Использование опыта литейных заводов Германии для модернизации литейного производства Украины

Чугунолитейный завод «Кронтиф-Центр» входит в Группу КОКС, которая является вертикально интегрированной бизнес-структурой, специализирующейся на производстве товарного чугуна и кокса, а также добыче и переработке коксующегося угля и железной руды. Группа КОКС является крупнейшим мировым экспортером чугуна, а также крупнейшим поставщиком товарного кокса в России.  В 2013 г. произведено 2,1 млн. т товарного чугуна, доля группы в мировом экспорте товарного чугуна в 2012 г. составила 16%. В 2013 г. произведено  4,8 млн. т железной руды и 2,2 млн. т железорудного концентрата.

Два предприятия дивизиона «Руда и Чугун» – ОАО «Тулачермет» и ЗАО «Кронтиф-Центр» — имеют сертификаты соответствия системы менеджмента качества стандарту ISO 9001:2008. По принципу синергизма есть возможность взаимного дополнения в структуре бизнеса. Было принято решение о расширении и модернизации литейного производства на базе современного формовочного и стержневого оборудования. Не раскрывая новую потенциальную номенклатуру отливок завода можно показать принципиальные подходы по выбору литейного технологического оборудования поставленного в сентябре 2014г. из Германии - формовочной линии фирмы HWS-Sinto (опока 1000х800мм) и стержневого центра Laempe – идет монтаж. С выбранным размером опок машина «Сейатцу» фирмы HWS-Sinto, Германия, например, без простоев успешно работает с 1996г. в Группе РУСАЛ (Николаевский глиноземный завод). Особо следует отметить, что данное оборудование не попадает под европейские санкции, и даже не облагается таможенной пошлиной и т.д.

В последнее время при оценке планируемого проекта модернизации литейного производства и последующей его реализации заводы все чаше стали обращаться за платными услугами инжиниринговых фирм. Результатом инжиниринговых договоров часто являются формальные отчеты, которые вполне могут более квалифицированно выполнить непосредственно сами сотрудники завода. Но в большинстве случаев редко кто готов брать на себя ответственность за выбранный вариант модернизации, поэтому и приглашаются сторонние фирмы. Во избежание возможных инжиниринговых ошибок в первую очередь важно исследовать опыт передовых заводов по производству аналогичной продукции.

Инжиниринг происходит от английского слова "engineering", что означает “сооружать, проектировать, устраивать, затевать, придумывать, изобретать». Инжиниринг определяют как совокупность интеллектуальных видов деятельности, имеющей своей конечной целью получение оптимальных результатов от капиталовложений или иных затрат, связанных с реализацией проекта. Прошли десятилетия без обновления основного литейного оборудования и технологий на многих отечественных заводах. Поэтому крайне важно создавать максимально конкурентоспособные и высокоавтоматизированные производства отливок с учетом современных показателей эффективности литейного производства. В сложившейся ситуации инжиниринговые работы должны включать самый широкий спектр исследований, а не повторять формальные типовые отчеты, сравнимые по уровню с «курсовыми работами студентов».

Только опыт заводов – лидеров мирового литейного производства по конкретной номенклатуре отливок (например, насосов), дает гарантированные ответы по многим вопросам, связанным с выбором самой эффективной литейной технологии и параметров наиболее применяемого в мире формовочного и стержневого оборудования. Попытки использовать другие технологии формообразования, отличные от тех, которые эффективно используются на заводах экономически развитых стран мира, с высокой степенью вероятности приведут к потере конкурентоспособности и дополнительным затратам. Маркетинговые и иные исследования передового опыта являются самой эффективной инжиниринговой поддержкой отечественных литейных предприятий [1-7].

При таком подходе к оценке различных вариантов модернизации литейного производства крайне важно обратить внимание на следующие факторы:

• Преимущество автоматических формовочных линий (АФЛ) по технологии ПГС (песчано-глинистых смесей) в первую очередь заключается в возможности высокой производительности на базе даже одного формовочного автомата.
• Для обеспечения работы высокоскоростных АФЛ важно иметь широкую номенклатуру отливок, что всегда обеспечит конкурентоспособность завода в условиях периодической нестабильности отдельных секторов промышленности.
• Современные АФЛ по технологии Сейатцу-процесс часто укомплектованы системами быстрой замены модельной оснастки в цикле работы линии. При этом сменные модельные плиты имеют простейшую конструкцию за счет использования базовых держателей с постоянной системой вент по периметру.
• На действующих АФЛ по Сейатцу-процессу применяют от нескольких сотен до десятков тысяч модельных комплектов. Конечно, они освоены «не за один день».
• Современные АФЛ бесспорно обеспечивают наилучшие показатели эффективности литейного производства - в первую очередь по годовому производству отливок (тонн/год) и объемам продаж (Евро/год) на одного сотрудника, включая вспомогательный персонал.   

Заводы по выпуску насосного оборудования являются одними из основных покупателей чугунных отливок в мире после потребителей автокомпонентов. Ежегодно проходят различные выставки потенциальных покупателей данных отливок, например PCVExpo — Международная выставка «Насосы. Компрессоры. Арматура. Приводы и двигатели» — проходит 28-31 октября 2014 года в Москве, в МВЦ «Крокус Экспо». Участники PCVExpo представят новинки компрессорного оборудования, промышленные насосы, пневматику, трубопроводную арматуру, приводы, двигатели и уплотнения:

Предприятия, занятые выпуском насосов разной конструкции и назначения, а также насосного оборудования, представляют собой одну из важных отраслей машиностроительного комплекса. Насосная продукция находит самое разнообразное применение в промышленности и крайне важна для всей экономики страны. Она предназначается для таких отраслей, как добыча и переработка нефти, судостроение, машиностроение (оборудование пищевой, химической, энергетической промышленности), коммунальное хозяйство, сельское хозяйство и др.

По своему назначению насосы делятся на водяные, масляные, скважинные, нефтяные, вакуумные, химические, дренажные, питательные, гидравлические, пищевые, судовые, тепловые, конденсатные, самовсасывающие, циркуляционные. По конструкции: погружные, винтовые, вихревые, центробежные, ручные, консольные, шестеренные, роторные, плунжерные и другие. Насосное оборудование представлено системами управления и защиты насосов, дизельными насосными станциями, насосными установками повышенного давления, электронасосными агрегатами.

Крупные насосные заводы имеют собственное заготовительное производство, инструментальную базу и развитую производственную инфраструктуру. В основном производстве задействуются различные виды токарных, шлифовальных, расточных, фрезерных и других станков. Но сердцем литейного цеха всегда является именно формовочная линия – не только по размеру занимаемой площади, но и в первую очередь по влиянию на качество выпускаемой продукции, и, следовательно, в целом на успешность предприятия. При этом, многие сборочные заводы покупают отливки насосов.

Проведенные исследования и анализ производства отливок насосной группы на передовых литейных заводах Германии показал, что в подавляющем большинстве случаев используются АФЛ по технологии ПГС. Данные маркетинговые исследования предназначены для отечественных литейных заводов, планирующих модернизацию. При этом представленные данные потенциально интересны всем чугунолитейным заводам и цехам для расширения номенклатуры отливок путем освоения насосной группы и аналогичных типов «дорогих» стержневых отливок развитой конфигурации поверхности.

EMGCastingAG, Германия       

120 сотрудников, 15.000 моделей, АФЛ по Сейатцу-процессу, опока 800х700мм.

Показатель эффективности литейного производства – производство 83 т и объем продаж отливок 225.000 Евро в год на одного сотрудника, включая вспомогательный персонал.

Завод изготавливает отливки не только из серого и высокопрочного чугуна, но алюминиевые заготовки, которые, кстати, особенно сильно востребованы в последнее время. Программа производства – это отливки для насосной промышленности (рис.1), арматуростроения, приводной техники, редукторостроения, с/х и ж/д техники, общего машиностроения и др. Годовой объем производства завода – ок. 10 000 т литья.

Рис.1: Отливка корпуса насоса по Сейатцу-процессу завода EMGCasting

EMG – эффективное предприятие среднего бизнеса из Германии, расположенное в г. Вальдкрайбург в Баварии (Германия).  На заводе работает всего 120 человек, которые обеспечивают весь спектр работ от проектирования до изготовления обработанной, готовой к монтажу литой детали.

Основой производства является формовочная литейная линия фирмы HWS-Sinto, Германия по технологии Сейатцу-процесс. Т.к. предприятие производит отливки как из чугуна, так и из алюминия, то система смесеприготовления работает раздельно и поочередно, соответственно для отливок из чугуна и алюминия. Размер (различных по комбинации высот) опок линии составляет 800х700х170/170 (300/300) мм. Макс. вес производимых отливок из чугуна – 150 кг, из алюминия – 30 кг.

Специализация и Know-howзавода EMG – это производство именно сложного литья, требующего использования большого количества стержней, при этом стержни устанавливают даже в полуформу верха.  Очень важно отметить, что на складе оснастки завода хранится около 15 000 различных модельных комплектов, что позволяет производить самый широкий ассортимент отливок на базе постоянно пополняемого опыта.

Т.е. завод EMGCasing, имея в распоряжении всего одну универсальную формовочную линию Сейатцу, может выполнять самые разнообразные заказы на отливки, гарантируя себе максимальную гибкость за счет 1) обширного склада разнообразных модельных комплектов и 2) возможности производства отливок из чугунов и алюминия на одном оборудовании.

Предприятию EMGудается постоянно улучшать свои финансовые показатели. Так, если в 2010 году оборот составлял лишь 17 млн. Евро, то уже в 2011 он вырос до 23,5 млн. Евро, а в 2012 до 24-25 млн. Евро. По прогнозам оборот компании в 2014 году должен приблизиться к 27 млн. Евро. Такое развитие стало возможным благодаря инвестициям, сделанным незадолго до финансового кризиса 2008/2009 гг – за год до этого предприятие  инвестировало средства в новые комплекты модельной оснастки.

В 2008 (кризисном) году был построен новый удобный корпус литейного цеха. Это еще один пример развития эффективного литейного производства, которое модернизируется и расширяется как раз в период экономических потрясений и кризисов для повышения конкурентоспособности. Кризис продолжился, но литейный завод оставался «на плаву» благодаря возможности выполнять практически любые заказы на самые разнообразные по конфигурации и техническим требованиям отливки. Можно сделать вывод, что в период кризисных ситуаций сильные и эффективные производства расширяются, а слабые литейные заводы исчезают или входят в более крупные структуры.

Дальновидные инвестиции и гибкость производства на протяжении последних «проблемных» для экономики лет позволили предприятию добиться еще большого количества заказов и растущего оборота.

HarzGussZorge, Германия

500 сотрудников, 50.000 тонн отливок в год, АФЛ по Сейатцу-процессу, опока 850х700мм.

Показатель эффективности литейного производства – производство 100 тонн  и объем продаж отливок 200.000 Евро в год на одного сотрудника, включая вспомогательный персонал

Завод HarzGussZorgeвходит в группу Georgsmarienhütte (GHM), объединяющую  более 30 производственных площадок по всему миру, из них 10 литейных заводов. Что соответствует современным законам укрупнения и глобализации.

Завод HarzGussZorgeначал производство литых деталей еще в 1870 году. Сегодня это крупный поставщик отливок для известных предприятий по всему миру. Со штатом ок. 500 сотрудников завод производит прибл. 50 000 т сложных отливок для автомобилестроения,  общего машиностроения, насосной отрасли и компрессоров (в т.ч. корпуса насосов и др.  из серого и высокопрочного чугуна, а также чугуна с вермикулярным графитом), занимая в этом сегменте одну из лидирующих позиций (рис.2). Продукция экспортируется в основном в страны ЕС, часть идет в Китай. Годовой оборот завода составляет более 100 млн. Евро.

Специализация и специфика завода – это изготовление именно сложных, в т.ч. тонкостенных, деталей. Известно, что именно эта ниша продукции очень востребована, всегда конкурентоспособна, а также наиболее рентабельна – в отличие от простых по конструкции отливок. 

Основой производства является формовочная линия по Сейатцу-процессу с размером опок 850x700x250/350 мм и производительностью до 200 форм в час. Вес производимых на линии отливок 5…120 кг. Это линия, поставленная в 1976 году, является самой первой линией по Сейатцу-процессу, поставленной фирмой HWS-Sinto, Германия. То есть, завод около 40 лет работает по технологии уплотнения воздушный поток и последующее многоплунжерное прессование.  Особо следует отметить, что все это время на многих отечественных заводах продолжают использовать встряхивающие машины, тогда как по законам экономической безопасности литейное оборудование и технологии должны регулярно обновляться на самые современные.

Для обеспечения высокой производительности линии используются 2 автоматических заливщика HWS-Sinto тип P-10W с ковшом 1200 кг.

Рис.2: Контроль и обработкаготовых чугунных отливок изготовленных на АФЛ по Сейатцу-процессу. Завод HarzGussZorge

Стержневой участок оснащен 10 стержневыми центрами фирмы Laempe, Германия с объемами пескострельных головок от 12 до 50 литров (рис.3). Все стержневые автоматы работают по ColdBox-Amin-процессу. Для производства стержней применяются в основном стержневые ящики с деревянным и алюминиевым каркасом, а также с формообразующими элементами из модельной пластмассы. Часть стержневого оборудования оснащена автоматизированными системами съема стержней.

Рис.3: Общий вид стержневого автомата Laempe тип L20 на литейном заводе HarzGussZorge

ErgocastGmbH (бывш. DemagErgotechGmbH), Германия

260 сотрудников, оборот ок. 50 млн. Евро в год, АФЛ по Сейатцу-процессу, опока 735x685 мм.

Показатель эффективности литейного производства – объем продаж отливок 192.300 Евро в год на одного сотрудника, включая вспомогательный персонал.

ErgocastGmbH - предприятие с 325-летними традициями. Продукция находит применение в основном в редукторостроении и производстве гидравлики. На автоматической линии Сейатцу изготавливают серийные отливки из серого и высокопрочного чугуна весом до 100 кг (рис.4). Размер опок формовочной линии составляет 735x685x260/260 мм, производительность 120 ф/ч.

Рис.4: Типовые отливки по Сейатцу-процессу завода Ergocast

АФЛ по Сейатцу-процессу обеспечивает равномерное высокое уплотнение формовочной смеси, за счет чего достигается высокая размерная точность отливок (рис.4). Это, в свою очередь, позволяет снизить объем последующей обработки литых деталей, что приводит к экономии материалов и временных затрат. 

Фирма Laempe поставила для завода Ergocastдва стержневых автомата типа LKV12 и LKV25. Благодаря оптимизации рецептуры смеси удалось заменить применяемый ранее Croning-процесс на ColdBox-Amin-процесс, что позволило значительно снизить затраты на стержневое производство.

HerbornerPumpenfabrik, Германия 

150 сотрудников, оборот ок. 17 млн. Евро в год, АФЛ по Сейатцу-процессу, опока 800x650 мм.

Показатель эффективности литейного производства – объем продаж отливок 113.330 Евро в год на одного сотрудника, включая вспомогательный персонал.

Известный немецкий производитель промышленных, судовых, дренажных насосов и др. (рис.5)

Насосный завод в г. Херборн вот уже более 130 лет относится к числу ведущих предприятий отрасли. Качество, надежность, отличный технический сервис принесли предприятию статус неоспоримого лидера на рынке специальных насосов.

Рис.5: Примеры производственной программы и демонстрация качества внутренней структуры отливки рабочего колеса насоса. Отливки корпусов насосов завода HerbornerPumpenfabrik 

На заводе работает линия HWS-Sinto, Германия по Сейатцу-процессу с размером опок

800x650x220/220 мм и производительностью 40 ф/ч (рис. 6).

Рис.6: Модельные плиты простой конструкции – листовой прокат и сами модели, модельные плиты установлены в держатели моделей как базовую часть формовочную машины. Завод Herborner Pumpenfabrik 

EisenwerkHasenclever & SohnGmbH, Германия

610 сотрудников, оборот 90 млн. Евро/год, две АФЛ по Сейатцу-процессу.

Показатель эффективности литейного производства – объем продаж отливок 147.000 Евро в год на одного сотрудника, включая вспомогательный персонал.

Литейный завод с 200-летней историей.  Основная специализация – литые автокомпоненты, корпуса турбин турбокомпрессоров / насосов, выпускные коллекторы, блоки цилиндров и др. (рис.7). Оборот в 2013 году оборот компании составил 90 млн. Евро. Число сотрудников – 610 чел.

Рис.7: Различные модификации корпусов турбины для турбокомпрессора, выпускной коллектор завода EisenwerkHasenclever & Sohn

На заводе работает линия Сейатцу с размером опок 825x650x250/250 мм, производительность 120 ф/ч

Фирма Laempe поставила для завода EisenwerkHasenclever & Sohn 12 современных стержневых центров с объемами пескострельных головок от 25 до 65 литров. Производство стержней происходит как по «Резол-СО₂», так и по ColdBox-Amin-процессу. Наличие современного стержневого оборудования также дает возможность изготавливать особо сложные отливки.

DIHAGHoldingGmbH

2000 сотрудников, 170.000 тонн отливок в год, оборот 400 млн. Евро в год.

Показатель эффективности литейного производства DIHAG – производство 85 тонн и объем продаж отливок 200.000 Евро год на одного сотрудника, включая вспомогательный персонал.

Завод SchmiedebergerGießerei (основан в 1412 году) входит в литейный концерн DIHAGHoldingGmbH. Специализация предприятия - литые детали для машиностроения, производства насосов, с/х и строительной техники, арматуры и др. (рис.8, 9)  Большая часть выпускаемой продукции выпускается на заказ, поэтому на заводе хранится и используется более 3000 различных комплектов модельной оснастки.

Рис.8: Премьер-министр земли Саксония Станистав Тиллих на праздновании 600-летия завода SchmiedebergerGießerei

Рис.9: Операции простановки стержней на АФЛ по Сейатцу-процессу завода SchmiedebergerGießerei. В одной форме несколько различных типов отливок (по размеру и конфигурации).

Техническое оснащение завода – 2 АФЛ по Сейатцу-процессу, позволяют изготавливать отливки любых размеров - от филигранных мелких деталей весом 100 гр. до достаточно крупных (400 кг) и любой конфигурации, из СЧ, ВЧ и ковкого чугуна. АФЛ №1 - опока  900x700x250/200 мм и производительностью 120 ф/ч, а АФЛ №2 - опока 1380x920x400/400 мм, 10 ф/ч

Рис.10: Производство стержней на стержневом автомате Laempe типа LFB80 (80 литров) на заводе SchmiedebergerGießerei

Стержневое отделение имеет на вооружении 4 стержневых центра Laempe на базе современных стержневых автоматов типа LL и  LFBc пескострельными головками от 5 до 100 литров (рис.10). Все стержневые автоматы работают по ColdBox-Amin-процессу и предназначены для производства средних серий стержней.

AllweilerAG, Германия

900 сотрудников, капиталооборот 144 млн. Евро в год, АФЛ Сейатцу с опокой 1060x800x350+50/350 мм, 4000 различных модельных комплектов

Показатель эффективности литейного производства - 160.000 Евро в год на одного сотрудника, включая вспомогательный персонал.

Фирма основана в Германии в 1860 году и является компанией с богатыми традициями. На сегодняшний день компания является технологическим лидером, и занимает ведущее положение на рынке насосов для перекачки воды, судостроения, выработки электроэнергии, промышленных насосов, химической отрасли и др. В программу производства охватывает центробежные, эксцентрошнековые, пропеллерные и винтовые насосы. Специальные агрегаты для нефтехимической, нефтеперерабатывающей, металлургической и топливно-энергетической промышленности адаптированы для тяжелых условий работы. Компания ежегодно поставляет свыше 100 000 насосов различного назначения.

Литейный цех завода оборудован АФЛ Сейатцу с опокой 1060x800x350+50/350 мм и производительностью  40 ф/ч (рис.11).

Рис.11: Участки АФЛ по Сейатцу-процессу на завода Allweiler, Германия

На заводе используется более 4000 различных комплектов моделей, при этом в день используют до 40 разных комплектов!

Стержневой участок завода Allweiler оснащен 2 современными стержневые центра Laempe на базе стержневых автоматов LKVc объемом пескострельных головок от 12 до 25 литров.

Полезно привести сравнительное обобщение представленных достижений литейного производства, для организации которого нужно не так много: АФЛ по Сейатцу-процессу и 2-3 стержневых автомата фирмы Laempeпо ColdBox-Amin-процессу. Время финансовых спекуляций безвозвратно закончилось, только умным трудом и удачным вложением в производство можно выжить в условиях глобального противостояния. Германия - самая мощная «литейная» страна ЕС. Ее позиции более стабильные, чем в других странах ЕС только по причине умной диверсификации и сохранения «тяжелой» промышленности, в том числе литейной. Это доказывается высокой эффективностью перечисленных в примерах заводов – как пример оборот на одного сотрудника, включая вспомогательный персонал (см. табл..).  

Табл. 1: Показатели эффективности литейного производства заводов Германии

Такие же линии фирмы HWS-Sintoпо Сейатцу-процессу можно увидеть не только на литейных заводов Германии, но и на заводах СНГ – за последние годы фирмой HWS-Sintoпоставлены и работают: одна из самый крупных линий по ПГС в мире на заводе Промлит, г. Чебоксары для стального литья (размер опок 2630х1700х600/600 мм); две АФЛ по Сейатцу-процессу на КамАЗ, г. Наб. Челны; две АФЛ на МТЗ, г. Минск; две АФЛ для стальных отливок - Муромский завод трубопроводной арматуры и ООО «МашСталь», г. Пенза; АФЛ производительностью 240 форм в час с одной формовочной машиной на Луганском литейно-механическим заводе; 2 АФЛ на «Гомсельмаш», г. Гомель, 2 безопочные АФЛ горизонтальных форм FBOна Днепропромлит, г.Днепропетровск; безопочные линии на Запорожском Стальзаводе, «СНН», г. Павлодар и «Ритм», г. Тверь (последняя пока не смонтирована); модернизирована АФЛ на «УралАЗ», г. Миасс; АФЛ для завода «Красный двигатель», г. Новороссийск; АФЛ на Николаевском глиноземном заводе; 2 формовочных машины-автомата по Сейатцу-процессу на Ярославском заводе электродвигателей, на ЗИЛ, а также на ряд других предприятий стран СНГ.

Выводы и рекомендации:

1. Только современное автоматическое формовочное (АФЛ) и стержневое оборудование обеспечивают достижение высоких показателей эффективности любого нового и модернизируемого литейного предприятия.
2. Данные исследования рекомендуем использовать всем чугунолитейным заводам, т.к. в компактном виде представлено состояние оборудования и технологий успешных предприятий Германии, которые имеют самый широкий спектр покупателей (универсальность) и при этом глубокий опыт специализации.
3. Аналогичные исследования по опыту производства других типов отливок (автокомпонентов, арматурных, железнодорожных, марганцовистых и т.д.) изложены в других публикациях литейных журналах [1-7].

По вопросам поставок отливок, изготовленных на АФЛ по Сейатцу-процессу, пожалуйста, обращайтесь в компанию «Кронтиф-Центр» (тел.: +7 48444 6-92-85, e-mail: trifonov@krontif.ru)

Литература: