ОСОБЕННОСТИ РЕАЛИЗАЦИИ ИННОВАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРОИЗВОДСТВА ПРОДУКЦИИ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ И ОБРАБАТЫВАЮЩЕЙ ОТРАСЛЕЙ

Аннотация: В статье рассматриваются особенности реализации инновационных технологий производства продукции металлургической и обрабатывающей отраслей, в частности связанные с литейным производством синтетического чугуна и машиностроительных деталей.

Ключевые слова: металлургическая продукция, литейное производство, синтетический чугун, шунгит, машиностроительные детали, инновации, инвестиции.

Экономическая ситуация в России предъявляет новые требования к металлургической, машиностроительной, строительной и обрабатывающей отраслям промышленности, вообще, и литейному производству в частности. Основные требования заключаются в повышении эффективности производства, снижении затрат на изготовление продукции, повышение качества изделий.

Машиностроительная сфера связана, в первую очередь, с производством объектов транспортного машиностроения гражданского и военного применения и требует создания материалов металлургического производства, отличающихся высоким качеством, низкой себестоимостью, низкими энергозатратами. Современное автомобилестроение, строительная отрасль диктует новые требования к материалам и технологиям, прочностным, износостойким, демпфирующим характеристикам деталей.  Спрос на данный вид продукции в последние годы резко возрастает как на внешнем, так и на внутреннем рынке. Эти требования относятся как к деталям машиностроительных объектов, так и продукции литейного производства.

Следует отметить, что в настоящее время наряду с существующими традиционными технологиями создания продукции литейного производства, активно развивается направление нанотенхнологий, позволяющее формировать наноструктуры материалов с заданными свойствами, однако, стоимость  продукции  на базе нанотенхнологий в настоящее время намного порядков выше существующих традиционных технологий создания продукции литейного производства. Для фундаментальных исследований и опытного производства возможны значительные затраты, но для массового производства это недопустимо и требует поиска технологий производства материалов, может быть, с грубой структурой, но имеющей значительно меньшую стоимость .

К этим материалам следует отнести, например, чугун, который является наиболее распространенным материалом для изготовления строительных конструкций, деталей машин. Чугуны обладают широким диапазоном механических свойств и имеют хорошие литейные свойства, технологические свойства, возможность получения относительно высоких значений прочности и пластичности, износостойкости и сопротивления усталостному разрушению.

Эти преимущества делают чугун, как конструкционный материал, чрезвычайно ценным и объясняют большой интерес исследователей к структуре и свойствам этого универсального сплава .

В этой связи, синтетический чугун характеризуется, как материал с высокими механическими свойствами, повышенной твeрдостью и износостойкостью, при пластинчатой форме графита, который получают в электрических печах из стальных отходов с добавлением углеродосодержащих веществ (твeрдые, газообразные или жидкие), способные при определeнных условиях отдавать углерод другому веществу.

Особыми свойствами обладает и синтетический чугун, полученный с добавлением шунгита. Шунгит содержит как твeрдый углерод, так и значительные количества оксида кремния; оба эти компонента в нем представлены химически активными формами.

Проведенные, при участии автора, исследования влияния на структуру и свойства чугуна  добавления  шунгита показывают увеличение в структуре чугуна количества графита. Это можно объяснить тем, что кристаллы  углерода, находящиеся  в шунгите имеют строение, не в виде пластинок, как в электродном бое, а имеет форму шариков, размером 100-200 А0. При добавлении шунгита элементы углерода переходят в расплав в глобулярной форме, являясь центрами кристаллизации, что и приводит в конечном результате к компактной форме графита.

Металлографические исследования структуры чугунов в литом состоянии проводились на оптических микроскопах и оценивались форма, размер, распределение и количество графитовых включений.

Как видно на рис.1, при добавлении шунгита первичный графит имеет в основном компактную, а так же глобулярную форму. Было выявлено, что различие между количеством графита по размерам образцов, при добавлении шунгита меньше, чем при добавках электродного боя.

Результаты опыта показали, что при обработке расплава чугуна шунгитом графит имеет компактную форму, что позволяет сделать вывод о целесообразности введения шунгита в расплав, для увеличения прочности чугуна, вместо электродного боя.

Качество исходного материала – синтетического чугуна в значительной степени определяет качество готовой продукции – деталей машин и механизмов, подверженных высоким ударным нагрузкам, износу и позволяет создать продукцию, удовлетворяющую показателю  «качество – стоимость».

Однако, в общей структуре машиностроительных заводов литейное производство, как правило, является убыточным, так как полностью зависит от ценовой политики на рынке на сырьевые материалы, топливо, электроэнергию, транспорт.

В настоящее время структура себестоимости отливок такова: энергозатраты и затраты на топливо составляют 50-60 %, затраты на исходные материалы: пески, глины, краски, смолы, шихтовые материалы и ферросплавы, составляет – 30-38 %, зарплата – 8-17 % . Поэтому, для решения всех вышеуказанных проблем строительство новых литейных цехов и реконструкция существующих должны вестись по мировым стандартам с учетом тенденций развития литейного производства. При проектировании литейных цехов необходимо предусматривать оптимальные мощности для интенсивного использования оборудования .