Внедрение технологий Laempe на польском чугунолитейном заводе «LFP» для производства отливок насосов и запорной арматуры

Аннотация

В статье дается оценка состоянию насосно-арматурной промышленности Европы и ее заготовительной базе – литейному производству. Показана значимость высокой технической оснащенности заводов современным литейным оборудованием для получения стабильных экономических показателей, экспорта продукции. Продемонстрирован опыт литейного завода в Польше как образец выполнения законов экономической безопасности и обновления литейного оборудования.

Ключевые слова:

Насосные отливки, запорная арматура, стержневые автоматы, Coldbox-Амин-процесс, модернизация литейного производства 

Актуальное состояние производства промышленной арматуры в Германии

Производство насосов и промышленной запорной арматуры – одна из высокоприбыльных отраслей промышленности Германии. По данным Немецкого Общества Машиностроителей (VDMA) средний годовой капиталооборот в насосно-арматурной промышленности Германии за период 2011-2014 гг. составлял 8,7 млрд. евро, а за период 2015-2017 гг. – 9,75 млрд. евро.  По этому признаку насосно-арматурная промышленность занимает долю всего 4,5% в машиностроительной промышленности Германии, но обеспечивает более чем 40.000 рабочих мест. Доля экспорта насосов и запорной арматуры в Германии в среднем составляет около 30...35%, в основном Германия экспортирует в США, Китай, Францию, Италию и Голландию. В первом полугодии 2020 г., т.е. в условиях мировой пандемии COVID-19, этот сектор промышленности Германии развивался стабильно, причем капиталооборот в результате сбыта продукции внутри страны вырос на 10%, а экспорт уменьшился на 5%, при этом в конце третьего квартала 2020 г. даже зафиксирован рост 1% по сравнению с 2019 г [1-4]. 

Отливка – основа будущего насоса или арматуры

Современная литейная отрасль предоставляет всю необходимую базу для развития насосно-арматурной промышленности. Причем не только в Германии, где более 100 компаний специализируются на производстве промышленной арматуры и 20% из них имеют собственные литейные заводы.

Остальные производители закупают отливки на «свободном» рынке, обычно напрямую у литейных заводов, которые имеют подходящее технологическое оборудование, а также узкую специализацию по сплавам, весу и размерам отливок для запорной арматуры для различных заказчиков. Примерно 50% от всех арматурных отливок изготавливается из чугуна, 35% из стали и около 15% - из цветных сплавов (в основном, из бронзы и латуни).

По типам и размерам трубопроводную арматуру можно разделить на следующие группы:  

группа «А»: задвижки от DN50 до DN300 (серийное производство, доля выпуска не менее 70% всей производимой промарматуры),

группа «Б»: задвижки от DN350 до DN600 (мелкосерийное производство, доля выпуска не менее 20% всей производимой промарматуры),

группа «В»: задвижки от DN650 (единичное производство, доля не более 10%) [5,6]

Классическая технология формообразования при производстве отливок для трубопроводной арматуры группы «А» – машинная формовка с применением песчано-глинистых смесей (ПГС) и ее разнообразные варианты – безопочная и опочная на автоматических формовочных линиях. Самый современный вариант технологии ПГС – запатентованный японским концерном SINTO Сейатцу-процесс - предварительное уплотнение формовочной смеси воздушным потоком с последующим гидравлическим прессованием многоплунжерной прессовой головкой [7-9].

Преимущества Сейатцу-процесса для литейного завода состоят в следующем: Равномерно Высокая твердость формы для получения отливок высокой размерной точности; Используется меньше стержней, т.к. возможна формовка сложных контуров моделей и крайних болванов; Уменьшение формовочного уклона; Лучшее использование плоскости разъема отливками, т.е. более плотное расположение моделей на подмодельной плите, и др.

Для формообразования при производстве отливок трубопроводной арматуры группы «Б» или «В» на литейных заводах обычно применяются технологию ХТС (холодно-твердеющие смеси) - смесители непрерывного действия, вибростолы и другое вспомогательное оборудование (напр. кантователи, манипуляторы, конвейерные системы, окрасочные станции, выбивные решетки, а также системы механической регенерации выбитой смеси) [10-12].

В мировой литейной практике для производства отливок для трубопроводной арматуры группы «Б» или «В» также широко применяется метод вакуумно-пленочной формовки (ВПФ, Вакуум-процесс). Отличительная особенность данной технологии – отсутствие связующего, т.е. для формообразования используются только опоки, модельные плиты, сухой кварцевый песок, пленка и вакуум 0.3...0.6 бар. Пленка сгорает во время заливки, но обеспечивает превосходную чистоту поверхности и высокую размерную точность отливки. Другие преимущества метода ВПФ – отсутствие необходимости регенерации песка;  модель не подвергается износу; превосходное качество поверхности и соответственно низкие затраты на зачистку; высокая экологичность [13-15]. И, наверно, самый существенный аспект – у отливок по ВПФ самая низкая себестоимость  производства, на 25…30% дешевле отливок, полученных в песчаной форме, и в разы дешевле аналогичных отливок в формах из ХТС;

Применение стержневых технологий Laempe при производстве отливок насосов и арматуры

Основным методом производства стержней для отливок трубопроводной арматуры в мировой литейной практике является Coldbox-Амин-процесс. По Coldbox-Амин-процессу в настоящее время в мире изготавливается более 80% всех стержней. Основные причины для этого – сочетание технологических свойств (стержневая оснастка без нагрева, значительно более низкие энергетические затраты на отверждение смеси, высокая текучесть при заполнении стержневой оснастки, быстрота отверждения, высокая манипуляционная прочность). Получаемые этим методом стержни отличаются высокой точностью и низкой себестоимостью. Реже в мировой литейной практике и, особенно, для производства стальных отливок для трубопроводной арматуры группы «А» и «Б» применяются стержни, изготовленные по методам «ЖС–СО₂», «резол-СО₂» или «Бетасет». Производительность процессов «резол-СО₂» или «Бетасет» по причине специфических особенностей реакций отверждения минимум на 25% ниже производительности Coldbox-Амин-процесса. Кроме этого, все три процесса дают значительно более низкую начальную прочность стержней во время извлечения из стержневой оснастки. Из других недостатков – низкая живучесть смеси, ограниченная текучесть, тяжелая выбиваемость отработанной смеси [16-18].

Рис.1. Общий вид пескострельного автомата Laempe типа LFB25 в комплекте с газогенератором для серийного производства стержней для отливок насосов и арматуры по Coldbox-Амин-процессу

Пескострельные автоматы Laempe типа L, LL, LFB и LHL в комбинации с подходящими системами смесеприготовления предлагают широкие производственные возможности для серийного производства стержней с отдельным весом до 1000 кг (рис.1).

Основные особенности пескострельных автоматов Laempe: высокая производительность; широкой диапазон размеров применяемых стержневых ящиков, а также объемов пескострельных головок; современное микропроцессорное управление с возможностью дистанционной диагностики состояния оборудования в online режиме через интернет; высокая надежность; простота обслуживания и ремонта; русскоязычный сервисный отдел для прямого общения с клиентами из РФ и Украины.

Заводы Германии – бесспорные технологические лидеры машиностроения и его базы - литейного производства. Немецкие литейные заводы работают на самых современных образцах формовочного и стержневого оборудования – в Германии поставлено много тысяч различных видов стержневого оборудования Laempe, включая периферийное оборудование и средства автоматизации – роботы, конвейерные системы, автоматические литейные стержневые линии и т.д.

Благодаря первоклассному литейному производству как базису машиностроения эта отрасль промышленности и является настолько мощной и развитой в Германии. А качество литья определяется в первую очередь высоким уровнем оснащенности самым передовым литейным оборудованием. 

Литейное производство Германии является примером для других стран Европы - например, ниже приведен опыт чугунолитейного производства в Польше. 

История сотрудничества Laempe с лидером производства запорной арматуры и насосов в Польше – чугунолитейным заводом «LFP»

Рис.2. Фрагмент стержневого участка Laempe на чугунолитейном заводе «LFP»  после модернизации 2008 г.

Сотрудничество Laempe c «LFP Sp. z.o.o» началось еще в 90-х годах прошлого века, когда для крупносерийного производства мелких стержней Laempe поставила 3 стержневых центра на базе пескострельных автоматов LL10 в комплекте с газогенераторами, смесителями и другим периферийным оборудованием.

В первом десятилетии нового века «LFP Sp. z.o.o» заказала еще 5 стержневых центров на базе 10, 20 и 40-литровых пескострельных автоматов типа LL и LB (рис. 2), расширяя таким образом производство стержней и для среднегабаритных отливок насосов и водопроводной запорной арматуры (рис.3).

Рис.3. Примеры из производственной программы стержней на чугунолитейном заводе «LFP». Стержни изготовлены на пескострельном автомате Laempe типа LL10, LL20

Все стержни на чугунолитейном заводе «LFP» производились и будут производиться исключительно по Coldbox-Амин-процессу. 90% стержней окрашиваются водяной противопригарной краской и подвергаются принудительной осушке с применением проходной конвективной сушильной печи. Формовка – опочная для среднегабаритных отливок и безопочная – для мелких отливок.

Рис.4. Примеры из производственной программы стержней на чугунолитейном заводе «LFP». Изготовление стержней на пескострельном автомате Laempe типа LFB25

В конце этапа модернизации 2015 г. на «LFP» посчитали, что мощности для производства стержней (рис.4) вполне достаточны и рассчитаны на десятилетия вперед. Но практика показала другое. Производственные мощности стержневого участка к 2018 г. были уже на грани максимальной загрузки. Рост заказов фирменной продукции заставил руководства «LFP» задуматься о дальнейшей модернизации.  И так, в результате многочисленных совместных проектных работ, в сентябре 2020 г. Laempe получила многомиллионный заказ на поставку пяти стержневых центров. В комплект поставки будут входить пескострельные автоматы типа LL10 (2 шт.), LL20 (1 шт.), а также LFB25 (2 шт.).

Пескострельные автоматы LFB25 будут оснащены автоматическими системами замены комплектов стержневой оснастки, газогенераторами, смесителями, централизованными станциями снабжения связующим и жидким амином, с также другим периферийным оборудованием.  В данном проекте модернизации стержневого участка  «LFP» предусмотрен опцион – роботизированные центры для съема стержней, зачистки заусенцев и окрашивания, который подлежит финальному рассмотрению и возможной реализации только после поставки основного оборудования. Сотрудничество с польским заказчиком «LFP» активно продолжается.

Обобщение

Как показывают статистические данные, насосно-арматурная промышленность – высокоприбыльная отрасль экономики Германии. Литейные заводы, которые специализируются на производстве отливок насосно-арматурной группы, имеют гарантированный сбыт продукции, если оснащены подходящим современным технологическим оборудованием.

Фирма Laempe имеет огромный технологический опыт при поставках современного оборудования для производства стержней для отливок насосов и запорной арматуры. На сегодняшний день технологии и оборудование Laempe успешно применяются более чем на 120 литейных заводах в 20 ведущих литейных странах мира – от Китая до Бразилии, в том числе на многих литейных заводах России и Украины, которые специализируются на производстве отливок промышленной запорной арматуры.

Этот пример опыта внедрения стержневых технологий Laempe на польском чугунолитейном заводе «LFP» доказывает, что взаимовыгодное сотрудничество между производителем стержневого оборудования и его заказчиками является результатом многолетней активной стратегической проектной работы с учетом всех специфических производственных условий применения технологического оборудования.

Использованная литература:

1. Industriearmaturen, Geschäftsbericht VDMA, März 2020
2. Industriearmaturen, Geschäftsbericht VDMA, August 2020
3. Industriearmaturen, Geschäftsbericht VDMA, November 2020
4. Armaturen, VDMA, Geschäftsbericht 2012-2015, Sept. 2015
5. Marktanalyse, Vincetz Network, Sept., 2009
6. CT-Marktanalyse Industriearmaturen, Chemie Technik, 2001
7. Е.Н. Буданов, «Литейщик России», №10, 2005 г., стр. 11...18
8. Е.Н. Буданов, «Литье Украины», февраль 2010 г.
9. Трубопроводная арматура и оборудование, 2(35) 2008 г, стр. 44...48
10. И. Гросс, «Литейщик России», №11, 2009 г., стр. 12...14
11. Gross, «Gießerei-Erfahrungsaustausch», №12, 2008
12. А. Веревкин, «Литейщик России», №4, 2006 г., стр. 24...28
13. М.Ю.Смирнов, «Литейное производство», №10, 2014 г., стр. 28...34
14. М.Ю.Смирнов, «Литейщик Росcии», №8, 2016 г., стр. 28...35
15. Е.Н. Буданов, «Литейщик России», №3, 2006 г., стр. 25...31
16. Е.Н. Буданов, «Литейщик России», №6, 2010 г., стр. 24...28
17. Х. Вернинг, «Литейное производство», №8, 2004 г., стр. 1...8
18. А. Веревкин, «Литейщик России», №6, 2005 г., стр. 41...46

Литье Украины, №3, 2021г., стр.