Компания SSAB Oxelosund AB помогает заказчикам сэкономить средства благодаря расчетам износа

Симон Нидерхаузер, Группа Технологии Износа (WTG) компании SSAB Oxelosund AB

Модель относительного износа

Шведская компания SSAB Oxelosund AB является ведущим и единственным в мире производителем стальных закаленных износостойких листов, реализуемых на рынке под торговой маркой HARDOX®.

Как производитель износостойкой стали, компания SSAB была заинтересована в разработке метода, позволяющего прогнозировать срок службы деталей и их износ. Со временем мы разработали такой метод на основе моделирования износа при скольжении, известный как модель относительного износа. Это довольно простой подход к решению проблем износа, но он показал свою надежность и точность в прогнозировании на длительный период срока службы деталей из различных сталей. Основным принципом этого метода является сравнение интенсивности износа для сталей разной твердости с интенсивностью износа обычной стали, в результате чего определяется коэффициент интенсивности. Для этого проводится анализ повреждения поверхности стального листа абразивным материалом*.

Для всестороннего исследования износа деталей, учет только основной характеристики - твердости, часто не дает наилучшего решения. Следует рассматривать и другие аспекты, такие как механическая целостность конструкции, внутренние затраты (например, на материал или производство), внешние затраты (например, остановка производства для замены детали). Также являются важными и другие свойства материала, такие как пластичность, ударная вязкость, технологичность, и др. В приведенных ниже примерах такие альтернативные свойства также рассматриваются, хотя основное внимание уделяется характеристикам износа и использованию модели относительного износа (табл. 1).

Выполненной из обычной стали, составил 3 месяца. Заказчик решил повысить эффективность использования футеровки путем повышения срока ее службы до 6 месяцев, т.к. каждые 6 месяцев происходит остановка оборудования для общего технического обслуживания и процедура замены футеровки в этот момент значительно упрощается. Кроме того, существовало ограничение по толщине листов футеровки, которая не должна превышать 50 мм. Дополнительной информацией, которую мы получили, было то, что 5 мм футеровки должно оставаться до конца срока службы, чтобы обеспечить механическую целостность.

На основе модели относительного износа и зная абразив-ность железной руды, добываемой на руднике, можно было оценить эффективность замены обычной стали на HARDOX 400 и HARDOX 450, дающей увеличение срока службы (табл. 2).

На основании этих результатов и зная, что 35 мм толщины обычной стали изнашивается за 3 месяца, можно рассчитать следующие значения интенсивности износа для данного случая (табл. 3).

Необходимо обратить внимание, что при сроке использования в шесть месяцев толщина обычной стали выходит за допустимые пределы по толщине, поскольку существует ограничение по толщине - не более 50 мм. Чтобы получить окончательную толщину футеровки, нужно добавить 5 мм к полученным результатам и округлить до типовой толщины стальных листов. По этим результатам можно дать компании прямой ответ на их запрос. Они должны использовать для футеровки листы толщиной 24 мм стали HARDOX 400 или листы 18 мм стали HARDOX 450. Однако мы предложили компании лучшее решение. Если использовать листы толщиной 31 мм стали HARDOX 450, то замену футеровки можно производить только через каждую вторую остановку для технического обслуживания, т.е. один раз в год. В этом случае может быть достигнута значительная экономия за счет снижения трудоемкости при замене футеровки Более того, возможно также снизить степень использования материала, поскольку сохраняется «конечная толщина» 5 мм, что означает, что потребуется заменять один раз в год футеровку из листа толщиной 31 мм стали HARDOX 450, вместо двукратной замены футеровки из листа толщиной 18 мм стали той же марки.

Компания приняла наше предложение и решила проверить новое решение. Они были очень удовлетворены результатами и захотели, чтобы мы «синхронизировали» весь производственный процесс с остановкой для общего технического обслуживания, выполняемой с интервалом 6 месяцев, в результате чего получается экономия за счет небольших остановок производства. Теперь во время остановки для технического обслуживания, они могут заменять всю футеровку, которая будет использоваться до следующей остановки. Повышая твердость листов футеровки, компания экономит деньги, поскольку трудоемкость ее замены существенно снизилась; работы ведутся только на самой производственной линии во время остановки для общего технического обслуживания.

Пример 2: Ковш фронтального погрузчика

Компания обратилась к нам с просьбой разработать новую конструкцию ковша для фронтального погрузчика. Целью такой работы была оптимизация конструкции, позволяющая обеспечить транспортировку большего объема материалов при каждом цикле экскавации. Исходная задача заключалась в разработке конструкции и определении габаритов ковша для существующего погрузчика.

Кроме того, мы знали, сколько циклов должен проработать ковш до замены. Группа концептуального проектирования компании SSAB Oxelasund AB изменила конструкцию ковша, оптимизировав ее. Чтобы можно было минимизировать вес ковша, был проведен тщательный анализ износа

отдельных элементов ковша. Этот анализ позволил выбрать наилучший материал для всех элементов ковша и, таким образом, минимизировать его общий вес. Был выбран материал, позволяющий выдерживать ожидаемые механические нагрузки и обеспечить заданный срок службы.

После изменения конструкции и материала, вес ковша оказалось возможным уменьшить, а его вместимость увеличить приблизительно на 0.33 м3. При коэффициенте заполнения 0.8 это дает увеличение при транспортировке на 0.26 м3 при каждом цикле. В настоящее время используются 10 машин, каждая из которых выполняет 150 циклов в течение каждого дня. Таким образом, увеличение объема транспортировки материала в день для всех машин составляет 10 машин х 150 циклов/сутки х 0.264 м3/цикл 396 м3/сутки.

При объемном весе руды в 2.4 т/ м3 и цене 15 Евро/т доходы компании составят 14250 Евро/сутки. Эта сумма в 14 тыс. Евро может пойти в оборот, поскольку транспортные расходы в данном случае не увеличиваются. За весь год доходы компании с учетом 350 рабочих дней составят почти 5 млн. евро только за счет увеличения объема ковша! Кроме того, срок службы ковша несколько выше по сравнению с предыдущим. Компания была настолько удовлетворена результатами этой работы, что обратилась к нам с просьбой проанализировать и другие позиции производственного процесса.

При сотрудничестве с заказчиком мы разработали скальный вариант кузова для двухосного самосвала с шарнирно-сочлененной рамой. Были разработаны рекомендации по производству кузова для скальной породы со сроком службы 25 тыс. часов. Эти машины использовались при разработке гранита. Основываясь на анализе минералогического состава гранита нами были изготовлен опытный образец кузова, отдельные части которого были выполнены из стали HARDOX® разных марок. Проведенные испытания в течение 3500 часов позволили выявить участки повышенного износа (рис. 1). Розовым цветом обозначены участки повышенного износа вследствие изменения направления потока скальной породы, а красным цветом - участки повышенного износа, на которых абразивный материал соскальзывает с боковых поверхностей на дно кузова.

Выполненные измерения были экстраполированы на длительность работы 25 тыс. час для разработки окончательных рекомендаций по выбору толщины материала. Испытаниям подверглись не все марки материала HARDOX®, однако степень износа таких неиспытанных марок можно определить с помощью программы WearCalc® и модели износа SSAB. При определении оптимальной толщины материала необходимо

учитывать не только скорость износа, но и другие факторы. Конструкция должна быть механически цельной даже в конце срока службы, в связи с чем конечная толщина боковых листов должна превышать толщину листов 1 и 2. Кроме того, донные листы/литы должны выдерживать ударные нагрузки от падения крупных кусков при погрузке гранита. Таким образом, боковые и донные листы должны иметь увеличенную толщину, превышающую толщину износа.

Окончательные рекомендации, выданные заказчику, приведены на рис. 1. Если использовать листы 1 и 2 рекомендуемой нами толщины, они прослужат около 9 тыс. час. Причиной использования таких листов было требование о максимальном снижении веса кузова, в связи с этим мы предложили заменять эти листы дважды в течение срока службы кузова. Было предложено в определенные моменты, когда листы можно (если потребуется), беспрепятственно заменить, осматривать кузов особо тщательно. Только в случае третьего варианта устанавливается целиком новый кузов.

Величина износа и его скорость - важные факторы для карьерных самосвалов с шарнирно-сочлененной рамой и всех

других транспортных средств для перевозки сыпучих материалов. Однако для оптимизации выбора материала и, таким образом, снижения расходов заказчика важно принять во внимание другие аспекты. Меньшее количество материала означает большую полезную грузоподъемность и меньший расход топлива, т.е. экономию затрат заказчика. Поскольку выбор материала определяется не только скоростью износа, но и конструкцией кузова, важно также рассматривать новые конструкции кузовов. Компания SSAB Oxelcsund AB в лице Группы Технологии Износа и Группы Концептуального Проектирования предлагает заказчикам поддержку по обеим этим направлениям.

Программа WearCalc®

Компания SSAB Oxelcsund AB полностью реализовала модель относительного износа в компьютерной программе WearCalc®. Эта программа обеспечивает пользователю легкий доступ к модели. В программе имеется большое количество запрограммированных марок стали, например марки HARDOX® и обычной стали. В то же время имеется возможность использовать данные износа для других сталей на основе знаний об их твердости.

Кроме того, в программе имеется информация о нескольких сотнях минералов, позволяющая смоделировать абразивную среду. Можно также ввести новые абразивные материалы или минералы. Технические менеджеры и специалисты по износу компании SSAB являются частыми пользователями этой программы.

Заказчики SSAB могут получить копию программы после вводного курса, проведенного сотрудником компании.

Группа Технологии Износа -Wear Technology Group (WTG)

Группа технологии износа компании SSAB Oxelosund AB является службой поддержки заказчиков. Уделяя значительное внимание проблемам износа, группа помогает заказчикам принять решение по использованию материалов, наилучшим образом подходящих для конкретной области применения, предлагая марки HARDOX®, удовлетворяющие всем требованиям. В некоторых случаях группа WTG может также провести тщательный анализ, как всего производственного процесса заказчика, так и отдельных его этапов. Когда заказ-

чик использует новую марку HARDOX® на основе наших рекомендаций, группа WTG выполняет отслеживание и оценку результатов. Это позволяет выполнить дальнейшие усовершенствования и оптимизацию первоначального предложения WTG. К группе WTG можно обратиться через торговых представителей или технических менеджеров компании SSAB.

С более краткими вопросами можно обратиться по электронной почте Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра..

Группа Концептуального Проектирования - Conceptual Design Group (CDG)

CDG является группой специалистов компании SSAB Oxelasund AB, которые сопровождают проекты вместе с заказчиками. Нашей общей целью является найти наилучшую конструкцию и максимально использовать преимущества сталей марок HARDOX® и WELDOX®, обеспечив заказчиками наиболее конкурентоспособными продуктами.

Группа CDG работает вместе с заказчиком на его объектах, давая рекомендации в течение всего процесса разработки продукта. Нашим принципом является то, что наш успех определяется успехом наших заказчиков. К группе CDG можно обратиться через торговых представителей или технических менеджеров.

Вы также можете задать интересующие Вас вопросы, обратившись по электронному адресу Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра..

Журнал "Горная Промышленность" №6 2006