Управление качеством канатной катанки на стане 170 ОАО «ММК» с использованием множественного регрессионного анализа Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

2. Гуль Г.Е., Дьяконова В.П. Физико-химические основы производства полимерных пленок. М. : Высшая школа, 1978.

3. Филин А.П. Прикладная механика твердого деформируемого тела. Т.1. М.: Наука, 1975.

УДК 621.771

И.Г. Шубин, М.И. Румянцев, E.H. Бородина, Н.И. Шубина, А.О. Попов, C.B. Некрасов

ФГБОУ «Магнитогорский государственный технический университет

УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ КАНАТНОЙ КАТАНКИ НА СТАНЕ 170 ОАО «ММК» С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МНОЖЕСТВЕННОГО РЕГРЕССИОННОГО АНАЛИЗА

В системе стандартов ISO 9000 указывается, что организация должна устанавливать статистические методы для подтверждения возможности производства продукции и достижения требуемых характеристик этой продукции. Благодаря им, становится возможным обнаружить отклонения результатов процесса или характеристик продукции непосредственно в процессе производства и своевременно вмешаться в процесс для его коррекции с целью обеспечения качества.

Множественный регрессионный анализ - это метод математической статистики, который позволяет найти наиболее точное и достоверное отображение (модель, аппроксимацию, уравнение регрессии) стохастической зависимости между откликом Y и несколькими факторами ХЪ Х2,... , X ,... , [1].

Технологический процесс на стане 170 ОАО «ММК» состоит из нескольких основных операций, таких как: нагрев заготовок в методиче-

В качестве исследуемых показателей качества канатной катанки использовали: величину обезуглероженного слоя Асо, относительное

удлинение ô10 и сужение \|/, временное сопротивление разрыву öB .

На формирование показателей качества канатной катанки могут оказывать влияние следующие технологические факторы:

-температура: перед 1 клетью обжимной группы (Т1), перед черновой группой (Т2, ТЗ), перед линией водяного охлаждения PREBOX (перед чистовым блоком (Т4 - Т7)), после чистового блока (температура конца прокатки) (Т8, Т9), после линии водяного охлаждения (TIO, Til),

на конвейере воздушного охлаждения после участка с теплоизоляционными крышками (Т12, Т13), на виткосборнике после конвейера воздушного охлаждения (Т14, Т15);

-фактор скорости (Ф1 и Ф2); -углеродный эквивалент (Сэ).

Углеродный эквивалент являясь, по существу, комплексной характеристикой химического состава, который одним числом характеризует влияние сразу нескольких элементов.

При разработке данных комплексных характеристик химсостава учитывали только тех компоненты химсостава, влияние которых на показатели качества продукции является статистически значимым.

Для стали марок 60-85 получены следующие уравнения в зависимости от способа их производства (ДСП - электросталеплавильный агрегат, ДСА - мартеновская печь) [2]:

XfÄ = 0,833С + 0,356S/+ 0,312S + 0,323Р + ОД 92Сг + 0Д96К +0,2097/; (1)

= 0,833С + 0,2097;; (2)

XfA = 0,833С + 0,323Р + 0,133 As ; (3)

XfJ = 0.833С + 0,31254 0,383,4/; (4)

XfnAn = 0,833С + 0,323т3 + 0Д920* + 0Д57См + 0,2097? + 0Д04Мо; (5)

X Дсп = 0>83 зс + о з j 2S + 0,714N2; (6)

Xg"1 =0,833С; (7)

хдш = 05833С + 0Д92СГ + 0,7147V2 + 0,383AI + Q,\33As; (8)

Х*?=32,ЗР\ (9)

Х§сп = 0.833С + 0,323/* + 0,383,4/ . (10)

При выводе зависимости (9) приняли масштабный коэффициент Км =100, в остальных случаях Км =10.

Все характеристики химсостава влияют на исследуемые показатели качества одинаковым образом. Их увеличение приводит к возрастанию временного сопротивления и к снижению показателей пластичности

(810 и V)/). При возрастании характеристик химсостава наблюдается тен-

денция к увеличению доли пластического перлита, но практически не изменяется величина обезуглероженного слоя.

Для получения регрессионных зависимостей показателей качества канатной катанки от свойств исходной заготовки и технологических факторов производства использовали математический аппарат обработки статистических данных и программу STATISTIC А [3]. С помощью регрессионного анализа по методу включения переменных получили уравнения регрессии, содержащие факторы, которые наиболее значимо влияют на показатели качества.

А СО = - 0,45699 - 0,20775 ХА со + 0,03289 Oj - 0,00174 t2 +

+ 0,00113 t4 + 0,00032 t12 + 0,00417 t14; (11)

8 10 = 9,861 - 12,135 X§ io + 0,3619 Oj - 0,0594 Ф2 - 0,0194 t2 + + 0,0116 t10 + 0,0528 t14 ; (12)

у/ = 145,5652 - 80,5455 Xi¡/ - 0,1891 Ф2 - 0,0287 t2 - 0,0393 tA +

+ 0,0094 t6; (13)

(7 B = 430,4324 - 32,5234 Oj - 2,2362 Ф2 + 0,62 t2 - 0,1122 t6 + 0,5223 tw;

(14)

Исходя из полученных зависимостей следует, что вариация технологических факторов влечет вариацию значений показателей качества. Представляет интерес, при каких сочетаниях рациональных значений факторов показатели качества катанки будут соответствовать требованиям стандартов.

Используя инструментарий модуля «поиск решений» в программе MS EXSEL проведена обработка экспериментальных данных [4]. Результаты исследования позволяют сделать выводы о том, что для гарантированного воспроизводства требуемых значений показателей качества некоторые факторы необходимо удерживать на неизменном уровне. Другие факторы могут изменяться в определенном интервале, приводя к изменению значений показателей качества в требуемом диапазоне. Графики

.

1^1.

На все исследуемые показатели качества канатной катанки оказывают влияние углеродный эквивалент (Сэ) и фактор скорости - параметр Ф1 и Ф2. Факторы, связанные с температурой раската на различных уча-

стках прокатного стана, оказывают свое влияние, но каждый на определенный показатель качества.

Влияние температуры на виткосборнике после конвейера воздушного охлаждения и фактора скорости - параметр Ф1 и Ф2, на величину обезуглероженного слоя канатной катанки (рис. 1) характеризуется, как правило, линейной зависимостью, приводящей к повышению толщины обезуглероженного слоя с увеличением значения фактора.

сч ©

о.

й 5 та а. та

11,00 10,50 10,00 9,50 9,00 8,50 8,00

♦ у

/

У г

/

♦ \

0,00

= 6,5855е°, К2 = 0,457

♦ Ряд1

■ Экспоненциальны ■Линейный (Ряд1)

0,20 0,40 0 ,6(8,3003х + 6,1162

Обезуглероженный слой

К2 = 0,4565

а

I-

х

о

л

I

ч

0 о.

01 с

1,40 1 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00

= 0,0589х-1 3625 К2 = 0,4466

♦ Ряд1

■Степенной (Ряд1) ■Логарифмический

0,00 0,20 0,40

Обезуглероженный слой

0,60

у = -0,75771_п(х) - 0,4418 К2 = 0,479

у

Рис. 1. Влияние факторов на изменение величины обезуглероженного слоя канатной катанки: а - фактор скорости - параметр Ф2; б - углеродный эквивалент

Нелинейность зависимости относительного удлинения канатной катанки от технологических факторов и углеродного эквивалента (рис. 2) позволяет констатировать увеличение величины относительного удлинения при повышении значений температуры на виткосборнике после конвейера воздушного охлаждения, параметра Ф1 и углеродного эквивалента. С ростом значений фактора скорости - параметр Ф2 величина относительного удлинения снижается.

а

0,70 0,69 0,68 0,67 0,66 0,65 0,64 0,63 0,62 0,61 0,60

+ ■

< > ♦ < > _

7 9 11 13 15 17 Относительноедаленение

у = 0,5669х

♦ Ряд1

Степенной (Ряд1)

^ = 0,8272

5

19

б

Рис. 2. Влияние факторов на изменение величины относительного удлинения канатной катанки: а - фактор скорости - параметр Ф2; б - углеродный эквивалент

Изменение величины относительного сужения канатной катанки от температуры перед черновой группой и температуры перед линией водяного охлаждения РКЕВОХ (перед чистовым блоком) описывается степенной зависимостью (рис. 3). Влияние углеродного эквивалента выражено линейной зависимостью. Увеличение углеродного эквивалента приводит к снижению величины относительного сужения.

870 860 850 25,

у = 0,1345х4 - 17,73х3 + 870,28х2 - 18843х + 152728 Р = 0,4271

00 30,00 35,00 40,00 45,00 Относительное сужение

а

0,50

у = -0,0093х + 0,9601 Р = 0,6257

♦ Ряд1

^-Линейный (Ряд1)

25,00 30,00 35,00 40,00 45,00 Относительное сужение

Рис. 3. Влияние факторов на изменение величины относительного сужение канатной катанки: а - температура перед линией водяного охлаждения РЯЕВОХ (перед чистовым блоком (Т4 - Т7)); б - углеродный эквивалент

Изменение значений временного сопротивления разрыву зависит от температуры перед черновой группой и температуры перед линией водяного охлаждения РЫЕВОХ (перед чистовым блоком), а также фактора скорости - параметр Ф1 и Ф2 (рис. 4). Ярко выраженная линейная зависимость указывает на повышение величины временного сопротивления разрыву при снижении температуры перед линией водяного охлаждения и фактора скорости. Снижение температуры перед черновой группой понижает величину временного сопротивления разрыву.

1010 1000 990 ¡2 980 Р 970 960 950 940

950,00 1000,0 1050,0 1100,0 1150,0 0000

Предел текучести

у = 0,3473х + 612,45 Р = 0,9952

♦ Ряд1

Линейный (Ряд1)

а

-0,4168х + 1345,1 Р = 0,9952

Ряд1

■Линейный (В)д1)

950,00 1000,00 1050,00 1100,00 1150,00 Предел текучести

у

б

Рис. 4. Влияние факторов на изменение величины временного сопротивления разрыву канатной катанки: а - температура перед черновой группой; б - температура перед линией водяного охлаждения РКЕВОХ (перед чистовым блоком)

Проведенные исследования позволили выявить факторы, оказывающие существенное влияние на показатели качества канатной катанки. Регрессионные зависимости показателей качества канатной катанки от исследуемых факторов позволят прогнозировать получение показателей качества, соответствующих стандартам, с помощью варьирования значений технологических факторов и свойств исходной заготовки в определенных диапазонах.

Использование регрессионных зависимостей показателей качества канатной катанки, произведенной на стане 170 ОАО «ММК», от химического состава стали, способа выплавки, а также от факторов технологического процесса производства катанки, позволит управлять качеством продукции и снизить количество несоответствующей продукции.

Библиографический список

1. Румянцев М.И., Ручинская H.A.Статистические методы для обработки и анализа числовой информации, контроля и управления качеством: Учеб. пособие. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ им. Г.И. Носова», 2008. 173 с.

2. Шубин И.Г., Румянцев М.И., Торопицина У.А., [и др.]. Конструирование характеристик влияния химического состава стали на показатели качества высокоуглеродистой канатной катанки // Производство проката. 2009. № 3. С. 12-16.

3. Халифан JI.JL. Статистика 6. Статистический анализ данных. М.: Издательство «Бином», 2007. 508 с.

4. Минько A.A.. Статистический анализ в MS EXSEL. М. Издательский дом «Вильяме», 2004. 448 с.

УДК 621.7.014.016.3:519.217 Д.В. Константинов, А.Г. Корчунов

ФГБОУВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова»

ИССЛЕДОВАНИЕ МНОГОПРОХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ ХОЛОДНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ НА ОСНОВЕ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ МЕТОДОМ МАРКОВСКИХ ЦЕПЕЙ

Долговечность и эксплуатационные характеристики металлических изделий, которые предназначены для использования, например, в качестве деталей машин, напрямую зависят от их физико-механических свойств, полученных при предшествующей обработке давлением. Подав-