CC BY
65
УДК 621.772
ПРИМЕНЕНИЕ АДАПТАЦИОННЫХ МЕХАНИЗМОВ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ
КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ С ГЛУБОКОЙ СТЕПЕНЬЮ ПЕРЕРАБОТКИ*
Э.М. Голубчик, А.Г. Корчунов, К.Г. Пивоварова, А.В. Лысенин
Проанализированы технологические аспекты производства высокопрочной арматуры для изготовления железобетонных шпал нового поколения. Приведены результаты исследований влияния химического состава стали марок 80ХФЮ, 85ХФЮ, 85ФЮ на изменчивость механических свойств горячекатаного проката. Рассмотрены принципы реализации механизмов технологической адаптации при выборе марки стали для изготовления высокопрочной арматуры
Ключевые слова: высокопрочная арматура, результативность, адаптация, механические свойства
В настоящее время для обеспечения высокой конкурентоспособности изготавливаемой продукции, помимо развития инновационных технологий, современное металлургическое предприятие должно быть способно к оперативной адаптации к быстро меняющимся условиям рынка. Поэтому разработка соответствующих адаптационных механизмов на сегодняшний день является одним из важнейших залогов успешного и устойчивого развития любого промышленного предприятия. Особенно это актуально при производстве металлопродукции с высокой добавленной стоимостью, которая, как правило, относится к четвертому (продукция с глубокой степенью переработки - гнутый профиль, холоднокатаная лента) и пятому переделам (метизные изделия) предприятий черной металлургии. В научнотехнической литературе представлен широкий спектр, как принципов формирования, так и реализации различных адаптационных механизмов, в которых обобщены известные современной науке закономерности, а также практический опыт их применения. Однако большинство исследований посвящено либо экономическим, либо социальным аспектам понятия адаптации. При этом недостаточно изучены и описаны механизмы технологической адаптации, а также их влияние на уровень качества производимой продукции в условиях металлургического предприятия.
Технологическую адаптацию в широком смысле можно определить, как процесс целенаправленного изменения структуры и параметров технологической системы для повышения эффективности ее функционирования. Рассмотрим применимость адаптационных механизмов на примере производства горячекатаного подката, предназначенного для изготовления высокопрочной арматуры, используемой для армирования высоконагруженных железнодорожных шпал нового поколения.
Голубчик Эдуард Михайлович - МГТУ им. Г.И. Носова, канд. техн. наук, е-шаіі; [email protected] Корчунов Алексей Георгиевич - МГТУ им. Г.И. Носова, д-р техн. наук, е-шаіі: [email protected] Пивоварова Ксения Григорьевна - МГТУ им. Г.И. Носова, канд. техн. наук, е-шаіі: [email protected] Лысенин Александр Викторович - МГТУ им. Г.И. Носова, студент, е-шаіі: [email protected]
Железобетонные шпалы ввиду их высоких эксплуатационных качеств позволяют увеличить скорость железнодорожных перевозок грузов, повысить их безопасность, и увеличить грузооборот железных дорог. Долговечность железобетонных шпал в зависимости от размеров и типа пропускаемой нагрузки достигает 30-60 лет. В Российской Федерации в настоящее время протяженность главных путей на железобетонных шпалах составляет около 72,1 тыс. км или около 60% от развернутой длины главных путей. Все вновь строящиеся основные пути укладываются только на ЖБШ. Современная железобетонная шпала -цельнобрусковая из предварительно напряженного железобетона, армированная высокопрочной арматурой периодического профиля, должна соответствовать требованиям ОСТ 32.152-2000 и ТУ 5864-04711337151 «Шпалы железобетонные предварительно напряженные типа Ш 1-4Х10 для железных дорог колеи 1520 мм Российской Федерации». Основным несущим элементом в конструкции ЖБШ является высокопрочная арматура диаметром до 10 мм. Показатели качества высокопрочной арматуры для железобетонных шпал оцениваются по механическим свойствам, длительной прочности, величине потерь напряжения от релаксации, стойкости к коррозионному растрескиванию, уровню сцепления с бетоном. Регламентируются также требования к качеству поверхности, предельно допустимые отклонения по овальности и массе погонного метра арматуры. В ОАО «ММК-МЕТИЗ» (г. Магнитогорск) ведется освоение нового вида высокопрочной арматуры диаметром 9,6 мм для ЖБШ нового поколения. Внешний вид арматуры представлен на рис.1.
В качестве исходной заготовки для освоения производства высокопрочной арматуры диаметром
9,6 мм был выбран горячекатаный подкат диаметром 15,0 - 16,0 мм, поставляемый с ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» [1]. Так как технология изготовления арматуры предусматривает набор операций деформационного упрочнения, включающий волочение и профилирование, то, очевидно, что подкат должен обладать достаточным ресурсом пластичности при одновременно высоких значениях прочности (ств ~ 1200 ^ 1300 МПа).
Сечение по осям
вмятин
Рис. 1. Общий вид осваиваемой высокопрочной арматуры для железобетонных шпал нового поколения
Поэтому на первоначальном этапе для выбора базовой марки стали использовался принцип «оптимальности» адаптационного механизма, предусматривающий, что для каждой технологической системы должно быть найдено соответствие между эффективностью функционирования адаптационного механизма и совокупными затратами на его реализацию [2]. Согласно данному принципу, любые дополнительные затраты предприятия, связанные с технологическими изменениями под влиянием внешних воздействий, должны быть оправданы предполагаемым или фактическим повышением эффективности его функционирования. Поэтому первоначально был выбран подкат из стали марки 85ХФЮ, обладающий высокими показателями прочности, за счет повышенного содержания углерода и применения стратегии микролегирования карбонитридообразующими элементами.
На рис.2 - 4 представлены результаты исследований механических свойств подката размерами 15,0 - 16,0 мм из стали марки 85ХФЮ. Обработка данных проводилась в программе «Статистика».
1240 1250 1260 1270 1280 1290 1300 1310 1320 1330
Группа (верхние границы)
Рис.2. График наблюдаемого и ожидаемого распределения значения временного сопротивления разрыву стали марки 85ХФЮ
Группа (верхние границы)
Рис.3. График распределения значения относительного сужения стали марки 85ХФЮ
Г руппа (верхние границы)
Рис.4. График распределения значения относительного удлинения стали марки 85ХФЮ
Проведенный анализ полученных механических свойств подката выявил необходимость корректировки химического состава стали для производства высокопрочной арматуры, так как сталь марки 85ХФЮ при высоких значениях прочностных параметров не вполне удовлетворяла требованиям по запасу пластичности. В связи с этим на следующем этапе исследований был применен принцип «альтернативности» адаптационного механизма в соответствии со сложившимися условиями и поставленными целями. В качестве альтернативной была принята сталь марки 85ФЮ. На рис. 5 - 7 представлено распределение механических свойств горячекатаного подката из стали марки 85ФЮ для производства высокопрочной арматуры диаметром
9,6 мм.
Группа (верхние границы)
Рис.5. График распределения значения временного сопротивления разрыву стали марки 85ФЮ
8 10 12 1 4 1 6 1 8 20 22 24 26 28 30
Группа (верхние границы)
Рис.6. График распределения значения относительного сужения стали марки 85ФЮ
Г руппа (верхние границы)
Рис.7. График наблюдаемого и ожидаемого распределения значения относительного удлинения стали марки 85 ФЮ
В результате исследования было установлено, что в подкате диаметром 15,0 - 16,0 мм из стали марки 85ФЮ среднее значение временного сопротивления разрыву не соответствует заявленным требованиям в соответствии с нормативной документацией (ств>1200 МПа) для последующего изготовления высокопрочной арматуры. Среднее значение относительного сужения не соответствует заявленным требованиям, имеются выпады за границу допуска (см. рис. 8 - 10).
Группа (верхние границы)
Рис.8. График распределения значения временного сопротивления разрыву стали
марки 80ХФЮ
21 22 23 24 25 26 21 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 Группа (в 0рхнне границы)
Рис.9. График распределения значения относительного сужения стали марки 80ХФЮ
Группа (верхние границы)
Рис.10. График распределения значения относительного удлинения стали марки 80ХФЮ
Значения механических свойств с максимальной частотой представлены в таблице.
Из полученных данных видно, что значения временного сопротивления, относительного сужения, относительного удлинения у стали марки 80ХФЮ выше, чем у стали марки 85ФЮ. Аналогично, значения относительного удлинения и относительного сужения у стали марки 80ХФЮ выше, чем у стали марки 85ХФЮ. Следовательно, сталь марки 80ХФЮ обладает более высокими пластическими свойствами. Значение временного сопротивления стали марки 85ХФЮ выше, чем у стали марки 80ХФЮ на 50МПа. Это объясняется большим со-
Выполненные исследование позволили, с одной стороны, подтвердили принципиальную возможность использования стали марок 80ХФЮ, 85ФЮ, 85ХФЮ в технологии производства
высокопрочной арматуры, а, с другой стороны, за счет применения принципов адаптации выявить наиболее эффективную марку стали, обеспечивающую требуемый уровень качественных параметров арматуры нового поколения.
Литература
1. Лебедев В.Н. Опыт освоения производства высокопрочной стабилизированной арматуры для железобетонных шпал нового поколения // Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. 2010. № 2. С. 74-76.
2. Ледовская М.Е. Исследование рыночного потенциала как объекта управления организацией / Проблемы совершенствования механизма управления экономическими системами на продовольственном рынке: Сборник статей Всероссийской научной интернет-конференции с международным участием / Сост. Г.Р. Таишева, Валеева Ю.С., Валеева Г .А., Никонорова Ю.Н..- Казань: Изд-во Казанск. гос. ун-та, 2008. - 638 с.
Механические свойства подката из стали марок 80ХФЮ,85ХФЮ,85ФЮ диаметрами 15,0 и 16,0 мм производства ОАО «Магнитогорский метизно-калибровочный завод «ММК-МЕТИЗ»
Марка стали Показатели качества
Временное сопротивление разрыву GВ , МПа Относительное сужение р, % Относительное удлинение S, %
80ХФЮ 1222,1 28,9 8,5
85ХФЮ 1273,3 19,1 7,3
85ФЮ 1147,7 20,9 8,4
*Работа проведена в рамках реализации комплексного проекта по созданию высокотехнологичного производства, выполняемого с участием российского высшего учебного заведения (договор 13.G25.31.0061), а также аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2013 годы)» (проект 2.1.2/9277).
Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова
APPLICATION OF ADAPTATION MECHANISMS FOR IMPROVING THE QUALITY OF PRODUCTS
OF DOWNSTREAM PROCESSING
E.M. Golubchik, A.G. Korchunov, K.G. Pivovarova, A.V. Lysenin
Technological aspects of high tensile reinforcement production for new generation reinforced concrete ties manufacture were analyzed. The article gives the results of studies carried out to find out the influence of chemical composition of steel grades 80ХФЮ, 85ХФЮ, 85ФЮ on variability of mechanical properties of hot rolled stock. The authors considered the mechanisms of technology adaptation when selecting the steel grade for high tensile reinforcement manufacture
держанием углерода в стали марки 85ХФЮ, чем у стали марки 80ХФЮ.
Известно, что механические свойства стали зависят от вида ее микроструктуры, а именно от процентного содержания перлита. Содержание перлита в исследуемых марках стали представлено на рис. 11.
* 9°-°
80ХФЮ 85ХФЮ 85ФЮ
Марка стали
Рис. 11. Процентное количество перлита в стали марок 80ХФЮ, 85ХФЮ, 85ФЮ
Key words: high tensile reinforcement, effectiveness, adaptation, mechanical properties
