Введение к работе
Защита металлоизделий от действия агрессивных факторов в процессе их эксплуатации является одной из важнейших научно-технических и экономических проблем и особенно актуальна в промышленно развитых странах с большим металлофондом. Низкая стойкость металлоизделий ведет не только к прямым потерям металла, но и к большим потерям энергоресурсов, а иногда к экологическим катастрофам и человеческим жертвам. Перспективным способом защиты металлов от воздействия агрессивных факторов является нанесение на поверхность металлоизделий силикатно-эмалевого покрытия, которое кроме высокой химической стойкости обладает достаточной твердостью, низким коэффициентом трения, гигиеничностью, пожаро-взрывобезопасностью и другими защитными свойствами. Жесткая конкуренция эмалированных металлоизделий с продукцией из других материалов или из металлов с полимерными и композиционными покрытиями обусловила синтез новых составов эмалей и расширение номенклатуры защищаемых металлов. Наряду с этим имеется достаточно много примеров низкой эффективности и ограниченного срока службы используемых СЭЗП ТН, необоснованных материальных затрат на их применение. Это обусловлено в первую очередь отсутствием единой системы координации и управления процессами проектирования, разработки, производства, монтажа и эксплуатации оборудования с СЭЗП для обеспечения соответствия фактического качества покрытия его потребительскому качеству. Система принятия технико-технологических решений при производстве СЭЗП в подавляющем числе случаев носит априорно-интуитивный характер, основанный на предыдущем опыте и предпочтениях специалистов.
Проблема обеспечения конкурентоспособности при производстве силикатно-эмалевых защитных покрытий технического назначения стоит в одном ряду с проблемами повышения качества этой продукции, роста
прибыли предприятия и т. д. Эти проблемы слабо освещены в отечественной и зарубежной литературе, недостаточно изучены, а результаты далеки от должного научного обобщения.
Исследования проводили в соответствии с Генеральным соглашением от 09.01.2013г. о научно-техническом сотрудничестве между ОАО «Уральский институт металлов» г.Екатеринбург, ООО «Советскнефтеторгсервис» г.Набережные Челны, ФГАОУ ВПО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н.Ельцина» г.Екатеринбург, ООО НПП «Промтехэмаль» г.Челябинск и ООО «Эмаль-Ставан» г.Екатеринбург, при финансовой поддержке «Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере» г.Москва (Государственный контракт №7173р/9737 от 30.07.2009г).
Объект исследования - механизм обеспечения конкурентоспособности производства СЭЗП ТН.
Предмет исследования - развитие механизма обеспечения конкурентоспособности производства СЭЗП ТН.
Глобальная цель - повышение конкурентоспособности российского производства СЭЗП за счет развития механизма ее обеспечения.
Локальные цели:
- получение и формирование пакета новых знаний о механизме
обеспечения конкурентоспособности производства СЭЗП ТН;
- практическая реализация полученного пакета знаний при организации
производства СЭЗП ТН в условиях ООО «Эмаль-Ставан» г.Екатеринбург.
Задачи:
-
Анализ проблематики производства СЭЗП ТН и обеспечения его конкурентоспособности с выходом на пакет научных прототипов;
-
Критика существующих прототипов с генерированием гипотез о парировании этой критики на уровне структур и алгоритмов их функционирования;
.5.
-
Разработка пакетов систёмно^структурных, алгоритмических : и информационно-онтологических моделей МОКС производства СЭЗП ТН для прототипов и предлагаемых технических решений;
-
Проведение комплексных исследований в области производства СЭЗП ТН, в том числе технических, технологических и организационных;
-
Разработка технических решений и определение их. влияния на конкурентоспособность производства СЭЗП ТН;
-
Оценка КС и эффективности предложенных решений;
-
Проведение научно-технической и практической реализации предложенных решений в условиях ООО «Эмаль-Ставан» г.Екатеринбург и на предприятиях-смежниках.
Методы исследований:
- общенаучные (логический, метод аналогий, системного подхода и др.);
- конкретно-научные методы (сравнительный анализ, ретроспективный
анализ, лабораторный эксперимент, математическое моделирование);
- естественнонаучные (физико-химические и технические методы).
Научная новизна работы:
-
Сформирован пакет научных прототипов по теме диссертационного исследования, отличающийся 3-х-ранговой структурой и включающий МОКС производства СЭЗП ТП, его системы и подсистемы.
-
Разработаны системно-структурные модели производства СЭЗП'ТН и обеспечения его конкурентоспособности в прототипном и предлагаемом вариантах (последние отличаются введением новых систем и подсистем с модернизацией некоторых известных структурных элементов);
-
Разработана алгоритмическая модель МОКС производства СЭЗП ТН и его настройки на проблематику диссертации.
-
Построена информационно-онтологическая З-х-уровневая модель термина «Конкурентоспособность СЭЗП ТН» и проведена оценка приоритета параметров его структуры.
-
Разработаны схемы определения технических требований и разработки НТД для продукции с СЭЗП ТН, отличающиеся от
существующих использованием принципа «обратной связи».
-
Впервые разработана методика расчета многокомпонентных систем при формировании СЭЗП ТН с заданными потребительскими свойствами.
-
Предложены новые сырьевые материалы (концентраты) для производства силикатных эмалей, полученные из техногенных отходов. Впервые разработаны, согласованы, утверждены ТУ 14-2Р-3 79-2004 «Смесь порошковая оксидов алюминия и хрома для производства фритт», ТУ 14-11-357-2004 «Концентрат кобальтовый для производства силикатных эмалей (фритт)», ТУ 14-11-456-2010 «Шихтовый композит марки SDK для производства силикатных эмалей (фритт)».
-
Разработан, изготовлен и внедрен не имеющий аналогов в России комплекс оборудования для непрерывной выплавки и сухой грануляции фритт специальных силикатных эмалей (подготовлены материалы заявки на выдачу патента на изобретение).
-
Получены новые виды специальных силикатных эмалей, синтезированных по новой рецептуре и технологии, со стабильными заданными физико-химическими и эксплуатационными свойствами, варианты которых защищены патентами №2259328 «Эмаль (варианты)» и №2440935 «Эмалевый шликер (варианты)».
10. Разработаны новые технологии формирования СЭЗП на
металлоизделиях, в том числе за счет наноструктурного
модифицирования покрытий, защищенные патентами №2264359
«Эмалевый шликер грунтового покрытия, способ эмалирования и
эмалевое покрытие металлоизделия, выполненное с его
использованием» и №2368573 «Масса для получения силикатного
эмалевого покрытия на стали».
Практическая значимость
Результаты диссертационного исследования были использованы: - при создании промышленного производства силикатных эмалей технического назначения и модернизации действующего производства
покрытий из них, созданного 000 «Эмаль-Ставай» совместно с 000 НПП
«Промтехэмаль» в г.Челябинске, с целью повышения его
конкурентоспособности,
при модернизации действующего промышленного производства СЭЗП в условиях 000 «Советскнефтеторгсервис» в г.Набережные Челны, с целью повышения его конкурентоспособности,
при модернизации действующего промышленного производства СЭЗП в условиях ОАО «Негаспензапром» г.Пенза, с целью повышения его конкурентоспособности,
при разработке НТД на готовую продукцию,
при организации учебного процесса на кафедре «Стекло и эмали» УрФУ им.Б.Н.Ельцина.
Создание высокотехнологичного производства эмалевых фритт призвано ликвидировать зависимость отечественного производства металлоизделий с силикатно-эмалевым покрытием от поставок сырья из-за рубежа, а также частично покрыть дефицит этой продукции в России. Руководство ОАО «Волжский трубный завод», ОАО «Негаспензапром», РУПП «Белозерский энергомеханический завод» (Республика Беларусь) выразило желание освоить выпуск эмалей по разработкам 000 «Эмаль-Ставан». Большую заинтересованность в новых эмалях проявили специалисты фирмы «ТЕКА» (Испания) и фирмы «Fumite» (Китай). .
Разработанные эмали нашли применение для защиты металлоизделий в различных отраслях промышленности: металлургия, машиностроение, химическая отрасль, авиастроение, энергетика, нефтегазовая отрасль (системы трубопроводов, насосно-компрессорные трубы), строительство и архитектура, системы ЖКХ, железнодорожный транспорт.
Научно-методические и практические рекомендации, содержащиеся в диссертации, могут быть использованы при разработке проектов и программ, связанных с организацией производства СЭЗП ТН, при решении задач, регулирования конкуренции на рынке защитных покрытий, при
совершенствовании механизма формулирования технических требований к СЭЗП, при повышении квалификации специалистов предприятий.
Положения, выносимые на защиту: 1. Применительно к системе производства СЭЗП ТН отсутствуют
исследования, направленные на изучение механизма обеспечения их КС.
В диссертации разработан 3-х-ранговый пакет научных и
корпоративных прототипов, отражающий структуры МОКС
производства СЭЗП ТН, его систем и подсистем. 2. Известные описания этапов и процедур деятельности МОКС
производства СЭЗП ТН недостаточно однозначны. В диссертации
приведена алгоритмическая модель МОКС производства СЭЗП ТН в
формализме языка блок-схем.
-
В литературе не обнаружено информационно-онтологических моделей для основного понятия «Конкурентоспособность СЭЗП ТН». В диссертации предложена информационно-онтологическая модель КС СЭЗП ТН, отличающаяся упорядоченностью терминов по иерархии.
-
Применяемые на практике средства и механизмы обеспечения конкурентоспособности производства СЭЗП ТН весьма разнородны. В диссертационном исследовании предлагается интеграция технологического, финансового и управленческого каналов деятельности предприятия с поддерживающим, направленным на анализ конкурентоспособности, инноватику и системно-интеграционную поддержку.
-
Существующий механизм создания НТД на СЭЗП не обеспечивает соответствия потребительского качества СЭЗП его фактическому качеству на различных стадиях жизненного цикла. В диссертации разработан механизм формулирования технических требований к СЭЗП и разработки НТД.
-
Существующие в литературе методики расчета химического состава силикатных эмалей и формирования СЭЗП имеют узкую область применения и при использовании в сложных задачах недостаточны. В
диссертации предложены развитая методика расчета химического состава силикатных эмалей и новая методика расчета многокомпонентных систем формирования СЭЗП ТН требуемых потребительских свойств, позволяющие получать покрытия для защиты оборудования, эксплуатируемого в экстремальных условиях.
-
Существующее оборудование для синтеза силикатных эмалей является устаревшим и малоэффективным для получения эмалей с.постоянными заданными физико-химическими свойствами. В диссертации предложена новая конструкция печи и экологически чистая технология непрерывного процесса синтеза и сухой грануляции силикатной эмали, позволяющая получить стабильные свойства эмали, снизить удельный расход тепла на выплавку, сократить время варки и уменьшить технологические потери сырьевых материалов.
-
Известные сегодня СЭЗП ТН являются узкоспециализированными и не отвечают многим современным требованиям, предъявляемым потребителями, что делает их малопригодными для широкого использования. В диссертации предложены новые виды специальных силикатных эмалей, синтезированных по новой рецептуре и технологии, позволяющие расширить область их применения. Варианты эмалей защищены патентами №2259328, №2264359, 2440935, 2368573. Апробация результатов
Основные положения и результаты диссертационного исследования были представлены на международных, всероссийских, областных научно-технических и научно-практических конференциях и выставках:
- V Всероссийское совещание-выставка по энергосбережению. 5-9
апреля 2004г. Екатеринбург;
- 8-я научно-практическая конференция «Новые перспективные
материалы, оборудование и технологии для их получения». Неделя металлов
в Москве. 10-13 ноября 2009г. Москва;
- научно-техническая конференция «Проблемы и перспективы развития
металлургии и машиностроения с использованием завершенных
фундаментальных исследований и НИОКР». 16-17 июня 2011г. Екатеринбург
- Ш Международная научно-практическая конференция
«Фундаментальные и прикладные исследования: проблемы и результаты».
18 февраля 2013г. Новосибирск.
Ш Международная научно-практическая конференция «Приоритетные научные направления: от теории к практике». 26 февраля 2013г. Новосибирск.
Международная выставка «Металл-Экспо-2006»15-17 ноября 2006г. Москва. Золотая медаль.
Международная выставка «Металл-Экспо-2007» 15-17 ноября 2007г. Москва. Диплом лауреата.
Международная выставка «Металл-Экспо-2011»15-17 ноября 2011г. Москва. Золотая медаль.
Публикации
