Принципы системного подхода к выбору методов внепечной обработки расплава

В рамках представлений о методологии структурирования системы управления качеством литого металла в общей постановке предложена и проанализирована система признаков, характеризующая проблему выбора методов внепечной обработки расплава, основанных на внешнем физическом воздействии на металл...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Date:	2009
Main Author:	Цуркин, В.Н.
Format:	Article
Language:	Russian
Published:	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України 2009
Series:	Металл и литье Украины
Online Access:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/104311
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Принципы системного подхода к выбору методов внепечной обработки расплава / В.Н. Цуркин // Металл и литье Украины. — 2009. — № 7-8. — С. 12-16. — Бібліогр.: 15 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-104311
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1043112016-07-08T03:02:29Z Принципы системного подхода к выбору методов внепечной обработки расплава Цуркин, В.Н. В рамках представлений о методологии структурирования системы управления качеством литого металла в общей постановке предложена и проанализирована система признаков, характеризующая проблему выбора методов внепечной обработки расплава, основанных на внешнем физическом воздействии на металл В рамках уявлень про методологію структурування системи керування якістю литого металу у загальній постановці запропоновано та проаналізовано систему ознак, які характеризують проблему вибору методів позапічної обробки розплаву, заснованих на зовнішньому фізичному впливі на метал. Within the limits of representation about methodology of structurization of the control system of cast metal quality in the general statement, the system of features characterizing the problem to the choice of technological methods of out furnace treatment of melt based on physical principles of influence on a metal is offered and analyzed. 2009 Article Принципы системного подхода к выбору методов внепечной обработки расплава / В.Н. Цуркин // Металл и литье Украины. — 2009. — № 7-8. — С. 12-16. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. 2077-1304 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/104311 669-14: 303.732.4:164.3 ru Металл и литье Украины Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	В рамках представлений о методологии структурирования системы управления качеством литого металла в общей постановке предложена и проанализирована система признаков, характеризующая проблему выбора методов внепечной обработки расплава, основанных на внешнем физическом воздействии на металл
format	Article
author	Цуркин, В.Н.
spellingShingle	Цуркин, В.Н. Принципы системного подхода к выбору методов внепечной обработки расплава Металл и литье Украины
author_facet	Цуркин, В.Н.
author_sort	Цуркин, В.Н.
title	Принципы системного подхода к выбору методов внепечной обработки расплава
title_short	Принципы системного подхода к выбору методов внепечной обработки расплава
title_full	Принципы системного подхода к выбору методов внепечной обработки расплава
title_fullStr	Принципы системного подхода к выбору методов внепечной обработки расплава
title_full_unstemmed	Принципы системного подхода к выбору методов внепечной обработки расплава
title_sort	принципы системного подхода к выбору методов внепечной обработки расплава
publisher	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
publishDate	2009
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/104311
citation_txt	Принципы системного подхода к выбору методов внепечной обработки расплава / В.Н. Цуркин // Металл и литье Украины. — 2009. — № 7-8. — С. 12-16. — Бібліогр.: 15 назв. — рос.
series	Металл и литье Украины
work_keys_str_mv	AT curkinvn principysistemnogopodhodakvyborumetodovvnepečnojobrabotkirasplava
first_indexed	2025-07-07T15:12:07Z
last_indexed	2025-07-07T15:12:07Z
_version_	1837001477736890368
fulltext	1� 1�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 7-8’2009 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 7-8’20091� 1�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 7-8’2009 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 7-8’2009 Р. В. Ковальчик Застосування пекового коксу для усунення та попередження захаращення горнів доменних печей Виконано аналіз впливу гарячої міцності коксу (CSR) на стійкість повітряних фурм. Встановлена залежність між показником гарячої міцності коксу та кількістю замінених горілих повітряних фурм в умовах доменного цеху ВАТ «МК „Азовсталь“». Запропоновано та досліджено новий спосіб попередження та усунення захаращення горна доменних печей, показані переваги запропонованого способу у порівнянні з існуючими Анотація Воздушная фурма, загромождение горна, доменная печь, пековый кокс, горячая прочность, реакционная способность Ключевые слова УДК 669-14: 303.732.4:164.3 В. Н. Цуркин (ИИПТ НАНУ) Принципы системного подхода к выбору методов внепечной обработки расплава В рамках представлений о методологии структурирования системы управления качеством литого металла в общей постановке предложена и проанализирована система признаков, характеризующая проблему выбора методов внепечной обработки расплава, основанных на внешнем физическом воздействии на металл М ногообразие требований, предъявляемых к отливкам, обусловленное широким при- менением литой продукции в самых разнообразных отраслях промышленности, оправдывает применение различных принци- пов организации литейных производственных участков, использование разнообразных сырьевых ресурсов и множество методов обработки, кото- рые применяют на всех стадиях технологической цепочки «шихта-расплав-отливка», разнесенных как во времени, так и территориально. Как правило, эти методы являются многоцелевыми и многофункциональными, и, как подчеркивается в работе [1], нельзя выделить какой-нибудь один из них, универсальный метод, который бы однозначно обеспечивал требуемое качество отливки. Кроме того, анализируя литейное производство, например, как это сделано в работе [2], можно выделить поряд- ка 103 различных факторов, оказывающих прямое либо косвенное влияние на показатели качества конечной продукции. В целом это затрудняет при- нятие обоснованных решений при проектировании или модернизации литейных производственных участков, которые в рыночных условиях, прежде всего, должны быть направлены на реализацию конечной цели – оптимального соотношения «цена- качество» продукции, получаемой методами литья. Анализ показывает [3], что используемые на практике методы и средства контроля и управления качеством в литейном производстве отличаются не только методологией выбора, но и их конечной результативностью. При этом разработки послед- него времени свидетельствуют о том, что система управления качеством будет наиболее эффектив- ной, если ее выбор основывается на системном подходе, базовые принципы которого на фунда- ментальном уровне достаточно хорошо изучены и обсуждались ранее в работе [4]. Преимущества такого подхода заключаются, прежде всего, в том, что здесь обеспечивается комплексный учет многообразия ключевых факторов, влияющих на качество литого металла. Важными характеристиками любой системы являются ее целостность и упорядоченность [5]. Основная познавательная процедура при описа- нии такой системы сводится к поиску общих и индивидуальных признаков ее элементов, и чем больше находится общих признаков, тем более успешно можно структурировать систему. Одним из методов определения таких признаков является метод классификации подсистем, которые трак- туются по категории «отношение» с выделением субординации главных и второстепенных элемен- тов системы. Обобщенную систему управления качеством 1� 1�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 7-8’2009 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 7-8’20091� 1�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 7-8’2009 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 7-8’2009 в литейном производстве, которая должна охва- тывать все стадии технологического цикла, также можно структурировать после построения отдельных фрагментарных подсистем, имеющих свои функциональные и подцелевые признаки. Например, в работе [3] на уровне экспертной подсистемы подробно рассмотрены общие признаки построения системы оперативного мониторинга и управления качеством литейного производства. При этом сделан упор на состояние и принципы получения продуктов литья, проанализированы функциональные характеристики таких объектных систем с выделением основных каналов и шлюзов передачи информации. Авторами подчеркивается актуальность такого подхода как для выбора методологии системы управления качеством, так и для функционирования на новом фундаментальном уровне проектных решений. Дополняя эти данные, а также положения, изложенные в работе [4], рассмотрим стадию обработки расплава вне печного агрегата как один из элементов системы «шихта-расплав-отливка». Известно, что эта стадия в значительной мере влия- ет на формирование структуры и свойств литого металла. Именно на этой стадии окончательно ни- велируются отрицательные наследственные при- знаки шихты, обеспечивается состояние расплава, которое по тем или иным причинам невозможно достичь в плавильном агрегате, и создаются усло- вия для оптимальной кристаллизации расплава. Формирование методологии управления качеством литого металла на этой стадии в основе систем- ного подхода целесообразно начать с выбора ме- тодов для внепечной обработки расплава, акценти- руя внимание на проблемах, которые могут при этом возникать. Цель данной работы – в общей постановке выделить систему признаков, которые необходимо учитывать при выборе методов внепечной обработки расплава. Характеристика объекта исследований. При выборе метода внепечной обработки расплава на стадии принятия проектных решений можно выде- лить самые общие признаки как совокупность тех- нических и технологических факторов, объединен- ных подсистемой «стабильность-надежность-эф- фективность». В этом случае под стабильностью можно понимать получение конечного результата в заданных пределах изменения характеристик качества литого металла от обработки к обработке. Важным аспектом здесь является соотношение показателей стабильности при обработке как еди- ничных порций, так и партий продукции. Как пра- вило, первый случай характеризует исследова- тельскую стадию при разработке новых методов обработки, а последний – реальные условия их применения в производстве. В работе [6] эти вопросы обсуждались нами применительно к ме- тодологии сравнительной оценки показателей успешности обработки для условий массового литейного производства. Под надежностью мето- да внепечной обработки можно понимать как вероятность безотказной работы реализующих его технических средств, так и способность выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, которые соответствуют задан- ным режимам и условиям пользования, обслужи- вания и ремонта, хранения и транспортиров- ки [7]. К сожалению, применительно ко вновь раз- рабатываемым инновациям этот важный вопрос в комплексной постановке в специализированных изданиях обсуждается мало. Эффективность, по определению [8], более полно можно понимать как меру полноты реализации целенаправленного действия на расплав. В той или иной мере этот вопрос активно обсуждается многими специа- листами в понимании эффективности как комп- лекса показателей качества литого металла, до- стигаемых в результате применения внепеч- ных методов обработки расплава. При структурировании подсистемы «стабиль- ность-надежность-эффективность» необходимо так- же акцентировать внимание на том, что взаимо- связь между количеством и качеством отливок носит четко выраженный вероятностный характер. В этом случае, как отмечается в работе [3], нужно прибегать к соответствующим методам формализа- ции таких характеристик, что ранее не учитывалось. Анализируя совокупность признаков подсистемы «стабильность-надежность-эффективность», сопоставив их с показателями возможных затрат, можно обосновать выбор метода внепечной об- работки с точки зрения его потребителя, то есть производителя литой продукции. Разработчик ме- тода, очевидно, должен рассматривать более пол- ный набор признаков, характеризующий новацию. Такая более полная обобщенная система, включа- ющая, в том числе, триаду «стабильность-надежность- эффективность», может быть структурирована с учетом комплекса проблем, определяемых как при принятии проектных решений, так и при выборе методологии построения системы управления ка- чеством. На рисунке представлен один из возмож- ных вариантов такой системы применительно к широко используемым сегодня в литейном про- изводстве методам внешнего физического воз- действия на расплав (МФВР). Безусловно, пред- ложенная система не является всеобъемлющей и однозначно структурированной. Основное ее назначение – выделить многофакторность проблем, связанных с проектированием и эксплуатацией 1� 1�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 7-8’2009 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 7-8’20091� 1�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 7-8’2009 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 7-8’2009 МФВР, а также с принятием управленческих ре- шений. Сделаем некоторые пояснения. Подсистема 1 представляет собой классифика- цию физических принципов воздействия, на кото- рых основаны МФВР. Такую классификацию нуж- но рассматривать как низший уровень системати- зации. При этом априори мы подразумеваем, что каждый из упомянутых принципов обуславливает функциональные возможности МФВР генериро- вать в расплаве комплекс физико-химических про- цессов, приводящих к изменению его структуры и свойств. В этом случае необходимо выделить ключевые, значащие параметры воздействия, ко- торые можно назвать внешними структуро-форми- рующими параметрами (ВСФП) и которые обеспе- чивают внутренние структурно-кинетические и фазовые изменения (ВСКФИ) в обрабатываемом металле. Для упрощения задачи их количество нужно минимизировать, прибегая к построению комплексных, интегральных ВСФП. Качественно новым пониманием взаимосвязи структуры и свойств расплава является структу- рирование подсистемы 2 по шести уровням, ха- рактеризующим объект обработки, к которому применяются МВФР. В работе [9] было предложе- но выделить 5 таких уровней, свойственных сис- теме структуры металла с иерархией: от макро- до атомарного уровня. На наш взгляд, эта система будет более правильной и полной, если отдельно выделять еще один – электронный уровень струк- туры металла, который, как известно, характеризует электромагнитные процессы и процессы переноса. Предложенные уровни структуры отличаются на порядки по линейным масштабам и могут быть логично представлены системой с иерархией, для которой обозначается уровень высшего порядка, принимающий решения. Как отмечалось в ра- боте [9], для достижения максимального эффекта воздействия МФВР должны обес- печивать структурные изменения на всех уровнях в металле. Подсистема 3 логично до- полняет подсистемы 1 и 2 в рам- ках триады «технология-структу- ра-свойства», структуризация и изучение которой позволяют определить оптимальную взаимо- связь ВСФП методов обработки и ВСКФИ в объекте обработки. Эта взаимосвязь в работах мно- гих авторов выступает, зачас- тую, основной при определении отдельных показателей эффек- тивности и стабильности мето- дов воздействия. Кроме того, формирование литого металла происходит через совокупность пространственно-сопряженных процессов раз- личной физико-химической природы. Поэтому в триаде «технология-струтура-свойства» необходи- мо учитывать и временные масштабы процессов, которые также могут быть структурированы сис- темой с иерархией [10]. Определив ее иерархи- ческие признаки, при выборе методологии фор- мализации передачи информации по каналам или (и) шлюзам системы нужно учитывать, что для разных иерархических уровней должны су- ществовать разные определяющие параметры. Введение подсистемы 4 акцентирует внима- ние на функциональных возможностях МВФР осуществлять обработку металла в разных тем- пературных интервалах и фазовых состояниях. Работы последних лет свидетельствуют об ак- тивном развитии представлений о существенном модифицировании металла, полученного методами литья из двухфазной зоны (реолитье, тиксолитье, суспензионное литье). Такие идеи начали разви- ваться после пионерной работы [11], в которой использован энергосиловой принцип сдвигового нагружения металла в двухфазной зоне с по- следующим медленным его охлаждением, а фун- даментальные представления об использовании энергосилового воздействия на расплав в двух- фазной зоне, как известно, описаны работами М. Флемингса. Другой фундаментальный подход изложен в работе [12], положения которого оправ- дывают обработку расплава, начиная с жидкого состояния. Они базируются на детализированных представлениях о температурных зонах, начиная с квазидвухфазной надликвидусной зоны, где при- менение МФВР может быть связано с воздей- ствием на кластерную структуру расплава, до тем- пературной зоны, в которой образуется сплош- ной твердый каркас и оказывается влияние не- Обобщенная система признаков для выбора МФВРРис. Обобщенная система признаков для выбора МФВР 1� 1�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 7-8’2009 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 7-8’20091� 1�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 7-8’2009 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 7-8’2009 посредственно на зарождающиеся и растущие кристаллы. Подсистема 5 имеет важное значение при сборе и систематизации экспериментальных данных на стадии исследований, проектных решений и в процессе промышленного использования МФВР. Последнее обстоятельство приобрело особую ак- туальность в связи с повышением требований к уровню сервиса современных наукоемких тех- нологий [13], так как технология должна не только обеспечивать требуемый результат, но и репрезентативно его представлять в реальном масштабе времени. Заметим, что работы, связанные с набором экспериментальных данных в рамках подсистемы 5, должны учитывать то обстоятель- ство, что соотношение точности и успешности из- мерений в лаборатории и промышленных усло- виях может быть существенно разным. И, наконец, подсистема 6 охватывает ос- новные проблемы реализации МФВР в дейст- вующем литейном производстве с помощью со- ответствующего модульного оборудования. Здесь ранее рассмотренная триада технических и тех- нологических характеристик «стабильность-надеж- ность-эффективность» дополнена отдельно выде- ленным комплексом экономических проблем, воз- никающих при освоении и использовании метода. Кроме того, отдельным блоком выделена, так на- зываемая, проблема персонала [3, 14], который должен обладать определенным набором общих и специальных знаний, уметь планировать, экс- плуатировать оборудование, вести надзор и ис- пытания, определять приоритеты и устанавливать несоответствия. Анализ и обсуждение предложенной системы. Прагматизм предложенной системы связан с ее многовекторностью, а значит – со сложностью ее комплексного исследования. Задача упростится в случае, если обеспечить изложенные в [4] следу- ющие условия системных принципов управления: – определить причины и цели управления; – определить функции управления; – определить подцели и ввести принципы их совместимости для достижения цели. В случае же построения системы контроля или экспертной системы не нужно знание всего механизма. По мнению авторов работы [15], здесь можно ограничиться отдельными, интересующими нас подсистемами. Кроме того, адаптация пред- ложенной системы к определенному МФВР мо- жет также существенно сократить ее наполненность и структурировать ее с точностью до определения цели и подцелей. Выводы Применение системного подхода для управ- ления качеством литого металла связанно с вы- бором совокупности методологических способов системного моделирования для отдельно описан- ных подсистемных проблем, решение которых позволяет достигнуть заданных подцелей. Для ин- тегральной системы «шихта-расплав-отливка» от- дельные подсистемы целесообразно структуриро- вать применительно к этапам литейного цикла, разделенным во времени и территориально. Сис- тему методов и средств обеспечения, мониторинга и управления качеством литого металла также целесообразно рассматривать фрагментарно, начи- ная от стадии принятия проектных решений, до стадии, на которой формируется система про- дажи литой продукции. Многообразие методов, применяемых на различных этапах литейного цикла, также оправдывает подход, связанный с выделением их в отдельные группы, объединен- ные, например, физическим принципом воздейст- вия на объект обработки. В этом случае более четко можно формулировать управленческие решения. В данной работе сделано описание системы проб- лем, которые могут быть положены в основу тако- го решения при выборе методов внешней физиче- ской обработки расплава. ЛИТЕРАТУРА 1. Найдек В. Л. Процессы внеагрегатной обработки металлических расплавов массового назначения // Сучасне матеріалознавство XXI ст. – Киев: Наук. думка, 1998. – С. 133-154. 2. Пономаренко О. И. Оптимизация технологических решений для цехов литейного производства. – Харьков: НТУ «ХПИ», 2007. – 320 с. 3. Шинский О. И., Шевчук Б. М., Шинский И. О., Кравченко В. Н. Методы и средства оперативного мониторинга и управле- ния качеством литейного производства // Металл и литье Украины. – 2009. – № 4-5. – С. 311. 4. Цуркин В. Н. Концепции управления качеством литого металла // Там же. – 2008. – № 9. – С. 20-23. 5. Месарович М., Мако Д., Такахара Я. Теория иерархических многоуровневых систем: Пер. с англ. / Под ред. И. Ф. Шах- нова. − М.: Мир, 1973. − 380 с. 6. Цуркин В. Н., Синчук А. В. Показатели успешности использования способов внепечной обработки // Металлургия ма- шиностроения. – 2004. – № 3. – С. 10-14. 7. Качур К., Ламберсон Л. Надежность и проектирование систем: Пер. с англ. / Под ред. И. А. Ушакова. – М.: Мир, 1980. – 604 с. 8. Толковый словарь по химии и химической технологии. Основные термины / С. М. Борисов, Б. Е. Восторгов, Л. Я. Герц- берг. – М.: Русск. язык, 1987. – 528 с. 1� 1�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 7-8’2009 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 7-8’20091� 1�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 7-8’2009 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 7-8’2009 9. Гуляев Б. Б., Пряхин В. И., Колокольцев В. М. Иерархия структур и механические свойства литой стали // Литейн. пр-во. – 1986. – № 10. – С. 9-12. 10. Голенко П. К., Голод В. М. Системный анализ литейных процессов // Там же. – 1989. – № 10. – С. 4-7. 11. Spenser D. Thesis Massacusets Institute of Technology. – Cambridge: MA, 1971. 12. Борисов Г. П. Наследственность теплосилового воздействия на расплав в области квазидвухфазного состояния // Литейн. пр-во. – 1991. – № 4. – С. 6-8. 13. Суіні Ю. Управління і комерціалізація інтелектуальної власності в університетах та дослідницьких центрах // Інтелек- туальна власність. – 2006. – № 2. – С. 32-38. 14. Марченко А. Е. Технология как объект и инструмент менеджмента качества в производстве сварочных электродов // Автоматическая сварка. – 2005. – № 12. – С. 33-41. 15. Згуровский М. З., Панкратова Н. Д. Системный анализ. Проблемы, методология, приложения. − Киев: Наук. думка, 2005. – 743 с. V. Tsurkin Principles of the system approach to choose methods of out furnace treatment of melt Within the limits of representation about methodology of structurization of the control system of cast metal quality in the general statement, the system of features characterizing the problem to the choice of technological methods of out furnace treatment of melt based on physical principles of influence on a metal is of- fered and analyzed. Summary В. М. Цуркін Принципи системного підходу до вибору методів позапічної обробки розплаву В рамках уявлень про методологію структурування системи керування якістю литого металу у загальній постановці запропоновано та проаналізовано систему ознак, які характеризують проблему вибору методів позапічної обробки розплаву, заснованих на зовнішньому фізичному впливі на метал. Анотація Внепечная обработка расплава, система качества, классификация признаков, стабильность, надежность, эффективностьКлючевые слова О течественная научно-техниче- ская формовочная традиция общеизвестна среди литей- щиков. Ее составляют работы таких видных ученых в области теории и технологии литейной формы как С. П. Дорошенко, А. М. Петриченко, А. Н. Цибрик, А. С. Лакеев, Ф. Д. Оболенцев и др. Их наследие дает нам понима- ние того, что этот раздел науки о литье представляется не как набор связанных между собой сведений, УДК 621.744 В. С. Дорошенко, О. И. Шинский (ФТИМс НАНУ)* Литье в оболочковые формы, полученные пропиткой сухого песка связующим Во ФТИМс НАНУ предложен новый способ получения оболочковых форм. Приведен пример его применения при изготовлении отливки шестерни. Построенные по результатам экспериментов графики потери массы вакуумируемой песчаной формы в течение времени таяния и впитывания в песок ледяной модели с подсушкой формы около 1 мин показывают уменьшение массы продуктов модели на 45 %. Получение описанной оболочковой формы занимает до 20 мин, включая операции нанесения на ледяную модель покрытия, засыпки и виброуплотнения песка, плавления модели при вакуумировании песка, подсушки полости формы потоком теплого воздуха, высыпания песка из опоки. В песок формы вводили около 0,3 % связующего * Экспериментальную часть работы и изготовление отливок выполнил Ю. Н. Иванов

Принципы системного подхода к выбору методов внепечной обработки расплава

Institution

Similar Items