Производство стальных канатов с заданным сочетанием показателей качества

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ

УДК 621.771.25 Шубин ИГ.

ПРОИЗВОДСТВО СТАЛЬНЫХ КАНАТОВ С ЗАДАННЫМ СОЧЕТАНИЕМ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА

Аннотация. Выпуск канатов высокого качества и управление им в процессе производства - актуальная и сложная задача. Использование статистических методов управления качеством позволяет результативно решать такие задачи. Анализ технологического процесса производства канатов и проволоки выявил факторы, оказывающие значимое влияние на вариацию показателей качества и диапазон их варьирования. Разработанная программа для ПЭВМ позволяет обеспечить получение заданных значений показателей качества канатной проволоки и канатов. Регулируемое проведение технологического процесса производства канатов, учитывающее текущие значения механических характеристик полупродукта, повышает результативность производства.

Ключевые слова: канат, катанка, показатель качества, модель, регрессионный анализ.

Стальные канаты, являясь одним из основных видов метизной продукции, пользуются спросом у потребителей - предприятий угледобывающей, нефтегазовой, металлургической, судостроительной и машиностроительной отраслей, которые предъявляют высокие требования к их качеству.

Показатели качества стальных канатов в большей степени подвержены влиянию показателей качества катанки и канатной проволоки, а также технологическим параметрам производства канатов.

Повышение и управление качеством стальных канатов, улучшение технологии их производства возможно с применением статистических методов управления качеством [1-5]. Одним из таких методов является множественный регрессионный анализ, позволяющий на основе модели влияния факторов на отклик спрогнозировать получение заданных свойств готовой продукции и снизить количество несоответствующей продукции [6-8].

Поставленную цель управления качеством канатов можно реализовать, используя принцип наилучшего сочетания исходных показателей качества подката и факторов технологического процесса его переработки. В связи с этим использование регрессионных зависимостей показателей качества канатной катанки и канатной проволоки от химического состава стали и факторов технологического процесса производства катанки и проволоки есть основа решения данной задачи.

Факторы, определенные уравнениями регрессии, изменяют свои значения в диапазоне, сформированном исходя из технологических особенностей используемого оборудования и его настроек (табл. 1-4), что влечет вариацию значений показателей качества [9, 10].

Для выбора значений показателей качества исходной заготовки и технологических параметров про-

© Шубин И.Г., 2016

изводства канатной проволоки и канатов с использованием инструментария модуля «поиск решений» MS EXSEL разработана программа на основе полученных регрессионных зависимостей, которая позволяет обеспечить получение заданных значений показателей качества канатной проволоки и канатов [11, 12].

Интерфейс программы представлен на рисунке.

Таблица 1

Диапазоны варьирования показателей качества катанки

Показатель Диапазон варьирования показателя

ств1, Н/мм2

Бпл, % >30

% >30

и % >9

Сав 0,550-0,905

Таблица 2

Диапазоны варьирования показателей качества канатной проволоки и технологических факторов её производства

Показатель Диапазон варьирования показателя

d2, мм 3,0 2,6 2,1 2,0 1,9 1,5

Ств2, кгс/мм2 180-205,2 180208,8

Г2 >8 >10 >14 >9 >10 >9

Скр2 >16 >18 >20 >22 >22 >22

V2, м/мин <5,6 <7,2 <8 <8 <8 <9,6

d2, мм 3,0 d2, мм 3,0 d2, мм 3,0 d2, мм

5е, % 78,7 81,2 81,6 81,9 79,5 83,6

V™, м/мин 0,08-0,09 0,09-0,12 0,12-0,17 0,12-0,17 0,19-0,28 0,19-0,28

Тто, °С 460-490 470-500 480-510 480-510 490-520 490-520

Раздел 5

Таблица 3

Диапазоны варьирования технологических факторов производства канатов

Показатель Диапазон варьирования показателя при диаметре каната

45,5 мм 46,5 мм

dз 45,1-47,3 46,5-49,3

Нсв 273-295,8 279,0-302,3

L 273-295,8 279,0-302,3

К/СТв2 0,33-0,68 0,33-0,68

О/Нсв 0,203-0,476 0,198-0,466

УМз 0,634-0,843 0,609-0,817

Нсв^ 0,923-1,084 0,923-1,084

йпл 14,7

О 60-130

V 30-38

Таблица 4

Диапазоны варьирования показателей качества канатов в зависимости от диаметра канатных проволок

Показатель Диапазон варьирования показателя при диаметре проволоки

3,0 2,6 2,1 2,0 1,9 1,5

d2 2,97-3,03 2,57-2,63 2,07-2,13 1,97-2,03 1,87-1,93 1,47-1,53

d2/ dз при dз=45,5 мм 0,063-0,067 0,054-0,058 0,044-0,047 0,042-0,045 0,040-0,043 0,031-0,034

d2/ dз при dз=46,5 мм 0,060-0,065 0,052-0,057 0,042-0,046 0,040-0,044 0,038-0,042 0,030-0,033

d2/ йпл 0,202-0,206 0,175-0,179 0,141-0,145 0,134-0,138 0,127-0,131 0,1-0,104

Гз >8 >10 >14 >9 >10 >9

Скрз >16 >18 >20 >22 >22 >22

СТв2 180-205,2 180-208,8

СТв2/СТн 1-1,14 1-1,16

СТв3 180-205,2 180-208,8

СТн 180

Сств 0,550-0,905

Канатная проволока

Канат

Исходные данные

Уравнения Уравнения Продукция Канат

Обозначение Значение Минимум Максимум Обозначение Значение Минимум Максимум Уравнение ов3

ав2 185 180 208,8 ов3 182 180 208,8 Целевое значение 182

Г2 9 9 - Г3 11 9 -

Скр2 31 22 - Скр3 30 22 - d2 1,5

dз 45,5

Факторы Факторы

Обозначение Значение Минимум Максимум Обозначение Значение Минимум Максимум

Ов1 112 96 115 d2 1,50 1,5 1,5

Бпл 7 7 9 d2/dз 0,033 0,031 0,034

VI 35 24 46 d2/dпл 0,102 0,1 0,104

Ъ 9 9 16 Ов2 185 180 208,8

СоВ 0,81 0,55 0,905 Он 180 - -

¥2 8,0 8 9,6 Ов2/Он 1,03 1 1,16

5у 83,6 - - dз 45,5 45,1 47,3

Уто 0,26 0,19 0,28 dпл 14,7 -

Тто 492 490 520 Нсв 295,8 273 295,8

d2/HCв 0,0053 0,0051 0,0055

L 273,0 273 295,8

О 100 60 130

У 32 30 38

К/Ов2 0,54 0,33 0,68

О/Нсв 0,34 0,203 0,476

У/dз 0,70 0,634 0,843

Hсв/L 1,08 0,923 1,084

СоВ 0,81 0,55 0,905

Интерфейс программы по выбору значений показателей исходной заготовки и технологических параметров производства

66

Теория и технология металлургического производства

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ

В качестве исходных данных можно выбрать продукцию: канатную проволоку или канат, показатели качества, которые необходимо получить, и их целевые значения, а также диаметр каната и проволоки.

На основе заданных исходных данных программа подбирает наилучшие сочетания технологических параметров производства канатов и показателей качества свиваемой канатной проволоки с помощью уравнений регрессии. С учетом полученных значений показателей качества свиваемой проволоки определяются значения показателей качества катанки и технологические параметры производства канатной проволоки на основе полученных регрессионных зависимостей.

Применение программы по выбору значений показателей качества катанки и технологических параметров производства канатной проволоки позволит получить заданные механические свойства канатной проволоки.

Использование разработанной программы по выбору значений показателей качества канатной проволоки и технологических параметров производства канатов обеспечит получение установленных значений показателей качества канатов.

Регулируемое проведение технологического процесса производства канатов, учитывающее текущие значения механических характеристик полупродукта, повышает результативность производства.

Список литературы

1. Сравнение методов прогнозирования деформационного упрочнения металла при автоматизированном проектировании режимов холодной прокатки / Румянцев М.И., Шубин И.Г., Ми-тасов В.С., Насонов В.В. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2012. № 2. С. 39-42.

2. Автоматизированное проектирование технологии горячей прокатки высокопрочной стали на широкополосных станах различных типов для автомобилестроения / Румянцев М.И., Шубин И.Г., Попов А.О., Горбунов А.В., Ветренко А.Г. // Черные металлы. 2012. № 12. С. 17-21.

3. Блондинская Е.Б., Шубин И.Г. Исследование возможностей технологии комбинирования поперечно-винтовой прокатки и волочения при изготовлении длинномерных изделий на основе моделирова-

ния в программном комплексе DEFORM-3D // Обработка сплошных и слоистых материалов. 2013. № 1 (39). С. 93-96.

4. Производство горячекатаного листового проката для замещения холоднокатаного аналогичного назначения / Шубин И.Г., Исмагилов Р.А., Завалищин А.Н., Цепкин А.С., Корнилов В.Л., Буданов А.П. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. унта им. Г.И. Носова, 2012. 217 с.

5. Оценивание качества тонких горячекатаных полос для определения возможности замещения холоднокатаной листовой стали общего назначения / Румянцев М.И., Шубин И.Г., Зава-лищин А.Н., Корнилов В.Л., Буданов А.П., Цепкин А.С., Пантелеева Н.А. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2007. № 4. С. 69-73.

6. Конструирование характеристик влияния химического состава стали на показатели качества высокоуглеродистой канатной катанки / Шубин И.Г., Румянцев М.И., Торопицина У.А., Сиро-тюк А.П., Демидова О.О., Азаров А.П. // Производство проката. 2009. № 3. С. 12-15.

7. Моделирование процесса прокатки и охлаждения на толстолистовом стане для оценки концептуальных проектных технических и технологических решений в условиях неопределенности основных параметров оборудования / Малаховский Д.Е., Румянцев М.И., Шубин И.Г., Митасов В.С., Сало В.Ю., Зинченко Ю.Б., Кузьмин А.Н. // Производство проката. 2009. № 7. С. 24-31.

8. Синтез модели для расчета температуры тонких полос из малоуглеродистых сталей в линии широкополосного стана горячей прокатки / Румянцев М.И., Шубин И.Г., Исмагилов Р.А., Носенко О.Ю. // Производство проката. 2007. № 5. С. 19-22.

9. Бородина Е.Н., Шубин И.Г., Румянцев М.И. Управление качеством канатной катанки на стане 170 ОАО «ММК» на основе множественного регрессионного анализа // Механика и актуальные проблемы металлургического машиностроения: сб. науч. тр. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2013.

10. Бородина Е.Н., Шубин И.Г., Румянцев М.И. Управление качеством канатной проволоки и канатов на основе множественного регрессионного анализа // Механика и актуальные проблемы металлургического машиностроения: сб. науч. тр. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2013.

11. Минько А.А. Статистический анализ в MS EXSEL. М.: Издательский дом «Вильямс», 2004. 448 с.

12. Шубин И.Г., Бородина Е.Н., Попов А.О. Разработка технологии производства канатов и канатной проволоки с заданными показателями качества: свидетельство о гос. рег. программы для ЭВМ РФ. № 2013660955; правообладатель ФГБОУ ВПО «МГТУ». ОБ ПБТ № 11 (407). 2013.

Сведения об авторах

Шубин Игорь Геннадьевич - канд. техн. наук, доцент кафедры ТОМ, ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И.Носова», Магнитогорск, Россия. E-mail: shubin64@mail.ru.

INFORMATION ABOUT THE PAPER IN ENGLISH

PRODUCTION OF STEEL CABLES WITH A GIVEN COMBINATION OF QUALITY INDICATORS

Shubin Igor Gennad'evich - Ph.D., Associate Professor, Nosov Magnitogorsk state technical university, Magnitogorsk, Russia. E-mail: shubin64@mail.ru.

Abstract: It is an actual and challenge to produce high quality cables and manage this quality during production process. The use of statistical quality control methods allows to solve such problems effectively. Analysis of the cables and wire ropes production process identified factors which have significant impact on the quality indicators variation and range of variation. The program developed for PC enables to obtain set values of cables and wire ropes quality indicators. Adjustable implementation of cables production process that takes into account current values of the precursor mechanical characteristics increases production efficiency.

Keywords: cable, rod, quality indicator, model, regression analysis.

♦ ♦ ♦