CC BY
47А.В. Найденова, А.Б. Моллер
ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И.Носова»
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕТОДИКИ РАСЧЕТА КОМПЛЕКСНОГО ПОКАЗАТЕЛЯ КАЧЕСТВА АРМАТУРНОЙ СТАЛИ
В статье представлена методика расчета комплексного показателя механических свойств арматурной стали на основе единичных показателей: предела текучести, временного сопротивление разрыву и относительного удлинения. Произведен расчет номинального комплексного показателя качества механических свойств, который гарантирует обеспечение соответствия продукции требованиям нормативной документации с вероятностью Р= 0,99.
Ключевые слова: комплексный показатель качества, арматурная сталь, коэффициенты весомости, механические свойства, экспертный метод, относительный показатель.
Повышение качества арматурной стали является актуальной задачей современности. Это обстоятельство обусловлено постоянно растущей потребностью строительной индустрии в высококачественной арматурной стали. Особое значение приобретает задача обеспечения ожидаемых объемов производства с учетом обязательного соответствия качества арматуры предъявляемым требованиям [1, 2].
В зависимости от назначения металлопродукции, то есть набора его полезных свойств, выбирают способ оценки качества, поэтому важно адекватно выбирать необходимый метод оценки с достаточной для заданных условий точностью. Чтобы объективно оценить уровень качества продукции в целом, рассчитывают комплексный показатель качества на основании единичных показателей [3]. При этом значимость каждого свойства определяют коэффициентом весомости.
Существует несколько методов вычисления коэффициентов весомости. При комплексной оценке качества для расчета коэффициентов весомости преимущественно используют экспертный метод [4, 5]. Он основан на опросе спе-циалистов-экспертов, которые определяют параметры весомости в баллах. При выполнении оценочных операций используют методы предпочтения, попарного сопоставления и метод ранга [6]. Метод эквивалентных оценок помогает установить степень сложности и актуальности проблемы, определить основные цели и критерии, выявить важные факторы взаимосвязи между ними, выбрать наиболее предпочтительные альтернативы [7].
Искомые значения коэффициентов весомости оцениваемых свойств арматурной стали определили по формуле [1]:
где Я]е - оценка весомости j-го свойства и е-го эксперта, баллы; п - количество свойств.
Расчет весомости свойств арматурной стали показал, что наибольшими значениями коэффициентов обладают механические свойства. Результаты расчета представлены в табл. 1. Соответственно именно механические свойства в большей мере определяют качество арматуры. Расчет комплексного показателя качества можно упростить, не принимая в счет качество поверхности и геометрические размеры, так как они являются компенсируемыми показателями и их влияние не является первостепенным [5].
Степень согласованности назначенных экспертами индивидуальных коэффициентов весомости определяют по коэффициенту вариации
где - среднеквадратическое отклонение.
П
(1)
і=1
Согласованность индивидуальных коэффициентов весомости считают достаточной, если куу < ку = 0,25.
Таблица 1
Коэффициенты весомости свойств арматурной стали
Показатель качества (у = 1,..., п) X Мі м^
Диаметр профиля, мм 0,733 0,0733
Площадь поперечного сечения, мм2 0,661 0,0661
Высота ребер, мм 0,781 0,0781
Относительная площадь смятия 0,864 0,0864
Предел текучести, Н/мм 0,873 0,0873
Временное сопротивление разрыву, Н/мм 0,901 0,0901
Относительное удлинение, % 0,901 0,0901
Равномерное удлинение, % 0,827 0,0827
Овальность, мм 0,535 0,0535
Ударная вязкость, мДж/мм 0,689 0,0689
Содержание углерода, % 0,651 0,0651
Содержание кремния, % 0,480 0,0480
Содержания фосфора, % 0,561 0,0561
Содержание серы, % 0,533 0,0533
На основании методики, разработанной в Магнитогорском государственном техническом университете им. Г.И. Носова учеными Г.С. Гуном и Г.Ш. Ру-биным, проведем комплексную оценку механических свойств арматурной стали, единичными показателями которой являются предел текучести, временное сопротивление разрыву и относительное удлинение.
Тогда комплексный показатель механических свойств
пм = . (3)
Каждый из множителей в формуле (3) представляет собой относительный показатель качества предела текучести, временного сопротивления разрыву и относительного удлинения в степени соответствующих им коэффициентов весомости.
Чем больше значение относительного показателя качества механических свойств арматурной стали, тем более качественной является продукция. Поэто-
му при определении относительного показателя качества арматурной стали используем формулу:
а, = ъ!р? , (4)
где р - значение ьго показателя качества оцениваемой продукции;
Рб - значение ьго базового показателя.
За базовые значения показателей рб при определении относительных показателей качества можно принять допустимый интервал значений по нормативно-технической документации.
Стоит также отметить, что для механических свойств арматурной стали согласно нормативно-технической документации установлена лишь нижняя граница допустимых значений.
Для проведения комплексной оценки взяты значения механических свойств согласно ГОСТ 5781-82 «Сталь горячекатаная для армирования железобетонных конструкций» арматурной стали №18, прокатываемой на стане 370 ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат». Это связано с тем, что представленная марка арматурной стали является широко производимой и востребованной. По используемым данным мы рассчитали относительные показатели качества арматурной стали. На основании полученных результатов нами были вычислены средние значения относительных показателей качества.
Для каждого показателя качества механических свойств необходимо определить номинальное значение. Номинальным значением показателя качества механических свойств считаем сумму среднего значения показателя хсред и
утроенного стандартного отклонения а [5]:
Хном = Хсред ^ 3а. (5)
Комплексный показатель механических свойств определяли по формуле 3. Для арматурной стали класса А-1 (А240) комплексный показатель механических свойств
Пм = 1,280,0901 х 1,420’0873 х 1,310’0901 = 1,08,
а комплексный показатель номинальных значений механических свойств
7~л л л ^0,0901 і ^7 0,0873 л ^7/10,0901 і і ^
= 1,47 ’ х 1,67 ’ х1,74 ’ = 1,15.
м ном 5 5 5 5
Значение комплексного показателя качества Dм = 1 является минимально требуемым согласно нормативной документации, по которой отгружают продукцию. Значения сравниваемых относительных показателей качества арматурной стали представлены в табл. 2.
Таблица 2
Относительные показатели качества арматурной стали
Показатель качества Относительный показатель качества Весомость
средние значения номинальные значения
Временное сопротивление разрыву, Н/мм2 1,28 1,47 0,0901
Предел текучести, Н/мм2 1,42 1,67 0,0873
Относительное удлинение, % 1,31 1,74 0,0901
Номинальное значение комплексного показателя качества, рассчитанное по формуле (5), является наилучшим, при котором продукция соответствует требованиям качества. Номинальный комплексный показатель качества гарантирует обеспечение нормативных требований к продукции с вероятностью Р = 0,99. Рассчитанный комплексный показатель качества Dм для арматурной стали класса А-І (А240) составляет 95% от комплексного показателя номинальных значений. Рассчитанное числовое значение комплексного показателя качества находится в интервале между минимально требуемым, равным 1, и
номинальным значением Омтм, являющимся наилучшим. Это является основанием для предложений мероприятий по повышению качества продукции и, соответственно, обновленной методики определения показателя Dм.
Библиографический список
1. Азгальдов Г.Г., Райхман Э.П. О квалиметрии. М.: Издательство стандартов, 1973. 172 с.
2. Использование адаптивной структурно-матричной модели для управления качеством сортового проката с разработкой рациональных предупреждающих действий / А.Б.Моллер, Н.А.Ручинская, А.А.Зайцев, О.Н.Тулупов, А.Н.Луценко // Неделя металлов в Москве: сборник трудов конференций и семинаров под ред. Сивака Б. А. и др. Москва: Изд-во АХК ВНИИМЕТМАШ им. акад. А.И.Целикова, 2007. С. 357-367.
3. Ратников В.Ф., Салганик В.М., Шемшурова Н.Г. Основы квалиметрии. Инструменты и системы управления качеством: учеб. пособие. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн.ун-та, 2012. 344 с.
4. Прикладные вопросы квалиметрии / А.В.Гличев, Г.О.Рабинович, М.И.Примаков и др. М.: Издательство стандартов, 1983. 136 с.
5. Развитие комплексной оценки качества сортопрокатной металлопродукции / А.Б.Моллер, А.С.Левандовский, И.В.Логинова, А.В.Найденова // Russian Internet Journal of Industrial Engineering. 2014. №2. С. 42-45.
6. Всеобщий менеджмент качества / А.А.Колесников, И.Ф.Козин, С.А.Кожевников, В.С.Соболев, С.А.Степанов, А.Ю.Щербаков: Под общей редакцией Степанова С.А. СПб: СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2001. 200 с.
7. Ишимова И.В., Левандовский С.А. Совершенствование технологии и оценка производства арматурного проката на основе комплексного показателя // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования: материалы 70-й научно-технической конференции. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И.Носова, 2012. С.239-242.
