Буданов Е.Н., Мельников И.А. "Модернизация производства крупных железнодорожных отливок по инновационной технологии Вакуумно-пленочной формовки"

Первоочередную необходимость модернизации железнодорожного транспорта и прокладки новых Ж.Д. маршрутов для выполнения законов экономической безопасности ярко продемонстрировал "паралич" воздушного сообщения из-за пылевого облака над Европой от извержения вулкана в Исландии. Золота в запасах всех государств мира около 30000 тонн (примерно 286 млрд. Евро). Однако гораздо больше накопилось не обеспеченных, но якобы золотовалютных запасов мира (около 25 трлн. Евро), правильнее их назвать просто "чужевалютных). Еще есть огромный балласт в виде 420 трлн. $US пустых (виртуальных или напечатанных и ни чем не обеспеченных) денег. Из-за этого в кризис всем стало ясно, что у старой глобальной консервативной экономики нет дальнейших перспектив. Если страны мира не откажутся от финансирования "мыльных пузырей", то кризисное состояние перейдет в "хроническое заболевание". Выход есть в развитии реальных секторов экономики. Актуально с учётом неизбежного роста цен на металлопродукцию, углеводороды и другие сырьевые ресурсы в грузовых перевозках всё большее значение будет занимать Ж.Д. транспорт и, конечно, качественные грузовые вагоны. Месторасположение России и Украины позволяют им ей стать глобальным соединительным узлом между Европой и быстро развивающимся Китаем, что экономически обоснованное и высоко эффективное направление развития экономики. Значение Ж.Д. транспорта, как важнейшего фактора конкурентоспособности экономики трудно переоценить.

Только ОАО "РЖД" к 2011 году после модернизации пути планирует повысить скорость грузовых поездов на протяжении 1,7 тыс. км, пассажирских - на 2,08 тыс. км. Всего в 2010 году РЖД планируют модернизировать 10 тыс. км железнодорожного пути, что на 35,1% больше, чем в 2009 году. "В рамках ремонтно-путевых работ будет продолжена укладка стрелочных переводов на железобетонных брусьях, бесстыкового пути на железобетонных шпалах и пружинных рельсовых скреплений", - отмечает компания.

Так почему производство Ж.Д. отливок стало локомотивом модернизации литейного производства? Во-первых, из-за скачкообразного роста перевозок, цен на перевозку тонны грузов, выхода из строя и сдачи на металлолом в 90-е годы большого числа вагонов. Во-вторых, как следствие, из-за многократного скачкообразного увеличения цен на отливки "рама боковая" и "балка надрессорная" по причине дисбаланса огромного превышения спроса в сравнении с предложением. На базе различных экспертных заключений объёмы модернизации производства Ж.Д. отливок в последние 5 лет составили около 50-70% от общего объёма модернизации производства литья в разовые песчаные формы.

При этом не только заинтересованность собственников заводов в повышении эффективности производства больших объемов отливок одной номенклатуры (уже по достаточно высоким ценам и еще с постоянно повышающимися трендами роста цен и спроса на продукцию), но и активная поддержка этих заводов-инициаторов модернизации со стороны руководства РАО РЖД, как тандем, обеспечили прорыв в решении вопросов финансирования и освоения современного парка технологического оборудования для производства Ж.Д. основных двух крупных отливок "рама боковая" и "балка надрессорная".

При этом не менее эффективные результаты в области модернизации собственных литейных производств показали собственники и руководство частных заводов, специализирующихся по изготовлению стальных отливок корпусов арматуры. Эти заводы не входят в крупные холдинги или иные крупные производственные структуры и соответственно не ждут государственной поддержки или льготного финансирования, а инвестируют собственные средства и берут кредиты по немецкой линии с минимальными процентами путем простых обращений в банки из списка рейтинга первых десятков.

Однако, если при литье железнодорожных стрелочных переводов и крестовин по вакуум-процессу проекты модернизации литейного производства находятся в начальной стадии, то для производства отливок для грузовых железнодорожных отливок "рама боковая" и "балка надрессорная" многие заводы Украины, России, Китая активно модернизируются с использованием современных литейных технологий.

Модернизация производства стальных железнодорожных отливок стрелочных
переводов и крестовин по Вакуум-процессу на заводах Китая, США и Японии

Российские железные дороги являются второй по величине транспортной системой мира, уступая по общей длине эксплуатационных путей лишь США (табл. 1). Реализация Стратегии развития железнодорожного транспорта в РФ будет способствовать превращению железнодорожного транспорта РФ из фактора возможного риска ограничения роста российской экономики в источник ее устойчивого развития. Актуальность главных задач литейщиков гарантировать качество и рост производства Ж.Д. отливок не может вызывать сомнений.

Таблица 1. Протяженности сетей железных дорог ряда стран мира

Страна	Длина Ж.Д. (км)
США	226 427
Россия	87 157
Китай	77 834
Индия	63 327
Канада	46 688

По минимальному варианту прогноза развития только в России к 2030 году прогнозируется увеличить объем грузовых перевозок в 1,46 раз до 1970 млн. тонн от уровня 2007 года. При реализации намеченных планов по этому варианту грузооборот прогнозируется в объеме 3050 млрд. тонно-км, пассажирооборот вырастет в 1,16 раза и превысит 202 млрд. пасс.-км. Мощный импульс получит развитие скоростного пассажирского сообщения (со скоростью до 160 км/ч и выше), полигон которого будет увеличен в 17 раз (с 650 км до 10.917 км). Планируется создание высокоскоростного пассажирского сообщения (со скоростями до 350 км/ч), полигон которого к 2030 году при выходе на максимальный вариант развития превысит 1,5 тыс. км.

В период до 2030 года будет организовано производство подвижного состава нового поколения с увеличением нагрузки на ось, а соответственно с повышенными требованиями к основным отливкам для Ж.Д. тележек грузового вагона и стрелочным рельсовым переводам.

Целевые параметры грузовых вагонов включают: осевые нагрузки 27 - 30 тонно-сил; скорости до 140 км/час; применение платформ с раздвижными колесными парами для контейнерных перевозок; создание специализированных вагонов для маршрутных поездов с нагрузками 27 - 30 тонно-сил/ось и 8,5 - 9,5 т/м; увеличение наработки грузового вагона на отказ на 30 - 40 процентов; создание платформы для скоростной перевозки контейнеров; ресурс бандажей не менее 600 тыс. км; использование вагонов с кузовом из алюминиевых сплавов. В соответствии с минимальным вариантом прогноза развития к 2030 году необходимо построить 16.017 км новых железнодорожных линий, а в соответствии с максимальным - 20.730 км новых линий.


Рис. 1. Стрелочный железнодорожный перевод с крестовиной	Рис. 2. Авария на железной дороге по вине неисправного стрелочного перевода

Стрелочные литые переводы (рис.1), являющиеся неотъемлемой частью железнодорожной инфраструктуры, представляют также один из слабых компонентов пути. Они сложны, подвержены отклонениям геометрических параметров и повреждениям в эксплуатации, поскольку их конструкция включает движущиеся части и крестовину, на которые воздействуют высокие динамические нагрузки. Это удорожает их техническое обслуживание и ремонт, обусловливает высокие расходы на текущее содержание пути. С отказами стрелочных переводов связаны частые нарушения движения поездов, наиболее характерными проблемами являются неправильное положение остряка и замыкание рельсовых цепей. Так, около 2-х лет назад стрелочный перевод стал причиной крушения скоростного пассажирского поезда со 180 пассажирами на северо-западе Англии (рис.2). На скорости около 130 км в час поезд сошел с рельс и его девять вагонов буквально разметало по крутому склону железнодорожной насыпи в отдаленной от крупных населенных пунктов холмистой местности. К сожалению, это только один из множества случаев, когда по вине некачественных стрелочных переводов происходит железнодорожные катастрофы.

В условиях Украины, России, Казахстана и Китая с их протяженностью железных дорог, развитие литейного производства этих ответственных высоконагруженных отливок является крайне актуальным. Для информации: Россия занимает первое место в мире по протяженности электрифицированных железных дорог - более 44 тыс. километров (общая протяженность железнодорожных путей - более 85 тыс. километров). Второе и третье места по этому показателю занимают Китай и Германия, имеющие более 24 тыс. и 21 тыс. километров электрифицированных дорог соответственно. Огромный потенциал для производства отливок стрелочных переводов для литейных заводов налицо, тем более что железнодорожный сегмент будет одним из приоритетных для инвестиций в российское машиностроение.

Стрелочный перевод - это устройство, установленное в пути рельсового транспорта, служащее для разветвления путей таким образом, что в зависимости от положения обеспечивается пропуск подвижного состава между некоторыми двумя из неразветвлённых участков пути с противоположных сторон, которые присоединены к стрелочному переводу. Для правильного ведения стрелочного хозяйства вопросы о сроках службы элементов стрелочных переводов, о создании долговечных, износоустойчивых и экономичных конструкций отливок стрелок и крестовин приобретают огромное значение.

Крестовины. Отливки крестовин - это элементы пути, предназначенные для пересечения рельсовых нитей под некоторым углом. Различают крестовины без подвижных частей, по которым движение подвижного состава возможно по любой из рельсовых колей в любое время, и крестовины с подвижными элементами, которые должны переводиться одновременно со стрелками, и движение по которым возможно только по той колее, на которую переведена крестовина. Крестовины с подвижными элементами вместе с приводами в целом дороже как в изготовлении, так и в эксплуатации, зато позволяют обходиться без контррельсов и без разрыва рельсовой колеи, который неизбежен в неподвижных крестовинах в тех местах, где траектория гребня колёс пересекает рельсовую нить другого направления. За счёт этого крестовины с подвижными элементами позволяют достигать гораздо большей плавности прохождения подвижного состава и уменьшать ударные нагрузки, а значит - и повышать допустимые скорости.

Срок службы отливок стрелок и крестовин до последнего времени был недопустимо мал. На некоторых грузонапряженных участках отдельные углеродистые крестовины служили не больше месяца и в среднем по сети не больше года. В настоящий момент внедрение высокомарганцовистых крестовин уже дало свои положительные результаты.

Срок службы высокомарганцовистых отливок крестовин в настоящий момент увеличился во много раз. Однако он значительно меньше срока службы рельсов в пути. Износ стрелок и крестовин представляет собой сложный физико-химический процесс, протекающий на поверхностях их контакта с колесами подвижного состава, и зависит от очень многих факторов, которые можно свести к трем основным группам.

К первой группе относятся факторы, зависящие от качества металла, его износоустойчивости. Износоустойчивость металла определяется его химическим составом и механическими свойствами (пределом текучести, пределом прочности, твердостью, способностью воспринимать наклеп и др.).

Вторая группа факторов определяется конструкцией и типом стрелок и крестовин. Решающее значение в этой группе факторов имеет монолитность и устойчивость конструкций стрелок и крестовин, очертание изнашиваемых частей, качество изготовления и сборки на заводе.

Третья группа факторов определяется условиями эксплуатации. Основными из них являются: качество укладки и содержания стрелочных переводов в период эксплуатации, качество основания (земляного полотна, балласта, переводных брусьев), скорость движения, обращающиеся нагрузки и др.

Уже на протяжении многих лет крестовины и стрелочные переводы производят методом вакуумно-пленочной технологии на литейных формовочных линиях, например, на ряде крупных предприятий различных стран мира:

Daido castings Co., Япония (c 1977 г.), 1 формовочная линия по V-процессу.
Railproducts Seattle, США (сегодня принадлежит железнодорожной компании Nortrak), 1 формовочная линия по V-процессу.
Frog Switch, США (с 1979 г.) - 3 формовочных линии по V-процессу.
China Railway Shanhaiguan Bridge Group, Китай (с 1986 г.), 1 формовочная линия по V-процессу.

Стоит заметить, что эти изготовители работают для нужд рынков с очень разветвленной сетью железных дорог. При этом, к примеру, скорость движения поездов в Японии самая высокая в мире, а в США развес вагонов вероятно самый большой.

Компания DAIDO CASTINGS, Япония. Компания Daido Steel Co., Ltd. была основана в 1916 году под именем Electric Steel Manufacturing Co., Ltd. и первоначально занималась производством легированной и инструментальной стали. Сейчас основным направлением деятельности является производство высококачественных отливок из марганцовистой и др. типов сталей (в том числе для нужд железных дорог) при использовании самого современного оборудования (рис. 3). В компании занято более 3,5 тысяч сотрудников, ее ценные бумаги выставлены на Токийской и Нагойской фондовых биржах. Основными заказчиками Daido являются Nissan Motor Co., Ltd., Honda Motor Co., Ltd., Denso Corporation, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd., IHI?Corporation.

Производство деталей для железных дорог Японии. Железнодорожные переводы из марганцовистой стали обеспечивают безопасность движения сверхскоростных пассажирских экспрессов в Японии. 90% всех стрелок и стрелочных переводов на железных дорогах страны восходящего солнца были произведены компанией Daido, что говорит о высшей степени доверия и надежности выпускаемой продукции. Высокоскоростные стрелочные переводы дают потенциал современным поездам двигаться еще быстрее благодаря существенно сниженному уровню вибрации и шума.

Рис. 3. Марганцовистые отливки стрелочных переводов по вакуум-процессу компании Daido, Япония

Для производства высокоточных стальных отливок используются два формовочных процесса:

Формовочный процесс на базе органических самотвердеющих смол для малых серий.
Вакуумно-пленочная технология концерна Sinto для массового производства (формовочная линия была установлена еще в 1977 году, формы имеют размер опок 6700х780х310/350 мм).

Для производства стальных отливок высочайшего качества на заводе также установлено самое современное плавильное оборудование - вакуумные индукционные печи и др.

Подразделения Daido Steel Co., Ltd., занимающиеся стальным литьем- Daido Special Castings Co., Ltd. и Daido Precision Parts Co., Ltd. в апреле 2002 года были объединены под именем Daido Castings Co., Ltd., которая на сегодняшний день является синонимом качества компонентов железнодорожного тематики. Общий объем производства на одном из заводов (Chita Plant) с момента его открытия составил уже более 50 млн. тн!

Высокоточные отливки отличного качества поставляются на заводы во многие страны мира в основном через международную сеть торговых компаний, в том числе и за океаном - сначала в 1965 году было открыто отделение в Нью-Йорке, США. Это подразделение стремительно развивалось и в 1983 году получило название Daido Steel (America), Inc. В 1981 году было также основано 5 отделений в Сингапуре и Тайване, которые играют значительную роль на рынке юго-восточной Азии. Благодаря представительствам удается постоянно расширять экспорт за океан различной продукции, включающей в себя не только детали из стали, но также специально спроектированные станки, промышленные установки, изделия после металлообработки, изделия из цветных металлов.

Компания NORTRAK, США. Nortrak может с гордостью назвать себя ведущим производителем и поставщиком для всех рельсовых дорог Северной Америки, а также всех компонентов к ним. Являясь технологическим лидером в производстве железных дорог, Nortrak имеет возможность предлагать технологии, которые не может предложить никакой другой поставщик или производитель в Северной Америке. Nortrak является частью группы VAE, самого крупного в мире производителя деталей для железных дорог и компании Voest Alpine Railway Systems. Вся продукция сертифицирована по стандартам ISO 9001.

На заводах Nortrak поставляет железнодорожные рельсы и стрелочные переводы от самых маленьких до особенно крупных, а также устройства для крепления, стыковые накладки, рельсовые прокладки и др. (рис. 4, 5).


Рис. 4. Стрелочные переводы от фирмы Rail Products, Вакуум-процесс

Производство деталей для железных дорог ведется на восьми различных заводах, что дает возможность компании производить больше, чем другие поставщики подобной продукции в Северной Америке. Nortrak занимает первое место на рынке по снабжению железных дорог Северной Америки, завоевав эту позицию благодаря преданности и самоотверженности в обеспечении продукцией превосходного качества, превосходству в инжиниринге и высококлассному сервису. Имея 8 промышленных предприятий в Северной Америке и 28 заводов в составе группы Voest-Alpine Railway Systems в разных уголках мира, Nortrak отвечает высоким требованиям заводов-заказчиков по всему миру.

Рис. 5. Отливка по Вакуум-процессу, крестовина производства Rail Products, США

Компания начала свою работу в октябре 1981 году под именем Nortrak Railway Supply Ltd. как промышленный поставщик железнодорожных путей - как новых, так и уже ранее использовавшихся. В ноябре 1983 было открыто производство в г. Ричмонд в Канаде. А в 1990 году компания Voest-Alpine Eisenbahnsysteme of Austria, работавшая в этом сегменте бизнеса уже более 140 лет, приняла стратегическое решение перейти на рынок железнодорожного строительства в Северной Америке, образовав совместное предприятие с Nortrak Ltd. Новая компания стала известна как VAE Nortrak Ltd.

Строительство второго завода в Бирмингеме (Алабама) было завершено в 1992 году; третий завод, в г. Шайенн (Вайоминг), был открыт в 1995 году. В январе 2004 г. VAE Nortrak North America Inc. выкупил активы свой фирмы- конкурента- Meridian Rail Track Products Corp. с заводами в Колорадо, Канзас, и Иллинойс, а в ноябре 2004 года- активы Rail Products and Fabrications, включая завод по производству стрелочных переводов и фабрику по производству марганцовистой стали в Сиэтле, штат Вашингтон.

Nortrak является лидером в области технологий, а также занимает ведущее место на рынке по объему производства и реализации продукции. Это объясняется правильной политикой во всех областях управления, и в первую очередь использованием самого технологичного оборудования. Например, в литейном цехе нового завода компании Rail Products установлено и на протяжении многих лет успешно работает формовочное оборудование по V-процессу фирмы концерна Sinto.

Nortrak производит стрелочные переводы, крестовины, стрелки для AREMA- Американской ассоциации по инжинирингу и эксплуатации железных дорог, а также по индивидуальным спецификациям заказчиков. Собственная команда специалистов в области инжиниринга в состоянии выполнить даже самые специфические пожелания Заказчика.

Ассортимент продукции охватывает рельсы, крановые рельсы, контррельсы, стрелки, стрелочные переводные механизмы, крестовины, пустотелые стальные тяги, стыковые накладки, путевые костыли, стрелочные остряки, стыковые болты, анкерные болты, специальные детали для железных дорог, путевой инструмент и др.

Компания FROG SWITCH, США. Являясь мировым лидером по производству отливок из марганцовистой стали, концерн The Frog, Switch & Manufacturing Company специализируется на производстве стрелочных переводов, а также запасных частей для горнодобывающей, агрегатной и дробильной техники. Компания поставляет полный ассортимент отливок из марганцовистой стали с увеличенным сроком пользования для всех типов и производителей дробилок. Компетентность и профессионализм The Frog, Switch & Manufacturing вобрали в себя весь 118-летний опыт производства. Этот опыт и позволил компании стать мировым лидером в производстве деталей из марганцовистой стали, которые сегодня экспортируются по всему миру.

Программа качества компании Frog, Switch & Manufacturing Co. была удостоена ISO 9001.

Компания, первоначально носившая название Carlisle Manufacturing Company, была основана в 1881 году и скоро стала лидером в производстве стальных деталей для железных дорог. В ответ на увеличивающийся объем импорта, компания занялась агрессивным экспортом, что в конечном итоге привело к мировому признанию компании. Дальнейшая длительная модернизация завода Frog Switch позволила компании стать одним из мировых лидеров в этой области промышленности.

Приобретя в 1979 г. линию по V-процессу, компания Frog Switch была одним из пионеров в использовании вакуум-пленочной формовки. На сегодняшний день компания является самым крупным американским производством отливок по V-процессу, производя более чем три четверти всех своих отливок на 3-х линиях вакуум-пленочной формовки.

Компания Railway Shanhaiguan Bridge Group, Китай.

China Railway Shanhaiguan Bridge Group Co., Ltd. является основным производителем литых стрелочных переводов в Китае (рис. 6, 7). Основными достижениями компании являются различные "ноу-хау" в производстве стрелочных переводов, крестовин из высокомарганцовистой стали, стрелочных переводов для метро, первых стрелочных переводов для высокоскоростного движения, стрелочных переводов для городского виадука и пр. CRSBG принадлежит 70 % рынка специальных стрелочных переводов. Эти заслуги были признаны важным вкладом в развитии путевого хозяйства Железных Дорог Китая.

Рис. 6. Формовка стрелочных переводов на АФЛ по Вакуум-процессу на China Railway Shanhaiguan Bridge Group, Китай


Рис. 7. Отливки крестовин и стрелочных переводов из марганцовистой стали по Вакуум-процессу. China Railway Shanhaiguan Bridge Group, Китай

V - процесс имеет много преимуществ.

Вот некоторые из них:

Отличная повторяемость от отливки к отливке
Точное соответствие спецификациям клиента по крупному литью.
Безопасность для окружающей среды
Нет химических добавок, низкий уровень шума, отсутствие необходимости в связующем.
Превосходное качество отливок
Идеальная размерная точность и гладкая, чистая поверхность отливок.
Нулевой износ модели
Благодаря отсутствию контакта модели с песком.

Вакуумный метод формовки / V-процесс

Этот метод формования базируется на создании вакуума, который увлекает термопластичную пленку вниз на контур соответственно подготовленной модели и сохраняет стабильность формы при заливке и охлаждении вплоть до процесса отделения отливки.

	Шаг 1: Модель, оснащенная специальными вентами, устанавливается на модельную плиту
	Шаг 2: С помощью вакуума на модель накладывается пластичная пленка
	Шаг 3: На модельную плиту устанавливается опока. Происходит наполнение сухим песком без какого-либо связующего. Песок в опоке уплотняется легкой вибрацией.
	Шаг 4: На контрлад заполненной песком опоки накладывается покровная пленка, которая удерживается силой вакуума. Атмосферное давление уплотняет песок, который четко принимает контуры модели.
	Шаг 5: Собранные верхняя и нижняя полуформы образуют внутри полость. Во время заливки полуформы держат под вакуумом.
	Шаг 6: После охлаждения подвод вакуума отключается и на выходе получается отливка без остатков песка с гладкой поверхностью.

Почему заводы Японии, США и Китая используют технологию вакуумно-пленочной формовки концерна Sinto?

Качество стального литья по Вакуум-процессу. Заливка происходит в охлажденную (эффект быстрого охлаждения как при литье в кокиль) сухую (нет водорода, который дает пористость) форму с исключением кислорода (нет окисления и шлакообразования). Охлаждение происходит в чистом песке без связующего - нет сопротивления усадке отливок со стороны формы, нет изгибании литья, соблюдается параллельность.

Низкая себестоимость литья по Вакуум-процессу. Сравнение формы 6000х1200х700 мм по различным методикам формообразования:

ХТС по процессу Фуран или Альфа-сет: стоимость формы более 200 $ (примерно 230…250 $).
Вакуумно-пленочная форма: стоимость формы ок. 30 $. При этом стоимость можно еще более сократить, используя например пленку производства России или Украины.

При производстве 1 формы в час при 3-сменной работе разница по себестоимости только по причине покупки формовочных материалов приближается к одному миллиону долларов! При этом мы даже не учитывали такие важные факторы, как отопление цеха (вакуумно-пленочную формовку можно использовать и при низких температурах в цехе), разница затрат по ремонту литья и др.

Экологическая чистота Вакуум-процесса. При способе вакуумно-пленочной формовки для изготовления формы используется чистый кварцевой песок (возможно применение оливиного песка). Песок не нуждается в регенерации, ни в механической, ни в термической - достаточно только просеять и охладить песок теплообменником, подключив к системе обеспыливания (потери песка в пыль составляют ок. 1%).

Большая часть пленки в форме "улетучивается" в систему вакуумирования перед фронтом металла при заливке. Поэтому не может быть речи о науглероживании отливок, что встречается, например, при использовании Фуран-процесса. Остатки пленки можно собрать, перемешать с пылью и производить из них изделия типа напольных плит и черепицы, что уже изготавливают на Кировском заводе и Универсал (Новокузнецк).

Три вагоностроительных завода России при модернизации литейного производства
выбрали Вакуум-процесс для изготовления крупных железнодорожных отливок

Таблица 2. Модернизация литейного производства России для изготовления стальных Ж.Д. отливок

Завод, город	Технология изготовления литейных форм	Размер опок АФЛ фирмы HWS-Sinto, Германия, мм	Произв-ть АФЛ фирмы HWS-Sinto
Промлит, г. Чебоксары	Вакуум-процесс	3000x1800x500/500	20
ВКМ-Сталь, г. Саранск	Вакуум-процесс	3000x1800x500/500	12
ТВСЗ, г. Тихвин	Вакуум-процесс	3000x1800x500/500	20
Уралвагонзавод, г. Нижний Тагил	Сейатцу-процесс	1700х1000х500/500	60

Для реализации стратегических задач РЖД нужны все новые и новые грузовые вагоны на базе отливок высшего качества, полученных по инновационным технологиям. Эти вопросы уже успешно реализуются на Тихвинском вагоностроительном заводе (ТВСЗ), Промтрактор-Промлит (г. Чебоксары), ВКМ-Сталь (г. Саранск) по V-процессу.

ТВСЗ - Тихвинский вагоностроительный завод.. Идет активно строительство по объему, пожалуй, самого современно нового завода, включая литейное производство. Это один из немногих вновь строящихся заводов полного цикла вагоностроения. Площадь ТВСЗ - 50 га, площадь производственных помещений - 233 тыс. кв. м. Планируемая численность сотрудников - 3,5 тыс. человек. Общий объем инвестиций - более $800 млн.

ТВСЗ будет производить грузовые железнодорожные вагоны новой конструкции совместной разработки компании Starfire Engineering&Technologies (США) и Инженерного Центра Вагоностроения (Россия) на базе тележки с нагрузкой от оси колесной пары на рельсы 23,5 тонн и 25 тонн разработки компании Standard Car Truck (США) и типовой отечественной тележки. На ТВСЗ будет освоено производство 4 типов грузовых железнодорожных вагонов новой конструкции (полувагон с глухим кузовом, вагон-хоппер для минеральных удобрений, вагон-платформа для крупнотоннажных контейнеров погрузочной длиной 80 футов, универсальный полувагон с разгрузочными люками). Производственная мощность ТВСЗ - 13.000 вагонов, 65.000 колесных пар и 80.000 тонн стального Ж.Д. литья в год. В середине апреля 2010 годы получена первая крупная Ж.Д. отливка по Вакуум-процессу. ТВСЗ после длительных и многоэтапных инжиниринговых исследований для серийного производства выбрал литейное технологическое оборудование фирмы HWS-Sinto, Германия.

В конструкторском бюро компании Standard Car Truck (Чикаго, США) в апреле 2010 года прошли испытания опытных образцов комплектующих деталей тележек грузовых вагонов, изготовленных на ТВСЗ. Проверялась работа тележек типа Barber S-2-R модели 18-9810 с осевой нагрузкой 23,5 тс и модели 18-9855 с осевой нагрузкой 25 тс, разработанных в компании Standard Car Truck для производства на ТВСЗ. Конструкции тележек воплотили в себе многолетний опыт эксплуатации моделей семейства Barber, мировой парк которых насчитывает более трех миллионов единиц, а в странах Северной Америки его доля превышает 80%. Приемочная комиссия подтвердила соответствие опытных образцов требованиям конструкторской и технологической документации и рекомендовала их к эксплуатации. Использование современных технологий проектирования и высококачественных компонентов обеспечит значительно больший ресурс надежности конструкции тележки", - отметил заместитель начальника департамента технической политики ОАО "РЖД" Александр Иванов.

Существенное отличие тележки Barber - низкая стоимость ее жизненного цикла. Согласно расчетам по методике, разработанной Институтом проблем естественных монополий, обслуживание и ремонт тележки Barber S-2-R обойдется дешевле на 77% по сравнению с серийно выпускаемой 18-100. В результате массовой эксплуатации тележки экономическую выгоду получат все участники перевозок", - заявил управляющий директор ЗАО "КТС" - руководитель проекта ТВСЗ Алексей Алешин. В состав приемочной комиссии входили специалисты ТВСЗ, представители департамента технической политики ОАО "РЖД", Инженерного центра подвижного состава (ИЦ ПС) и компании-разработчика Standard Car Truck. Всего на начальном этапе на заводе будет налажен выпуск 11 модификаций вагонов на трех типах тележек, сообщил Алексей Алешин на IV международной выставке современной продукции, новых технологий и услуг Ж.Д. транспорта Exporail 2010. В ходе выступления руководитель проекта ТВСЗ особо отметил, что предприятие сможет обеспечить встраиваемость инновационной продукции в текущую эксплуатационную и ремонтную базу за счет высокой степени унификации и совместимости. Существенным достоинством вагонов с нагрузкой 23,5 и 25 тонн на ось является их практически полная (до 90%) унификация.

Промтрактор-Промлит (г. Чебоксары), входящий в "Концерн "Тракторные заводы" - производит литые заготовки из высокопрочного, серого и легированного чугуна, стальные отливки, высоконикелевые отливки, а также отливки из медных и алюминиевых сплавов; отливки методом электрошлакового литья, порошковой металлургии. Производство состоит из 3 цехов: Литейный цех №1 (ЛЦ-1), Литейный цех №2 (ЛЦ-12) и Литейный цех №3 (ЛЦ-3 - цех электрошлакового переплава). ЛЦ-1 - проектная мощность 115 тыс. тонн литья в год, в том числе стальных отливок по методу вакуумно-пленочной формовки - 55 тыс. тонн, общая площадью 130 тыс. кв. м, в том числе 48 тыс. кв. м - производственной площади.

ООО "Промтрактор-Промлит" является главным поставщиком крупногабаритного литья "Рама" и "Балка" в России. Клиентами Промлит по поставкам "Рам" и "Балок" являются (по рейтингу объемов поставки): ОАО "Росжелдорснаб"; ОАО РЖД; ОАО "Рузхиммаш"; ОАО "Алтайвагонснаб"; ОАО "Барнаульский ВРЗ"; РУП Белжелдорснаб; ОАО "Рославльский ВРЗ"; ОАО "Ярославльский ВРЗ".Значительный поставки реализуются внутри концерна ОАО "Промтрактор" для ЗАО "Промтрактор-Вагон", г. Канаш. Также идут поставки в США на базе сертификата Американских железных дорог.

На АФЛ вакуумно-пленочной формовки фирмы HWS-Sinto изготовляются 3 типа "Рам" и 4 типа "Балок": ЧЛЗ-100.00.002-05 "Рама усиленная" для тележек грузовых вагонов моделей 18-9770, 18-9771, 18-100 с нагрузкой на ось 23,5 тс с усилением зоны над внутренним радиусом буксового проема. Все отливки для испытаний и сертифицирования были изготовлены именно по методу вакуумно-пленочной формовки и достигли коэффициента запаса усталостной прочности минимум 2,0 (минимальный коэффициент по инструкциям РЖД составляет 1,8). "Рама" конфигурации 05 заменяет полностью раму устаревшей конструкции 04. Также производятся модификации 26.В.503.02.00.001 ("Рама Коломенская"), R 78221 ("Рама американская"); 9771-06.01.00.001 ("Балка Канашская"); ЧЛЗ-100.00.001-6 ("Балка надрессорная"); 26.В.503.01.00.001 ("Балка коломенская"); R 78220 ("Балка американская") (рис. 8).

Рис. 8. Полуформа низа для отливок "балка надрессорная" по технологии V-процесс Опока 3000x1800x500/500 мм
АФЛ фирмы HWS-Sinto, 20 форм в час на заводе "Промтрактор-Промлит"

На базе этих отливок ООО "Промтрактор-Промлит" на Третьем Международном салоне железнодорожной техники в Щербинке в сентябре 2009 года представил 3 модели вагонов: модель 12-2123 габарита ТПР с нагрузкой на ось 25тс, модель 12-1303-01 с увеличенным объемом кузова на тележках мод. 18-9771 с увеличенным межремонтным пробегом и улучшенными динамическими характеристиками; модель 12-1304 - совместная разработка - кузов ЗАО "ПТ-В", тележка - разработка ASF Keystone, осевая нагрузка 25тс, межремонтный пробег - 1 млн. км.

На АФЛ песчано-глинистой формовки производителя Герман, США, поставки 1977 года, изготовляются 2 типа "Рам" (изготовление "Балки" невозможно): ЧЛЗ-100.00.002-04 "Рама боковая"; ЧЛЗ-100.00.002-05 "Рама усиленная". Фирма Герман образовала совместно с концерном Sinto фирму Herman-Sinto, после ее преобразования, сотрудники вошли в новую фирму Roberts Sinto, которая является фирмой-сестрой фирме HWS-Sinto. Концерн Sinto является приемником ранее широко известного производителя АФЛ фирмы Герман, США. На базе технологии формовочных машин фирмы Герман, США во времена СССР на многих заводах изготавливались крупные Ж.Д. отливки.

На сайте завода Промтрактор-Промлит показано, что на АФЛ про Вакуум-процессу актуально производиться 55.000 тонн отливок в год, а это крупное Ж.Д. литье (рис. 9). Президент Некоммерческого партнерства "Объединения производителей железнодорожной техники" (НП ОПЖТ), старший вице-президент ОАО "РЖД" Валентин Гапанович и министр промышленности и энергетики Чувашии Юрий Волошин в марте 2010 года подписали Соглашение о намерениях по созданию на территории республики первого в России научно-производственного кластера по выпуску продукции железнодорожного назначения.



Рис. 9. Примеры стальные отливок "рамы боковой" и "балки надрессорной", изготавливаемые по Вакуум-процессу на заводе "Промлит", г. Чебоксары

Во время посещения заводов "Промтрактор-Промлит" и "Промтрактор-Вагон", где идут последние приготовления к пуску Универсального сборочно-сварочного комплекса (УССК), Валентин Гапанович отметил, что чувашские предприятия "Тракторных заводов" вошли в топ списка основных стратегических поставщиков железнодорожного ведомства страны: "Если бы мы в свое время в сотрудничестве с "Промтрактор-Промлит" не начали здесь развитие производства крупного железнодорожного литья для грузовых тележек, то на сегодняшний день у нас была бы большая проблема. Это помогло нам в ситуации ожесточенного спроса на вагонное литье, когда был острейший дефицит". На сегодняшний день на Промтрактор-Вагоне идут работы по постановке на производство подвижного состава, разработанного при участии американской компании Amsted Rail. Первый в стране научно-производственный кластер может стать железнодорожным. В Чувашии создается первый отечественный промышленный кластер. Базой для его создания станут предприятия "Концерна "Тракторные заводы". Формирование территориального научно-производственного кластера обеспечит создание, производство и продвижение на рынок конкурентоспособной продукции прежде всего для железнодорожной отрасли.

По словам главы Концерна "Тракторные заводы" Михаила Болотина, благодаря эффективному государственно-частному партнерству, а также участию машиностроительного холдинга в крупнейших международных проектах, уже через несколько лет специализированные предприятия группы смогут предложить потребителям более 20-ти наименований грузовых вагонов и платформ нового поколения. Машиностроительный холдинг "Концерн "Тракторные заводы" совместно с ОАО "РЖД" продолжает последовательную реализацию своего амбициозного проекта по освоению инновационных видов подвижного состава. 15 декабря 2009 г. на его профильном головном предприятии ЗАО "Промтрактор-Вагон" прошли приемочные испытания очередного опытного образца платформы для перевозки крупнотоннажных контейнеров мод. 13-9781 длиной погрузочной площадки 80 футов. Испытания проводились при участии представителей Департамента технической политики ОАО "РЖД", испытательного центра ООО "ИЦ ПС", г. Санкт-Петербург и других заинтересованных структур.

В результате других положительных приемочных испытаний в США были подписаны соответствующие акты и протоколы. Концерн "Тракторные заводы" намерен продолжить плановые работы по созданию современных образцов подвижного состава для нужд ОАО "Российские железные дороги". Следующим шагом специализированного предприятия машиностроительного холдинга в сотрудничестве с Амстед Рейл (Amsted Rail) станет проведение приемочных испытаний и сертификация для ОАО "Российские железные дороги" новой усиленной тележки модели 18-9836 с осевой нагрузкой 25 тс.

ВКМ-Сталь, г. Саранск - третий завод России по внедрению инновационной технологии Вакуум-процесс для изготовления ответственных крупных Ж.Д. отливок. "Базовый элемент" и Правительство Мордовии заключили соглашение о сотрудничестве. Генеральный директор компании "Базовый элемент" Олег Дерипаска и глава Республики Мордовия Николай Меркушкин подписали соглашение о социально-экономическом сотрудничестве. В настоящее время на территории Республики Мордовия действует несколько предприятий железнодорожного машиностроения, входящих в периметр ОАО "РКТМ" (крупным акционером ОАО "РКТМ" является ОАО "Русские Машины", входящее в группу компаний "Базовый Элемент"), в том числе ОАО "Рузхиммаш" - производитель вагонов и ООО "ВКМ-сталь" - производитель вагонного литья.

Одним приоритетным направлением сотрудничества "Базового элемента" и Республики Мордовия станет завершение строительства и ввод в эксплуатацию литейного комплекса нового поколения на расположенном в Саранске заводе "ВКМ-Сталь". В развитие этого проекта уже вложено более 3 млрд. рублей, дополнительные инвестиции составят более 2 млрд. рублей. Производственная мощность нового комплекса позволит вырабатывать 30 000 тонн крупного литья в год. Серийное производство будет запущено до конца 2010 года (рис. 10).


Рис. 10. Первые стальные Ж.Д. "рама" и "балка" по Вакуум-процессу завода ВКМ-Сталь, г. Саранск. Опока 3000x1800x500/500 мм АФЛ фирмы HWS-Sinto, Германия.

Таким образом, инновационные литейные технологии Сейатцу и Вакуум-процесс все активнее доминируют при модернизации производства Ж.Д. отливок в России. Особо следует подчеркнуть, что эта тенденция наблюдается и в Китае (рис. 11.). Заводы Промлит, Россия и Тианруи, Китай (АФЛ по 20 форм в час, Вакуум-процесс) уже давно имеют действующие сертификаты американских железных дорог на право изготовления и активно поставляют в США данные отливки, изготовленные по Вакуум-процессу. Вагоностроительные заводы США изначально являются первыми разработчики Ж.Д. вагонов, тележек и отливок для них, а также имеют самую длинную сеть современных железных дорог. Заводы Промлит и Тианруи являются ведущими поставщиками крупных Ж.Д. отливок не только для железных дорог своих стран, но также и для грузового вагоностроения США.



Рис. 11. Полуформы для крупных Ж.Д. отливок "балка" (а) и "рама" (b); стальные Ж.Д. отливки (с); новый цех с АФЛ по Вакуум-процессу фирмы HWS завода Tianrui, Китай (d)

Если особо крупные Ж.Д. отливки большинство заводов при модернизации последних лет решили производить по Вакуум-процессу, то средние Ж.Д. отливки эффективнее производить по Сейатцу-процессу, как, например, поступил УВЗ (Уралвагонзавод). ОАО "НПК "Уралвагонзавод" (УВЗ) заказал в условиях развития мирового финансового кризиса и принимает автоматическую формовочную линию по Сейатцу-процессу на заводе-изготовителе HWS-Sinto в Германии. 30 апреля 2010 г. была проведена заводская приемка автоматической формовочной линии типа "EFA-SD 7", работающей по технологии Сейатцу-процесс (песчано-глинистая формовка).

При достаточно большом размере опок 1700х1000х500/500 мм АФЛ может производить 60 комплектных форм в час, что является очень высокой производительностью для среднего стального литья, включая железнодорожное.

Особенностью является то, что поочередная подача модельной формовочной смеси с последующей подачей наполнительной смеси в опоки происходит полностью автоматически. Различные пропорции смеси могут быть выбраны технологом для каждой конкретной отливки и занесены в компьютер системы управления АФЛ. Поставка АФЛ фирмы HWS-Sinto комплексно включает систему выбивки отливок, манипулятор для снятия кустов отливок, систему смесеприготовления на 170 тонн/час и систему пылеудаления.

В России дан явный и однозначный сигнал к активной модернизации и государственной поддержке реального сектора экономики.

"Мы обязаны извлечь уроки из событий прошедшего периода. Ведь пока росли цены на нефть, у многих, что там скрывать, почти у всех были иллюзии, будто структурные реформы ещё могут подождать и сейчас нужно воспользоваться теми ценами, которые сложились….. Больше медлить с этим нельзя. Мы должны начать модернизацию и технологическое обновление всей производственной сферы. По моему убеждению, это вопрос выживания нашей страны в современном мире", - из Послания Президента РФ Дмитрия Медведева Федеральному Собранию 12.11.2009.

Из доклада на XI съезде "Единой России" Председателя Правительства РФ Владимира Путина: "Кризис также со всей жёсткостью показал, насколько дорого обходятся стране отторжение инноваций и низкая производительность труда, расточительность ресурсов, косность и неповоротливость бюрократии". "Уважаемые коллеги, чтобы двигаться вперед, нам нужно расчистить экономику от безнадежно устаревших и затратных производств, вычленить и поддержать в реальном секторе экономики по-настоящему конкурентоспособное ядро. Оно у нас есть. …Надо настроиться на то, что важнейшими факторами развития в ближайший период станут внутренние ресурсы - оптимизация и техническое перевооружение промышленности, рост производительности труда, формирование эффективной структуры занятости. По-другому пора начинать работать и бизнесу. К сожалению, очень многие привыкли руководствоваться простым, незатейливым правилом: выдавливать последние соки из устаревшего оборудования, влезать в долги в надежде на то, что государство подставит плечо и вытащит в конечном счете в последний момент из ямы. С такой психологией - а это психология временщиков - современную экономику не построишь. На законодательном уровне следует сформулировать требования, которые побуждали бы бизнес ежедневно трудиться над своей эффективностью.…Хотел бы подчеркнуть: прошлые достижения и заслуги тех или иных предприятий сами по себе не могут служить основанием для получения помощи со стороны государства. Нельзя порождать иждивенчество, консервировать техническую и управленческую отсталость. Сотни компаний за последний год в то же время показали и доказали, что способны развиваться в самых трудных условиях, преодолевать текущие проблемы, имеют внятные планы модернизации. И вы знаете, я видел много таких компаний в течение этого года. Иногда даже с удивлением - в сложных финансовых условиях люди добиваются замечательных результатов. Именно таким и надо помогать в первую очередь".

Наконец-то наступил долгожданный период глобального обновления технологий и оборудования промышленных предприятий, о чем так много писали на страницах данного журнала, включая примеры модернизации различных заводов мира. На самом высоком политическом уровне задана стройная стратегия модернизации всей экономики. К сожалению, только немногие из передовых литейных заводов в сложных условиях финансирования смогли решить некоторые вопросы точечной модернизации отдельных участков плавки, изготовления форм, стержней и др. В России есть примеры современных заводов, высоко эффективного литейного производства. Так, например, на 100% модернизировано производство отливок чугунных ванн по инновационной технологии вакуумно-пленочной формовки.

Всё многообразие отливок можно разделить по группам для оценки степени модернизации их производства на основе объемов поставок формовочных линий и стержневых комплексов, например по инновационным технологическим процессам Сейатцу, Вакуум, Cold-box-Амин и др. Тут особо следует отметить, что "львиная доля" поставленного и запушенного в последние пять лет импортного формовочного и стержневого оборудования предназначена в основном для производства железнодорожных отливок. При этом, конечно, сравнение проводится с учётом объёмов производства конкретных отливок. На втором месте по степени модернизации находится производство арматурных отливок. В наименьшей степени (исходя из годового объема производства отливок) модернизировано производство литых автокомпонентов. Отдельно стоит отметить примеры модернизации производства стальных марганцовистых отливок для горноперерабатывающего машиностроения в Украине и Казахстане, так как рынок производства и потребления отливок стран территории бывшего СССР пока является единым. Среди других групп отливок, получаемых литьём в разовые песчаные формы, ничтожно малы объемы производства на базе модернизированных литейных цехов. Из этого можно сделать вывод, что для модернизации нужны объективные предпосылки.

Таким образом, Вакуум-процесс и Сold-Box-Амин-процесс активно внедряются для производства стальных Ж.Д. отливок, что позволит в дальнейшем существенно улучшить качество изделий железнодорожного машиностроения и транспортных путей, строго в соответствии со стратегий развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 года, согласно решению Правительство Российской Федерации № 877-р от 17.06.2008. Надеемся, что аналогичный сигнал модернизации и поддержку от государства получат литейные заводы Украины по производству стальных Ж.Д. отливок. Ведь на Украине сосредоточено 4 вагоностроительных завода, а модернизация производства крупных Ж.Д. отливок проведена в очень ограниченном объеме и тем более по старым технологиям, которые используются на Кременчугском Стальзаводе еще с 1974 года.

Фирма HWS-Sinto приглашает технических специалистов и руководителей заводов на свой стенд на выставке "ЛитЭкс-2010" в Днепропетровске (12-15 октября 2010 г.), где они смогут получить самую актуальную информацию о современных тенденциях технологий формовки и изготовления стержней (в т.ч. для крупных стальных марганцовистых отливок) и обсудить вопросы модернизации литейного производства.

Сведения об авторах:

БУДАНОВ Евгений Николаевич [фото] - руководитель представительства в СНГ немецкой компании "HEINRICH WAGNER SINTO (HWS)", т.: +7 (499) 907-50-00, 907-52-55, 907-51-71; ф.: +7 (499) 907-21-50; e-mail: hws-moscow@nln.ru
МЕЛЬНИКОВ Игорь Александрович - специалист представительства в СНГ немецкой компании "HEINRICH WAGNER SINTO (HWS)", т.: +7 (499) 907-52-90, 907-50-00; ф.: +7 (499) 907-21-50; e-mail: hws-moscow@nln.ru

Опубликовано: ИТБ "Литьё Украины", №6 (118) 2010 г.
Дата публикации: 15.06. 2010 г.