автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Совершенствование технологического комплекса оборудования для изготовления порошковой проволоки

Направахрукописи

ЧУРАКОВ Сергей Витальевич

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКИ

Специальность 05.02.13 "Машины, агрегаты и процессы (машиностроение)"

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Тула-2004

Диссертация выполнена в научно-производственном предприятии "Вулкан-ТМ" при научно-технологическом парке Тульского государственного университета и на кафедре "Пищевые производства" Тульского государственного университета.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

ЗОЛОТУХИН Владимир Иванович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

ИНОЗЕМЦЕВ Александр Николаевич

кандидат технических наук ДОРОФЕЕВ Генрих Алексеевич

Ведущее предприятие: ОАО "Тульский патронный завод".

Защита состоится 20 декабря 2004 года в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 212.271.10 в Тульском государственном университете по адресу: 300600, г. Тула, пр. Ленина, 92, ауд. 4-203.

С диссертацией можно ознакомится в научной библиотеке Тульского государственного университета.

Автореферат разослан 19 ноября 2004 года.

Учёный секретарь диссертационного совета

КРЮКОВ ВА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Среди металлоизделий промышленного назначения порошковая проволока (ПП) занимает особое место как по высоким темпам роста объёмов производства, так и по используемым сырьевым материалам и оборудованию.

Конструктивно порошковая проволока (англ. - "cored wire" - "проволока с сердечником") состоит из протяжённой металлической оболочки, заполненной порошкообразным реагентом и предназначена для внепечной обработки металлургических расплавов.

В Западной Европе и Японии технология обработки жидкой стали так называемой порошковой проволокой появилась в 1980-81 гг. В нашей стране начало работ по производству отечественной ПП для внепечной обработки черных сплавов можно отнести к 1988 г., когда было принято соответствующее решение в Минчермет СССР. В 1989 г. ЦНИИчермет и МГТУ им. Баумана разработали первый опытный комплекс оборудования для производства металлургической ПП. В 1990 г. НПО "Тулачермет" совместно с ПО "Тульский патронный завод" начали работы по созданию первых образцов отечественных трайб-аппаратов и комплексного оборудования для изготовления ПП. В 1990-91 гг. начались работы в этом направлении и на Чепецком механическом заводе в г. Глазове.

Кроме внепечной обработки металлов и сплавов, порошковая проволока малых диаметров получила распространение в сварочном производстве начиная с 50-х гг. XX в.

Порошковыми проволоками доводятся до требуемого химсостава такие марки сталей, как: СтЗ, 10, 20, 45, ЗОХ, 35Х, 40Х, Р6М5, 09Г2С, 15ХГМНТ, 17Г2АФ, 18Г, 18ХГТ, 22ПО, 23Х2Г2Т и др.

В последнее время возрос научный интерес к теоретическим и практическим обобщениям процессов производства и применения порошковой проволоки. Среди авторитетных российских и зарубежных исследователей, активно занимающихся данным направлением, можно выделить таких, как: Бать Ю.И., Гринберг С.Е., Дюдкин Д.А., Есипов В.Д., Каблуковский А.Ф., Лушников В.М., Мичурин Б.В., Пацекин В.П., Походня Н.К., Рахимов К.З., Родичкин И.А., Ябуров СИ., PellicaniE, GueussierA. и др.

Упомянутыми исследователями осуществляется активный анализ процессов ввода и усвоения, прокатки и волочения проволоки, способов уплотнения порошкового сердечника в металлической оболочке, исследование влияния различных факторов на качество изготавливаемой ПП. Вместе с тем, наблюдается слабое обобщение конструкций ПП, показателей качества и стабильности технологии её изготовления, слабая изученность и обобщённость схем структурного построения оборудования изготовления порошковой проволоки (ОПП), а также процессов загрузки порошкового наполнителя, которые в значительной степени определяют качество заполнения оболочки порошком.

Исследованиям функционирования устройств и процессов загрузки сыпучих материалов в различном технологическом оборудовании посвящены работы многих видных исследователей, среди них: Алфёров К.В., Видинеев Ю.Д., Вальтер М.Б., Гатих М.А., Зенков Р.Л., Кольман-Иванов Э.Э., Ложечников Е.Б., Орлов СП., Прозоровский В.В., Рогинский Г.А., Степук Л.Я., Чувпило А.В., Jenike A. W. и др.

Однако, несмотря на всё многообразие исследований, остаются слабо изученными многие вопросы. В частности, уделено мало внимания расчётам именно фактической производительности механизмов загрузки (питателей) сыпучих

ки такие исследования проведены уже давно, например, д.т.н., проф. В.Ф. Прей-сом и его учениками.

Актуальность данной работы обосновывается тем, что до настоящего времени не уделено достаточного внимания обобщению конструкций ПП, показателей качества ПП и качества технологии изготовления ПП; схемам структурного построения ОПП, эффективности функционирования и расширению технологических возможностей ОПП по выпускаемым номенклатурам, а также процессу загрузки порошкового наполнителя как одной из составляющих техпроцесса изготовления ПП.

Между тем рынок требует появления новых номенклатур ПП, выпуск которых возможен только на оборудовании, обладающем расширенными технологическими возможностями и при условии успешного ведения технологии изготовления ПП. Для успешного проектирования и рациональной эксплуатации ОПП необходимы знания различных физико-технологических характеристик порошковых наполнителей и особенностей их обработки, необходимы глубокие знания технологии формирования исходной заготовки и загрузки её наполнителем -операций, которые являются наиболее ответственными с точки зрения качества готовой проволоки и производительности технологического оборудования.

Объектом исследований настоящей работы является технологический комплекс оборудования изготовления металлургической порошковой проволоки диаметром 10-5-18 мм.

Предметом исследований служат взаимосвязи параметров структурных компонентов комплекса ОПП и закономерности протекающих в них процессов.

Цель настоящей работы заключается в расширении технологических возможностей комплекса оборудования изготовления металлургической порошковой проволоки путём увеличения номенклатуры выпускаемой продукции.

Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие научно-технические задачи:

- разработка критериев оценки качества технологии изготовления порошковой проволоки;

- разработка обобщённых схем структурного построения технологического комплекса ОПП и показателей эффективности его функционирования;

- разработка надёжностной модели функционирования технологического комплекса ОПП;

- экспериментальное исследование закономерностей изменения фактической производительности механизма загрузки порошкового наполнителя со шлюзовым барабаном в зависимости от его скоростного режима, геометрических параметров и характеристик подаваемого материала;

- установление формы и тесноты корреляционной связи между коэффициентом выдачи и окружной скоростью шлюзового барабана, построение регрессионных моделей, оценивающих коэффициент выдачи, и их анализ;

- обобщение конструкций и разработка морфологической схемы классифицирования конструкций ПП;

- разработка методики инженерного проектирования, унифицированных ти-поразмерных рядов и типовой конструкции МЗН со шлюзовым барабаном с учётом полученных опытных результатов.

Методы теоретического исследования основываются на применении положений системного подхода, теории графов, теории надёжности, морфологического классифицирования. Методы экспериментального исследования базируются на непосредственном количественном анализе качественных величин и фи-

зическом моделировании исследуемого процесса, осуществляемом на специальном стенде. Обработка экспериментальных данных основана на использовании аппарата линейного и нелинейного корреляционно-регрессионного анализа математической статистики.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается объёмом экспериментальных данных, полученных в стендовых условиях; применением современных средств и методов измерений; внедрением результатов в практику проектирования.

Автор защищает:

- критерии оценки качества технологии изготовления ПП;

- обобщённые схемы структурного построения технологического комплекса ОПП и интегральный показатель эффективности его функционирования;

- надёжностную модель функционирования технологического комплекса ОПП;

- результаты экспериментального исследования закономерностей изменения фактической производительности МЗН со шлюзовым барабаном;

- регрессионные модели коэффициента выдачи механизма загрузки наполнителя со шлюзовым барабаном и результаты их анализа;

- морфологическое классифицирование конструкций ПП, синтезированные новые конструкции ПП и технологии их изготовления;

- унифицированные типоразмерные ряды, методику инженерного проектирования и типовую конструкцию МЗН со шлюзовым барабаном.

Научная новизна работы заключается в том, что впервые на основе теоретических и экспериментальных исследований разработаны показатели эффективности функционирования технологического комплекса ОПП, а также установлены закономерности изменения фактической производительности механизма со шлюзовым барабаном для загрузки сыпучего наполнителя порошковой проволоки в зависимости от его скоростного режима, геометрических параметров и характеристик подаваемого материала.

Практическая значимость работы состоит в том, что:

- предложены критерии оценки качества технологии изготовления ПП;

- созданы новые перспективные конструкции ПП и технологии их изготовления;

- созданы унифицированные типоразмерные ряды шлюзовых барабанов;

- создана методика инженерного проектирования и типовая конструкция МЗН со шлюзовым барабаном с расширенными технологическими возможностями, повышенной эксплуатационной надёжностью и точностью подачи материала;

- создан технологический комплекс оборудования изготовления ПП с расширенными технологическими возможностями по выпускаемым номенклатурам продукции в диапазоне, требуемом отечественной металлургией (внедрён с 2002 г. в АО "Юпитер Лтд" г. Кострома).

Внедрение в учебный процесс заключается в разработке методических указаний по исследованию количественных характеристик физико-технологических свойств сыпучих материалов, а также по расчёту производительности и анализу параметров питателей для загрузки сыпучих материалов. Методические указания внедрены в учебный процесс с 2000 и 2003 г. на кафедрах ТулГУ "Пищевые производства" и "Технологическая механика" по соответствующим специальностям. Разработан и изготовлен опытный экспериментальный стенд дозирования сыпучих материалов, используемый в лабораторных практикумах по упомянутым специальностям.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на научно-технических конференциях АПИР-5-2000, АПИР-7-2002, АПИР-8-2003 (г. Тула); на международной научно-технической конференции "Инструментальные системы - прошлое, настоящее, будущее", посвященной 100-летию со дня рождения С С. Петрухина (г. Тула, 2003 г.); на второй международной электронной научно-технической конференции "Технологическая системотехника" (г. Тула, 2003 г.); на второй международной научно-технической конференции "Механика пластического формоизменения. Технология и оборудование обработки материалов давлением" (г. Тула, 2004 г.), а также на заседаниях научно-технического совета научно-производственного предприятия "Вулкан-ТМ" в 2001-2004 гг. и на заседаниях профессорско-преподавательского состава кафедры "Пищевые производства" ТулГУ в 2001-2004 гг.

Работа удостоена малой медали на выставке "Неделя высоких технологий в г. Санкт-Петербурге" (2004 г.) Экспериментальные исследования проводились в рамках гранта Министерства образования РФ "Ползуновские гранты-2004" по теме "Исследование процессов загрузки наполнителя металлургической порошковой проволоки".

Публикации по теме исследования составляют 17 печатных работ, в том числе - 3 в центральной печати. Получен патент РФ на полезную модель №40716, приоритет от 11.05 2004 г.

Структура и объём работы. Диссертационная работа общим объёмом 191 страница, в том числе 40 рисунков и 38 таблиц, включает в себя введение, пять глав, заключение и общие выводы, библиографический список из 106 наименований. Объём приложений - 35 страниц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность рассматриваемой темы, сформулированы цель и задачи диссертационной работы и положения, выносимые на защиту, приведены данные о научной новизне, практической значимости, апробации и реализации результатов работы.

Первая глава посвящена современному состоянию производства металлургической порошковой проволоки.

Патентно-информационный анализ показал, что на сегодняшний день разработано множество конструкций ПП, которые различаются преимущественно способом замыкания краёв оболочки и способом уплотнения порошкового наполнителя (рис. 1 а-к). Наибольшей надёжностью замкового соединения из рассмотренных конструкций обладает ПП с дополнительным стопорением фальце-вого замка боковой канавкой (г).

Рис 1 Металлургическая порошковая проволока

В настоящее время в промышленном производстве применяется множество вариантов технологических процессов изготовления ПП, осуществляемых на комплексах ОПП. Техпроцессы различаются в основном числом переходов и способом формообразования металлической оболочки.

Одним из недостатков существующих отечественных комплексов ОПП является их несовершенство, выражающееся в невысоких технологических возможностях: существующее оборудование в подавляющем большинстве переделывалось на заводах из станов для производства стальной проволоки или трубок малого диаметра, рассчитано на выпуск одного-трёх диаметров ПП

Одним из самых важных потребительских показателей ПП является качество заполнения оболочки порошковым наполнителем, которое на большинстве предприятий оценивается комплексом следующих величин:

1) Погонная масса проволоки:

где - масса образца проволоки, г; - длина образца проволоки, м.

2) Погонная масса наполнителя проволоки:

где - масса порошкового наполнителя в образце проволоки, г;

"пор

3) Коэффициент заполнения проволоки, представляющий собой отношение массы порошка в образце проволоки мерной длины к массе этого образца:

Совершенно очевидно, что коэффициент заполнения необходим при расчёте количества вводимого реагента в расплав:

где ¿пп - количество вводимой порошковой проволоки в м; М - количество вводимого наполнителя ПП в кг.

Однако коэффициент заполнения показывает лишь процентную долю наполнителя в проволоке и, вместе с тем, не в полной мере характеризует качество и стабильность работы технологического оборудования по изготовлению ПП, так как он для ПП с одинаковым наполнителем, но с разными диаметрами будет различным. То есть, при переходе на производство проволоки другого диаметра значение коэффициента заполнения изменится, и по нему нельзя будет судить о стабильности технологии.

Рис. 2. Гистограмма ориентировочного распределения предложения типоразмеров порошковых проволок на отечественном и зарубежном рынках

Из проведённого анализа рынка ПП следует, что наиболее распространённой является проволока диаметром 13 мм (рис.2). Это связано в основном с тем, что на металлургических предприятиях эксплуатируются трайб-аппараты, которые приспособлены для ввода преимущественно алюминиевой катанки диаметром 13 мм. Выявлено, что на сегодняшний день наблюдаются две тенденции: в сторону снижения диаметра изготавливаемой ПП до 5 мм, подаваемой в металлургические ёмкости малой глубины (промковш, кристаллизатор) и в сторону увеличения диаметра ПП более 16 мм для стальковшей большой ёмкости.

В свете изложенных современных тенденций технологический комплекс ОПП должен обладать свойством технологической гибкости, то есть иметь возможность быстро переналаживаться на выпуск различных типоразмеров (диаметров) и конструкций ПП. С точки зрения формообразования проволоки смена инструмента не вызывает больших сложностей. Что касается загрузки наполнителя, то производительность МЗН должна варьироваться в широком диапазоне без снижения точности подачи и её стабильности, то есть обеспечивать качественное заполнение оболочки - вот здесь и возникают трудности.

В результате проведённого анализа опыта эксплуатации известных конструктивных решений МЗН в промышленных условиях установлено, что сравнительно большей точностью и стабильностью подачи материала, сравнительно большей стойкостью исполнительного органа обладает питатель со шлюзовым барабаном (рис. 3).

8 7 6 5

Рис. 3. Схема МЗН со шлюзовым барабаном

Известная формула теоретической массовой производительности МЗН со шлюзовым барабаном с некоторыми вариациями сводится к виду:

бт = (^Мб + ¿сл У#окр*утрРнас > г/с- (5)

где 5 - площадь поперечного сечения одной ячейки (шлюза) барабана; Z - число ячеек; Zg - длина активной части барабана; У0щ, - окружная скорость на барабане; Dg - диаметр барабана; А^ - толщина микрослоя материала; ку-^ - ко-эффициентутряски; рнас - насыпная плотность.

Из этой формулы следует, что с увеличением окружной скорости, производительность будет расти до бесконечности, однако, на практике дело обстоит иначе. Вначале с ростом скорости предположительно почти линейно растёт и производительность. Потом линейность нарушается и по достижении некоторого значения, производительность начинает убывать. Это, вероятно, происходит вследствие того, что плотность материала в процессе движения есть величина переменная, в значительной степени зависящая от скорости:

На практике сложно определить степень уплотнения или разрежения порошка в шлюзах вращающегося барабана. Поэтому, в расчётах принимают

Учёт влияния скорости на плотность и, соответственно, на производительность можно вести по безразмерному коэффициенту выдачи в функции от окружной скорости барабана:

Выявлено, что существующая методика расчёта производительности МЗН со шлюзовым барабаном не учитывает влияния скоростного режима на плотность захватываемого материала и, тем самым, является мало пригодной для практических расчётов. Кроме того, не учитывается то обстоятельство, что в свете расширения технологической гибкости комплекса ОПП производительность МЗН должна варьироваться в широком диапазоне подач в связи с многономенк-латурностью выпускаемой ПП по наполнителям и геометрии. Отсюда возникает задача экспериментального исследования закономерностей и выявления режимов изменения фактической производительности механизма со шлюзовым барабаном для загрузки сыпучего наполнителя порошковой проволоки

На основании проведённого анализа состояния научно-технических исследований в рассматриваемой области, выделенных слабых мест современного производства металлургической ПП сформулирована цель настоящей работы и выдвинут ряд научно-технических задач.

Вторая глава посвящена разработке показателей качества технологии и эффективности функционирования оборудования изготовления порошковой проволоки.

С целью адекватного отображения эффективности и стабильности технологических приёмов по изготовлению ПП введены дополнительные критерии качества технологии изготовления ПП (сходные параметры применяются в производстве прессованных безоболочечных изделий из металлических порошков): 1) Коэффициент уплотнения:

где (^нас- разность между объёмом свободной засыпки (насыпным объёмом) и объёмом, занимаемым наполнителем в проволоке (внутренним объёмом оболочки);

нас

- разность между объёмом свободной засыпки и удель-

ным объёмом сплошного материала порошка (пикнометрическим объёмом); плотность порошкового наполнителя в готовой проволоке (плотность заполнения), г/см3; рнас - насыпная плотность порошка, г/см3; рпик - циклометрическая плотность порошка, г/см3.

Очевидно, что коэффициент уплотнения характеризует с одной стороны соотношение уменьшения свободного объёма в проволоке с пределом уменьшения свободного объёма, то есть уплотняемость данного типа порошка (что главным образом зависит от морфологии частиц), с другой стороны - эффективность приёмов и операций по уплотнению порошка до и после упаковки его в оболочку, то есть эффективность технологии.

2) Коэффициент упаковки:

*упак = 1 - Усв/У = (У~ ГсъУГ = Упт/У = Р/Р;

пик» (66)

где УСй - свободный объём, незанятый частицами порошка в готовой проволо-- суммарный объём, занимаемый частицами порошка внутри оболочки

ке;

(удельный объём материала частиц).

Коэффициент упаковки характеризует степень заполнения порошком пространства внутри оболочки, степень упаковки его по сравнению с максимумом -пикнометрическим объёмом, в конечном счёте - эффективность данного вида технологии изготовления ПП.

3) В качестве показателя стабильности заполнения оболочки порошком по длине можно рекомендовать применять эмпирический коэффициент вариации заполнения:

где - плотность порошкового наполнителя (плотность заполнения) в готовой проволоке на /-том участке проволоки в бунте; - средняя эмпирическая плотность порошкового наполнителя в готовой проволоке, регламентируемая нормативными документами; п -число контрольных участков в бунте.

Коэффициент вариации - безразмерный показатель, отражает стабильность технологии вне зависимости от наполнителя и геометрии проволоки, то есть является универсальным показателем.

Таким образом, приведённые критерии, будучи зависимы только от плотности заполнения, позволяют сравнить эффективность различных технологий производства ПП, работу различного оборудования и качество ПП вне зависимости от геометрических параметров ПП.

На основе анализа промышленной эксплуатации технологического комплекса ОПП выявлен ряд причин, влияющих на качество заполнения порошковой проволоки. Графически результаты анализа можно представить в виде причинно-следственной диаграммы Исикавы (рис. 4).

Причинно-следственная диаграмма позволяет увидеть если не всю, то большую часть картины факторов, от которых зависит качество заполнения ПП. Применение диаграммы на стадии конструирования позволит выявить, каким образом связаны те или иные параметры оборудования с качеством выпускаемой продукции и поможет проектировать оборудование с оптимизированными параметрами, надёжное и конкурентоспособное. Использование диаграммы непосредственно в процессе производства ПП позволит организовать правильную эксплуатацию оборудования и поможет выявить причины выхода показателей качества за установленные границы.

Разработаны обобщённые схемы структурного построения технологического комплекса ОПП. Оборудование изготовления ПП имеет явно выраженное блоч-но-модульное структурное построение. Структурная схема комплекса ОПП представляется в виде иерархической модели структуры (МС), распределённой по пяти уровням, в которой составляющие компоненты выделяются и группируются по принципу подчинённости (иерархии) нижестоящих уровней вышестоящим (рис. 5). На первом уровне иерархической МС рассматривается технологический комплекс оборудования изготовления металлургической порошковой проволоки как система высшего ранга, представляющая собой совокупность взаимосвязанных функциональных агрегатов, объединённых единой целью и общим алгоритмом функционирования и производящая порошковый реагент в металлической оболочке протяжённой длины регламентированного качества с требуемой производительностью.

п

(6в)

Рис. 4. Причинно-следственная диаграмма факторов, определяющих качество заполнения порошковой проволоки

Внешняя МС показывает взаимодействие комплекса ОПП с другими техническими объектами и позволяет отслеживать влияние внешних факторов на производительность и качество готовой продукции.

Внутренняя МС, построенная по уровням функциональных агрегатов и функциональных и управляющих устройств, отражает взаимосвязь между отдельными структурными компонентами внутри комплекса ОПП и позволяет на основе анализа прямых функциональных и управляющих связей между этими компонентами дать полное представление об основных процессах взаимодействия функциональных и управляющих механизмов комплекса ОПП.

Рис. 5. Иерархическая модель структуры комплекса ОПП

Разработан интегральный показатель эффективности функционирования

технологического комплекса ОПП:

Данный показатель в мультипликативной форме состоит из трех частных коэффициентов:

1) Коэффициент качества заполнения ГОТ по номиналу - характеризует степень приближения качества продукции к регламентированному значению по средней эмпирической величине заполнения:

(76)

где - среднее фактическое значение погонной массы наполнителя; -

номинальное значение погонной массы наполнителя;

I ном

- номинальный ко-

эффициент заполнения; - средний фактический коэффициент заполнения.

2) Коэффициент стабильности качества заполнения ПП - характеризует степень приближения качества продукции к регламентированному значению по фактическому рассеянию величин заполнения:

эф

где - допускаемое предельное одностороннее отклонение погонной массы

наполнителя; - эмпирическое среднее квадратичное отклонения погонной массы наполнителя.

3) Коэффициент эффективности по времени работы комплекса ОПП - характеризует степень надёжности комплекса ОПП в целом и эффективность его обслуживания персоналом:

(7г)

где - суммарное время нахождения комплекса в состоянии выпуска про-

дукции; - время эксплуатации комплекса; - прогнозируемое удель-

ное значение времени технологических простоев; - количество выпущенных бунтов ПП.

Таким образом, показатель эффективности зависит как от качества выпускаемой продукции, так и от надёжности оборудования и эффективности организации производства в целом. Например, по результатам опытной эксплуатации комплекса- ОПП получено следующее значение показателя эффективности: &эф =0,99x0,585x0,72 = 0,42. Отсюда следует, что эффективность ОПП была

снижена главным образом из-за того, что фактический разброс показателей заполнения проволоки превысил регламентированную величину; это указывает на нестабильную, неотлаженную работу комплекса вообще и МЗН в частности. Кроме того, эффективность понизилась из-за высокой доли простоев, связанных с восстановлением отказавших узлов (МЗН - в значительной степени).

Разработана надёжностная модель функционирования технологического комплекса ОПП. В режиме эксплуатации технологический комплекс ОПП может находиться в нескольких состояниях работоспособности: - исходное состояние полной исправности и работоспособности комплекса ОПП с максимальной производительностью; - отказ по МЗН; ^ - отказ по системе управления (СУ); - отказ по исполнительной части комплекса (ИЧ); 54 - отказ по предмету обработки (ПО) - например, обрыв проволоки; £5 - частичный отказ по СУ с понижением производительности; - частичный отказ по ИЧ с понижением производительности; - технологическая остановка на навеску рулонов и сварку штрипсов; ^ •- технологическая остановка на съём готового бунта ПП с катушки. Переходы между состояниями характеризуются плотностью вероятности переходов: интенсивностью отказов и интенсивностью восстановлений

Процесс перехода комплекса ОПП в то или иное состояние проиллюстрирован посредством размеченных графов состояний (рис. 6).

Рис. 6. Граф состояний работоспособности технологического комплекса оборудования изготовления порошковой проволоки:

а - общий случай; б-упрощённая модель

В настоящее время ввиду недостаточности открытой статистической информации по эксплуатации комплексов ОПП решение графа для общего случая

а)

б)

крайне затруднительно. В связи с этим был разработан и решён упрощённый граф состояний (рис. 66), в котором исключены состояния технологических остановок и состояния частичных отказов.

Для упрощённого графа составлена система дифференциальных уравнений Колмогорова (при следующих допущениях: распределение времён отказов и восстановлений в ОПП подчиняется экспоненциальному закону, потоки событий являются простейшими, т.е. стационарными, ординарными и без последействия, процесс перехода комплекса из состояния в состояние является марковским):

dpa/dt = рщю + Р2М20 + №30 + £4^40 -+ *-02 + *-03 + ^04)

dpifdt = PöX0i-p№0

■ dp2 ¡dt = /V-02 - PlV-20 dp3/dt = p0\Qi-p2\i20

dpa/dt = Po^04 ~ Р4Й40

В результате её решения получены следующие зависимости:

1) Вероятность пребывания комплекса ОПП в работоспособном состоянии -коэффициент готовности комплекса:

p0=l/(l + p1+p2+p3+p4). (8а)

2) Вероятность остановки комплекса по причине отказа по МЗН:

■Pl=Pl/(1 + Pl+P2+P3+P4)- ' (86)

3) Вероятность остановки комплекса по причине отказа по СУ:

/>2=Р2/(1 + Р1 + Р2+РЗ+Р4)- (8в)

4) Вероятность остановки комплекса по причине отказа по ИЧ:

^3 = Рз/(1+Р1+Р2 + РЗ+Р4)- (8г)

5) Вероятность остановки комплекса по причине отказа по ПО:

/14=Р4/(1 + Р1+Р2+Рз+Р4). (8д)

Где р; - удельные длительности восстановления комплекса после соответствующих отказов.

Pol I I I I I I I I I I

0,9

0,8

0,7

0,6

0^4 0,8 1,2 1,6 б

Рис. 7. Зависимость коэффициента готовности комплекса ОПП от относительной доли отказов по МЗНпо сравнению с остальными отказами

Из составленного баланса потерь времени работы комплекса ОПП следует, что примерно 25% времени теряется на технологических остановках на сварку

штрипсов и съём бунтов; 11%- на восстановление отказавших узлов (отказы по МЗН - примерно 5,6%, СУ - 1,3%, остальные механизмы ИЧ - 4,1%); отказы по ПО - 1,5% (главным образом - обрывы проволоки); 6,8% - организационные простои.

На рис. 7 проиллюстрировано изменение коэффициента готовности комплекса ОПП в зависимости от отношения удельной длительности восстановлений по механизму загрузки наполнителя к суммарной удельной длительностью восстановлений после всех остальных отказов.

Расчёт показателей надёжности по зафиксированному хронометражу работы комплекса ОПП подтвердил адекватность построенной модели и показал, что доминирующей причиной нестабильности заполнения ПП в полученной опытной партии послужила невысокая надёжность функционирования механизма загрузки наполнителя. Это ещё раз подтверждает необходимость постановки задачи экспериментального исследования МЗН со шлюзовым барабаном.

Модель функционирования позволяет на основе статистических данных по интенсивности отказов и восстановлений прогнозировать поведение оборудования и распределять показатели надёжности между структурными составляющими комплекса в различных состояниях эксплуатации.

Третья глава посвящена экспериментальному исследованию механизма загрузки порошкового наполнителя со шлюзовым барабаном.

Для экспериментального исследования МЗН на основе питателя со шлюзовым барабаном с учётом реальных возможностей лаборатории были взяты следующие материалы: диоксид кремния (5/02 >98%, уголь - 0,39%, слюда -1,25%, пирит - 0,25%) по ГОСТ 8736-93; ферротитан РеТП0 дроблёный крупнофракционный и ферротитан FeTi70 дроблёный мелкофракционный по ГОСТ

На первом этапе исследований определялись количественные характеристики физико-технологических свойств испытуемых материалов.

Методом ситового анализа с применением ГОСТ 18318-94 (ИСО 4497-83) и ГОСТ 8735-88 определён фракционный состав исследуемых материалов. Выявлено, что испытуемые материалы представляют собой полидисперсные системы, состоящие из частиц различной крупности. Получены следующие результаты: 5(02 ~ средний размер частицы с/ср =0,36 мм, СКО размеров частиц ^ =0,18, степень полидисперсности материала т| =0,51; /еП70кр. - ¿/ср =0,99 мм,

По методу с использованием воронки на основе ГОСТ 19440-94 (ИСО 39231-79) определена насыпная плотность исследуемых материалов: 5/02 ~

Рнас = 1.50 г/см3,^е7)70кр. - р$с =2,08 г/см^еШОмлк. - =2,12 г/см3.

На основе рекомендаций методики ГОСТ 25279-93 (ИСО 3953-85) определена плотность утряски и коэффициент утряски испытуемых материалов. Установлено, что плотность 5/02 при утряске возрастает на 12%, РеТг70 - на 24%.

Методика экспериментальных исследований механизма загрузки наполнителя со шлюзовым барабаном базируется на различии фактической и теоретической производительности, которые связываются безразмерным коэффициентом выдачи:

4761-91.

где - фактическое значение производительности при данной окружной скорости барабана; - теоретическое значение производительности.

Из приведённой формулы видно, что коэффициент выдачи есть величина вероятностная и представляет собой фактическую производительность, выраженную в долях от теоретической производительности.

Сущность используемой методики заключается в отборе (посредством пробоотборника) из квазинепрерывного потока материала (подаваемого барабанным питателем) дискретных доз за промежутки времени , определении их масс расчете по ним фактической производительности и сравнении её с теоретическим значением ' в результате чего вычисление коэффициента выдачи становится очевидным.

Рис 8 Общий вид экспериментального стенда

Опыты проводились на специально разработанном и изготовленном автором стенде (рис. 8). Было произведено 9 экспериментов (серий опытов): 3 материала на 3-х барабанах. Каждый эксперимент состоял из нескольких групп опытов. Одной группе соответствует своя окружная скорость барабана. Опыты производились на 10 скоростях в диапазоне от 0,07 до 1 м/с. В каждой группе для большей достоверности результатов опыт повторялся три раза. В одном опыте получалось по 15 зарегистрированных навесок, в одной группе - по 45, в сериях из 10 групп - по 450 значений. В результате опытов было получено более 4000 зарегистрированных значений навесок.

На основе полученных данных было выявлено следующее:

1) С увеличением окружной скорости шлюзового барабана сначала почти линейно увеличивается и производительность. В большинстве случаев прямая пропорциональность сохраняется примерно до 0,5 м/с, данную величину можно принять как рекомендуемую.

2) При дальнейшем увеличении окружной скорости прямая пропорциональность (линейность) нарушается. Производительность хотя и продолжает расти, достигая максимума при скоростях 0,7 0,9 м/с, но её рост отстаёт от увеличения скорости.

3) При ещё большем увеличении окружной скорости шлюзового барабана производительность убывает или вследствие достижения предела по захвату (шлюзы барабана не успевают заполняться материалом, частицы материала отбрасываются под действием центробежных сил), или вследствие достижения

предела по выдаче (частицы материала прижимаются к зубьям барабана и не успевают выдаваться).

С, Г/С

100 -

80 -

60 -

40 -

20 -

0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 Км/с

Рис. 9. Эмпирические кривые регрессии серии опытов№2

В результате математической обработки опытных данных определены необходимые статистические показатели и построены эмпирические кривые регрессии коэффициентов выдачи для девяти серий опытов. Выявлено, что коэффициент вариации производительности не превышает 3%. По результатам предварительной обработки была сформулирована задача построения и анализа математических моделей МЗН со шлюзовым барабаном.

В четвёртой главе проведено построение и анализ математических моделей МЗН со шлюзовым барабаном по результатам обработки опытных данных.

В процессе математического моделирования произведена проверка коррели-рованности между коэффициентом выдачи и окружной скоростью шлюзового барабана, в результате сделаны следующие выводы:

1) Значения корреляционного отношения и коэффициента корреляции получились довольно высокими и близкими друг к другу. Коэффициенты корреляции лежат в пределах -0,98...-0,88, корреляционные отношения находятся в пределах 0,97...0,99. Данное обстоятельство указывает на то, что корреляционная связь между коэффициентом выдачи и окружной скоростью шлюзового барабана является весьма тесной.

2) Поскольку предположение о равенстве коэффициента корреляции и корреляционного отношения не подтвердилось, то была принята гипотеза о нелинейной связи между кв и У0Кр, причём отрицательной.

3) Исходя из смысла корреляционного отношения, было сделано заключение о том, что коэффициент выдачи МЗН со шлюзовым барабаном зависит от окружной скорости на барабане не менее чем на 85 ->-90%. Оставшиеся 10 +15% говорят о том, что коэффициент выдачи подвержен также влиянию и других, не учтённых в экспериментах, факторов.

На основе полученных статистических показателей методом наименьших квадратов построены полиномиальные регрессионные модели 1-го, 2-го, 3-го и

4-го порядков для оценки коэффициента выдачи в диапазоне окружных скоростей барабана от 0,05 до 0,9 м/с.

Для сери^! опытов №1^оценочные уравнения регрессии имеют вид:

В результате проверки адекватности моделей установлено:

1) Линейные модели не прошли проверку на пригодность ни по гипотезе о равенстве корреляционного отношения коэффициенту корреляции, ни по гипотезе о равенстве дисперсии адекватности дисперсии воспроизводимости. Уравнения 1-го порядка дают сравнительно большое отклонение от эмпирической кривой. В начале и в конце экспериментального диапазона эти модели завышают истинное значение коэффициента выдачи, а в середине - занижают его. Дисперсия адекватности превышает дисперсию воспроизводимости в 3...26 раз при допустимом превышении в 2,55 раза. Причём, в начальный момент при У0Кр = 0 некоторые линейные модели показывают кв> 1, что противоречит вероятностному смыслу коэффициента выдачи. Иными словами модели 1-го порядка грубы по сравнению с точностью опытов.

0, т/с

75 -

60 -

45 -

30 -

15 -

0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 Ум/с

Рис. 10. Графикирегрессионных моделей для серии опытов № 1

2) Модели высших порядков в подавляющем большинстве выдержали проверку на применимость. В пределах экспериментального диапазона скоростей наилучшее приближение к опытным данным показывают модели 4-го порядка, графики проходят практически через все эмпирические точки. Квадратичные и кубичные модели проявили вполне удовлетворительное приближение, сравнимое с точностью экспериментов.

3) Регрессионные модели, как и любые другие, должны нести в себе прогностическую функцию. Известно, что по регрессионным зависимостям можно прогнозировать поведение выходного параметра не далее, чем на 10% от исследо-

ванного диапазона. С этих позиций модели 4-го порядка мало пригодны, так как за пределами опытных данных их графики начинают "уходить" вверх, а это не соответствует физическому смыслу исследуемого процесса. Кроме того, в начальный момент при некоторые модели 4-го порядка показывают

кв> 1, что противоречит вероятностному смыслу коэффициента выдачи. Квадратичные и кубичные модели ведут себя довольно "корректно" в 10%-пределах за границами экспериментального диапазона скоростей. То есть по ним можно составить прогноз с достаточной для практики степенью точности.

4) С точки зрения практического использования, преимущества имеют квадратичные модели ввиду их сравнительной простоты, вполне удовлетворительной точности и сходимости с экспериментальными данными.

Пятая глава посвящена морфологии конструкций ПП и синтезу оборудования изготовления ПП.

С позиций расширения технологических возможностей по выпускаемой номенклатуре продукции комплекс ОПП должен обладать способностью к переналадке в широком диапазоне типоразмеров практически на любую конструкцию ПП. В связи с этим для описания многообразия конструкций порошковой проволоки методами морфологического классифицирования выделено пять групп характерных конструктивных признаков, которые разделяются на шестнадцать признаков ПП: форма ПП; состав ПП; основное соединение краёв оболочки; дополнительное соединение краёв оболочки; уплотняющий зиг. В свою очередь, каждый признак содержит несколько вариантов реализации. Для наглядности представления вышеизложенного разработана морфологическая схема (дерево), отражающая конструктивные признаки ПП (рис. 11).

Рис. 11. Морфологическая схема конструктивных признаков ПП

Анализ разработанной морфологической схемы позволил синтезировать новые перспективные конструкции ПП, обладающие повышенной надёжностью соединения краёв металлической оболочки, В частности, разработана ПП с дополнительным стопорением замкового соединения краёв оболочки посредством локальных зон пластического деформирования фальцевого шва. На данную кон-

струкцию ПП получен патент РФ на полезную модель № 40716, приоритет от 11.05.2004 г.

На основе приведённых зависимостей, рядов модулей, шагов и чисел шлюзов, а также на известных размерах инструмента, разработаны унифицированные типоразмерные ряды шлюзовых барабанов диаметром от 12 до 800 мм. Типоразмерные ряды позволяют сократить время проектирования примерно в 1,5 раза и снизить стоимость изготовления барабанов благодаря целенаправленному ориентированию на нормализованный недефицитный инструмент.

С учётом полученных экспериментальных результатов разработана методика инженерного проектирования МЗН со шлюзовым барабаном, по которой последовательно, от этапа к этапу, определяются геометрические и кинематические параметры МЗН, обеспечивающие требуемую производительность.

На основе полученных опытных данных при непосредственном участии автора создана типовая конструкция МЗН со шлюзовым барабаном для подачи порошковых и зернистых материалов с размером частиц 0,15 4 мм при рабочем диапазоне окружных скоростей на барабане 0,1 т0,45 м/с с максимальной объёмной производительностью до 20000 см3/мин. Типовая конструкция представляет собой автономный, быстрозаменяемый модуль с полубункером и стабилизированным давлением материала, с улучшенной технологичностью изготовления, повышенной эксплуатационной надёжностью и точностью подачи материала.

8 7 6 5 4 3 2 1

Рис. 12. Технологический комплекс ОППмод. ЛПП-М:

1 - установка размотки штрипсов; 2 - установка резки и сварки штрипсов; 3 - пульт управления режимами сварки; 4 - агрегат предварительной формовки порошковой проволоки с узлом загрузки наполнителя; 5 - пульт управления загрузкой порошкового наполнителя; б-агрегат калибровки проволоки; 7-уклад-чик витков проволоки; 8 - агрегат намотки порошковой проволоки

При непосредственном участии автора создан технологический комплекс ОПП мод. ЛПП-М, внедрённый с 2002 г. в АО "Юпитер Лтд" (г. Кострома), производящий порядка 200 т продукции ежемесячно. Технологический комплекс мод. ЛПП-М (рис. 12) предназначен для производства металлургической порошковой проволоки диаметром 10 18 мм, смотанной в бескаркасные бунты массой до 2000 кг, со скоростью до 60 м/мин.

Отличительными особенностями комплекса являются:

- номинальная скорость прокатки проволоки увеличена до 60 м/мин;

- двухпозиционный агрегат размотки штрипсов позволяет сократить потери времени на установку новых рулонов;

- механизмы роликовой проводки компенсационно-накопительного устройства автоматически останавливают работу комплекса в случае обрыва штрипса

или окончания рулона;

- модульное исполнение прокатных клетей позволяет путем смены комплекта прокатных роликов перенастраиваться практически на любую конструкцию порошковой проволоки вплоть до бесзамковой;

- сочетание модульной конструкции прокатных клетей и их количества позволяет работать на менее напряженных режимах формообразования металлической оболочки и достигать значительных степеней редуцирования диаметра проволоки;

- имеется возможность встраивания в комплекс агрегата непрерывной термической обработки заготовки проволоки перед её калиброванием;

- в бункер узла загрузки наполнителя установлен стабилизатор давления, призванный повысить точность работы МЗН, устранить влияние уровня порошка и стабилизировать его давление на МЗН;

- порошковый наполнитель подвергается принудительному уплотнению ещё до сведения краёв металлической оболочки за счёт воздействия ряда факторов: уплотнение вибрацией, "укатывание" специальным роликом и пр., что позволяет улучшить качество заполнения оболочки порошком;

- агрегат намотки проволоки укомплектован штатной тележкой с грузоподъёмным механизмом и подъёмным поддоном, перемещающейся по направляющим рельсам под катушкой; тележка позволяет облегчить труд и сократить потери времени на съём готового бунта с катушки;

- применение частотного электропривода переменного тока позволяет применять плавную регулировку скоростей в широком диапазоне, плавное торможение до нуля (без выбега после выключения) и плавный пуск без рывков, автоматическую защиту от механических и тепловых перегрузок.

В приложениях к диссертации приведены: виды наполнителей порошковой проволоки; статистические данные по эксплуатации оборудования изготовления порошковой проволоки; результаты определения физико-технологических свойств исследуемых материалов; первичная статистика экспериментального исследования закономерностей изменения фактической производительности МЗН со шлюзовым барабаном; иллюстративные и документальные материалы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В диссертационной работе решена актуальная научно-техническая задача, имеющая важное народно-хозяйственное значение, состоящая в совершенствовании технологического комплекса оборудования изготовления порошковой проволоки на основе разработки показателей эффективности его функционирования и установления закономерностей изменения фактической производительности механизма со шлюзовым барабаном для загрузки сыпучего наполнителя порошковой проволоки в зависимости от его скоростного режима, геометрических параметров и характеристик подаваемого материала.

Основные выводы, научные и практические результаты работы сводятся к следующему:

1) Для более глубокого отражения эффективности и стабильности технологии изготовления ПП предложено ввести дополнительные критерии оценки качества: коэффициент упаковки, коэффициент уплотнения и коэффициент вариации заполнения. При помощи введённых критериев можно оценивать эффективность и стабильность приёмов и операций по уплотнению порошка до и после

упаковки его в оболочку, то есть эффективность и стабильность технологии изготовления ПП вне зависимости от геометрических параметров ПП. Разработана причинно-следственная диаграмма факторов, влияющих на качество заполнения порошковой проволоки.

2) Разработаны обобщённые схемы структурного построения технологического комплекса ОПП. Структурная схема комплекса ОПП представляется в виде иерархической модели структуры, распределённой по пяти уровням. Внешняя модель структуры показывает взаимодействие комплекса ОПП с другими техническими объектами. Внутренняя модель структуры отражает взаимосвязь между отдельными структурными компонентами внутри комплекса ОПП.

3) Разработан интегральный показатель эффективности функционирования технологического комплекса ОПП, состоящий в мультипликативной форме из трёх частных коэффициентов: коэффициента качества заполнения по номиналу; коэффициента стабильности качества заполнения; коэффициента эффективности по времени работы. Интегральный показатель эффективности зависит как от качества выпускаемой продукции, так и от надёжности оборудования и эффективности организации производства в целом.

4) Разработана надёжностная модель функционирования технологического комплекса ОПП, в которой различаются состояния: "отказ по механизму загрузки наполнителя", "отказ по системе управления", "отказ по исполнительной части комплекса", "отказ по предмету обработки", "частичный отказ по системе управления", "частичный отказ по исполнительной части комплекса", "технологическая остановка на сварку штрипсов", "технологическая остановка на съём бунта проволоки". Модель функционирования позволяет на основе статистических данных по интенсивности отказов и восстановлений прогнозировать поведение оборудования и распределять показатели надёжности между структурными составляющими комплекса в различных состояниях эксплуатации.

5) Проведены экспериментальные исследования закономерностей изменения фактической производительности механизма загрузки порошкового наполнителя со шлюзовым барабаном в зависимости от скоростного режима, геометрических параметров барабана и подаваемого материала. Установлено, что с ростом окружной скорости на шлюзовом барабане (примерно до 0,5 м/с) вначале почти линейно растёт и производительность. Потом прямая пропорциональность нарушается и по достижении некоторого значения (при скоростях примерно 0,7+0,9 м/с), производительность начинает убывать.

6) Выявлено, что корреляционная связь между коэффициентом выдачи и окружной скоростью барабана является весьма тесной, причём коэффициент выдачи МЗН со шлюзовым барабаном зависит от окружной скорости на барабане не менее чем на 85+90%. Построены полиномиальные регрессионные модели для оценки коэффициента выдачи в диапазоне окружных скоростей барабана от 0,05 до 0,9 м/с. Установлено, что с точки зрения практического использования, преимущества имеют квадратичные модели ввиду их сравнительной простоты, вполне удовлетворительной точности и сходимости с опытными данными.

7) На основе анализа и обобщения известных конструкций ПП составлена морфологическая схема (дерево), отражающая конструктивные признаки ПП. В результате её анализа синтезированы новые перспективные конструкции ПП. На одну из них получен патент РФ на полезную модель № 40716, приоритет от 11.05.2004 г.

8) Разработаны унифицированные типоразмерные ряды шлюзовых барабанов диаметром от 12 до 800 мм, призванные облегчить труд по проектированию, по-

высить степень унификации оборудования и снизить стоимость изготовления барабанов. С учётом полученных экспериментальных результатов разработана методика инженерного проектирования МЗН со шлюзовым барабаном, по которой последовательно, от этапа к этапу, определяются геометрические и кинематические параметры МЗН, обеспечивающие требуемую производительность.

9) На основе полученных опытных данных и накопленного опыта создана типовая конструкция МЗН со шлюзовым барабаном, представляющая собой автономный, быстрозаменяемый модуль с улучшенной технологичностью изготовления и повышенной эксплуатационной надёжностью. При непосредственном участии автора создан технологический комплекс ОПП мод. ЛПП-М (внедрён с 2002 г. в АО "Юпитер Лтд" г. Кострома), производящий порядка 200 т. продукции ежемесячно, предназначенный для изготовления металлургической порошковой проволоки диаметром 10+18 мм, со скоростью прокатки 60 м/мин, смотанной в бескаркасные бунты массой до 2000 кг.

10) По сравнению с существовавшими ранее комплексами, приспособленными для изготовления 2-Зх диаметров ПП, результаты работы позволяют проектировать отечественное импортнозаменяющее оборудование с расширенными технологическими возможностями, рассчитанное на выпуск до 10 диаметров ПП за счёт изменения скоростного режима загрузки наполнителя.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ

1. Чураков СВ., Евсеев А.В. Роторный смесительный модуль для получения сыпучих материалов. - В сб.: Теория, технология, оборудование и автоматизация обработки металлов давлением и резанием. - Тула: ТулГУ, 1999. - С. 268-272.

2. Чураков СВ. К вопросу о дозировании сыпучих материалов в производстве многокомпонентных смесей. - В сб.: Лучшие работы студентов и молодых учёных технологического факультета. / Под ред. Г.Г. Дубенского. - Тула, ТулГУ, 2000.-С 132-134.

3. Чураков СВ., Прейс В.В. Модели структуры автоматических дозирующих устройств для сыпучих материалов. - В сб. трудов международной конференции АПИР-5-2000. / Под ред. И.А. Клусова. - Тула: ТулГУ, 2002. - С. 24-29.

4. Чураков СВ. Линия модели ЛПП-М для производства порошковой проволоки. - В сб.: Комплексная автоматизация производства на базе роторных и ро-торно-конвейерных линий. / Под ред. В.В. Прейса. - Тула: Гриф и К0, 2002. -С. 32-37.

5. Чураков СВ., Варфоломеева Т.М. Применение кальцийсодержащей порошковой проволоки для внепечной обработки стали. // Известия ТулГУ. Серия. Материаловедение. - Тула: ТулГУ, вып. 1,2002. - С. 156-157.

6. Чураков СВ., Варфоломеева Т.М. Разновидности сердечников металлургической порошковой проволоки. // Известия ТулГУ. Серия. Материаловедение. -Тула: ТулГУ, вып. 1,2002. - С 157-160.

7. Чураков СВ. Потери производительности технологического комплекса оборудования изготовления порошковой проволоки. - В сб. трудов международной конференции АПИР-7-2002. / Под ред. Ю.Л. Маткина, А.С Горелова. - Тула: Гриф и К0,2002.-С 80-84.

24 »2 620 0

8. Чураков C.B. Ковшевая обработка чёрных сплавов порошковыми проволоками. // Заготовительные производства в машиностроении, № 3,2003. - С. 26-29.

9. Чураков C.B. Порошковая проволока: конструкция и технология производства. // Заготовительные производства в машиностроении, № 5,2003. - С. 41-45. Ю.Чураков C.B. Влияние режимов дозирования наполнителя на стабильность погонной массы порошковой проволоки. // Известия ТулГУ. Серия. Машиностроение. - Тула: ТулГУ, вып. 2,2003. - С. 388-393.

11.Чу раков C.B. Постановка задачи экспериментального исследования питателя с зубчатым барабаном. В сб. трудов международной конференции АПИР-8-2003 / Под ред. Ю.Л. Маткина, A.C. Горелова. - Тула: ТулГУ, 2003. - С. 141-145. 12.Чураков C.B., Золотухин В.И. Морфология конструкций порошковой проволоки. // Известия ТулГУ. Серия. Материаловедение. - Тула: ТулГУ, вып. 4,2003. -С. 185-193.

13.Чураков C.B. Вопросы проектирования питателей с зубчатым барабаном. // Известия ТулГУ. Серия. Технология машиностроения. - Тула: ТулГУ, вып. 1, 2004.-С. 66-70. f\,

14.Чураков C.B. Порошкойбя паволока: показатели качества. // Заготовительные производства в зЦшшвстрфнии, № 6,2004. - С. 52-54. 15.ЧураксА С.В" О режимк районы шлюзового питателя для загрузки наполнителя nopoÄiKojjbü лрфзолоки. $ И^стйя ТулГУ. Серия. Механика деформируемого твёр|ог|пела iï*«бр&бот)ипс!1таллов давлением. - Тула: ТулГУ, вып. 1, 2004.-С.|2(А^/

16. Прейс и.В\Лураков C.B. Расчёт производительности питающих механизмов для падучи сыпучих материалов. Методические указания. - Тула: ТулГУ, 2000. - 24 с*

17.3олотухин В.И., Лукаш А.Н., Чураков C.B. Определение количественных характеристик физико-технологических свойств порошковых и мелкозернистых материалов. Методические указания. - Тула, ТулГУ, 2003. - 36 с. 18.Патент РФ на полезную модель № 40716, МКИ В23К 35/40. Порошковая проволока. / Золотухин В.И., Соломин Н.П., Чураков C.B., 2004. - Бюл. № 27.

Изд. лиц. ЛР № 020300 от 12.02.97. Подписано в печать S. ({Щ Формат бумаги 60х84'/|6. Бумага офсетная. Усл. печ. л. iff . Уч.-изд. л. /,/ . Тираж 100 экз. Заказ

Тульский государственный университет. 300600, г. Тула, пр. Ленина, 92.

Отпечатано в Издательстве ТулГУ 300600, г. Тула, ул. Болдина, 151.

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ПРОИЗВОДСТВА ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКИ.

1.1. Конструкция и технология изготовления порошковой проволоки. Факторы качества, потребности рынка.

1.2. Загрузка наполнителя порошковой проволоки.

1.3. Состояние исследований в области производства порошковой проволоки. Постановка цели и задач работы.

1.4. Выводы.

2. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКИ.

2.1. Критерии оценки качества технологии изготовления порошковой проволоки.

2.2. Структурное построение оборудования изготовления порошковой проволоки.

2.3. Модель функционирования оборудования изготовления порошковой проволоки.

2.4. Выводы.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ЗАГРУЗКИ НАПОЛНИТЕЛЯ СО ШЛЮЗОВЫМ БАРАБАНОМ.

3.1. Определение количественных характеристик физико-технологических свойств исследуемых материалов.

3.2. Методика и порядок проведения исследования механизма загрузки наполнителя со шлюзовым барабаном.

3.3. Обработка опытных данных.

3.4. Выводы.

Щ 4. АНАЛИЗ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ МЕХАНИЗМА ЗАГРУЗКИ НАПОЛНИТЕЛЯ.

4.1. Корреляционный анализ экспериментальных данных.

4.2. Построение регрессионных моделей.

4.3. Проверка адекватности моделей и их анализ.

4.4. Выводы.

5. СИНТЕЗ ОБОРУДОВАНИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРОШКОВОЙ

ПРОВОЛОКИ.

5.1. Морфология конструкций порошковой проволоки.

5.2. Проектирование механизма загрузки наполнителя со шлюзовым барабаном.

5.3. Технологический комплекс оборудования изготовления порошковой проволоки.

5.4. Выводы.

Среди металлоизделий промышленного назначения порошковая проволока (ГШ) занимает особое место как по высоким темпам роста объёмов производства, так и по используемым сырьевым материалам и оборудованию.

В Западной Европе и Японии технология обработки жидкой стали так называемой порошковой проволокой появилась в 1980-81 гг. В нашей стране начало работ по производству отечественной ПП для внепечной обработки черных сплавов можно отнести к 1988 г., когда было принято соответствующее решение в Минчермет СССР. В 1989 г. ЦНИИчермет и МГТУ им. Баумана разработали первый опытный комплекс оборудования для производства металлургической ПП. В 1990 г. НПО "Тулачермет" совместно с ПО "Тульский патронный завод" начали работы по созданию первых образцов отечественных трайб-аппаратов и оборудования изготовления ПП. В 1990-91 гг. начались работы в этом направлении и на Чепецком механическом заводе в г. Глазове.

Конструктивно порошковая проволока (англ. - "cored wire" - "проволока с сердечником") состоит из протяжённой металлической оболочки, заполненной порошкообразным реагентом.

Подачу проволоки в ковш осуществляют с помощью специальной машины - трайб-аппарата (англ. - "cored wire injector"), позволяющей регулировать в широких пределах скорость и количество вводимых материалов в зависимости от массы металла и глубины ковша. В ковше оболочка проволоки расплавляется и подаваемое вещество попадает непосредственно в жидкий металл.

Способ внепечной обработки стали посредством порошковых реагентов в металлической оболочке протяжённой длины имеет ряд неоспоримых преимуществ, таких как:

- небольшие капитальные вложения и производственные затраты, простота и надежность конструкций машин, совместимость с существующими в металлургических цехах технологическими процессами;

- высокое и стабильное усвоение вводимых добавок, небольшой расход материалов и точное регулирование заданного химического состава готового металла;

Рис. 1. Технологическая схема применения металлургической порошковой проволоки

- отсутствие контакта и взаимодействия вводимых добавок с кислородом и влагой воздуха и со шлаком;

- небольшая продолжительность операции, отсутствие чрезмерного бар-ботажа, охлаждения и захвата газов металлом;

- минимальные трудозатраты обслуживающей рабочей бригады, соблюдение жестких требований техники безопасности и промышленной санитарии, взрывобезопасиость, отсутствие пыле- и газовыделений, простота управления, механизация и автоматизация технологической операции;

- удобство транспортировки и хранения ПП, простота подготовки к вводу в металл присаживаемых материалов;

- возможность использования, в том числе, с предварительным хранением и транспортировкой гидрофильных, легковоспламеняющихся и ядовитых реагентов;

- повышение производительности плавильных агрегатов, упрощение и сокращение последующего технологического процесса производства деформированных и литых заготовок;

- повышение и стабилизация на высоком уровне качественных характеристик и свойств металла, сокращение брака, достижение определенного экономического эффекта.

Порошковыми проволоками доводятся до требуемого химсостава такие марки сталей, как: СтЗ, 10, 20, 40, 45, 30Х, 35Х, 40Х, 45Г, 48А, Р6М5, 09Г2С, 09Г2Д, 09Г2ФВ, 15ХГМНТ, 16Д, 17Г2АФ, 17Г1С, 18Г, 18ХГТ, 20ЮЧ, 22ГЮ, 23Х2Г2Т, К-74, а также Grade45, Grade50, Grade55 (по стандарту США АСТМ А 607-92а) и др.

Кроме внепечной обработки металлов и сплавов, порошковая проволока малых диаметров получила распространение в сварочном производстве начиная с 50-х гг. XX в.

В последнее время возрос научный интерес к теоретическим и практическим обобщениям процессов производства и применения порошковой проволоки. Среди авторитетных российских и зарубежных исследователей, активно занимающихся данным направлением, можно выделить таких, как: Бать Ю.И., Гринберг С.Е., Дюдкин Д.А., Есипов В.Д., Каблуковский А.Ф., Лушников В.М., Мичурин Б.В., Пацекин В.П., Походня Н.К., Рахимов К.З., Родичкин И.А., Ябуров С.И., Pellicani F., Gueussier А. и др.

Упомянутыми исследователями осуществляется активный анализ процессов ввода и усвоения, прокатки и волочения проволоки, способов уплотнения порошкового сердечника в металлической оболочке, исследование влияния различных факторов на качество изготавливаемой 1111. Вместе с тем, наблюдается слабое обобщение конструкций ГШ, показателей качества и стабильности технологии её изготовления, слабая изученность и обобщённость схем структурного построения оборудования изготовления порошковой проволоки (ОПГТ), а также процессов загрузки порошкового наполнителя, которые в значительной степени определяют качество заполнения оболочки порошком.

Исследованиям функционирования устройств и процессов загрузки сыпучих материалов в различном технологическом оборудовании посвящены работы многих видных исследователей, среди них: Алфёров К.В., Видинеев Ю.Д., Вальтер М.Б., Гатих М.А., Зенков P.JL, Кольман-Иванов Э.Э., Ложечников Е.Б., Орлов С.П., Прозоровский В.В., Рогинский Г.А., Степук Л.Я., Чувпи-ло А.В., Jenike A. W. и др.

Однако, несмотря на всё многообразие исследований, остаются слабо изученными многие вопросы. В частности, уделено мало внимания расчётам именно фактической производительности механизмов загрузки (питателей) сыпучих материалов, в то время как для устройств загрузки штучных предметов обработки такие исследования проведены уже давно, например, д.т.н., проф. В.Ф. Прейсом и его учениками.

Актуальность данной работы обосновывается тем, что до настоящего времени не уделено достаточного внимания обобщению конструкций 1111, показателей качества 1111 и качества технологии изготовления 1111; схемам структурного построения 01111, эффективности функционирования и расширению технологических возможностей Ollll по выпускаемым номенклатурам, а также процессу загрузки порошкового наполнителя как одной из составляющих техпроцесса изготовления 1111.

Между тем рынок требует появления новых номенклатур 1111, выпуск которых возможен только на оборудовании, обладающем расширенными технологическими возможностями и при условии успешного ведения технологии изготовления 1111. Для успешного проектирования и рациональной эксплуатации ОПП необходимы знания различных физико-технологических характеристик порошковых наполнителей и особенностей их обработки, необходимы глубокие знания технологии формирования исходной заготовки и загрузки её наполнителем - операций, которые являются наиболее ответственными с точки зрения качества готовой проволоки и производительности технологического оборудования.

Объектом исследований настоящей работы является технологический комплекс оборудования изготовления металлургической порошковой проволоки диаметром 10-^18 мм.

Предметом исследований служат взаимосвязи параметров структурных компонентов комплекса ОПП и закономерности протекающих в них процессов.

Цель настоящей работы заключается в расширении технологических возможностей комплекса оборудования изготовления металлургической порошковой проволоки по номенклатуре выпускаемой продукции.

Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие научно-технические задачи:

- разработка критериев оценки качества технологии изготовления порошковой проволоки;

- разработка обобщённых схем структурного построения технологического комплекса 01111 и показателей эффективности его функционирования;

- разработка надёжностной модели функционирования технологического комплекса ОПП;

- экспериментальное исследование закономерностей изменения фактической производительности механизма загрузки порошкового наполнителя со шлюзовым барабаном в зависимости от его скоростного режима, геометрических параметров и характеристик подаваемого материала;

- установление формы и тесноты корреляционной связи между коэффициентом выдачи и окружной скоростью шлюзового барабана, построение регрессионных моделей, оценивающих коэффициент выдачи, и их анализ;

- обобщение конструкций и разработка морфологической схемы классифицирования конструкций 1111;

- разработка методики инженерного проектирования, унифицированных типоразмерных рядов и типовой конструкции МЗН со шлюзовым барабаном с учётом полученных опытных результатов.

Методы теоретического исследования основываются на применении положений системного подхода, теории графов, теории надёжности, морфологического классифицирования. Методы экспериментального исследования базируются на непосредственном количественном анализе качественных величин и физическом моделировании исследуемого процесса, осуществляемом на специальном стенде. Обработка экспериментальных данных основана на использовании аппарата линейного и нелинейного корреляционнорегрессионного анализа математической статистики.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается объёмом экспериментальных данных, полученных в стендовых условиях; применением современных средств и методов измерений; внедрением результатов в практику проектирования.

Автор защищает:

- критерии оценки качества технологии изготовления ГШ;

- обобщённые схемы структурного построения технологического комплекса ОПП и интегральный показатель эффективности его функционирования;

- надёжностную модель функционирования технологического комплекса ОПП;

- результаты экспериментального исследования закономерностей изменения фактической производительности МЗН со шлюзовым барабаном;

- регрессионные модели коэффициента выдачи механизма загрузки наполнителя со шлюзовым барабаном и результаты их анализа;

- морфологическое классифицирование конструкций ПП, синтезированные новые конструкции 1111 и технологии их изготовления;

- унифицированные типоразмерные ряды, методику инженерного проектирования и типовую конструкцию МЗН со шлюзовым барабаном.

Научная новизна работы заключается в том, что впервые на основе теоретических и экспериментальных исследований разработаны показатели эффективности функционирования технологического комплекса ОНИ, а также установлены закономерности изменения фактической производительности механизма со шлюзовым барабаном для загрузки сыпучего наполнителя порошковой проволоки в зависимости от его скоростного режима, геометрических параметров и характеристик подаваемого материала.

Научная новизна представлена следующими научными результатами:

- разработаны обобщённые схемы структурного построения технологического комплекса оборудования изготовления порошковой проволоки и интегральный показатель эффективности его функционирования;

- разработана надёжностная модель функционирования технологического комплекса оборудования изготовления порошковой проволоки;

- выявлены закономерности изменения фактической производительности механизма загрузки порошкового наполнителя со шлюзовым барабаном в зависимости от его скоростного режима, геометрических параметров и характеристик подаваемого материала;

- построены регрессионные модели коэффициента выдачи механизма загрузки порошкового наполнителя со шлюзовым барабаном, позволяющие повысить его технологические возможности;

- разработана схема морфологического классифицирования конструкций порошковой проволоки.

Практическая значимость работы состоит в том, что:

- предложены критерии оценки качества технологии изготовления 1111;

- созданы новые перспективные конструкции ПП и технологии их изготовления;

- созданы унифицированные типоразмерные ряды шлюзовых барабанов;

- создана методика инженерного проектирования и типовая конструкция МЗН со шлюзовым барабаном с расширенными технологическими возможностями, повышенной эксплуатационной надёжностью и точностью подачи материала;

- создан технологический комплекс оборудования изготовления 1111 с расширенными технологическими возможностями по выпускаемым номенклатурам продукции в диапазоне, требуемом отечественной металлургией (внедрён с 2002 г. в АО "Юпитер Лтд" г. Кострома).

Внедрение в учебный процесс заключается в разработке методических указаний по исследованию количественных характеристик физико-технологических свойств сыпучих материалов, а также по расчёту производительности и анализу параметров питателей для загрузки сыпучих материалов. Методические указания внедрены в учебный процесс с 2000 и 2003 г. на кафедрах ТулГУ "Пищевые производства" и "Технологическая механика" по соответствующим специальностям. Разработан и изготовлен опытный экспериментальный стенд дозирования сыпучих материалов, используемый в лабораторных практикумах по упомянутым специальностям.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на научно-технических конференциях АПИР-5-2000, АПИР-7-2002, АПИР-8-2003 (г. Тула); на международной научно-технической конференции "Инструментальные системы - прошлое, настоящее, будущее", посвященной 100-летию со дня рождения С.С. Петрухина (г. Тула, 2003 г.); на второй международной электронной научно-технической конференции "Технологическая системотехника" (г. Тула, 2003 г.); на второй международной научно-технической конференции "Механика пластического формоизменения. Технология и оборудование обработки материалов давлением" (г. Тула, 2004 г.); а также на заседаниях научно-технического совета научно-производственного предприятия "Вулкан-ТМ" в 2001-2004 гг. и на заседаниях профессорско-преподавательского состава кафедры "Пищевые производства" ТулГУ в 2001-2004 гг.

Работа удостоена малой медали на выставке "Неделя высоких технологий в г. Санкт-Петербурге" (2004 г.). Экспериментальные исследования проводились в рамках гранта Министерства образования РФ "Ползуновские гранты-2004" по теме "Исследование процессов загрузки наполнителя металлургической порошковой проволоки".

Публикации по теме исследования составляют 17 печатных работ, в том числе - 3 в центральной печати. Получен патент РФ на полезную модель №40716, приоритет от 11.05.2004 г.

Структура и объём работы. Диссертационная работа общим объёмом 191 страница, в том числе 40 рисунков и 38 таблиц, включает в себя введение, пять глав, заключение и общие выводы, библиографический список из 106 наименований. Объём приложений - 35 страниц.

Основные выводы, научные и практические результаты работы сводятся к следующему:

1) Для более глубокого отражения эффективности и стабильности технологии изготовления ПП предложено ввести дополнительные критерии оценки качества: коэффициент упаковки, коэффициент уплотнения и коэффициент вариации заполнения. При помощи введённых критериев можно оценивать эффективность и стабильность приёмов и операций по уплотнению порошка до и после упаковки его в оболочку, то есть эффективность и стабильность технологии изготовления 1111 вне зависимости от геометрических параметров 1111. Разработана причинно-следственная диаграмма факторов, влияющих на качество заполнения порошковой проволоки.

2) Разработаны обобщённые схемы структурного построения технологического комплекса ОПП. Структурная схема комплекса ОПП представляется в виде иерархической модели структуры, распределённой по пяти уровням. Внешняя модель структуры показывает взаимодействие комплекса ОПП с другими техническими объектами. Внутренняя модель структуры отражает взаимосвязь между отдельными структурными компонентами внутри комплекса ОПП.

3) Разработан интегральный показатель эффективности функционирования технологического комплекса ОПП, состоящий в мультипликативной форме из трёх частных коэффициентов: коэффициента качества заполнения по номиналу; коэффициента стабильности качества заполнения; коэффициента эффективности по времени работы. Интегральный показатель эффективности зависит как от качества выпускаемой продукции, так и от надёжности оборудования и эффективности организации производства в целом.

4) Разработана надёжностная модель функционирования технологического комплекса ОПП, в которой различаются состояния: "отказ по механизму загрузки наполнителя", "отказ по системе управления", "отказ по исполнительной части комплекса", "отказ по предмету обработки", "частичный отказ по системе управления", "частичный отказ по исполнительной части комплекса", "технологическая остановка на сварку штрипсов", "технологическая остановка на съём бунта проволоки". Модель функционирования позволяет на основе статистических данных по интенсивности отказов и восстановлений прогнозировать поведение оборудования и распределять показатели надёжности между структурными составляющими комплекса в различных состояниях эксплуатации.

5) Проведены экспериментальные исследования закономерностей изменения фактической производительности механизма загрузки порошкового наполнителя со шлюзовым барабаном в зависимости от скоростного режима, геометрических параметров барабана и подаваемого материала. Установлено, что с ростом окружной скорости на шлюзовом барабане (примерно до 0,5 м/с) вначале почти линейно растёт и производительность. Потом прямая пропорциональность нарушается и по достижении некоторого значения (при скоростях примерно 0,7-5-0,9 м/с), производительность начинает убывать.

6) Выявлено, что корреляционная связь между коэффициентом выдачи и окружной скоростью барабана является весьма тесной, причём коэффициент выдачи МЗН со шлюзовым барабаном зависит от окружной скорости на барабане не менее чем на 85ч-90%. Построены полиномиальные регрессионные модели для оценки коэффициента выдачи в диапазоне окружных скоростей барабана от 0,05 до 0,9 м/с. Установлено, что с точки зрения практического использования, преимущества имеют квадратичные модели ввиду их сравнительной простоты, вполне удовлетворительной точности и сходимости с опытными данными.

7) На основе анализа и обобщения известных конструкций ПП составлена морфологическая схема (дерево), отражающая конструктивные признаки ПП. В результате её анализа синтезированы новые перспективные конструкции 1111. На одну из них получен патент РФ на полезную модель № 40716, приоритет от 11.05.2004 г.

8) Разработаны унифицированные типоразмерные ряды шлюзовых барабанов диаметром от 12 до 800 мм, призванные облегчить труд по проектированию, повысить степень унификации оборудования и снизить стоимость изготовления барабанов. С учётом полученных экспериментальных результатов разработана методика инженерного проектирования МЗН со шлюзовым барабаном, по которой последовательно, от этапа к этапу, определяются геометрические и кинематические параметры МЗН, обеспечивающие требуемую производительность.

9) На основе полученных опытных данных и накопленного опыта создана типовая конструкция МЗН со шлюзовым барабаном, представляющая собой автономный, быстрозаменяемый модуль с улучшенной технологичностью изготовления и повышенной эксплуатационной надёжностью. При непосредственном участии автора создан технологический комплекс ОПП мод. J11111-М (внедрён с 2002 г. в АО "Юпитер Лтд" г. Кострома), производящий порядка 200 т. продукции ежемесячно, предназначенный для изготовления металлургической порошковой проволоки диаметром 10-е-18 мм, со скоростью прокатки 60 м/мин, смотанной в бескаркасные бунты массой до 2000 кг.

10) По сравнению с существовавшими ранее комплексами, приспособленными для изготовления 2-Зх диаметров 1111, результаты работы позволяют проектировать отечественное импортнозаменяющее оборудование с расширенными технологическими возможностями, рассчитанное на выпуск до 10 диаметров ПП за счёт изменения скоростного режима загрузки наполнителя.

Перспективы дальнейших исследований в направлении изучения процессов производства и применения 1111 огромны. Достаточно взглянуть на причинно-следственную диаграмму факторов, определяющих качество заполнения ПП. Ведь, по сути, в этой диаграмме каждая стрелка есть тема для исследования. Наиболее актуальными на сегодняшний день представляются следующие задачи:

- подбор оптимальных фракционных составов порошков, которые обеспечивали бы максимально плотное и стабильное по длине заполнение оболочки при больших скоростях прокатки проволоки;

- исследование способов принудительного уплотнения порошка в оболочке (дополнительная вибрация, ультразвуковые колебания, "укатывание" роликом и т.п.);

- исследование методов неразрушающего контроля качества заполнения оболочки порошком "на ходу", то есть в процессе прокатки проволоки; иначе - исследование связи вида D1D3B2 (по внутренней модели структуры);

- исследование процессов раскладки витков проволоки при намотке её на катушку в зависимости от степени точности по внешним размерам и в зависимости от степени заполнения оболочки порошком.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

В диссертационной работе решена актуальная научно-техническая задача, имеющая важное народно-хозяйственное значение, состоящая в совершенствовании технологического комплекса оборудования изготовления порошковой проволоки на основе разработки показателей эффективности его функционирования и установления закономерностей изменения фактической производительности механизма со шлюзовым барабаном для загрузки сыпучего наполнителя порошковой проволоки в зависимости от его скоростного режима, геометрических параметров и характеристик подаваемого материала.

1. Автоматизация загрузки прессов штучными заготовками / В.Ф. Прейс, И.С. Бляхеров, В.В. Прейс, Н.А. Усенко. М.: Машиностроение, 1975. - 280 с.

2. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976. - 280 с.

3. Алфёров К.В., Зенков P.JI. Бункерные установки. М.: МАШГИЗ, 1955. -250 с.

4. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3-х т.: Т.2. / Под ред. И.Н. Жестковой. М.: Машиностроение, 2001. - 912 с.

5. Артоболевский С.И. Технологические машины-автоматы. М.: Машиностроение, 1964. - 179 с.

6. Бать Ю.И., Титиевский В.М., Гринберг С.Е. и др. Производство порошковых проволок и освоение технологии внепечной обработки металлургических расплавов с их применением. // Труды III конгр. сталеплавильщиков. -М.: Черметинформация, 1996. С. 251-253.

7. Березовский С.Ф., Кропылёв Ф.М. Производство гнутых профилей. М.: Металлургия, 1978. - 152 с.

8. Битков В.В. Современные модульные линии для высокоскоростного волочения проволоки. // Сталь, № 2, 2003. С. 75-80.

9. Буймов В.А., Селезнёв Ю.А., Кузьменко А.Г. и др. Исследование и реализация рациональных режимов обработки конвертерной стали порошковой проволокой. // Сталь, № 5, 1999. С. 33-34.

10. Боженко Ю.Е., Коршиков С.П., Потапов И.В., Посенин И.В. Использование порошковой проволоки для микролегирования и модифицирования стали. // Сталь, № 7,2000. С. 26-28.

11. Вальтер М.Б. Теоретическое и экспериментальное исследование системы машина-питатель-сыпучий материал с целью оптимизации параметров роторных таблеточных машин Автореферат дисс. канд. техн. наук. - М.,1972.- 15 с.

12. Венецкий И.Г., Венецкая В.И. Основные математико-статистические понятия и формулы в экономическом анализе. М.: Статистика, 1974. — 280 с.

13. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. -М.: Высшая школа, 1998. 576 с.

14. Вентцель Е.С., Овчаров Л.А. Задачи и упражнения по теории вероятностей. М.: Высшая школа, 2002. - 448 с.

15. Видинеев Ю.Д. Дозаторы непрерывного действия. М.: Энергия, 1978, -184 с.

16. Воловельская С.Н., Жилин А.И., Кулиш С.А., Сивый В.Б. Нелинейная корреляция и регрессия. Киев: Технпса, 1971. - 216 с.

17. Высокоскоростные способы прессования деталей из порошковых материалов / К.Н. Богоявленский, П.А. Кузнецов, К.К. Мертенс и др. Л.: Машиностроение, 1984. 168 с.

18. Гатих М.А. Физико-механические методы измерения и дозирования массы сыпучих материалов. Минск: Наука и техника, 1987. - 255 с.

19. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Высшая школа, 1999. - 479 с.

20. Гнеденко Б.В., Беляев Ю.К., Соловьёв А.Д. Математические методы в теории надёжности. Л.: Физматгиз, 1965. - 524 с.

21. ГОСТ 18318-94 Порошки металлические. Определение размера частиц сухим просеиванием.

22. ГОСТ 19440-94 Порошки металлические. Определение насыпной плотности.

23. ГОСТ 25279-93 Порошки металлические. Определение плотности после утряски.

24. Дампилон В.Г., Шамин С.А., Березин А.Н. Влияние ультразвуковых колебаний на процесс волочения порошковой проволоки. // Сталь, № 4, 2003. -С. 54-55.

25. Дженике Э.В. Складирование и выпуск сыпучих материалов. М.: Мир, 1968,- 164 с.

26. Диагностика металлических порошков. / Буланов В.Я., Кватер Л.И., Дол-галь Т.В. и др. М.: Наука, 1983. 280 с.

27. Дюдкин Д. А., Кисиленко В.В., Оншцук В.П. и др. Внепечная десульфу-рация чугуна порошковой магнийсодержащей проволокой. // Сталь, № 5, 1998.-С. 16-18.

28. Дюдкин Д. А., Оншцук В.П., Кисиленко В.В. и др. Технология обработки стали в ковше порошковой проволокой с углеродсодержащим наполнителем. // Сталь, № 9, 1998. С. 16-18.

29. Дюдкин Д.А., Бать Ю.И., Онищук В.П. Повышение качества металла обработкой расплава порошковой проволокой. // Труды IV конгр. сталеплавильщиков. М.: Черметинформация, 1999. - С. 337-342.

30. Дюдкин Д.А., Онищук В.П., Бать С.Ю. Новые технологические решения при внепечной обработке расплавов порошковыми проволоками. // Сталь, № 8, 2002.-С. 31-33.

31. Есипов В.Д., Мичурин Б.В., Коршунов Л.А., Соколов И.В. Способ изготовления герметичной сварочной порошковой проволоки. // Сталь, № 9, 2000. -С. 59-60.

32. Есипов В.Д., Мичурин Б.В., Короткое В.А. и др. Производство порошковой проволоки с фальцевым швом. // Сталь, № 12, 2000. С. 48-49.

33. Есипов В.Д. Влияние коэффициента заполнения на качество порошковой проволоки. // Сталь, № 9, 2002. С. 74-76.

34. Зборщик A.M., Кисиленко В.В., Маринцев С.Н. Порошковая проволока для глубокой десульфурации чугуна магниевыми реагентами. // Бюл. Черная металлургия, № 3-4, 2000. С. 36-38.

35. Зенков Р.Л. Механика насыпных грузов. М.: Машиностроение, 1964, -252 с.

36. Зенков Р.Л., Гриневич Г.П., Исаев B.C. Бункерные устройства. М.: Машиностроение, 1977, - 224 с.

37. Злобин Т.П. Формование изделий из порошков твёрдых сплавов. М.: Металлургия, 198. - 224 с.

38. Золотухин В.И. Синтез технологических систем роторных машин штамповочного производства и эффективность их функционирования. Дисс. докт. техн. наук. - Тула, 1990. - 358 с

39. Каблуковский А.Ф., Ябуров С.И., Тамарина И.А. и др. Эффективность рафинирования стали 22ГТО в ковше порошковой проволокой. // Сталь, № 8, 1994.-С. 24-26.

40. Каблуковский А.Ф., Ябуров С.И., Никулин А.Н. Эффективность использования порошковой проволоки для внепечного легирования стали ниобием. // Сталь, № 7, 1995. С. 26-29.

41. Каблуковский А.Ф., Ябуров С.И., Никулин А.Н. и др. Внепечная обработка стали и чугуна порошковой проволокой. // Труды III конгр. сталеплавильщиков. М.: Черметинформация, 1996. - С. 246-249.

42. Каблуковский А.Ф., Ябуров С.И., Никулин А.Н. и др. Использование порошковой проволоки для коррекции содержания марганца в стали. // Металлург, № 3, 1997.-С. 20-21.

43. Каблуковский А.Ф., Ябуров С.И., Никулин А.Н. и др. Внепечная обработка металла порошковой проволокой с различными наполнителями. // Бюл. Черная металлургия, № 4, 2001. С. 31-35.

44. Конструирование и расчёт машин химических производств/ Ю.И. Гусев, И.Н. Карасёв, Э.Э. Кольман-Иванов и др. М.: Машиностроение, 1985. - 408 с.

45. Кордонский Х.Б. Приложения теории вероятностей в инженерном деле. -Л.: Физматгиз, 1963. 436 с.

46. Лещенко И.П., Мазун А.А., Каллистратов О.Н. и др. Технология обработки углеродистой стали порошковой лентой. // Бюл. Черная металлургия, № 12, 1994-С. 32-33.

47. Лушников В.М., Колесников А.Г., Молчанов А.П. и др. Технология и оборудование для промышленного производства порошковой проволоки металлургического назначения. // Труды III конгр. сталеплавильщиков. М.: Черметинформация, 1996. - С. 253-255.

48. Математическая статистика / Под ред. A.M. Длина. М.: Высшая школа,1975.-398 с.

49. Машины и агрегаты металлургических заводов. В. 3-х томах. Т.З. Машины и агрегаты для производства и отделки проката. / Целиков А.И., Полухин П.И., Гребеник В.М. и др. М.: Металлургия, 1988. - 68 с.

50. Месарович М., Мако Д., Такахара И. Теория иерархических многоуровневых систем. М.: Мир, 1973, - 344 с.

51. Мулько Г.Н., Куликов В.В., Кулаков В.В. и др. Освоение технологии обработки стали в ковше проволокой с углеродным наполнителем. // Труды III конгр. сталеплавильщиков. М.: Черметинформация, 1996. - С. 249-250.

52. Одрин В.М. Морфологический метод поиска технических решений: современное состояние, возможности, перспектива. Киев: Знание, 1982. - 16 с.

53. Орлов С.П. Дозирующие устройства. М.: МАШГИЗ, 1960, - 240 с.

54. Патент РФ № 2086380, МКИ В23К 35/40, B22F 5/12. Способ изготовления порошковой проволоки для внепечной обработки стали и технологическая линия для его осуществления. / Есипов В.Д., Мичурин Б.В., Гришенков В.М. и др.

55. Патент РФ № 2095215, МКИ В23К 35/40. Способ изготовления порошковой проволоки. / Писаренко Ф.А., Шевченко Ю.Т., Ващенко К.А. и др.

56. Патент РФ № 2103136, МКИ В23К 35/40. Способ изготовления порошковой проволоки. / Есипов В.Д., Мичурин Б.В., Смирнов И.И.

57. Патент РФ № 2103137, МКИ В23К 35/40. Способ изготовления порошковой проволоки. / Есипов В.Д., Мичурин Б.В., Смирнов И.И.

58. Патент РФ № 2108203, МКИ B22F 3/00, В21С 37/04, B22F 7/04. Разравни-ватель-уплотнитель порошка в желобе. / Есипов В.Д., Мичурин Б.В., Гришенков В.М., Смирнов И.И.

59. Патент РФ № 2110385, МКИ В23К 35/40, B22F 3/00, B22F 7/04. Линия для производства порошковой проволоки в металлической оболочке / Есипов В.Д., Мичурин Б.В., Гришенков В.М.

60. Патент РФ № 2119419, МКИ В23К 35/40. Способ изготовления герметичной порошковой проволоки. / Мичурин Б.В., Есипов В.Д., Коршунов Л.А.,1. Смирнов И.И.

61. Патент РФ № 2137565, МКИ Я21С 37/04, B22F 5/12, В23К 35/40. Способ изготовления порошковой наплавочной ленты одношовной. / Есипов В.Д., Мичурин Б.В., Гришенков В.М., Смирнов И.И.

62. Патент РФ на полезную модель № 40716, МКИ В23К 35/40. Порошковая проволока. / Золотухин В.И., Соломин Н.П., Чураков С.В.

63. Пацекин В.П., Рахимов К.З. Производство порошковой проволоки. М.: Металлургия, 1979. - 80 с.

64. Порошковая металлургия и напылённые покрытия / В.Н. Анциферов, Г.В. Бобров, JI.K. Дружинин и др. М.: Металлургия, 1987. - 792 с.

65. Походня И.К. и др. Производство порошковой проволоки. Киев: Вища школа, 1980.-232 с.

66. Прейс В.В. Теория и проектирование роторных систем автоматической загрузки. Дисс. докт. техн. наук. - Тула, 1997. - 364 с.

67. Прозоровский В.В. Современные объёмные дозаторы сыпучих материалов и системы управления ими. М.: ЦНИИТЭИлегпищемаш, 1973, - 52 с.

68. Прокатка в порошковой металлургии / Е.Б. Ложечников. М.: Металлургия, 1987.- 184 с.

69. Рогинский Г.А. Дозирование сыпучих материалов. М.: Химия, 1978, -176 с.

70. Родичкин И.А. Оптимизация изготовления порошковой проволоки с трубчатой стыковой оболочкой. // Сталь, № 6, 2002. С. 61-64.

71. Селезнев Ю.А., Носов Ю.Н., Липень В.В., Михалёв А.А. Освоение производства порошковой проволоки для обработки конвертерной стали в ОАО ЗСМК. // Сталь, № 5, 1999. С. 35-36.

72. Справочник технолога-машиностроителя: в 2-х т.: Т.2 / Под ред. А.Г. Ко-силовой и Р.К. Мещерякова. М.: Машиностроение, 1986. - 496 с.

73. Степук Л.Я. Механизация дозирования в кормоприготовлении. Минск: Ураджай, 1986,- 152 с.

74. ТУ 14-1-5352-97. Проволока порошковая для обработки металлургических расплавов. Тула: ОАО "Ванадий-Тула", 1997. - 13 с.

75. ТУ 107-21-99. Проволока порошковая для внепечной обработки стали и чугуна. — Новокузнецк: ОАО "Западно-Сибирский металлургический комбинат", 1999. 7 с.

76. ТУ У 05400783-006-97. Проволока порошковая для обработки металлургических расплавов. Донецк: ОАО "Завод "Универсальное оборудование", 1997.-14 с.

77. Формирование структуры и свойств пористых порошковых материалов / П.А. Витязь, В.М. Капцевич, А.Г. Косторнов и др. -М. Металлургия, 1993. -240 с.

78. Чикишев А.В., Аксёнов Г.П. Развитие производства порошковой проволоки и трайб-аппаратов на АО ЧМЗ. // Труды IV конгр. сталеплавильщиков. -М.: Черметинформация, 1999. С. 343-344.

79. Чувпило А.В. Разработка способа и исследование непрерывных процессов тонкослойного дозированного питания и смешения твёрдых порошковых и жидких компонентов Автореферат дисс. канд. техн. наук. - М., 1965. - 29 с.

80. Чураков С.В., Евсеев А.В. Роторный смесительный модуль для получения сыпучих материалов. В сб.: Теория, технология, оборудование и автоматизация обработки металлов давлением и резанием. - Тула: ТулГУ, 1999. - С. 268-272.

81. Чураков С.В. К вопросу о дозировании сыпучих материалов в производстве многокомпонентных смесей. В сб.: Лучшие работы студентов и молодых учёных технологического факультета. / Под ред. Г.Г. Дубенского. - Тула, ТулГУ, 2000. - С. 132-134.

82. Чураков С.В., Прейс В.В. Модели структуры автоматических дозирующих устройств для сыпучих материалов. В сб. трудов международной конференции АПИР-5-2000. / Под ред. И.А. Клусова. - Тула: ТулГУ, 2002. - С. 24-29.

83. Чураков С.В. Структурные компоненты систем быстрой смены погружных стаканов установок непрерывной разливки сталей. В сб. трудов международной конференции АПИР-5-2000. / Под ред. И.А. Клусова. Тула: ТулГУ, 2002.-С. 92-95.

84. Чураков С.В. Линия модели ЛПП-М для производства порошковой проволоки. В сб.: Комплексная автоматизация производства на базе роторных и роторно-конвейерных линий. / Под ред. В.В. Прейса. - Тула: Гриф и К°, 2002. - С. 32-37.

85. Чураков С.В., Варфоломеева Т.М. Применение кальцийсодержащей порошковой проволоки для внепечной обработки стали. // Известия ТулГУ. Серия. Материаловедение. Тула: ТулГУ, вып. 1, 2002. - С. 156-157.

86. Чураков С.В., Варфоломеева Т.М. Разновидности сердечников металлургической порошковой проволоки. // Известия ТулГУ. Серия. Материаловедение. Тула: ТулГУ, вып. 1, 2002. - С. 157-160.

87. Чураков С.В. Потери производительности технологического комплекса оборудования изготовления порошковой проволоки. В сб. трудов международной конференции АПИР-7-2002. / Под ред. Ю.Л. Маткина, А.С. Горелова. - Тула: Гриф и К°, 2002. - С. 80-84.

88. Чураков С.В. Ковшевая обработка чёрных сплавов порошковыми проволоками. // Заготовительные производства в машиностроении, № 3, 2003. С. 26-29.

89. Чураков С.В. Порошковая проволока: конструкция и технология производства. // Заготовительные производства в машиностроении, № 5, 2003. С. 41-45.

90. Чураков С.В. Влияние режимов дозирования наполнителя на стабильность погонной массы порошковой проволоки. // Известия ТулГУ. Серия. Машиностроение. Тула: ТулГУ, вып. 2, 2003. - С. 388-393.

91. Чураков С.В. Постановка задачи экспериментального исследования питателя с зубчатым барабаном. В сб. трудов международной конференции АПИР-8-2003 / Под ред. Ю.Л. Маткина, А.С. Горелова. Тула: ТулГУ, 2003. -С. 141-145.

92. Чураков С.В., Золотухин В.И. Морфология конструкций порошковойпроволоки. // Известия ТулГУ. Серия. Материаловедение. Тула: ТулГУ, вып. 4, 2003.-С. 185-193.

93. Чураков С.В. Вопросы проектирования питателей с зубчатым барабаном. // Известия ТулГУ. Серия. Технология машиностроения. Тула: ТулГУ, вып. 1, 2004. - С. 66-70.

94. Чураков С.В. Порошковая проволока: показатели качества. // Заготовительные производства в машиностроении, № 6, 2004. С. 52-54.

95. Чураков С.В. О режимах работы шлюзового питателя для загрузки наполнителя порошковой проволоки. // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформируемого твёрдого тела и обработка металлов давлением. Тула: ТулГУ, вып. 1, 2004. - С. 220-226.

96. Прейс В.В., Чураков С.В. Расчёт производительности питающих механизмов для подачи сыпучих материалов. Методические указания. Тула: ТулГУ, 2000. - 24 с.

97. Золотухин В.И., Лукаш А.Н., Чураков С.В. Определение количественных характеристик физико-технологических свойств порошковых и мелкозернистых материалов. Методические указания. Тула, ТулГУ, 2003. - 36 с.

98. Шалимов А.Г., Каблуковский А.Ф., Котрехов В.А. и др. Использование порошковой проволоки для рафинирования в ковше металла в сталеплавильных и литейных цехах. // Сталь, № 8,1994. С. 21-22.

99. Шаумян Г.А. Комплексная автоматизация производственных процессов. М.: Машиностроение, 1973. - 640 с.

100. Яковлев С.П., Григорович В.Г. Применение математической статистики и теории планирования эксперимента в обработке металлов давлением. Тула: Тул. политех, ин-т, 1980. 80 с.

101. European patent № 0034994В2, ICIС21С 7/00, В65В 9/00, С22В 9/10. Pro-duit composite a enveloppe tubulaire et ame en matiere pelverulente compactee et son procede de fabrication. / Douchy M., Tranchant J-L., Jehan M. Bui. 90/43, 1990.

102. European patent № 0187997B1, ICI C21C 7/00, C22B 9/10. Process for the automatic forming of continuous metal tube filled with powdered materials, its direct introduction in liquid metal, and related equipment. / Ferrari L. Bui. 89/10, 1989.

103. European patent № 0234623B1, ICI C21C 7/00, B23K 35/40. Powder filled tube and a methodfor the continuous manufacture of such tube. / de Zeeuw J. Bui. 90/13, 1990.

104. European patent № 0281485B1, ICI C21C 7/00, C21C 7/064, C21C 1/02. Produit composite a enveloppe tubulaire pour le traitemeent des bains metalliques fondus. / Douchy M. Bui. 90/42, 1990.

105. Pellicani F., Gueussier A. Cored wire's injection for in-ladle treatment of stainless and other specialty steels. //Affival brochure, 1989. 14p.