CC BY
185
ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО
УДК 658.6:621.74 Вдовин К.Н., Иванова В.А.
ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ЛИТЕЙНОГО КОКСА ПО ЗНАЧЕНИЯМ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА
Аннотация. Рассмотрен вопрос оценки качества литейного кокса. Предложена собственная методика оценки качества кокса, учитывающая данные, поступающие на предприятие с сертификатом качества. Есть пример оценки качества кокса. Ключевые слова: качество, кокс, чугун литейный, методика, сертификат.
Оценка качества любой продукции, в том числе литейного кокса, представляет собой процесс получения свидетельств степени соответствия количественных показателей качества продукции установленным требованиям к качеству этой продукции. Процесс получения таких свидетельств основывается на различных методах в зависимости от вида продукции. Например, в работе Г.Г. Азгольдова с сотрудниками, установлены два понятия в области оценки качества: «оценивание» и собственно «оценка». Под оцениванием понимается процесс, результатом которого является информация о качестве продукции с учетом всех его свойств. Оценка же представляет собой результат процесса оценивания. При этом процесс оценивания качества состоит из двух этапов:
- создание методики оценивания качества;
- применение методики оценивания качества.
В представленной работе под термином
«оценка качества» литейного кокса понимается процесс получения степени соответствия количественных показателей качества литейного кокса установленным требованиям (рис. 1). На рис. 2 представлены возможные методы оценки качества литейного кокса.
Оценить качество литейного кокса можно путем наличия доказательства соответствия требованиям ГОСТ 3340-88 на литейный кокс [1]. Ими, как правило, является сертификат качества на партию литейного кокса, в котором содержатся значения показателей качества поставленной партии. Поскольку в нормативной документации обычно указаны лишь предельные значения показателей качества литейного кокса, то задача поставщиков не превышать эти значения [2-4]. Тем не менее кокс, соответствующий требованиям нормативной документации, может существенно отличаться от партии к партии, а также иметь низкое качество для выплавки чугуна. То есть имеющийся способ оценки качества литейного кокса может быть неэффективным.
Существует другой метод оценки качества, позволяющий присвоить литейному коксу уровни ка-
© Вдовин К.Н., Иванова В.А., 2015
чества: отличное, хорошее, удовлетворительное и неудовлетворительное. Сущность метода заключается в оценке каждого показателя качества в сравнении с требованиями ГОСТ [1], а затем в получении комплексного показателя качества кокса. Недостатком этого метода является то, что показатели, определяемые по ГОСТ или ТУ, не охватывают все требования к качеству литейного кокса. Поэтому полученная оценка не может быть объективной.
Качество литейного кокса по ГОСТ 3340-88 определяется такими показателями, как массовая доля общей серы ( , %) - не более 0,6%; зольность ( , %) - не более 12%; массовая доля общей влаги в рабочем состоянии топлива ( , %) - не более 5%; показатель прочности (М40, %) - не менее 73%; массовая доля кусков размером менее нижнего предела, в том числе размером менее 40 мм (%) -не более 6%.
Значения показателей качества поставляемого литейного кокса, соответствующего требованиям указанного ГОСТ, не являются стабильными. Нами установлено по данным сорока шести сертификатов качества на литейный кокс марки КЛ-1, поставляемый от одного поставщика на предприятие Ярославской области в 2014 году, что массовая доля общей влаги варьировалась в течение года от 4,0 до 5%, зольность - от 9,9 до 12,0%, значение общей серы в коксе составляла от 0,42 до 0,48%, показатель прочности - от 73,0 до 73,6 % и массовая доля кусков менее 40 мм - от 5,5 до 5,9% [5, 6].
Колебание состава кокса, как составляющей шихты, приводит к нестабильности состава выплавляемого чугуна. Ранжирование кокса по показателям качества позволит обеспечить упорядочение свойств кокса при смене поставщика, складировании кокса в зависимости от его состава, а также вносить корректировки в расчет шихты, тем самым обеспечив постоянство состава шихты при выплавке чугуна.
По данной методике качество литейного кокса оценивается с присвоением ему уровня качества: отличное качество, хорошее качество, удовлетворительное качество и неудовлетворительное качество для кокса, несоответствующего установленным требова-
ниям хотя бы по одному показателю ГОСТ [1]. Причем для каждого уровня качества литейного кокса определим интервалы значений показателей качества.
Оценка качества литейного кокса легко реализуется с помощью алгоритма для программы Microsoft Excel и включает несколько этапов (рис. 3).
На первом этапе определяются с периодом выборки, например, берут один год. Затем вносят данные показателей качества литейного кокса из сертификатов в сводную таблицу Excel.
На следующем этапе определяют интервалы значений для каждого показателя литейного кокса хорошего качества. Для этого, используя рекомендации национального стандарта ГОСТ Р 50779.22-2005 (ИСО 2602:1980) и программы Microsoft Excel, определяют для каждого показателя качества кокса доверительный интервал для среднего значения (доверительная вероятность 95%, или 0,95). Полученные значения доверительного интервала xmax и xmin (табл. 1) будут соответствовать хорошему качеству кокса.
Зная интервалы значений для показателей, соответствующих хорошему качеству кокса, определяют интервалы значений для отличного и удовлетворительного качества. Значения показателей качества кокса, которые больше xmax (для показателя прочности М40 - меньше xmin), соответствуют удов-
Требования к методам оценивания
летворительному качеству. Значения показателей качества кокса, которые меньше xmin (для показателя прочности М40 - больше х^Д соответствуют отличному качеству. Таким образом, определяют интервалы значений показателей качества литейного кокса для каждого уровня качества (табл. 2).
Далее определяются интервалы значений для каждого уровня качества литейного кокса с учетом всех показателей. Для этого необходимо определить значимость каждого показателя.
Коэффициенты значимости каждого показателя зависят от требований к чугуну и должны устанавливаться экспертным путем. Например, с учетом того, что основная роль кокса заключается в обеспечении необходимой температуры и химического состава чугуна, установим коэффициенты значимости для показателей качества кокса следующим образом (сумма коэффициентов значимости для всех показателей равна единице):
- массовая доля общей серы - 0,35%;
- зольность - 0,25%;
- массовая доля кусков размером менее нижнего предела, в том числе размером менее 40 мм - 0,15%;
- массовая доля общей влаги - 0,1%.
Требования к методике определения степени соответствия
Данные партии литейного кокса
ТГ
Ресурсы
Ресурсы
Рис. 1. Процесс оценки качества литейного кокса
Рис. 2. Методология оценки качества литейного кокса
Данные сертификатов качества на литейный кокс
£
1. Внесение данных сертификатов качества в сводную таблицу программы Microsoft Excel
1
2. Определение интервалов значений показателей качества для кокса хорошего качества
1
2.1 Расчет стандартного отклонения по генеральной совокупности для каждого показателя качества кокса
1
2.2 Расчет доверительного интервала для среднего генеральной совокупности для каждого показателя качества кокса
2.3 Расчет среднего арифметического значения показателей качества кокса
3. Определение интервалов значений показателей качества для кокса отличного, удовлетворительного и неудовлетворительного качества
*
4. Определение коэффициентов значимости для каждого показателя качества
5. Определение интервалов значений уровня качества для кокса хорошего качества
4
5.1 Расчет значений уровня качества литейного кокса за каждый месяц
1
5.2 Расчет доверительного интервала для среднего генеральной совокупности для кокса хорошего качества
6. Определение интервалов значений для различных уровней качества кокса
£
Уровень качества литейного кокса
Рис. 3. Блок-схема оценки качества литейного кокса
ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО
Таблица 1
Значения расчетных коэффициентов и доверительного интервала для среднего значения показателей качества литейного кокса
Показатель качества литейного кокса Объем выборки Среднее арифметическое значений показателей качества Стандартное отклонение Значение доверительного интервала для среднего
Массовая доля общей влаги в рабочем состоянии топлива , % 46 4,66 0,307 0,088 4,57 4,75
Зольность , % 46 11,15 0,626 0,181 10,97 11,33
Массовая доля общей серы , % 46 0,454 0,014 0,004 0,45 0,458
Показатель прочности М40, % 46 73,27 0,131 0,037 73,23 73,31
Массовая доля кусков размером менее нижнего предела, %, в том числе размером менее 40 мм 46 5,78 0,094 0,027 5,76 5,81
Таблица 2
Значения показателей для различных уровней качества литейного кокса
Показатели качества кокса Уровень качества кокса
Отличное Хорошее Удовлетворительное Неудовлетворительное
Массовая доля общей влаги , % <4,6 4,6-4,8 4,9-5,0 >5,0
Зольность % <11,0 11,0-11,3 11,3-12,0 >12,0
Массовая доля общей серы % <0,45 0,45-0,46 0,47-0,60 >0,60
Показатель прочности М40, % >73,3 73,2-73,3 73,1-73,0 <73,0
Массовая доля кусков размером менее нижнего предела, %, в том числе размером менее 40 мм <5,8 5,8 5,9-6,0 >6,0
- показатель прочности М40 - 0,15%.
Затем с учетом выбранных коэффициентов рассчитывается значение уровня качества литейного кокса (УК) с учетом коэффициентов значимости за каждый месяц:
Ук=УК^0,35+УКА^25+УКМ40^Д5+УКМ<40^Д5+У
где УК|3 - среднее арифметическое значение показателей уровня качества кокса по массовой доле общей серы ( );
УКА - среднее арифметическое значение показателей уровня качества кокса по зольности ( );
УКМ40 - среднее арифметическое значение показателей уровня качества кокса по показателю прочности (М40);
УКМ<40 - среднее арифметическое значение показателей уровня качества кокса по массовой доле кусков размером менее нижнего предела, %, в том числе размером менее 40 мм (условное обозначение М<40);
У^ - среднее арифметическое значение показателей уровня качества кокса по массовой доле общей влаги ( ).
Результаты расчетов показали, что в январе 2009 года уровень качества поставляемого на предприятие литейного кокса составил 4,65; в феврале - 4,60; апреле - 4,80; мае - 3,90; июне - 3,75; июле - 3,30; августе - 3,80; сентябре - 3,40; октябре - 3,50; ноябре -3,85; декабре - 3,45.
Далее, используя рекомендации национального стандарта ГОСТ Р 50779.22-2005 (ИСО 2602:1980) и программу Microsoft Excel, определяется интервал значений для кокса хорошего качества, соответствующий доверительному интервалу для среднего значения (вероятность принимается 95%).
По результатам расчетов кокс хорошего качества имеет интервал значений уровня качества от 3,55 до 4,27. Он будет иметь отличное качество, если расчетное значение уровня качества литейного кокса УК >4,27; удовлетворительное - если УК < 3,55.
Приведем пример оценки качества литейного кокса.
Данные сертификата качества на партию кокса содержат следующие значения показателей качества: массовая доля общей влаги - 4,3%; зольность - 10,5%; массовая доля общей серы - 0,45%; показатель прочности М40 - 73,2%; массовая доля кусков размером менее нижнего предела, %, в том числе размером, менее 40 мм - 5,8.
Определим уровень качества поставляемого кокса для каждого показателя, используя данные табл. 2: массовая доля общей влаги - отличное качество; зольность - отличное качество; массовая доля общей серы - отличное качество; показатель прочности -удовлетворительное качество; массовая доля кусков размером, менее нижнего предела, %, в том числе размером, менее 40 мм - хорошее качество.
С учетом коэффициентов значимости для каждого показателя рассчитаем значение категории качества литейного кокса:
0,35-5+0,25-5+0,15-3+0,15-4+0,1-5=4,55.
Сравниваем полученное значение категории качества кокса со значениями доверительного интервала (4,55>4,269) и получаем категорию качества литейного кокса - отличное.
Таким образом, проведенный анализ данных сертификатов качества поставляемого литейного кокса за определенный период, например за год, позволяет
установить интервалы значений для каждого уровня качества как для каждого показателя, так и для кокса в целом и тем самым оценить его качество (табл. 3).
1.
Таблица 3
Качество литейного кокса, поставляемого 2.
на предприятие в 2014 году
Месяц Уровень качества литейного кокса
Январь Отличное
Февраль Отличное
Апрель Отличное
Май Хорошее
Июнь Хорошее
Июль Удовлетворительное
Август Хорошее
Сентябрь Удовлетворительное
Октябрь Удовлетворительное
Ноябрь Хорошее
Декабрь Удовлетворительное
Список литературы
ГОСТ 3340-88. Кокс литейный каменноугольный. Технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1989. 4 с. ГОСТ ISO 9000-2008. Системы менеджмента качества. Основные положения и словарь. М.: Стандартинформ, 2011. 28 с. ТУ 0761-027-00187852. Кокс литейный каменноугольный. Технические условия. 2010. С.13.
ТУ 0761-028-00187852. Кокс литейный каменноугольный производства ОАО «Москокс». Технические условия. 2010. С.13. Иванова В.А., Хапеева В.В., Туров А.М. Исследование влияния кокса на структуру серого чугуна // Технология металлов. 2014. № 1.С. 29-31.
Вдовин К.Н., Феоктистов Н.А., Пивоварова К.Г. Исследование свойств науглероживателей для выплавки синтетического чугуна // Металлургия машиностроения. 2015. № 2. С. 2-5.
Сведения об авторах
Вдовин Константин Николаевич - д-р техн. наук, проф., зав. каф. литейного производства и материаловедения, ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». Тел.: (3519)29-84-19. E-mail:Vdovin@magtu.ru
Иванова Валерия Анатольевна - канд. техн. наук., доц., зав. каф технологии материалов, стандартизации и метрологии, Ярославский государственный технический университет. E-mail: ivanova-waleriya@mail.ru
INFORMATION ABOUT THE PAPER IN ENGLISH
ASSESSMENT OF QUALITY OF FOUNDRY COKE BY THE VALUES OF QUALITY INDICATORS
Vdovin Konstantin Nikolaevich - D.Sc. (Eng.), Professor, Head of the department of Materials Science and foundry, Nosov Magnitogorsk State Technical University. Phone: 8(3519)29-85-30. E-mail: Vdovin@magtu.ru
Ivanova Valery Aleksandrovna - Ph. D. (Eng.), Associate Professor, Head of the Department of materials technology, standardization and Metrology, Yaroslavl State Technical University.
Abstract. The question of assessing the quality offoundry coke. Proposed the technique of an estimation of quality of coke, taking into account the data coming into the enterprise with the quality certificate. There is an example of assessing the quality of coke. Keywords: quality, coke, iron foundry, methodology, certificate.
УДК 621.743.42 Фирстов А.П.
СУШКА ПЕСЧАНО-МАСЛЯНЫХ СВЯЗУЮЩИХ
Аннотация. Оптимизация технологии получения отливок с применением песчано-масляных связующих позволит использовать в литейном производстве экологически чистые связующие, что обеспечит повышенное качество литья со значительной комфортностью производственного места рабочего.
Ключевые слова: стерневые смеси, песчано-масляные связующие, сиккатив, экологически чистое литье, комфортность.
© Фирстов А.П., 2015
