Экономика современной термообработки: как газоплотные контейнеры снижают себестоимость без потери качества

Если ваше производство завязано на термообработке в защитной атмосфере, вы наверняка сталкивались с астрономическими счетами за газы. Особенно если используете баллонный азот.

Проблема в самой технологии: традиционные печи должны постоянно продуваться газом, чтобы защитить детали. Большая часть этого дорогого ресурла просто улетает в трубу.

Мы предлагаем принципиально другое решение — газоплотные контейнеры (ГПК).

В нашей новой статье мы детально разобрали экономику и сравнили:

• Во сколько обходится работа обычной камерной печи.
• Сколько газа реально экономит технология ГПК.
• Какой получается итоговая экономия в рублях (спойлер: до 5 млн рублей в год на одной печи!).

Все цифры — не теоретические выкладки, а результат расчётов на основе паспортных данных реального оборудования.

Содержание

• Введение: Основные статьи расходов и скрытые резервы экономии.
• Смена парадигмы: Как ГПК создает "эффективную систему".
• Экономика плотности загрузки: Почему вы начинаете экономить.
• Сравнительный анализ: Таблицы и расчеты экономии в рублях.
• Итоги и рекомендации: Кому и когда подходит технология ГПК.

Введение: основные статьи расходов в термообработке

Традиционно, любая термообработка является затратным процессом, вне зависимости от типов энергоносителей.

Эффективность организационных мер была наглядно подтверждена энергоаудитом, проведенным в Техническом университете Чалмерса (Швеция) на реальном производстве Bodycote. Исследование показало, что без капитальных вложений, лишь за счет оптимизации планирования производства, борьбы с утечками и простых мероприятий, можно достичь экономии в 753 МВт*ч/год, что составило 7.7% от общего энергопотребления предприятия. Это доказывает, что значительный резерв для снижения себестоимости кроется в грамотной организации процесса.

Однако для прорывного снижения себестоимости требуется смена технологической парадигмы.

Снижение затрат на этом этапе производства — одна из ключевых задач для экономики предприятия. Эти мероприятия включают в себя такие как снижение простоев, регулярность и качество техобслуживания (ремонт кладки и снижение потерь в среду), низкий коэффициент использования оборудования, утечки, неоптимальное планирование , закупка оборудования, не соответствующего современным стандартам тепловых потерь.

Нагрев под закалку, отжиг в среде защитного газа ответственных деталей, таких как подшипники, инструмент, крепеж, требует защиты от окалины и обезуглероживания. Традиционное решение — печи с постоянно продуваемой защитной атмосферой делается в камерных печах с защитной атмосферой. И расход газа в таких печах, является одной из основных статей затрат.

Предлагаем другую, не менее мощную парадигму экономии: радикальное снижение потребления самого дорогого ресурса в условиях Российской экономики — защитной атмосферы и увеличение пропускной способности капитального оборудования.

Смена парадигмы: От «умной печи» к «эффективной системе»

Предлагаем вам другой путь - технология газоплотных контейнеров (ГПК). Технология газоплотных контейнеров (ГПК) переносит функцию защиты с печи на контейнер. Печь становится универсальным источником тепла, а ГПК — индивидуальной защитной камерой для каждой партии деталей.

Печь, с которой используются стандартные контейнеры СШО-10,5.22/10 не требует сложной системы внутренней газоплотности, так как атмосфера держится в контейнере. Это упрощает конструкцию и снижает ее стоимость по сравнению с классической герметичной печью аналогичного назначения.

Радикальное сокращение эксплуатационных расходов

Газ тратится не на заполнение всего объема печи (несколько кубометров), а лишь на заполнение объема контейнера. У нашего ГПК объем 0.9 м³. Сравните это с объемом рабочего пространства печи. Экономия газа может достигать 70-80%. Кроме того, вы можете заказать контейнер меньшего объёма, что соответственно потребует меньше газа.

Рост производительности и снижение удельных затрат

Технология "конвейера": Наличие нескольких контейнеров (опция) позволяет организовать непрерывный цикл.

• Пока один контейнер нагревается в печи, второй охлаждается в камере охлаждения КОГПК, а третий — загружается/разгружается.
• Результат: Ликвидация простоев дорогостоящей печи. Она работает 24/7, ее стоимость амортизируется на большее количество продукции.
• Камера охлаждения КОГПК — это не просто дополнение, а инструмент для ускорения оборачиваемости всего комплекса, что напрямую снижает себестоимость единицы продукции

Стратегическая перспектива: от экономии газа к его регенерации

Технологии будущего — повторное использование защитной атмосферы. Перспективность подхода с повторным использованием защитной атмосферы была подтверждена успешным проектом, реализованным при поддержке Министерства энергетики США (DoE). В ходе демонстрации на предприятии Dana Corporation система регенерации Atmosphere Recovery, Inc. (ARI) показала сокращение потребления газа на 96% и общих энергозатрат на 40% с окупаемостью инвестиций от 6 до 24 месяцев. Технология газоплотных контейнеров является логичным и экономически оправданным первым шагом на пути к созданию таких замкнутых систем, позволяя начать экономить уже сейчас и подготовить инфраструктуру для будущего внедрения регенерации.

Экономика плотности загрузки: почему мы экономим газ ещё до начала процесса

Часто упускают из виду, что основная статья расхода защитного газа — это объем рабочего пространства печи. Горизонтальные камерные печи, по своей конструкции, имеют значительный «мёртвый» объем — пустое пространство, которое необходимо постоянно продувать и нагревать, даже если оно не занято деталями. Это к возможным возражениям ниже, где мы сравниваем казалось-бы разные объёмы.

Здесь технология газоплотных контейнеров бьёт точно в цель. Во-первых, детали в контейнере можно упаковать с максимальной плотностью. А во-вторых, его внутренний объем несоизмеримо мал к объёму печи. В итоге, на создание защитной среды нужно в разы меньше дорогого газа. .

Экономия здесь закладывается ещё на этапе загрузки: меньший объем газа для продувки + полное отсутствие постоянного поддерживающего расхода = снижение затрат в 3-15 раз в зависимости от типа вытесняемой печи

Качество как экономический фактор

Сведите риски брака к нулю. Брак из-за окалины и обезуглероживания — это прямые убытки (стоимость металла, предшествующей механической обработки, утилизации). Состав системы предусматривает наличие автоматической системы подачи и смешения газов. За газовой средой следит автоматика — это почти полностью снимает "человеческий фактор" и риски, связанные с квалификацией оператора. А при использовании взрывоопасных газов, эти риски, надо сказать, весьма существенны.

Сравнение экономических затрат при применении газоплотных контейнеров

Возьмём из справочника данные по двум типам печей.

Таблица 1. Итоговая таблица для наглядности: сравнительный анализ (за один производственный цикл) учитывая полный цикл работы для всех типов печей: первоначальная продувка + поддержание атмосферы

Модель расхода для всех печей за полный цикл

Исходные данные для пересчета:

Фактические объемы рабочих камер:

• Печь 1 : 0.6 м × 0.5 м × 0.5 м = 0.15 м³.
• Печь 2: 1.2 м × 0.6 м × 0.5 м = 0.36 м³.
• Газоплотный контейнер ГПК-10.0,9/9: 0.9 м³ (паспортные данные).

Технологическая норма продувки: Для вытеснения воздуха и создания контролируемой атмосферы требуется подача 3-5 начальных объемов оборудования. В расчетах используем стандартное значение 3 объема.

Время типового цикла термообработки: Принято 8 часов.

Эксплуатационный расход газа: Данные о потреблении в рабочем режиме взяты из технических описаний оборудования:

• Печь 1 (исполнение 1): не более 0.25 м³/час.
• Печь 2 (исполнение 2): 3–5 м³/час (в расчетах используется среднее значение 4 м³/час).
• Система ГПК: ~0 м³/час (поддерживающий расход отсутствует благодаря герметичности контейнера).

Расчет объемов камер и продувки

Печь 1:

• Объем камеры = 0.6м * 0.5м * 0.5м = 0.15 м³
• Продувка (3 объема) = 0.15 м³ * 3 = 0.45 м³

Печь 2 :

• Объем камеры = 1.2м * 0.6м * 0.5м = 0.36 м³
• Продувка (3 объема) = 0.36 м³ * 3 = 1.08 м³

Ваш ГПК-10.0,9/9:

• Объем = 0.9 м³ (по техпаспорту)
• Продувка (3 объема) = 0.9 м³ * 3 = 2.7 м³

2.Полный расход газа за цикл (8 часов)

• Печь 1: 0.45 м³ (продувка) + (0.25 м³/ч * 8 ч) = 2.45 м³
• Печь 2: 1.08 м³ (продувка) + (4 м³/ч * 8 ч) = 33.08 м³
• ГПК: 2.7 м³ (продувка) + ~0 м³ (поддержание) = 2.7 м³

Экономика при разных ценах на газ (за цикл и в год)

Годовой расход (750 циклов):

• Печь 1: 2.45 м³/цикл * 750 = 1 838 м³/год
• Печь 2: 33.08 м³/цикл * 750 = 24 810 м³/год
• ГПК: 2.7 м³/цикл * 750 = 2 025 м³/год*

*Несмотря на небольшой абсолютный перерасход на цикл, удельные затраты ГПК на единицу продукции в 5 раз ниже

1.Стоимость газа: 15 руб/м³ (технические атмосферы)

• Экономия ГПК vs Печь 1: (1 838 - 2 025) * 15 = -2 805 руб./год (перерасход)
• Экономия ГПК vs Печь 2: (24 810 - 2 025) * 15 = 341 775 руб./год

2.Стоимость газа: 225 руб/м³ (баллонный азот)

• Экономия ГПК vs Печь 1: (1 838 - 2 025) * 225 = -42 075 руб./год (перерасход)
• Экономия ГПК vs Печь 2: (24 810 - 2 025) * 225 = 5 126 625 руб./год

Итоговый вывод

Вывод: По сравнению с малогабаритной муфельной печью (0.15 м³) система ГПК показывает сопоставимый, но чуть более высокий расход газа, однако полезный объем ГПК в 6 раз больше (0.9 м³ vs 0.15 м³). Несмотря на сопоставимый абсолютный расход, ключевое преимущество ГПК раскрывается при анализе удельных затрат на единицу продукции:

Удельный расход газа на 1 м³ обрабатываемых деталей:

• Печь 1: 2.45 м³ / 0.15 м³ = 16.3 м³ газа/м³ деталей
• ГПК: 2.7 м³ / 0.9 м³ = 3.0 м³ газа/м³ деталей

Экономия: 81% на единицу продукции

Да, за цикл тратся немного больше газа, но обрабатываем в 6 раз больше деталей, поэтому стоимость газа на одну деталь падает в 5 раз

Для совсем маленьких партий, мы рекомендуем использовать малые муфельные печи для нагрева в защитной среде СНО(З).

Практические рекомендации

• Для малых партий (менее 0.15 м³) лучше использовать малую муфельную печь. Тут она вне конкуренции.
• Для средних и крупных партий (0.15-0.9 м³). Это зона максимальной эффективности ГПК. Получаем пятикратный рост производительности при том же расходе газа.
• При замене крупных печей (0.36 м³) экономия достигает 341 тыс. руб./год на технических атмосферах и 5,1 млн руб./год на баллонных газах. Вот здесь экономия становится действительно ощутимой.

Наши технологи готовы провести бесплатный расчет экономического эффекта от внедрения системы на базе газоплотных контейнеров для ваших конкретных задач.

• Запросить расчет →
• Посмотреть полный каталог оборудования →

Главный экономический эффект ГПК — даже не в абсолютной экономии газа. Важнее другое: вы резко поднимаете производительность и снижаете затраты на каждую деталь. По сути, вы делаете больше за те же деньги.

В то время как многие предприятия фокусируются на локальной оптимизации энергозатрат, технология газоплотных контейнеров предлагает стратегический апгрейд всей системы. Она является логичным и самым эффективным следующим шагом после энергоаудита, позволяя не "латать дыры", а кардинально изменить принцип работы. Более того, замкнутая система ГПК создаёт идеальную платформу для будущего внедрения систем регенерации и повторного использования атмосферы, что является следующим уровнем экономической и экологической эффективности.

---

Дополнительные материалы

Более подробно ознакомиться с техническими характеристиками, комплектацией и принципом работы промышленного комплекса на базе газоплотных контейнеров вы можете на нашем сайте:

• Газоплотные контейнеры (ГПК).
• Шахтные печи (СШО).
• Система подачи газов (СПСГ).
• Малые муфельные печи для нагрева в защитной среде СНО(З).

---

Валенцев А.А.