— Начнём с азов. Чем отличается чугун от стали?
— Главное отличие — содержание углерода. Оба сплава являются сплавами железа с углеродом, но в чугуне его объём больше — от 2,14%. В стали содержание углерода не превышает 2%.
Что касается технологий получения отливок, у нас есть два варианта. Первый — классический метод с использованием передельного или литейного чугуна, стального лома и добавок. Второй, который мы применяем уже около семи лет, — это производство синтетического чугуна. Он обладает более высокими прочностными характеристиками. Технология заключается в том, что мы берём конструкционную сталь и путём науглероживания доводим содержание углерода до требуемых параметров чугуна. Это даёт более высокие показатели качества. Высокопрочные чугуны мы сейчас делаем только синтетическим способом.
По сравнению со сталью у чугуна есть несколько ключевых технологических преимуществ. Температура заливки стали выше примерно на 200 градусов. Сталь более склонна к образованию усадочных дефектов, поэтому выход годных стальных отливок обычно не превышает 50%, а у чугуна может достигать 80%. Это зависит от конфигурации изделия, но такая особенность в любом случае присутствует. Кроме того, стальные отливки кристаллизуются и охлаждаются гораздо быстрее, и для них обязательна термообработка — нормализация, отжиг или закалка. Для примерно 80% чугунных отливок термообработка не требуется. Если углубляться в детали, отличий можно найти множество, но это основные.
— Какие методы литья применяются на заводе? Как организован процесс и какие технологии используются?
— На сегодняшний день предприятие использует две основные технологии: литьё в песчано-глинистые смеси (ПГС) и литьё в холодно-твердеющие смеси (ХТС). Лет пять назад мы ещё использовали литьё в металлические формы (кокильное), но это направление было свёрнуто. Таким образом, остались ПГС и ХТС. Что касается организации, оба наших литейных цеха оснащены автоматическими линиями, также есть участок ручной формовки для мелкосерийных заказов.
— Какие конкурентные преимущества завода вы бы назвали по сравнению с другими предприятиями?
— Во-первых, наличие двух технологий позволяет нам гибко варьировать как по типам сплавов, так и по конфигурации отливок. Мы производим детали массой от 5 кг до полутора тонн — это наше преимущество.
Во-вторых, у нас есть индукционные печи ёмкостью 3 тонны, что позволяет работать как с мелкими, так и с крупными сериями.
В-третьих, это компетенции персонала. Например, в прошлом году мы освоили 23 новых изделия и реконструировали 5 позиций из предыдущих лет. Навыки быстрого освоения у нас выше, чем у многих конкурентов.
В-четвертых, наличие собственного станочного парка, позволяющего изготавливать модельную оснастку. Не каждое предприятие может себе это позволить. Совокупность конструкторско-технологической поддержки и собственного станочного парка даёт нам значительное преимущество.
— Вы упомянули, что в прошлом году было освоено несколько десятков изделий. Можете привести примеры наиболее сложных или ключевых?
— Были, например, ступицы для «Ростсельмаша», тормозные диски для «Транспневматики». Это сложное и ответственное изделие. Параметров контроля, которые мы должны соблюсти, не менее 15. Диапазон требований по характеристикам очень жёсткий, это не ГОСТ, а специальные технические условия. Мы под них подстраиваемся. Претензий с их стороны сейчас нет. Мы, кажется, единственные, кто с ними стал работать, так как до нас другие предприятия не брались из-за сложности изделия. Более того, сам материал — чугун с вермикулярным графитом — это сложный в производстве сплав. Требуется высокий уровень производственной культуры. Всё должно чётко соблюдаться: технология, режимы. Даже лишние граммы могут повлиять на результат.
Возвращаясь к примерам новых изделий: были также корпуса букс, несколько разновидностей задвижек, опорные стаканы для атомной станции. Один тип стаканов даже пошёл в серию. В хорошие времена мы осваивали примерно одно новое изделие в месяц.
— Опишите, пожалуйста, всю технологическую цепочку — от идеи до готового изделия.
— Всё начинается с запроса заказчика, который поступает в приёмную или напрямую в отделы маркетинга или реализации конечной продукции. К запросу прикладывается чертёж готового изделия и указывается потребность. Отдел маркетинга согласовывает возможность изготовления с производственно-техническим отделом и главным инженером. Решение «брать или не брать» часто зависит от серийности. Например, если просят 5 деталей по 10 кг, то есть суммарно 50 кг металла, мы, скорее всего, откажемся, так как затраты на оснастку будут неоправданны. У нас есть экономически целесообразные минимальные объёмы.
Если изделие подходит, мы берём его в теоретическую проработку. Конструктор рассчитывает металлоёмкость, количество изделий в форме, необходимые трудовые ресурсы. Эти данные передаются инженеру по нормированию, который формирует ведомость расхода материалов. Далее подключается отдел труда и заработной платы для расчёта стоимости работ, и экономисты сводят всё в коммерческое предложение. Его отдел маркетинга согласовывает с заказчиком. Если условия устраивают, заключается договор, определяются сроки, и задача спускается в производство.
Есть и второй сценарий: по заявке отдела маркетинга мы формируем план освоения новой продукции на следующий год. Эти изделия идут вне очереди, по утверждённому графику.
Следующий этап — конструктор начинает проектирование отливки, согласовывает её с заказчиком, затем проектирует модельно-стержневую оснастку. Этот этап занимает около двух недель. Параллельно другой конструктор готовит управляющие программы для станков с ЧПУ, которые будут эту оснастку изготавливать. Готовые программы и чертежи передаются в цех литейной оснастки. У нас два таких цеха: один делает деревянные и пластиковые модели (для единичных партий или мелких серий), другой — металлические (для крупных серий). Изготовление оснастки занимает около двух недель.
Готовая оснастка поступает в литейный цех. Технологи готовят инструкции для первой плавки с указанием температуры заливки, времени охлаждения, свойств смесей и т.д. Первая отливка — это пробная плавка, которая даёт 10–12 заготовок. Их очищают, проводят обрубку, зачистку и начинают все виды контроля: замеры, исследования. Отдел подготовки производства готовит акт, где указывается: либо изделие готово к серийному производству, либо нужны доработки оснастки. При необходимости оснастку корректируют. Далее отливается опытная промышленная партия, которая отправляется заказчику. И тут всё зависит от его обратной связи. Бывает, что мы всё сделали, а ответа нет, и мы не можем двигаться дальше.
— Чем заказчики объясняют такое отсутствие обратной связи?
— Часто люди, которые заключают договоры, оторваны от производства. Взаимодействия между этими звеньями нет. Иногда нам приходилось буквально упрашивать производственников заказчика, чтобы они взяли наши образцы в работу, поскольку образцы уже оплачены. Ситуация кажется нелепой, но это не разовые случаи. С менеджеров требуют наличие альтернативных поставщиков, а производственникам этого не нужно, им не нужно внедрять что-то новое, это для них создает только сложности.
— Как предприятие добивается лучших характеристик продукции и каковы основные причины брака?
— Мы делаем большой упор на контроле качества всех этапов производства, для чего стали применять различные технологические возможности, например, установку датчиков контроля температуры в режиме реального времени. Это нужно, чтобы минимизировать человеческий фактор — основную проблему и причину брака. В литейном производстве очень многое зависит от опыта и навыков. Текучка кадров высокая, а новичок, не понимая тонкостей, может допустить ошибку.
Например, контроль температуры заливки теперь ведётся не только погружными термопарами, но и автоматическими термоскопами на двух участках заливки. Данные в реальном времени видны диспетчеру завода. Если параметры выходят за заданный диапазон, диспетчер сразу сообщает начальнику смены для проверки. Тот проводит ручное термоизмерение. Такой контроль очень дисциплинирует.
Вторая серьёзная причина брака — погодные условия, особенно осенью и весной, при высокой влажности. Недавно столкнулись с проблемой: экзотермические прибыли (специальные вкладыши) хранились в цехе, набрали влагу, и при заливке пошли газовые раковины. Пришлось организовать сухое хранение и выдавать их непосредственно перед использованием. В прошлом году была похожая история с локомотивными колодками: металлический каркас завезли с холода в тёплый цех, он отпотел, и внутри отливки образовались дефекты. Эти факторы сложно контролировать, о них узнаёшь только постфактум.
— Можно ли решить эти проблемы полной автоматизацией и созданием герметичных цехов?
— Насколько я знаю, в литейном производстве это очень сложно. Я лично побывал на 50 предприятиях, в том числе в совсем новом цехе – 2018 года постройки. И нигде тако го нет. При заливке выделяется огромное количество газов и пыли. Чем больше герметизируешь, тем хуже условия для человека. Возможно, такие решения где-то в мире есть, но в России я не видел. Что касается роботизации, мы прорабатывали вопрос роботизации участка очистки отливок (обрубки). Это тяжёлый труд. Но столкнулись с тем, что в России нет готовых решений для такой разносерийной продукции, как у нас. Есть роботы для единичных операций, но для нашего ассортимента это не подходит. Возможно, к этому придём, но не сейчас. То есть мы в этом плане работаем, не откладываем в долгий ящик. Скажем так, есть наработки, но для выпускаемых нами изделий пока роботизированный метод не подходит.
— Как организован входной контроль сырья и материалов?
— На предприятии внедрена система входного контроля. Проверке подвергаются практически все материалы согласно утверждённому перечню, который актуализируется раз в год. Для контроля используется оборудование центральной заводской лаборатории. С поставщиками тоже бывают сложности — некоторые пытаются «схитрить», меняя состав. Поэтому перечень показателей для проверки постоянно дополняется.
Сложнее с такими материалами, как модификаторы (добавки в расплав для придания определённых свойств). Их состав сложный, и не все параметры мы можем проверить сами. Были случаи, когда норма расхода модификатора росла без видимых причин. Приходилось отправлять образцы на независимую экспертизу, чтобы выявить изменение состава и предъявить рекламацию поставщику.
У нас, как правило, используется два вида модификаторов — один графитизирующий на основе бария, а второй на основе магния, который позволяет получать шаровидный графит.
— Вы уже рассказали о системе контроля на участках плавки и разливки. Все данные отслеживаются в реальном времени?
— Да, система «WinCC», которую мы внедрили, позволяет контролировать не только температуру заливки. Мы в режиме онлайн видим, как работает печь: как набирает температуру, как проходит выдержка. Если есть отклонения, это сразу фиксируется. Данные хранятся несколько месяцев, что позволяет проводить ретроспективный анализ.
Мы пришли к этому, столкнувшись с проблемами при производстве стали. Оказалось, что иногда печь открывали раньше времени, и часть изделий не получала нужной структуры. Внедрение контроля решало эту проблему. Сейчас мы контролируем также приготовление смесей: дозировку песка, бентонита. Можем отслеживать соблюдение норм расхода. Постепенно мы внедряем эту систему на всех ключевых участках, дорабатываем её под нужды специалистов. У нас сильная IT-команда, которая помогает в этом. За последние 4-5 лет мы серьёзно продвинулись в этом направлении.
— Какие вы видите основные узкие, проблемные места в технологическом цикле?
— Первая проблема — квалификация персонала. Когда завод входил в холдинг, произошло сокращение штата технологов в цехах. Через несколько лет поняли, что это была ошибка — таких специалистов сейчас очень сложно найти. За 8 лет моей работы сменилось 3-4 начальника отдела подготовки производства, не говоря уже о технологах. Начальник отдела управления качеством менялся 4 или 5 раз. Ключевые специалисты уходят, а от них многое зависит. Пока нового человека обучишь, проходит время, а права на ошибку нет. Одному-двум людям на предприятии не вытянуть всю технологическую базу. Нужно укреплять цеха технологами. Мы, например, взяли молодого специалиста во второй цех. За два года он научился анализировать и задавать правильные вопросы, что очень помогает.
Вторая проблема — территориальная разобщённость. У нас есть труболитейный цех, который находится отдельно. Мы долго дискутировали и сейчас прорабатываем проект по переносу автоматической линии из этого цеха во второй, чтобы скомпоновать всё производство в одном месте. Сейчас это неудобно и дорого: отдельное отопление, освещение, логистика. Перенос, хоть и потребует затрат, экономически целесообразен и должен помочь.
— Есть ли дорожная карта технологического развития на ближайшие год-два?
— Да, перенос линии из труболитейного цеха — ключевой проект. Это позволит нам увеличить возможности по стальному литью. Сейчас в труболитейном цехе только одна однотонная печь, и мы не можем производить более 100 тонн жидкого металла в месяц (около 50 тонн отливок). А спрос на крупнотоннажные серии есть. Второй цех оснащён тремя трёхтонными печами, которые могут работать и со сталью, и с чугуном, что позволит увеличить производительность.
Второе направление — восстановление и развитие механического цеха. Есть планы по восстановлению расточного станка, который стоит на консервации. Он не работал лет 5, но мы будем пытаться его вернуть в строй. Также планируем обновлять станочный парк, особенно фрезерный, который морально и физически устарел. В наших дальнейших планах увеличивать именно станочную базу.
— Отслеживаете ли вы передовые мировые технологии в литейном деле? Что было бы интересно внедрить?
— Интересная тема — литьё по газифицируемым моделям (ЛГМ). Этой технологии уже лет 20, но в России в этой сфере мало компетенций. Мы общались с предприятием «Прометалл», которое вложилось в эту технологию и обучало специалистов в Китае. В Китае она хорошо развита, у нас — мало кто применяет. Эта технология даёт меньше брака и высокое качество поверхности, сопоставимое с уровнем немецких производителей. Она позволяет выходить на хорошие серии с качеством выше, чем у ПГС и ХТС. Но есть и минусы: ограничения по конфигурации отливок и склонность к короблению. Тем не менее, плюсов больше, и я думаю, это направление будет востребовано в России.
— Кто, на ваш взгляд, законодатель технологических мод в литейном деле?
— Немцы. Безусловно. Они ушли далеко вперёд. Китай, конечно, научился делать хорошее формовочное оборудование, неплохие индукционные печи (хотя три года назад на них все жаловались). Но, например, стержневое оборудование такого качества, как у немцев, я не встречал ни у китайцев, ни у турок, ни у индусов. Немцы дорожат своей репутацией: если технология отработана и даёт высокое качество, они никогда не пойдут на её удешевление в ущерб качеству. У нас же часто пытаются заменить материалы на более дешёвые, лишь бы снизить стоимость. В этом нам стоит у них поучиться.
Что касается Китая, они умеют делать красивую продукцию. Я видел их чугунные трубы — блестящие, как зеркало. Но при испытаниях на удар наша труба, упав с метра, оставалась целой, ей можно было гвозди забивать, а их — разлеталась на мелкие куски. Однако для некоторых перекупщиков важен внешний вид, а не прочность, поэтому конкурировать сложно. В целом, по качеству литых изделий, особенно ответственных, российские производители, на мой взгляд, могут быть на уровне или даже выше.
— Чугунные трубы во многом заменил пластик. Как вы считаете, эра чугуна и стали ушла или у них есть будущее?
— С трубами — отдельная история. В 2017 году пластик только начал появляться как аналог чугуна, а к 2020-му на выставках мы видели пластиковые трубы с характеристиками уже выше чугунных. Это прогресс. Но есть изделия, где замена невозможна. Например, локомотивные колодки. ВНИИЖТ много лет пытался разработать композитный аналог, но нужных фрикционных свойств для торможения добиться не удалось. Так что полностью отказаться от чугуна в ближайшее время не получится.
Меня больше тревожит другая тенденция. Конструкторы в институтах часто закладывают избыточные требования к материалам. Вижу, как многие детали, для которых раньше хватало обычного чугуна, теперь проектируют из высокопрочного. Соответственно, растёт стоимость. Те же задвижки: давление, среда не изменились, а материал поменяли. Зачем? Раньше конструкторы лучше понимали производство и его экономику. Сейчас же лишние требования просто перекладываются в цену, делая изделие невыгодным для самого заказчика. Иногда кажется, что это делается, чтобы ограничить вход новых игроков на рынок. В общем, эра чугуна и стали далеко не закончена, но работать нужно умнее.
— Вы как специалисты, какие видите основные проблемы в отрасли и что бы вы предложили для их решения?
— Ключевая проблема — кадры. Это мнение не только моё, но и многих коллег по отрасли. Проблема глубокая: закрылись профильные кафедры в вузах. Я, например, заканчивал Омский госуниверситет — это был один из последних наборов по специальности «Литейное производство». Мотивации у молодёжи идти в эту сложную отрасль почти нет. Из-за этого мы теряем научную базу и конкурентоспособность.
Раньше, до 1990-х, каждое литейное предприятие имело экспериментальный цех, где отрабатывались новые технологии и осваивались изделия, не мешая основному производству. Сейчас такого в России почти ни у кого нет.
Второе — вопрос господдержки. В Китае правительство активно субсидирует и поддерживает свою промышленность. Если мы все материалы закупаем у них, то конкурировать сложно. Обидно. Некоторое регулирование и поддержка на государственном уровне могли бы помочь выровнять условия. Таково моё видение ситуации.
