черная металлургия. 2019. Т. 62. № 12. С. 972‒978. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2019-12-972-978

4. Еронько С.П., Данилов В.Л., Куклев А.В., Ткачев М.Ю., Тиняков В.В., Мечик С.В. Опыт проектирования и промышленного применения систем механизированной подачи шлакообразующих смесей в кристаллизаторы слябовых МНЛЗ // Металлург. 2020. № 3. С. 51–57.

5. Роберов И.Г., Кохан Л.С., Морозов Ю.А., Борисов А.В. Технологический режим тиснения прокаткой рельефных поверхнос­ тей // Известия вузов. Черная металлургия. 2009. № 1. С. 27‒30.

6. Жарекен А.Ж., Джумалиев А.С. Реконструкция контура охлаждения обжиговой печи // Горный журнал. 2018. № 5. С. 34‒35.

7. Калиненко Ю.Н., Каменев А.А., Митькин А.В., Киреенков А.Н. Реконструкция обжиговых машин фабрики окомкования // Горный журнал. 2017. № 5. С. 67‒69. https://doi.org/10.17580/gzh.2017.05.15

8. Горбатюк С.М., Морозова И.Г., Наумова М.Г. Разработка рабочей модели процесса реиндустриализации производства термической обработки штамповых сталей // Известия вузов. Черная металлургия. 2017. Т. 60. № 5. С. 410–415. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-5-410-415

9. Горбатюк С.М., Зарапин А.Ю., Чиченев Н.А. Модернизация виб­ рационного грохота горнорудного общества «Катока» (Ангола) // Горный информационно­аналитический бюллетень. 2018. № 1. С. 143–149. https://doi.org/10.25018/0236-1493-2018-1-0-143-149

10. Нефедов А.В., Свичкарь В.В., Чиченева О.Н. Реинжиниринг скипового подъемника для загрузки печи литейного отделения ЗАО «РИФАР» // Сталь. 2020. № 7. С. 50‒53.

11. Коряк А.В., Чиченев Н.А. Реинжиниринг ходовой тележки с контейнером дуговой сталеплавильной печи // Сталь. 2020. № 1. С. 36–39.

12. Чиченев Н.А. Реинжиниринг устройства для центрирования сляба в клети обжимного стана // Металлург. 2018. № 7. С. 76‒80.

13. Ефремов Д.Б., Степанов В.М., Чиченева О.Н. Модернизация механизма быстрого отжима валков прокатной клети ДУО стана 2800 АО «Уральская Сталь» // Сталь. 2020. № 8. С. 44‒47.

14. Masini R., Lainati A. Latest bar mill technology // Millenium Steel. 2005. P. 216‒227.

15. Thome R., Harste K. Principles of billet soft­reduction and consequences for continuous casting // ISIJ International. 2006. Vol. 46. No. 12. P. 1839‒1844. https://doi.org/10.2355/isijinternational.46.1839

16. Rumyantsev M.I. Some approaches to improve the resource efficiency of production of flat rolled steel // CIS Iron and Steel Review. 2016. Vol. 12. P. 32‒36. https://doi.org/10.17580/cisisr.2016.02.07

17. Бруяка В.А., Фокин В.Г., Солдусова Е.А., Глазунова Н.А., Адеянов И.Е. Инженерный анализ в ANSYS Workbench: Учебное пособие. Самара: Самарский государственный технический университет, 2010. 271 с.

18. Каплун А.Б., Морозов Е.М., Олферьева М.А. ANSYS в руках инженера: Практическое руководство. Москва: Едиториал УРСС, 2003. 272 с.

19. Жидков А.В. Применение системы ANSYS к решению задач геометрического и конечно­элементного моделирования. Нижний Новгород: НГУ им. Н.И. Лобачевского, 2006. 115 с.

20. APM FEM. Система прочностного анализа для КОМПАС­3D. Версия для КОМПАС­3D V16. Руководство пользователя. Королев: НТЦ «АПМ», 2015. 28 с.

21. Снитко С.А., Яковченко А.В., Горбатюк С.М. Метод учета остаточных технологических напряжений при моделировании напряженно­деформированного состояния диска железнодорожного колеса. Сообщение 1 // Известия вузов. Черная металлургия. 2021. Т. 64. № 5. С. 337‒344. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2021-5-337-344

22. Ганин Н.Б. Проектирование и прочностной расчет в системе KOMIIAC­3D V13: Учебное пособие. М.: ДМК Пресс, 2011. 320 с.

23. Еронько С.П., Данилов В.Л., Ткачев М.Ю., Тиняков В.В., Понамарева Е.А. Модернизация и модельные исследования манипулятора для замены защитной огнеупорной трубы при непрерывной разливке стали // Металлург. 2020. № 4. С. 30–35.

24. Kudashov D.V., Martin U., Heilmaier M., Oettel H. Creep behaviour of ultrafine­grained oxide dispersion strengthened copper prepared by cryomilling // Materials Science and Engineering: A. Vol. 387‒389. P. 639‒642. https://doi.org/10.1016/j.msea.2004.01.118

25. Gruner W., Kudashov D.V., Martin U. Determination of oxygen species in mechanically alloyed oxide dispersion strengthened copper // Powder Metallurgy. Vol. 45. No. 4. P. 301‒306. https://doi.org/10.1179/003258902225007104

26. Kudashov D.V., Aksenov A.A., Klemm V., Martin U., Oettel H., Portnoy V.K., Zolotorevskii V.S. Microstructure formations in copper-silicon carbide composites during mechanical alloying in a planetary activator // Materialwissenschaft und Werkstofftechnik. 2000. Vol. 31. No. 12. P. 1048‒1055. http://doi.org/10.1002/15214052(200012)31:12<1048::AID-MAWE1048>3.0.CO;2-D

27. Самусев С.В., Люскин А.В., Романцов А.И., Жигунов К.Л., Фортунатов А.Н. Исследование очага деформации на прессе шаговой формовки в условиях Челябинского трубопрокатного завода // Известия вузов. Черная металлургия. 2014. Т. 57. № 3. С. 49‒52. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2014-3-49-52

28. Самусев С.В., Люскин А.В., Романцов А.И., Жигунов К.Л., Фортунатов А.Н. Разработка методики расчета параметров инструмента для унификации групп сварных труб на участке кромкогибочных прессов // Известия вузов. Черная металлургия. 2013. № 3. С. 20‒22. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2013-3-20-22

29. El­Sayed T.A., Algash Y.A. Flexural behavior of ultra­high performance geopolymer RC beams reinforced with GFRP bars // Case Studies in Construction Materials. 2021. Vol. 15. Article e00604. https://doi.org/10.1016/j.cscm.2021.e00604

30. Alshoaibi A.M. Computational simulation of 3D fatigue crack growth under mixed­mode loading // Applied Sciences. 2021. Vol. 11. No. 13. Article 5953. https://doi.org/10.3390/app11135953

31. Papukchiev A., Yang Z. Application of the coupled code ATHLET­ ANSYS CFX for the simulation of the flow mixing inside the ROCOM test facility // Progress in Nuclear Energy. 2021. Vol. 137. Article 103785. https://doi.org/10.1016/j.pnucene.2021.103785

32. Инструкция И.20­440.8. Порядок проведения анализа видов, последствий и критичности отказов. Выкса: АО «ВМЗ», 2019. 16 с.

33. Васильев В.А., Каландаришвили Ш.Н., Новиков В.А., Одиноков С.А. Управление качеством и сертификация: Учебное пособие. Москва: Интермет Инжиниринг, 2002. 413 с.

34. Гродзенский С.Я. Управление качеством: Учебник. Москва: Проспект, 2017. 222 с.

35. Чагина А.В., Большаков В.П. 3D­моделирование в КОМПАС­3D версий v17 и выше: Учебное пособие. Санкт­Петербург: Питер, 2021. 256 с.

36. Bilalov R.A., Smetannikov O.Yu. Numerical investigation of fluid dynamics phenomena in external gear pump // Computational Continuum Mechanics. 2021. Vol. 13. No. 4. P. 471‒480. https://doi.org/10.7242/1999-6691/2020.13.4.37

37. Muszyński Z., Rybak J. Evaluation of terrestrial laser scanner accuracy in the control of hydrotechnical structures // Studia Geotechnica et Mechanica. 2017. Vol. 39. No. 4. P. 45‒57. https://doi.org/10.1515/sgem-2017-0036

38. Rybak J., Baca M., Zyrek T. Practical aspects of tubular pile axial capacity testing // Int. Multidisc. Sci. GeoConference “Surveying Geology and Mining Ecology Management, SGEM”. 2015. Vol. 2. No. 1. P. 549‒554.

39. Anghel C., Gupta K., Jen T.C. Analysis and optimization of surface quality of stainless steel miniature gears manufactured by CO2 laser cutting // Optik. 2020. Vol. 203. Article 164049. https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2019.164049