Курс «Основы выбора и применения материалов для трубопроводной арматуры»

Технико-экономическая эффективность литейных сплавов. Системный анализ литой стали. Сталь как системный объект. Системный инжиниринг литых сталей. Способы инжиниринга литых сталей.

Обзор методик. Моделирование задачи. ТРИЗ. Применение в металловедении. Метод ММЧ. Решение задачи и направление поиска. Использование для выбора легирования. Приемы решения металловедческих задач. Системный анализ стали.

Прогнозирование на основе методики АРИнЗ и дальнего прогнозирования. Диалектика в металлах. Жизненный цикл сталей. История хромомарганцевой стали в рамках нержавеющих и аустенитных сталей. Проблемы и противоречия при переходе на новую систему легирования.

Модуль 5 "Системный инжиниринг литых сталей с применением элементов ТРИЗ" дает представление об основах понимания стали как системы и использования современного системного подхода к анализу и развитию литых сталей.

Справка:

Системная инженерия – междисциплинарный подход и средства для создания успешных систем. Междисциплинарный подход охватывает все технические усилия по развитию и верификации интегрированного и сбалансированного в жизненном цикле множества системных решений, касающихся людей, продукта и процесса, которые удовлетворяют потребности заказчика.

Основными вопросами модуля являются:

– Технико-экономическая эффективность сплавов.

– Системный инжиниринг литых сталей, включая инжиниринг и основы системного подхода и системного анализа.

– Способы инжиниринга литых сталей, такие как синтез сплавов, ФСА, АРИнЗ и приемы решения металловедческих задач для металловедов и литейщиков.

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЛИТЕЙНЫХ СПЛАВОВ

Чтобы быть включенным в конструкцию, сплав должен доказать свою технико-экономическую эффективность. Чаще всего, технико-экономические показатели связаны с обобщенным качеством сплава. Они включают несколько групп параметров: возможность поставки природного и вторичного сырья, функциональность сплава, техническую эффективность, надежность, технологичность, экономичность и даже токсичность, горючесть, возможности утилизации, его экологичность, транспортабельность, и пр. Для литых сплавов кроме основных показателей прочности, а также конструкционной прочности, надежности и ресурса, сюда могут быть включены и показатели литейной эффективности.

СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ЛИТОЙ СТАЛИ ДЛЯ КРИОГЕННЫХ ТЕМПЕРАТУР

Системный анализ стали на подготовительном этапе предполагает выделение основных симптомов проблемы, формирование дерева проблем системы и выбор наиболее предпочтительного способа решения проблемы. Для криогенной арматуры, которая является надсистемой для используемых материалов, эффективно строить дерево проблем. Целью построения является оценка и выбор наиболее предпочтительного решения проблемы.

Системой принимается литая сталь как вещество совместно со способом производства, включая выплавку, разливку, кристаллизацию, затвердевание и охлаждение отливки, а также с иерархией структурных особенностей самой стали. Такая система – "Литая сталь" – будет характеризоваться целостностью, множественностью параметров и функций, сложностью поведения системы, нерегулярностью поступления возмущений, наличием конкурирующих сторон и неопределенностью, взаимоувязанностью и сложностью входящих в нее подсистем.

СИСТЕМНЫЕ ОБЪЕКТЫ

Литую сталь как системный объект можно представить схемой, рис. 1.2.

Рис. 1.2. Литая сталь как системный объект

Схема процесса инжиниринга сплава показана ниже

Рис. 1.3. Схема связи стали и процесса ее создания со свойствами

Процесс «жизни» сплава определяется технологической взаимосвязью от его изготовления до работы в изделии. Технологическая схема процесса показана ниже.

Рис. 1.4. Технологическая схема создания и «жизни» литой стали

Каждый из этапов может быть представлен как отдельная подсистема получения стали как системного объекта, как это видно на примере завалки, и одновременно дать картину появления дефектов на каждом из этапов получения стали.

Этап "Завалка"

Рис. 1.5. Этап "Завалка"

По результатам анализа совокупных дефектов стали выбираются наиболее важные цели системы "Литая сталь". Так, ими в порядке относительной важности целей являются:

1. Плотность – герметичность отливки

2. Высокий уровень пластичности и вязкости

3. Высокие литейные свойства

4. Технологичность (обрабатываемость резанием, свариваемость)

5. Экологичность (особенно важно при выплавке и сварке Mn-содержащих сталей).