CC BY
53
СТАНДАРТИЗАЦИЯ, СЕРТИФИКАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ
УДК 669.14.018.291.3
Наливайко A.B., СтебловА.Б., Тулупов О.Н., Кинзин Д.И.
РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСНОГО ПОКАЗАТЕЛЯ КАЧЕСТВА АРМАТУРНОЙ СТАЛИ И ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ СЛИТТИНГ-ПРОЦЕССА В УСЛОВИЯХ ОТЕЧЕСТВЕННОГО МИНИ-ЗАВОДА
Металлургический мини-завод ГУП «ЛПЗ» в г. Яр-цево Смоленской области был построен по решению Правительства г. Москвы для удовлетворения потребностей в строительной арматуре столицы и ЦФО. Сегодня в Московский регион импортируется до 170 тыс. т арматуры в месяц. Поставщиками арматурной стали для строек Москвы в основном являются ОАО «Северсталь», ОАО «ЗСМК», ОАО «ММК», Белорусский и Молдавский металлургические заводы. Удаленность поставщиков увеличивает рыночную стоимость арматуры. Используя основные принципы проектирования типового минизавода, основанного на утилизации собираемого в регионе металлического лома, завод уже в 2009 году отгрузил потребителям более 197 тыс.т арматуры класса А500С диаметром 12-25 мм по СТО АСЧМ 7-93. Вся номенклатура продукции сертифицирована в системе «Мосстрой-сертификация».
Сталеплавильный комплекс завода способен выплавить и разлить до 220 тыс. т заготовки в год. Сталь выплавляется в электродуговой печи ДСП-30 с эркер-ным выпуском (мощность трансформатора 25МВА). Масса выпускаемого металла 30-32 т. Длительность плавки 60 мин. Сырьем служит подготовленный лом черных металлов, поставляемый с территории Смоленской обл. После выплавки сталь корректируется по химическому составу и температуре в агрегате ковш-печь АПК-30. Мощность трансформатора 8 MBA. Длительность обработки стали 45 мин. Непрерывнолитая заготовка (НЛЗ) из стали СтЗсп по ГОСТ 380 разливается на двухручьевой МНЛЗ радиального типа. Базовый радиус машины 7000 мм. Рабочая скорость разливки стали СтЗсп на заготовку сечением 125x125 мм -2,7 м/мин. Качество заготовки обеспечивается в соответствии с требованиями ТУ 0885-01-70067945-2007.
Производство арматуры на заводе осуществляется методом горячей прокатки на 18-клетьевом стане 280 из квадратной заготовки сечением 125x 125 мм длиной от 4000 до 12000 мм. Заготовка собственного производства разливается на 2-ручьевой МНЛЗ радиального типа в соответствии с требованиями ТУ 088501-70067945-2007 из низкоуглеродистой стали, по химическому составу аналогичной марке СтЗсп по ГОСТ 380. После выхода из чистовой клети арматура проходит последующее упрочнение на класс прочности А500С на установке 12-секционной установке
термоупрочнения. Длина установки 25 м, расход воды до 150 м /ч при давлении 1,6 МПа.
В целях совершенствования технологии производства, повышения уровня механических и потребительских свойств арматуры была выполнена работа по количественной оценке влияния параметров сквозной технологии на качество проката .
Для условий ГУП «ЛПЗ» разработан комплексный критерий оценки качества арматурной стали, который в процессе развития технологии на заводе адаптируется, уточняется и совершенствуется.
Комплексная оценка Р0 = у(X), где X - вектор параметров технологического процесса, рассчитывается как совокупность (Ру) на любом уровне иерархии (]) по известному в квалиметрии выражению
Ро = ПП Р,, (1)
0 < і < т, т - число уровней; 1< \ < п, п - число показателей качества.
Под Ру понимается вероятность попадания і-го показателя на ]-м уровне в заданный нормативным документом (ГОСТ или ТУ) интервал регламентированных значений, например qiJ - показатель предела текучести на ]-м уровне (механические свойства). Заданный интервал К® и Кв) - нижняя и верхняя граница показателя качества.
В случае нормального распределения дифференциальная оценка качества проката равна вероятности попадания в интервал К® и К®, определяемая по формуле
Р, = вер (К(н) < р < К(в)) = Р(К(Н)) - Р(К(В)), (2)
Учитывая, что дифференциальная оценка единичного показателя качества готового проката принята в форме вероятности попадания в заданное поле допуска, комплексная оценка рассчитывается как произведение вероятности событий при их независимости. Теоретически возможна ситуация, когда низкая дифференциальная оценка перекрывается при расчете комплексного показателя другим единичным показателем вероятность соответствия, которого базовому показателю близка к 1.
* Стеблов А.Б., Наливайко A.B., Тулупов О.Н. Анализ уровня технологии производства арматуры класса А500С на ГУП ЛПЗ г. Ярцево // Металлург. 2010. № 8. С. 68-73.
Разработка комплексного показателя качества.
Наливайко А.В., Стеблов А.Б., Тулупов О.Н., КинзинД.И.
В этом случае комплексная оценка будет необъективно высокой. Чтобы предупредить такую ситуацию, вводится «коэффициент Вето» (Ш), который при определённых условиях обращает комплексный показатель в ноль. Коэффициент Вето применяется как сомножитель и имеет два значения 0 и 1.
Для определения величины коэффициента Вето принято обозначение (Я) - количество металла со значением данного показателя за пределами требований стандарта. [Я] - предельно допустимое значение Я.
В случае двухстороннего нормирования границ
Ш = 1, если Иу,н < [ Я ]ц,н и < [ Я ]ц,в;
Ш = 0, если Иу,н > [ Я ]у,н и Иу.в > [ Я ]у,в. (3)
Тогда
Ро = ПП(РЧ Ш,). (4)
Каждый единичный показатель качества - это скалярная свёртка векторного критерия показателя качества ^, полученного на основе вероятностно-статисги-ческого метода. При этом каждый единичный показатель, как и качество проката в целом, формируется под воздействием множества технологических факторов. Зачастую различные факторы влияют на конкретный показатель диаметрально противоположно. Поэтому нахождение критериев управления комплексным критерием качества - это поиск компромиссных решений. Влияние параметров технологии на величину показателя качества носит стохастический характер.
Качество продукции в целом Р0 определяется совокупностью показателей q1 на ]-м уровне. Требования к качеству арматурного проката класса А500С из стали СТ 3сп по ГОСТ 380 определены нормативным документом СТО СЧМ 7-93. Иерархическая совокупность показателей качества для арматурной стали приведена в таблице, где:
1 =0 q0 - качество продукции в целом;
1=1 q1.1 - качество металла;
q1.2- качество поверхности;
q1.3 - качество геометрических размеров;
1=2 q2.1 - качество марки стали;
q2.2 - механические свойства готового проката; q2.3 - испытания на свариваемость (служебные свойства);
Я2.4 - испытания на коррозионную стойкость (служебные свойства);
q25 - качество поверхности, образующей профиль; q2.6 - отклонение от заданной мерной длины,
Иерархическая совокупность показателей качества
і = 0 і = 1 і = 2 і = 3 і = 4
42.1 СП СП Т— 3. 3. 44 1 1 ^ О 3. .і
41.1 42.2 3 .2 43. .24 .25 Я СТ" 3. 4
40 42.3 42.4
ді.2 42.5 43.26-43.32
41.3 42.6
42.7 4з.зз 44.1
±А мм;
q2.7 - отклонение от номинального диаметра, ±А мм;
1=3 q3.1-q3.9 - содержание химических элементов, %, соответственно (С, Мп, 81, 8, Р, Сг, N1, Мо, Си); q3.10-q3.19 - отклонение химического состава от заданных пределов по ГОСТ 380, соответственно (С, Мп, 81, 8, Р, Сг, N1, Мо, Си); q3.20-q3 23 - результаты испытаний на растяжение, соответственно (от, ов, 85, 8 р); q3.24 - результаты испытаний на ударную вязкость; q3.25 - результаты испытаний на холодный изгиб; q226-q2.32 - качество поверхности по показателям (раскатанные загрязнения, трещина, плена, закат, риска, отпечаток, вкатанная окалина); q3.33 - отклонение заданных размеров геометрии поперечного сечения (высота ребра, ±А мм);
1=4 q4.1 - отклонение от номинала по массе погонного метра, ± кг.
Иерархическая совокупность показателей качества продукции составлена с учётом всех требований, предъявляемых к арматурному прокату класса А500С из стали Ст 3сп.
Химический состав стали q3.1-q3.9 не относится к показателям качества, а является квалификационным, следовательно, эти показатели при расчёте комплексного показателя не используются. Качество поверхности, образующей профиль q2.5, на показатели качества q3.26-q332 третьего уровня раскладывать нецелесообразно, так как стандарт оговаривает только глубину дефекта, а не его природу. Разложение на третьем уровне необждимо, если оценка окажется ниже допускаемой. Таким образом, выражение (4) для комплексной оценки качества в целом приобретает вид:
Ро = ПП (Р, Шу); 1, j = 3.1-3.9, 3.26-3.32 (5)
при Ру = Р(Ку(в)) - Б (Кц(н)) и
Ш = 1, если Иу,н < [ Я ]у,н и < [ Я ]у,в;
Ш = 0, если Иу,н > [ Я ]у,н и Иу.в > [ Я ]1,|,в. (6)
Допускаемые значения комплексного критерия (комплексная оценка) могут быть получены при подстановке в (2) Ш = 1 и значений [р]у.
Комплексный критерий Р0 позволяет оптимизировать параметры технологии производства проката. Для определения конкретного вида функции вполне очевидным является использование выражения (4), согласно которому вычисление дифференциальной оценки и вероятности выжда за границы поля допуска предшествуют определению величины Р0, поэтому сначала определятся зависимости
Рй=Гй(х) РГФ„(х), Шг%(х). (7)
Поскольку Ру есть вероятность попадания в интервал [К|'н), К|'в)], то её величина зависит от парамет-ровр = ^, 8, К(н), К(в)).
К^н) и К® в конкретныхусловияхесть величины постоянные, Q и 8 изменяются в зависимости от параметров технологии. Статистический анализ совокупности дифференциальных показателей качества и параметров технологии
Клеть
Заготовка 125x125
Зог. < * Г л
1 Н -Є 1 1 -^г ]0 н
е V 11 н
3 н -Є э- 1 -< У- 12 Н
4 V І Г -+- 13 Н
5 Н лг к -у И Н 14 Н
6 V Л 5Ф 15 Н
7 Н і 'г <Х|Х1> 16 Н
8 Н и 4Х >"ф ’фч >ф- >ф- 17 Н
9 Н т —1 -и >*- 18 Н
N12 N14 N10
Клеть-
Разработанная схема калибровки с использованием слиттинг-процесса
_ м м
О = а0+£ № и 8=Ь0+ £ Ь2
(8)
где а и Ь - коэффициенты регрессии, а х - параметры технологии.
По составленным уравнениям регрессии (8) получаем связь Рц, Иц и Шц с параметрами технологии х2. Найденные таким образом зависимости позволяют получить искомую функцию Ро =у |Х|, т.е. основное уравнение связи комплексного критерия качества с
параметрами технологического процесса:
- дифференциальные оценки качества определя-ются таким образом, что разные по своей природе и измеренные разными физическими величинами свойства можно сравнивать между собой, т.е приводятся к одной шкале;
- комплексная оценка вычисляется по дифференциальным с использованием определённых зависимостей с учетом весомости (важности) свойств. Комплекс полученных уравнений (8) является основой математической модели для определения параметров технологии, обеспечивающих выполнение заданного комплексного критерия качества продукции (5).
Учитывая планируемое увеличение объема производства стали за счет проектируемого второго сталеплавильного комплекса ГУП «ЛПЗ» с целью повышения производительности и расширения сортамента стана было решено рассмотреть технологию слиттин-га (прокатки с разделением).
Известно, что показатель q2.4 - испытания на коррозионную стойкость по данным НИИЖБ на арматуре, прокатанной в одну нитку значительно выше, чем при прокатке методом продольного разделения (слит-тинг). За базовый показатель, равный 1, был взят экспериментальный показатель по коррозионной стойкости арматуры, прокатанной без использования технологии слиттинга. Расчётные значения подтверждают данные НИИЖБ. Так, при разделении раската на 3 продольных полосы коррозионная стойкость может ухудшиться в среднем на 30-40% в сравнении с прокаткой заготовки в одну «нитку». При разделении раската на 2 полосы расчётный показатель «коррозионная стойкость» может ухудшиться в 8-15 раз.
Анализ разработанного комплексного показателя качества показал, что при использовании слиттинг-процесса наилучшее качество обеспечивается при разделении раската на 3 части. Исждя из этого была разработана соответствующая калибровка валков для прокатки арматуры № 10, 12 и 14 слиттинг-процессом (см. рисунок). Данная калибровка позволяет освоить производство профиля № 10 и повысить производительность стана на 60 и 40% при прокатке арматуры № 12 и 14 соответственно.
УДК 658.562
Моллер А.Б., ЛимаревА.С., Логинова И.В.
КВАЛИМЕТРИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА КОМПЕТЕНТНОСТИ ПЕРСОНАЛА МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПРЕДПРИЯТИЯ *
Развитие современных металлургических комплексов предполагает внедрение эффективных СМК и корпоративных информационных систем. Данная задача актуальна как для действующих металлургических компаний, где она решается поэтапно на основе опыта и
Работа выполнена в рамках НИР по Государственному контракту № 02.740.11.0422 от 30.09.2009 г.
сложившижя производственно-технологических схем, так и для вновь образующижя предприятий [1, 2]. Чтобы обеспечить запланированную эффективность системы менеджмента качества уровень квалификации персонала должен соответствовать высоким требованиям механизации и автоматизации производства. Согласно требованиям стандартов серии ИСО 9000 персонал является главным ресурсом в системе менеджмента каче-
