CC BY
28
ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ
УДК 338:45:669.1
2012 г. В.А. Быстров, Н.Ю. Грекова, О.Г. Трегубова
Сибирский государственный индустриальный университет
ФОРМИРОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ ПРОГРАММ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОШЛАКОВЫМ ПРОЦЕССОМ УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ НОВЫМИ КОМПОЗИЦИОННЫМИ МАТЕРИАЛАМИ
Рассматриваемая ниже задача формирования рациональных программ управления инновационными потоками при внедрении элек-трошлаковых процессов (ЭШП) упрочнения быстроизнашивающихся деталей металлургического оборудования новыми композиционными материалами (КМ) состоит в поиске решения, всякий раз наиболее типичного для данной совокупности условий повышения срока службы оборудования, а следовательно, производительности основных агрегатов. При этом требуется выделять только те методы управления, которые полнее всех соответствуют данной конкретной ситуации снижения издержек производства и повышения качества продукции, способствующих инновационной активности предприятия и его конкурентоспособности [1, 2].
В процессе инновационной деятельности современное металлургическое предприятие может повысить эффективность работы, лишь четко ориентируясь на производственный процесс и руководствуясь полным учетом воздействия факторов внешней и внутренней среды. Для этого необходима подробная классификация инноваций, их свойств и возможных путей разработки и применения наиболее перспективных технических решений. Наиболее характерными показателями нововведений являются такие, как абсолютная и относительная новизна, приоритетность и прогрессивность, конкурентоспособность, адаптивность к новым условиям хозяйствования, способность к модернизации, а также показатели экономической эффективности, экологической безопасности.
Значения этих показателей новшества характеризуют технико-организационный уровень нововведения и его конкурентоспособность. Их значимость определяется степенью влияния на конечные результаты деятельности предприятия: себестоимость продукции, ее качество, объем продаж, прибыль, уровень рентабельности хозяйственной деятельности. Показатели технического уровня новшества
определяют технический уровень производства в целом. Для принципиально новых видов продукции, технологии и услуг особенно важен показатель их патентной и лицензионной чистоты и защиты, ибо они являются не только интеллектуальными продуктами первого рода, т.е. обладают приоритетностью, абсолютной новизной, но и являются оригинальным образцом, на основании которого тиражированием получают новшества-имитации, копии, или интеллектуальный продукт второго рода. Интеллектуальный продукт защищается правом собственности. Вот почему предприятию для развития инновационной деятельности необходимо наличие патентов, лицензий, изобретений и ноу-хау [1, 2] (рис. 1).
В современных условиях производительная работа всего металлургического цикла зависит от надежности быстроизнашивающихся деталей и узлов, лимитирующих производительность крупных металлургических агрегатов. Многие детали металлургического оборудования работают в тяжелых условиях высокотемпературного абразивного износа. К их числу можно отнести детали агломерационных машин, детали засыпного устройства доменных печей; валки прокатных станов горячего металла и многие другие. Диапазон рабочих температур перечисленных деталей весьма широк. Так, например, детали дробильного агломерационного оборудования, соприкасаясь с раскаленным агломератом, температура которого в центре аглоспека достигает 1100 °С, могут нагреваться до 800 °С. Эксплуатационные и экономические показатели работы металлургических агрегатов во многом зависят от способности деталей сопротивляться воздействию высокотемпературного абразивного износа [3, 5].
Улучшение физических свойств агломерата и стабилизация его гранулометрического состава могут обеспечить ровный, стабильный ход доменных печей, полноту протекания металлургических процессов, увеличить выплавку чугуна на 9 - 11 %, снизить удельный рас-
ход кокса на 6 - 9 %, улучшить качество чугуна. Каждый процент мелочи в железорудной части доменной шихты снижает производительность доменной печи на 0,6 - 0,8 % и повышает расход кокса на 0,4 - 0,7 %. Содержание мелочи в скиповом агломерате не должно превышать 1 - 2 %. В начальный период работы дробильного органа агломашины обычно удается достигнуть таких показателей, но по мере износа бил роторных дробилок стабильность гранулометрического состава агломерата ухудшается, при этом увеличивается до 45 % выход мелочи, что требует соответствующих затрат на переработку агломерата [3].
Срок службы деталей засыпных устройств доменной печи (ЗУДП) на металлургических комбинатах России колеблется в широких пределах от 8 до 18 месяцев. Затраты на замену ЗУДП, в зависимости от мощности доменной печи, составляют от 2 до 6 млн. руб. Длитель-
ность замены ЗУДП доходит до 72 ч. Следовательно, по этой причине на каждой доменной печи ежегодно теряется более 1 млн. руб [2, 3].
Одной из важнейших мер, способствующих увеличению выпуска проката, улучшению качества металлопродукции и снижению расходов по переделу, является повышение стойкости прокатных валков - основного рабочего инструмента прокатных станов. Статистические данные, полученные как в нашей стране, так и за рубежом, достаточно красноречивы: 6 % всей стоимости прокатного стана составляет стоимость прокатных валков; 20 - 25 % времени работы стана уходит на перевалки валков; в общих расходах по переделу затраты на валки по стану горячей прокатки составляют примерно 15 - 17 % [3, 5 - 7].
Для повышения надежности и долговечности дробящих органов агломерата, засыпных устройств доменной печи и валков прокатных
Рис. 1. Стадии инновационного цикла предприятия:
I, II, III, IV, V, VI- стадии освоения инновационной модели теяюлогического развития;
.и
развития; і
- этапы реализации стадии развития;
. - наименование стадии - результаты реализации стадии развития
станов потребовались новые износостойкие наплавочные композиционные материалы (КМ), успешно работающие в условиях высокотемпературного абразивного износа. Среди известных композиционных материалов наибольшее применение получил сплав на основе релита (WC+W2C). Однако дефицитность, дороговизна релита (820 - 960 руб/кг) и технологические затруднения наплавки КМ «релит плюс сплав на основе железа», ввиду высокой растворимости релита в сплаве-связке, побудили исследователей искать новые безвольфрамовые КМ. Поэтому разработка управления ЭШП упрочнения безвольфрамовыми композиционными материалами (спеченными твердыми сплавами на основе карбидов титана типа ТН 20) деталей металлургического оборудования, работающих в тяжелых условиях высокотемпературного износа, является весьма актуальной задачей [2, 3].
Спеченные твердые сплавы обладают рядом весьма ценных свойств: высокой твердостью (86 - 92 ИИЛ); высокой микротвердостью (Яц = 19,5 - 22,0 ГПа), модуль упругости составляет 445 ГПа, предел прочности при сжатии достаточно высокий до осж = 6,0 ГПа, прочность на изгиб достигает значений оизг = 1,2 - 2,5 ГПа, на растяжение - ов = 0,5оизг. И самое благоприятное свойство среди известных карбидов - высокая ударная вязкость: 0,8
- 1,2 МДж/м2. Способность спеченных твердых сплавов сохранять в значительной степени указанные свойства при повышенных температурах является чрезвычайно важной характеристикой при высокотемпературном абразивном износе.
Особую трудность при формировании рациональных программ управлений наплавкой КМ в «малой» металлургии, к которой относится ЭШП КМ деталей металлургического оборудования, вызывает факт отсутствия в металлургических процессах ЭШП не только банка рациональных программ управления для различных ситуаций, но и самих процедур проектирования технологий. В настоящей работе рассматривается задача комплексной разработки программ управления наплавкой на базе информации о функционировании в данных условиях аналогичных объектов с одновременным проектированием технологии ЭШП КМ [1, 4].
Основным направлением совершенствования управления металлургическими процессами ЭШП КМ приняты требования снижения степени вмешательства исследовательского комплекса в нормальный ход технологического процесса и взаимодополнения, взаимообо-гащения процедур идентификации и управления объектами, с целью снижения издержек
производства и повышения качества, а следовательно, конкурентоспособности готовой продукции (рис. 2).
При формировании программ управления для 1-й наплавки в число определяющих признаков класса Кц ситуаций входят векторы: начального состояния детали - объекта наплавки Х0/; ограничений по условиям эксплуатации и по различным требованиям к свойствам наплавленного слоя и границы взаимодействия твердых частиц с расплавом сплава-связки (поверхности раздела твердая частица - матрица), ЗТВ детали Ог; заданий со стороны заказчика на характеристики наплавки (качество, стоимость, производительность, технологичность, наличие оборудования) Зь прогнозируемого изменения во времени внешних воздействий W¡i (г).
Иногда в качестве заданий (кроме основных), могут выступать материал наплавленного слоя З61; свойства наплавленного слоя З71; свойства результатов взаимодействия твердых частиц с матрицей КМ З81, или сплавления наплавленного слоя с основным металлом наплавляемой детали З91, а в качестве ограничений по управлению - ограничения по: способу наплавки ио21, схеме наплавки ио3и материалу электродов (наплавочный материал) ио41, роду источника питания электрошлакового процесса (тока наплавки) ио51, полярности тока ио61.
Однако чаще всего задания З61 ^ З81 и ограничение по управлению ио21 ^ ио71 заказчиком не оговариваются и устанавливаются самой системой управления процессом ЭШП получения КМ. В число определяющих признаков группы решений Г]й входят: класс ситуаций Кц, заданные значения выходных величин объекта
т 7*
в конце наплавки Ум; заданные значения выходных величин объекта перед началом наплавки Уо1; начальные значения управлений
ио1; интегральные значения управлений Vги; искомые программы управлений VI (й); ограничения на область решений (например, растворимость спеченных твердых частиц в матрице КМ) О{( Щ).
По результатам проверки соответствия ожидаемых значений вектора выходной величины объекта Ук1 его заданным значениям У* в блоке 9 принимаются решения об изменении управлений и группы решений Гц. При необходимости управление и Гщ корректируются в
цикле до близкого совпадения Уа ~ У*. Если наплавка предполагается на ранее созданной установке, то способ наплавки ио21, схема на-
Рис. 2. Схема синтеза рациональных программ управления наплавкой ЭШП КМ
плавки ио31, материал электродов ио41, род тока ио51, полярность тока ио61, и источник питания Vо-ц, как правило, заранее известны. Это существенно ограничивает область решений, внося большую определенность в признаки группы решений Гщц. Материал наплавленного слоя ио11 вышестоящими системами управления,
как правило, не задается. Он назначается для данного класса организационно-технологических ситуаций Кц в функции заданных значений вектора выходных величин в конце наплавки:
и Т7* и
свойств наплавленного слоя Уш ; свойств границы взаимодействия твердая частица - мат-
рица Ук 21; геометрических размеров зоны наплавки Ук*31. В функции последних вначале находятся заданные значения вектора выходных величин перед началом наплавки на свойства материала наплавленного слоя Уо11, а в функции Уоц - сам наплавленный материал ион.
Поскольку выбор материала наплавленного слоя ио11 одновременно зависит и от многих прочих управлений в системе, влияющих на траекторию изменения температуры каждой точки наплавленного слоя ЗТВ во времени, то
требуемые свойства Ук*1г, Ук*21, Ук*31, близкие к соответствующим значениям заданий, можно получить лишь при условии определения всех прочих управлений.
Предварительное назначение материала наплавленного слоя ио11 в функции Уо*и , который
в свою очередь является функцией У*и ^ У*31 , зависит от того, какими свойствами обладает тот или иной материал и какие они претерпевают изменения в ходе наплавки.
Перспективы развития научных разработок заключаются в том, что разработанные способы упрочнения быстроизнашивающихся деталей, основанные на концентрации спеченных твердых частиц типа ТН 20 в местах интенсивного износа деталей, приводят к экономии легирующих элементов в общей массе наплавленного металла. Например, чтобы наплавить 100 кг быстрорежущей стали, содержащей
18 % W, потребуется ввести в шихту более
19 кг вольфрама. Для наплавки того же количества композиционного сплава на основе спеченного твердого сплава типа ТН 20 (который по износостойкости в 2 - 3 раза выше, а по плотности в 3,3 раза ниже вольфрама) потребуется гораздо меньшее количество легирующих компонентов, например, титана, молибдена, никеля. Таким образом, получается весьма экономно легированный сплав (3,24 % Т1,
0,9 % N1, 0,54 % Мо), что приводит к значительному экономическому эффекту при упрочнении быстроизнашивающихся деталей (расход которых только на одном металлургическом комбинате составляет сотни тонн) композиционными сплавами на основе спеченных карбидов титана типа ТН 20.
Опытно-промышленные испытания получения бандажированных валков методом ЭШЛ (совмещенным методом заливки жидкого металла в осевое пространство с плавлением электрода-соленоида в шлаковой ванне) с применением в качестве материала бандажа
высокохромистого чугуна, армированного частицами спеченного твердого сплава типа ТН 20, показали повышение срока службы валков в 3 -4 раза. При этом удельный расход электроэнергии нового способа ЭШЛ бандажирован-ных валков по сравнению с ЭШП получения бандажированных валков (#уд.эл = 1,5 ^ 2 кВт-ч /кг) примерно в 14 раз меньше [2, 5 - 7].
Таким образом, разработанные способы ЭШЛ бандажированных валков приводят к сокращению удельного расхода электроэнергии примерно в 14 раз, а нанесение защитных барьерных покрытий на твердые частицы - к экономии легирующих элементов в общей массе наплавленного металла за счет предотвращения растворения твердых частиц.
Условно-годовая экономия (Эуг) от применения ЭШП новыми композиционными материалами, повышающими срок службы деталей в 3 - 4 раза, составила на 1 млн. т проката:
- за счет сокращения расхода бил роторных дробилок агломерата, в результате повышения
срока их службы (вр”) в 3,5 раза, при действующем расходе (рр™х) примерно 6,4 руб/т
агломерата;
- за счет повышения срока службы ЗУДП
(вЗуДП) в 2,5 раза при действующем расходе
(РЗуДП) 8,4 руб/т чугуна;
- за счет повышения срока службы валков прокатного стана (вв™) в 2,5 раза при действующем расходе валков (рр™х) 9,5 руб/т проката
Эу.г =1000000 [ ррглх (1-1/врлот) + ррЗУТ (1-
-1/врлУДП)+р;:лх (1-1/ввлл)] =
=1000000 [6,4(1-1/3,5)+ 8,4(1-1/2,5)+9,5(1--1/2,5)] =15’310’000 руб/год.
Выводы. Применение системы управления новыми технологическими процессами упрочнения быстроизнашивающихся деталей металлургического оборудования и обеспечение этих процессов инновационными решениями в области создания новых композиционных материалов и способов ЭШП, позволило увеличить срок службы деталей в 3 - 4 раза и повысить производительность металлургических агрегатов на 6 - 8 %, что обеспечило получение экономического эффекта 15 310 000 руб/год за счет снижения себестоимости готовой продукции, а повышение качества продукции привело к повышению ее конкурентоспособности.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Б ы с т р о в В.А., Г р е к о в а Н.Ю., Т р е -г у б о в а О.Г. Инновации, качество и конкурентность упрочнения сменного металлургического оборудования // Экономические исследования: монография / Под ред. О.И. Кирикова, В.А. Быстрова.- Книга 12. -Воронеж: изд. ВГПУ, 2007. - 653 с. (С. 502
- 531).
2. Б ы с т р о в В.А., Н о в и к о в Н.И., Л у -б я н о й Д.А. Экономическая эффективность инноваций, направленных на повышение долговечности сменного металлургического оборудования: монография // Современное предпринимательство / Под общ. ред. О.И. Кирикова. Книга 18. - Воронеж: изд. ВГПУ, 2007. - 320 с.
3. Б ы с т р о в В.А., В е р ё в к и н В.И. Электрошлаковые технологии упрочнения КМ деталей металлургического оборудования // Изв. вуз. Черная металлургия. 2005. № 6. С. 28 - 32.
4. В е р ё в к и н В.И., А т а в и н Т.А., Б ы с т р о в В.А. Оптимизация процесса
ЭШЛ биметаллических прокатных валков / // Вестник РАЕН (ЗСО). 2008. № 10. С. 126
- 128.
5. Б ы с т р о в В.А., Н о в и к о в Н.И., П о д ъ я п о л ь с к и й Д.В. Эффективность инновационных решений в промышленности: монография / Отв. ред. В.В. Титов, В.А. Быстров. - Новосибирск: Сибирское научное издательство, 2011. - 412 с.
6. Пат. 2183530 Россия, МКИ7 Б22Б 19/16. Устройство для изготовления биметаллических валков прокатного стана / В.А. Быстров, В.И. Верёвкин. Заявл. 13.11.2000. Опубл. 20.06.2002 // Бюллетень изобретений. 2002. № 17.
7. Пат. 2281186. Россия, МПК В22Б 19/16. Способ изготовления биметаллических прокатных валков /В.И. Верёвкин, В.А. Быстров, Т.А. Атавин. Заявл. 01.11.04. Опубл. 10.08.2007 // Бюллетень изобретений. 2007. № 22.
© 2012 г. В.А. Быстров, Н.Ю. Грекова,
О.Г. Трегубова Поступила 15 мая 2012 г.
УДК 378.014.543
2012 г. Э.В. Перевалова
Сибирский государственный индустриальный университет
МЕТОДЫ ФОРМИРОВАНИЯ БЮДЖЕТА ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ
В настоящее время в условиях трансформации системы образования и, соответственно, изменения условий финансирования многие бюджетные учреждения, как и коммерческие предприятия, должны самостоятельно заботиться о своем развитии. Внебюджетная деятельность организаций является источником финансовых ресурсов, позволяющих им качественно исполнять свою уставную деятельность и осуществлять стратегию развития, обеспечивая высокое качество услуг, достойную заработную плату всех сотрудников учреждения и материально-техническое оснащение. Разрабатываемые нормативные документы по определению методов планирования, ценообразованию на предоставляемые услуги имеют общий характер и не учитывают сложность интеграции финансовых потоков всех структурных подразделений, структурные и
функциональные характеристики учебного заведения, его конкурентоспособность, а также климатические особенности, демографическую ситуацию региона и платежеспособность его населения. Возникла необходимость создания новых методов планирования, управления финансовыми потоками организации, в том числе планирования расходов и контроля целевого использования дохода от ведения предпринимательской деятельности вузов, формирования себестоимости оказываемых услуг и расчета необходимого объема финансирования вузов.
Основная задача руководства всех служб организации - правильно построить процесс управления информационными и финансовыми потоками, организовать контроль за исполнением бюджета, так как от этого зависит эффективная работа учреждения как единого це-
