автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.23, диссертация на тему:Повышение результативности сортовой прокатки на основе применения предупреждающих действий при настройке стана

КОНТРОЛЬНЫЙ ЭКЗЕМПЛЯР На правах рукописи

РУЧИНСКАЯ Наталья Александровна

ПОВЫШЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТИВНОСТИ СОРТОВОЙ ПРОКАТКИ НА ОСНОВЕ ПРИМЕНЕНИЯ ПРЕДУПРЕЖДАЮЩИХ ДЕЙСТВИЙ ПРИ НАСТРОЙКЕ СТАНА

Специальность 05.02.23-Стандартизация и управление качеством продукции (металлургия)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Магнитогорск - 2008

■ИШШ

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им Г И Носова»

Научный руководитель кандидат технических наук, доцент

Моллер Александр Борисович

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Чукин Михаил Витальевич

кандидат технических наук Арцибашев Вячеслав Вячеславович

Ведущее предприятие ОАО «Белорецкий металлургический

комбинат»

Защита состоится " 13 " мая 2008 г в 1500 на заседании диссертационного совета Д 212 111 05 при ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им Г И Носова» по адресу 455000, г Магнитогорск, пр Ленина, 38, МГТУ, малый актовый зал

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им Г И Носова»

Автореферат разослан " " апреля 2008 года

Ученый секретарь диссертационного совета

CVVoJuW7^

Полякова М А

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. При переходе к современным процессам производства сортового проката существует задача эффективного использования текущих данных путем струк гурирования информации, позволяющей принимать рациональные решения в области управления качеством технологических процессов и продукции

Существующие подходы к системе менеджмента качества (СМК) определяют возможность и необходимость принятия обоснованных решений в области качества на базе достоверной информации согласно одному из принципов менеджмента качества по ИСО 9000 2005 - «Принятие решений, основанное на фактах» Этот принцип может реализоваться, если организация будет вести измерение и сбор данных и информации по всем важным процессам, обеспечивать точность, надежность и доступность этих данных, анализируя их с помощью подходящих методов

Особое значение здесь приобретает возможность использования согласно рекомендациям ИСО 9001 2000 эффективных корректирующих и предупреждающих действий, исключающих появление несоответствующей продукции

В сортовом производстве несоответствующая продукция характеризуется, прежде всего, отклонением геометрических размеров проката от регламентированных Поэтому оценка влияния различных факторов на точность готового профиля, выбор наиболее существенных из них и определение необходимых корректирующих и предупреждающих действий актуальны На современных сортовых станах, имеющих мощные информационные системы, эта задача должна решаться на основе эффективного анализа данных и применения адекватных моделей процессов, что позволит отказаться от затратного эмпирического подхода, практикуемого на ряде существующих станов В связи с техническим и технологическим перевооружением сортопрокатного производства и строительством новых современных мини-заводов наличие корректирующих и предупреждающих действий с точки зрения управления качеством сортового проката является неотъемлемой (значимой) частью В первую очередь решение обозначенной задачи необходимо для профилей простой формы, учитывая их востребованность на рынке сортового проката в целом

Целью работы является повышение качества продукции сортовых станов путем обеспечения точности прокатки на основе разработки и внедрения предупреждающих действий при настройке станов

Указанная цель реализуется путем решения следующих задач

• Разработка методик обеспечения точности геометрических размеров сортового проката простой формы на основе выявления и систематизации предупреждающих действий по настройке стана

• Определение эффективных повышающих результативность прокатки предупреждающих действий в виде изменений межвалковых зазоров по клетям в ответ на колебания технологических параметров

• Внедрение в СМК сортопрокатных комплексов рекомендаций по использованию предупреждающих действий, обладающих вариативностью применения

Научная новизна работы заключается в следующем

- разработана методика определения количественной оценки предупреждающих действий при настройке стана как элементов системы управления качеством сортовых профилей простой формы,

- предложены новые показатели соответствия геометрических размеров фактического профиля (РОП - распределенное отклонение профиля, ИОП - интегральное отклонение профиля, ПСП - показатель соответствия профиля), позволяющие учесть особенности его отклонения от заданного,

- установлена процедура определения диапазонов допустимых значений предложенных показателей, отвечающих качеству продукции сортовых станов по требованиям к геометрии

Практическая значимость результатов исследования состоит в следующем

- разработана и опробована методика создания и применения модельных карт для определения диапазона допустимых значений показателя ИОП в условиях конкретного стана при изменении технологических параметров прокатки,

- разработан новый элемент системы управления качеством в виде формализованной таблицы предупреждающих действий, позволяющей нормировать настройку стана для обеспечения точности прокатки,

- на основе математического моделирования создан комплекс таблиц предупреждающих действий по настройке сортовых станов ОАО «Северсталь» в различных технологических ситуациях,

- разработаны и использованы на практике предупреждающие действия на этапе проектирования и выработки рациональных компоновочных решений и состава оборудования сортовых станов ООО «ОКА-СТАЛЬ» (Каширский металлургический завод, Московская область) и ООО «Кулебакский электрометаллургический завод» (КЭМЗ) (Нижегородская область)

Реализация результатов работы'заключается в следующем

- разработанные таблицы предупреждающих действий по настройке станов реализованы в виде изменений и дополнений к технологическим инструкциям по производству сортового проката на станах ] 50,250 и 350 ОАО «Северсталь»,

- предложенная система предупреждающих действий успешно опробована в ходе принятия технических решений по проектированию новых станов в условиях ООО «ОКА-СТАЛЬ» и ООО «КЭМЗ»,

- рекомендации по разработке системы менеджмента качества (СМК) с учетом разработанных предупреждающих действий приняты к использованию при строительстве ООО «ОКА-СТАЛЬ» и модернизации ООО «КЭМЗ»

Апробация работы: основные положения работы изложены и обсуждены на VII Конгрессе прокатчиков (г Москва, 2007 г ), И Международной научно-практической конференции «Управление качеством в современной организации» (г Пенза, 2007 г), Международной научной конференции «Сложные системы управления и менеджмент качества CCSQM 2007» (г Старый Оскол, 2007 г), научно-технической конференции в рамках «Металл-Экспо 2007», технических совещаниях Международного Союза «Металлургмаш» и ОАО «Северсталь» (2007, 2008 гг)

Публикации. Результаты диссертационной работы отражены в 11 публикациях, из них 2 - в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения Она содержит 102 с машинописного текста, 6 рисунков, 23 таблицы, 7 приложений на 36 с Библиографический список включает 108 наименований

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель и основные задачи исследования

В первой главе проведен анализ систем менеджмента качества (СМК) металлургических предприятий Рассмотрены необходимость и этапность разработки СМК на основе анализа рекомендаций международных стандартов ИСО серии 9000 Показано, что в соответствии с международным стандартом ИСО 9001 2000 (раздел 8 «Измерение, анализ и улучшение» пункт 8 4 «Анализ данных») для установления пригодности

и результативности СМК и определения направлений, в которых могут быть сделаны ее улучшения, организации необходимо проводить анализ данных При этом важно, чтобы анализ данных обеспечивал информацией по «характеристикам и тенденциям процессов и продукции, включая возможности проведения предупреждающих действий» Стандарт рекомендует разработку шести обязательных документированных процедур, одна из которых - «Управление предупреждающими действиями»

Проведен анализ части документации СМК ОАО «Северсталь», ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» и ООО «КЭМЗ» (технологические инструкции сортопрокатных станов) с целью определения достаточности управления предупреждающими действиями (ПД) Анализ показал отсутствие информации о нормировании настройки станов при различных отклонениях технологических параметров А сами изменения технологических параметров принимаются во внимание, основываясь на производственном опыте через разрешение или запрет на прокатку заготовки Указана важность наполнения процедуры «Управления предупреждающими действиями» конкретными решениями, направленными на повышение качества продукции посредством использования предупреждающих действий при настройке станов

Определено, что одной из основных целей управления качеством продукции на современных сортовых станах является обеспечение точности сортовой прокатки

Рассмотрены существующие подходы к повышению точности размеров профиля в условиях высокоскоростной прокатки, обеспечению требуемых свойств и качества его поверхности путем модернизации оборудования и совершенствования технологического процесса Последние разработки ведущих машиностроительных фирм ("ОА№ЕЫ", "БМЗ-БЕМАО") претендуют на частичное решение проблемы стабилизации формы и размеров профиля применением клетей с высоким модулем жесткости и индивидуальным приводом Это дает возможность компенсировать малозначительные колебания параметров технологического процесса регулировкой скорости прокатки без натяжения раската и автоматическим петлерегулированием между клетями

Проведен анализ широко известных и хорошо зарекомендовавших себя при решении различных задач ОМД математических моделей И Я Тарновского, В Л Колмогорова, В К Смирнова, В А Шилова, А А Поздеева, П В Трусова, В С Смирнова, Г Я Гуна, П И Полухина,

В С Берковского, В М Клименко, В Н Выдрина, Л А Баркова, Е Н Чу-маченко, С А Тулупова, В Н Заверюхи, О И Тулупова и других ученых

Несмотря на многочисленные достоинства названных моделей, показано, что для реализации цели работы использование именно матричного подхода С А Тулупова, лежащего в основе модели настройки сортовых станов, является актуальным с точки зрения практической разработки новых элементов управления качеством (точностью) профиля на стане Эта модель имеет следующие отличительные особенности

1) возможность представления профиля в цифровом формате (для использования современных систем обработки информации),

2) большая степень дискретности, необходимая для максимально точного описания профиля,

3) высокая скорость получения результатов с учетом проведения многовариантных расчетов

Известный в производственной практике метод обеспечения точности профиля за счет настройки (регулирования) зазоров между валками был формализован в разработанной О Н Тулуповым и А Б Моллером адаптивной матричной модели настройки В случае отклонения размеров сечения под воздействием какого-либо фактора модель настройки стана выдает рекомендации по изменению межвалковых зазоров, обеспечивающих получение проката, регламентированного нормативной документацией Расчет формоизменения по матричной модели согласуется с применением широко распространенной системы регулирования минимальных натяжений, что повышает результативность управления качеством геометрии готового профиля

В работе формализованы с точки зрения управления качеством понятия «точность профиля», означающее соответствие геометрических размеров профиля (толщины, ширины, овальности) заданным параметрам с заданной погрешностью, и «точность прокатки», означающее соответствие технологических параметров процесса прокатки, а также параметров промежуточных сечений раската таким значениям, при которых обеспечивается точность профиля

Таким образом, в первой главе сформулированы и систематизированы в виде таблицы основные задачи работы и пути их решения (табл 1)

Таблица 1

Структурная схема исследования

Задача Пути и методы решения

Совершенствование СМК Стратегия предупреждения Процессный подход

Создание и использование методики определения предупреждающих действий Адаптивная структурно-матричная модель Формирование модельных карт на основе расчетных данных

Определение основных технологических параметров, влияющих на точность профиля и точность прокатки Экспертный опрос

Во второй главе рассмотрены принципы использования адаптивной структурно-матричной модели, разработанной на кафедре обработки металлов давлением ГОУ ВПО «МГТУ» для решения следующих задач

1 Систематизация информации и последовательности действий при создании структуры и порядка разработки документации по управлению качеством сортопрокатного производства

Тогда процесс формирования документации описывается набором состояний [О],=о п, охватывающих состояние документации от исходного (| = 0) до заданного - целевого (1 = п) и связанных между собой матриц, описывающих систему действий и изменений [С]1=) „

[С,] [С2] [С,] [С,+|] [Сп]

=>—>[0,]=>=> =>=>рп] (1)

При таком подходе математическая и функциональная модели позволяют подробно в системном виде отразить всю структуру документации и всю систему взаимосвязи документов и исходных данных при формировании полноценной документации СМК для производства сортового проката

2 Моделирование процесса формирования геометрических характеристик профиля при прокатке на стане

Для более эффективного использования структурно-матричного подхода предложили разработать модель технологического процесса в условиях системы менеджмента качества, соответствующей ИСО 9001 Эта модель позволяет, в свою очередь, создать эффективную систему предупреждающих действий, вводя корректировки не по факту возникновения отклонений, а, предупреждая их возникновение

Используя принцип процессного подхода, описан процесс «Управление настройкой (подстройкой) стана для предотвращения появления потенциальных несоответствий» Для этого построили модель процесса, которая определяет соответствующие действия, исполнителей и документы, необходимые для ее реализации (табгс 2)

Применили метод экспертных оценок для определения наиболее значимых технологических параметров, влияющих на точность прокатки, (оценивали только те параметры, влияние которых можно компенсировать настройкой стана) В результате установлено, что такими параметрами являются предел текучести стали, температура заготовки и диаметр валков (рис 1) Влияние износа валков и натяжения раската в данной работе не рассматривается

0,18

1 2 3 4 5 6 7 8 Номер параметра

Рис 1 Определение весомости параметров, влияющих на точность профиля 1 - предел текучести стали, 2 - жесткость клетей, 3 - температура заготовки, 4 - износ калибров, 5 - физический износ проводковой арматуры, 6 - диаметр валков, 7 - точность геометрических размеров заготовки, 8 -натяжение раската

Таблица 2

Модель процесса «Управление настройкой (подстройкой) стана для предотвращения появления потенциальных несоответствий»

Начало

1 '

*

2

нет Л

4

*

5

*

6

♦

7

нет / Й \

Действие

1 Определение главных х рактери-стик и главных параметров подпроцесса

2 Разработка дополнений ТИ (таблицы ПД)

3 Согласие подтверждено9

4 Утверждение дополнений ТИ и ревизия действия документов

5 Передача таблиц ПД на рабочие места

6 Оформление рабочих мест необходимой документацией__

ст мастер

7 Проработка с персонало правил использования таблиц ПД для обеспечения статуправляемости процесса, своевременное принятие ПД

8 Правильность ведения подпроцесса настройки стана подтверждена^

9 Анализ особых причин изменчивости подпроцесса настройки стана и принятие мер для их предупреждения

10 Подтверждение сти"?

статуправляемо-

11 Удержание подпроцесса в стат-управляемом состоянии и передача продукции внутренним (внешним) потребителям с показателям» в контрольных пределах требований

Исполнитель

ТО

ТО

ТО

ТО

мастер участка

мастер, технолог

Производственный персонал

Документы,подтверждающие выполнение действия

Перечень главных характеристик и параметров

Дополнения (разработанные бланки таблиц ПД)

ТИ с утвержденными дополнениями (заполненные таблицы ПД)

Таблицы ПД (копии)

Таблицы ПД или выписки из ТИ

Результаты экзамена (правильности понимания таблиц ПД)

Журнал ПД, КД

Индексы пригодности более 1,0

ТИ - технологическая инструкция, ТО - технологический отдел, ПД - предупреждающие действия, КД - корректирующие действия

и

Разработаны новые показатели соответствия профиля на основе структурно-матричного подхода

РОП - распределенное отклонение профиля (его геометрических размеров) характеризуется разностью длин векторов до изменения параметров и после него в любой клети стана

роп =

V 'А 6,"

ъ2 К аьг

ь9 К аь9

А'о.

(2)

где Ь, и Ь', - векторы до и после изменения параметров, соответственно.

ИОП - интегральное отклонение профиля характеризует отклонение профиля на основе компонентов РОП однозначным численным значением

гъг

I»2 -ть-я

'=1

)х10СР/о = <1-

ш

Е^2

^-)х10СР/о

(3)

1=1

ПСП - показатель соответствия профиля отражает попадание ИОП в нормируемый диапазон

При прокатке в калибрах особую важность имеет получение профиля с геометрическими параметрами, точно соответствующими требованиям стандартов При этом само понятие «соответствие профиля» не определено и не формализовано, что не позволяет оценивать соответствие численно и сравнивать соответствие профилей различной формы Для этого предложено описать оценку соответствия профиля через показатель ПСП

Учитывая, что точность прокатки может быть либо обеспечена, либо нет, приняли для ПСП два возможных значения 1 или О В этом случае:

• ПСП = 1 означает, что ИОП находится в допустимом диапазоне, т е. точность прокатки обеспечивается

• ПСП = 0 означает, что ИОП находится за пределами допустимого диапазона и точность прокатки при этом не обеспечивается

После расчетов показателей ИОП геометрических размеров для наглядности их представления разработали «модельную карту» (рис 2), которая создана с использованием некоторых принципов формирования контрольных карт Шухарта Приведены отличия модельной карты от контрольной карты

ИОП, % 100

98,0

Контрольное число

.О

-О*

Технологическая ситуация

X X X X

ПСП=1

Требуется настройка

Рис 2 Общий вид модельной карты

Модельная карта - графическое представление точности прокатки при моделировании, показывающее нанесённые значения показателя ИОП и контрольное ("пограничное") число, характеризующее границу между «положительным» и «отрицательным» значениями показателя соответствия профиля (ПСП)

Используя разработанные показатели, можно при помощи модели настройки определять, соответствует ли профиль в последней клети каждой группы клетей заданным требованиям по геометрическим размерам и требуется ли настройка конкретной группы клетей

В работе была разработана и использована следующая методика создания модельных карт

1 Определяются допустимые значения ИОПдоп готового профиля Для этого используются данные стандартов, регламентирующие допустимые отклонения геометрических размеров (например, для круглых профилей ГОСТ 2590-91) В диапазоне отклонений выбирается наименьшее допустимое отклонение размеров профиля Далее, подставляя выбранное значение отклонения в формулу (3), определяем величину ИОПдоп для конкретного профиля

2 В выбранной группе клетей моделируется последовательное изменение одного из параметров (температура заготовки, предел текучести стали, диаметр валков)

3 В результате моделирования определяется изменение профиля в последней клети выбранной группы (как правило, это изменение компонентов вектора, характеризующих поперечное сечение)

Показатель РОП представляет собой матрицу-столбец, позволяющую набором чисел показать отклонение контура сечения раската от требуемого и оценить величину изменения каждого радиус-вектора Вместе с тем такой показатель (включающий несколько значений) неудобен и неуниверсален для однозначного определения точности профилей различной формы и размеров при использовании быстродействующих автоматизированных систем управления

Для оценки точности профиля одним значением рассчитывается показатель ИОП

4 Определяем ИОП, (по формуле 3) в последней клети выбранной группы, базируясь на значениях компонентов РОП

5 Моделируется дальнейшая прокатка и рассчитывается формоизменение по оставшимся клетям стана

6 Определяем ИОП для последней клети стана (ИОПкон)

7 Сравниваем ИОПкон и ИОПдоп

8 Формируем три модельные карты (для каждого из трех изменяемых параметров) по оси ординат - значения ИОП, по оси абсцисс -параметр (температура заготовки, предел текучести стали, диаметр валков) Если ИОПкон > ИОПдоп > то ИОП, наюсим на модельную карту, обозначив его «крестиком», иначе - обозначив «окружностью»

9 По модельной карте в выбранной группе клетей для каждого параметра определяется контрольное значение ИОП путем проведения горизонтальной линии, проходящей через точку, соответствующую минимальному допустимому значению ИОП, которое обозначим ИОПкпарам

10 Для каждой группы клетей из полученных по трем картам значений ИОПкпарам выбираем максимальное определяем его как нижний порог, при котором соблюдается соответствие профиля, и формируем итоговую модельную карту по группе клегей, где по оси ординат отложены все ИОП, по группе, по оси абсцисс - технологическая ситуация

11 Если ИОП, > ИОПк , то ПСП = 1 (профиль соответствует высокому качеству, настройка выбранной группы клетей не требуется), иначе ПСП = 0 (профиль - несоответствующий, и требуется настройка)

Таким образом, для каждой группы определяется критерий необходимости применения предупреждающих действий (настройки) при изменении рассматриваемых технологических параметров

Примеры построенных по разработанной методике модельных карт приведены на рис 3

иоп, % 100 -

Контрольное 98 4

» к « "« к я * «

Трбу**** иасчхижа

О о

Т, °С

ПСП = 1

псп=о

иоп, % 100

Контрольное д

число '

Г * * *

«I

. Л_

О

. ° О

мастройка

О О

а,, МПа

ПСП=1 ПСП=0

ИОП, % 100 -

Коотральнзе ^ число '

---ег--—

С7 Трбувто» мгстрсйе»

О о о о

Оо

ИОП, % 100 -

Ч. иш"«""«

О, мм

ПСП=1

псп=о

,^^Г ,о

I V ТрГг^тги

Технологическая ситуация

о°

ПСП=1

псп=о

оо

Рис 3 Пример представления диапазонов показателя ИОП при помощи модельных карт для стана 250 ОАО «Северсталь»

В третьей главе приведены методика и результаты использования структурно-матричной модели настройки для разработки предупреждающих действий (ПД) применительно к действующим станам

Для каждого профилеразмера определяли допустимые пределы варьирования температуры нагрева заготовки, предела текучести стали, количества переточек, не требующие предупреждающих действий (настройки клетей стана), а затем для остальных значений данных параметров определяли предупреждающие действия (величины изменения межвалковых зазоров) и выявляли клети, оказывающие наибольшее влияние на настройку по следующей методике

1 Моделируется изменение температуры нагрева заготовки (предела текучести стали, количества переточек валков) с определением формоизменения и расчетом показателей РОП, ИОП и соответствующего значения ПСП

2 Моделируется настройка группы клетей и определяются изменения межвалковых зазоров в различных клетях группы, необходимые для обеспечения точности прокатки по критерию ПСП = 1

3 Состояние данных прокатного стана возвращается к исходному

4 Вновь моделируется изменение того же фактора на ту же величину, но настройка осуществляется другой комбинацией клетей

5 Выбираются предпочтительные сочетания настраиваемых клетей и альтернативные варианты предупреждающих действий

Для выполнения комплекса модельных исследований создана база данных о калибровках, параметрах оборудования и технологических параметрах для условий сортовых станов ОАО «Северсталь» Описаны принципы практической адаптации модели к решению задачи расчета предупреждающих действий

На примере сортовых станов 150, 250 и 350 ОАО «Северсталь» осуществлено комплексное исследование режимов прокатки при изменении температуры нагрева заготовки, предела текучести стали и диаметра валков при переточках Для указанных станов по каждому из технологических параметров установлены диапазоны их изменения, при которых предупреждающие действия не требуются, могут эффективно применяться либо не принесут желаемого результата

Разработаны таблицы ПД для указанных станов, позволяющие в режиме on-lme выбрать варианты предупреждающих действий для конкретной технологической ситуации

У каждого из рассматриваемых параметров имеется базовое значение, при котором настройку стана производить не требуется (Т = 1100°С, ат = 100 МПа, количество переточек = 0) При изменении базовых значений клети необходимо настраивать путем коррекции зазоров между валками на величину, указанную в соответствующей ячейке таблицы ПД (табл 3)

Каждая строка в таблице представляет собой альтернативный вариант настройки стана конкретными клетями из подгруппы при определенном значении предела текучести стали, температуры заготовки, марки стали (например, в табл 3 исследуется влияние температуры) Если в выделенной ячейке таблицы ПД стоит знак « » или пусто это означает, что данной комбинацией настройка невозможна, если стоит цифровое значение со знаком «+» либо «-», значит на эту величину валки необходимо развести («+») либо свести («-»)

Оператор (вальцовщик), зная на входе в процесс об изменении температуры, марки стали или диаметра валков, может оперативно использовать данные таблиц ПД, подстраивая клети под изменившиеся условия Причем у него будет возможность выбора между вариантами настройки (например, настройка одной клеаыо, только четными клетями и ДР)

Таблица 3

Таблица ПД при прокатке круга диаметром 5,5мм _ на стане 150 «Северсталь»_

Изменение зазора по клетям в подгруппе

•С первой второй третьей

1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 12 13 14 16 17 18 19 20 [21 Па :

-0,1 ■УН од- -0,1 0,3 -0,1 о.з ! 0 0 Ш -0,1 ЯП 0.2 0 0.2 0

1000 - \9

- 0,6

-

- -0,7 т

- -0,1 ■

- 0 «1 -0,1

-0,3 ол -0,7 ие 0 щ

1 -<У -0,1 -0,2 -0,4 -0,4 0,7 Ш 11

0 ■и 4,3 -0,1 ¡я» VJ AL

¡050 0 т 0,2 0 -0,1 шх ш 0 1 .0,2 а 1рЁ Ж т 0 ; ■ »

-0.6

- 2,4 ,1,8

-од

■0,2 !

- -0,2 т

■а 0 0- -0,2 1 ТГ

-0,1

0 0 0 -0Л 0,1 -0,1 в ! 1

0,1 1,3 1,4 А,! 0 •0,! -0,2 0..V 0.3 ш Г

1150 Настройка не требуется Настройка • -0,3 0.1 -0,3 т "¡V; я*

1__ J

t - !_

ш

не требуется :

ЩЮ

т

щт 0;

1180 LiSL |Ц 0 Lifib Настройка не требуется -rt.l ж ~0~ Ж Г щ

i&L

НЕ

дГ 51

ш ш

р&Е

-0,2 Ч ■

ш Ж ж ] |) ■

~~0~ 0 0,1 я ш.

ж шш Ш ш

оТ. Ж

В четвертой главе приведены результаты анализа технологических инструкций действующих сортовых станов различных поколений (ОАО «ММК» и ОАО «Северсталь). На основе предлагаемой методики для станов 350, 250 и 150 сортопрокатного цеха ОАО «Северсталь» разработаны изменения и дополнения к разделу технологических инструкций по корректирующим воздействиям, в виде конкретных рекоменда-

ций, содержащихся в таблицах ПД Предупреждающие действия на указанных станах рекомендуется применять в комплексе с текущей настройкой стана при изменениях технологических параметров

Разработаны рекомендации по адаптации математической модели и методики определения ПД к другим сортовым станам Определены особенности адаптации к условиям действующих и новых станов Определена возможность использования в первом приближении граничных значений ИОП = 98% без формирования модельных карт Сформулирована целесообразность определения ПД на этапе проектирования и принятия решений о компоновках строящихся сортовых станов

Применение математической модели и разработанной методики определения ПД для новых сортовых станов позволило оценить альтернативные варианты компоновки станов ООО «ОКА-СТАЛЬ» и ООО «КЭМЗ», разработать и осуществить ПД на этапе «Проектирование» Создаваемые по предложенным научно-обоснованным компоновкам сортовые станы потребуют меньшего количества предупреждающих действий для обеспечения точности прокатки в процессе эксплуатации данного оборудования

Разработанные рекомендации по станам, методики разработки ПД для технологических инструкций, а также рекомендации по разработке СМК с учетом ПД приняты к использованию при строительстве ООО «ОКА-СТАЛЬ» и реконструкции ООО «КЭМЗ»

Представлены факторы, определяющие границы применимости результатов работы

• результаты относятся к сортовым станам и профилям простой формы,

• использованы (с присущими им допущениями и ограничениями) базовая матричная математическая модель и созданная на ее основе модель настройки клетей сортового стана, позволяющие разрабатывать ПД

Кроме того, рассмотрена возможность использования полученных результатов работы на определенных этапах жизненного цикла продукции с учетом специфики этапа

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1 Предложена модель (алгоритм) процесса «Управление настройкой стана для предотвращения появления потенциальных несоответствий», которая определяет соответствующие действия, исполнителей и документы, необходимые для ее реализации Задача настройки стана

рассмотрена как реализация одного из элементов управления качеством сортового проката - управление точностью

2 На основе матричного метода описания геометрических параметров сечений проката предложены новые показатели точности векторный - распределенное отклонение профиля (РОП), скалярные - интегральное отклонение профиля (ИОП) и показатель соответствия профиля (ПСП) Разработана и применена к условиям сортовых станов ОАО «Северсталь» методика оценки допустимых значений ИОП при помощи модельных карт

3 Методом экспертных оценок определены наиболее значимые технологические параметры, влияющие на точность прокатки Установлено, что такими параметрами являются предел текучести стали, температура заготовки и диаметр валков Установлено, что в большей степени на точность готового профиля влияет точность профиля в последних клетях непрерывных групп

4 Разработаны форма, процедура тполнения и дальнейшего использования таблиц предупреждающих действий при настройке стана в случаях изменения значимых технологических параметров Перечисленные элементы управления качеством применены на сортовых станах ОАО «Северсталь»

5 Разработаны и внедрены дополнения к технологическим инструкциям станов 350, 250 и 150 сортопрокатного цеха ОАО «Северсталь» Предупреждающие действия на указанных станах рекомендуется применять в комплексе с текущей настройкой стана в случае каких-либо технологических изменений Разработаны рекомендации по адаптации математической модели и методики определения ПД к другим сортовым станам

6 Математическая модель и методика определения ПД для сортовых станов применены для оценки альтернативных вариантов компоновки оборудования ООО «ОКА-СТАЛЬ» и ООО «КЭМЗ», что позволило разработать и осуществить ПД на этапе «Проектирование» обосновать количество, тип и расположение клетей при компоновке станов Эти решения наряду с методиками разработки Г1Д для технологических инструкций, а также рекомендации по разработке СМК приняты к использованию на данных предприятиях

7 Представлены факторы, определяющие границы применимости результатов работы и приведены возможные пути эффективного использования выполненных разработок при решении задач сортопрокатного производства

Основное содержание диссертации опубликовано в работах-

1 Ручинская, Н А. Проблемы моделирования и поэтапной разработки системы менеджмента качества для условий нового металлургического мини-завода [Текст] /ОН Тулупов, Н А Ручинская // Моделирование и развитие процессов обработки металлов давлением Межвуз сб науч тр Под редакцией В М Салганика - Магнитогорск ГОУ ВПО «МГТУ», 2006 - С 228-233

2 Ручинская, H.A. Новые подходы к созданию информационных и технологических моделей управления качеством в сортопрокатном производстве [Текст] /НА Ручинская, О Ю Зайцев, О Н Тулупов // Металлургия XXI века Сборник трудов 3-й международной конференции молодых специалистов - М ВНИИМЕТМАШ им акад А И Целикова, 2007 - С 443-453

3 Ручинская, H.A. Принципы создания информационных моделей управления качеством сортового проката с разработкой рациональных предупреждающих действий [Текст] /НА Ручинская, О Ю Зайцев, О Н Тулупов, А Н Луценко // Производство проката - 2007 - №8 -С 33-41 (рецензируемое издание, рекомендованное ВАК)

4 Ручинская, H.A. Современные подходы к разработке элементов системы менеджмента качества для информационных систем и технологических процессов сортопрокатных комплексов [Текст] /НА Ручинская, О Ю Зайцев, О Н Тулупов // Управление качеством в современной организации Сборник статей II Международной научно-практической конференции - Пенза, 2007 - С 89-91

5 Ручинская, H.A. Использование адаптивной структурно-матричной модели для управления качеством сортового проката с разработкой рациональных предупреждающих действий [Текст] / А Б Моллер, Н А Ручинская, А А Зайцев, О Н Тулупов, А Н Луценко // Неделя металлов в Москве 13-17 ноября 2006 г Сборник трудов конференций и семинаров - М ОАО "АХК ВНИИМЕТМАШ им акад А И Целикова", 2007 - С 357-367

6 Ручинская, H.A. Применение структурно-матричного подхода для структурирования данных и решения задач управления качеством в сортопрокатном производстве [Текст] / НА Ручинская, ОЮ Зайцев, ОН Тулупов // Сложные системы управления и менеджмент качества CCSQM' 2007 Сборник трудов Международной научной конференции Под ред проф Ю И Еременко - Старый Оскол ООО "ТНТ", 2007 -С 327-332

7 Ручинская, H.A. Разработка технологических методов управления качеством сортового проката на основе эффективного использований информационных моделей [Текст] / Н А Ручинская, А Б Моллер,

О Н Тулупов, О Ю Зайцев // Труды седьмого конгресса прокатчиков (том 1) Москва, 15-18 октября 2007г МОО «Объединение прокатчиков» Корпорация производителей черных металлов, 2007 - С 197-203

8 Ручинская, H.A. Применение показателя соответствия профиля при управлении качеством продукции сортовых станов [Текст] /АН Лу-ценко, В А Монид, О Н Тулупов, Н А Ручинская и др // Труды седьмого конгресса прокатчиков (том 1) Москва, 15-18 октября 2007г МОО «Объединение прокатчиков» Корпорация производителей черных металлов, 2007 -С 221-223

9 Ручинская, H.A. Современные направления исследования, развития и повышения качества процессов сортовой прокатки на кафедре ОМД МГТУ [Текст] / А Б Моллер, О Н Тулупов, С А Левандовский, Н А Ручинская и др // Моделирование и развитие процессов обработки металлов давлением Межрегиональный сборник научных трудов - Магнитогорск ГОУ ВПО «МГТУ» - 2007 - С 80-92

10 Ручинская, H.A. Управление качеством сортового проката путем использования рациональных предупреждающих действий при настройке станов [Текст] /ОН Тулупов, Н А Ручинская, А Б Моллер и др // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им Г И Носова - 2007 - №4 - С 73-80 (рецензируемое издание, рекомендованное ВАК)

11 Ручинская, H.A. Моделирование развитие и повышение качества процессов сортовой прокатки [Текст] / А Б Моллер, О Н Тулупов, Н А Ручинская, С А Левандовский, Б А Захаров, Д В Назаров, А С Лимарев, А А Зайцев, С Я Унру // Неделя металлов в Москве 12-16 ноября 2007 г Сборник трудов конференций и семинаров - М ОАО "АХК ВНИИМЕТМАШ им акад А И Целикова", 2008 - С 317-326

Подписано в печать 07 04 2008 Формат 60x84 1/16 Бумага тип № 1

Плоская печать Услпечл1,00 Тираж 100 экз Заказ 271

455000, Магнитогорск, пр Ленина, 38 Полиграфический участок ГОУ ВПО «МГТУ»

ВВЕДЕНИЕ.\.

Глава 1. АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТОЧНОСТИ СОРТОВОГО ПРОКАТА В СОВРЕМЕННЫХ УСЛОВИЯХ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ.

1.1 Анализ состояния систем менеджмента качества металлургических

I I •> 1 > I предприятии.

1.2 Математическое моделирование для управления точностью прокатки и профиля.

1.3. Предупреждающие действия.

1.4. Цели и задачи работы.

Глава 2. РАЗРАБОТКА ИНСТРУМЕНТОВ УПРАВЛЕНИЯ

ТОЧНОСТЬЮ ПРОКАТКИ И УСЛОВИЙ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ.

2.1. Выбор и адаптация информационной модели.

2.2. Принцип нахождения и использования рациональных предупреждающих действий на сортовом стане.

2.3. Разработка показателей для эффективного контроля точности и внедрения предупреждающих действий.

2.4. Представление диапазонов показателей точности при помощи модельных карт.

2.5. Экспертная оценка параметров, влияющих на точность профиля в процессе прокатки

2.6. Определение диапазонов разработанных показателей для групп клетей на примере станов ОАО «Северсталь».

2.7. Разработка формы, принципа заполнения и использования таблиц предупреждающих действий.

Выводы по главе 2.

Глава 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕЖИМОВ НАСТРОЙКИ

ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДУПРЕЖДАЮЩИХ ДЕЙСТВИЙ.

3.1. Основные принципы использования модели для определения предупреждающих действий

3.2. Создание баз данных для моделирования предупреждающих действий в процессе настройки стана.

3.3. Определение предупреждающих действий для стана 150 ОАО «Северсталь».

3.4. Определение предупреждающих действий

1 ■ I для стана 250 ОАО «Северсталь».

3.5. Определение предупреждающих действий для стана 350 ОАО «Северсталь».

Выводы по главе 3.

Глава 4. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ СМК ПУТЕМ

ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОМПЛЕКСА ПРЕДУПРЕЖДАЮЩИХ

ДЕЙСТВИЙ ПРИ НАСТРОЙКЕ СОРТОВЫХ СТАНОВ.".

4.1. Разработка изменений и дополнений в нормативную документацию сортового цеха ОАО «Северсталь».

4.2. Рекомендации по адаптации предложенных методик к другим сортовым станам, в том числе на новых мини-заводах.

4.3. Использование разработанной методики для определения предупреждающих действий при разработке технических параметров новых станов.

4.4. Рекомендации по эффективному применению результатов работы.86 Выводы по главе 4.

Техническая возможность получения и передачи больших объемов данных о технологических процессах, производстве, менеджменте, состоянии оборудования и т.д. в условиях новых производств стала на порядок больше. Вместе с тем на основе предшествующего опыта нет возможности эффективно использовать эти данные. Это объясняется тем, что на производственных объектах предшествующих поколений задачи управления качеством решались i 1 ' • на основании ограниченных объемов информации, не собранных в единые базы данных. Управленческие решения по управлению качеством и т.д. в большинстве случаев принимались на основе опыта и интуиции персонала.

Поэтому при переходе к технологическим процессам нового поколения (в частности, к новым процессам производства сортового проката) существует проблема эффективного использования текущих данных для формирования с структурированной информации, позволяющей принимать рациональные решения в области управления качеством технологических процессов и-качества продукции.

Современные подходы к системе менеджмента качества (СМК) определяют возможность и необходимость принятия обоснованных^решений в области качества на базе достоверной информации согласно одному из принципов менеджмента качества по ИСО 9000:2005 - «Принятие решений, основанное на фактах» [1]. Этот принцип может реализоваться, если организация будет вести измерение и сбор данных и информации по всем важным процессам, обеспечивать точность, надежность и доступность данных и информации, анализировать их с помощью подходящих методов.

Особое значение здесь приобретает возможность использования согласно рекомендациям ИСО 9001:2000 эффективных корректирующих и предупреждающих действий, исключающих появление несоответствующей продукции [2].

В сортовом производстве несоответствующая продукция характеризуется, прежде всего, отклонением геометрических размеров проката от регламентированных. Поэтому оценка влияния различных факторов на точность готового профиля, выбор наиболее существенных из них и определение необходимых корректирующих и предупреждающих действий актуальны. На современных сортовых станах, имеющих мощные информационные системы, эта задача должна решаться на основе эффективного анализа данных и применения адекватных моделей процессов, что позволит отказаться от затратного эмпирического подхода, практикуемого на ряде существующих станов. В связи с техническим и технологическим перевооружением сортопрокатного производства и строительством новых современных мини-заводов наличие корректирующих и предупреждающих действий с точки зрения управления качеством сортового проката является неотъемлемой частью. В первую очередь решение обозначенной задачи необходимо для профилей простой формы, учитывая их востребованность на рынке сортового проката в целом.

Целью данной работы является повышение качества продукции сортовых станов путем обеспечения точности прокатки на основе разработки и внедрения предупреждающих действий при настройке стана.

Основные задачиработы:

• Разработка методик обеспечения точности геометрических размеров сортового проката простой формы на основе выявления и систематизации предупреждающих действий при настройке стана.

• Определение эффективных повышающих результативность прокатки предупреждающих действий в виде изменений межвалковых зазоров по клетям в ответ на колебания технологических параметров.

• Внедрение в СМК сортопрокатных комплексов рекомендаций, по использованию предупреждающих действий, обладающих-вариативностью применения.

Выводы по главе 2

1. Предложены принципы использования адаптивной структурно-матричной модели, разработанной на кафедре ОМД ГОУ ВПО МГТУ, в целях моделирования процесса формирования геометрических характеристик профиля при прокатке на стане для задач СМК.

2. Разработана модель процесса «Настройка стана», которая определяет соответствующие действия, исполнителей и документы, необходимые для ее реализации.

3. На основе матричного метода описания геометрических параметров сечений проката предложены новые показатели точности: векторный - распределенное отклонение профиля (РОП), скалярные - интегральное отклонение профиля (ИОП) и показатель соответствия профиля (ПСП). Используя новые показатели, можно определять, соответствует ли профиль в последней клети каждой группы клетей заданным геометрическим размерам, и требуется ли настройка конкретной группы клетей.

4. С целью практического использования разработанных в диссертации показателей ИОП и ПСП созданы модельные карты, позволяющие выразить точность прокатки через диапазоны и значения ИОП и ПСП.

5. В результате применения метода экспертных оценок для определения наиболее значимых параметров, влияющих на точность прокатки, установлено, что такими параметрами являются: предел текучести, температура заготовки и диаметр валков. Влияние износа валков и натяжения раската в данной диссертационной работе не рассматривается.

6. Разработана методика оценки допустимых значений показателя ИОП при помощи модельных карт.

7. На основе данных сортовых станов ОАО «Северсталь» при помощи многовариантного компьютерного моделирования с применением предложенной в данной работе методики модельных карт установлены допустимые с точки зрения обеспечения точности диапазоны ИОП, при которых ПСП=1. Это позволило определить необходимые критерии для разработки и применения предупреждающих действий.

8. Разработаны форма, принципы заполнения и дальнейшего использования таблиц предупреждающих действий при настройке стана в случаях изменения значимых технологических параметров.

Глава 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕЖИМОВ НАСТРОЙКИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДУПРЕЖДАЮЩИХ ДЕЙСТВИЙ

3.1. Основные принципы использования модели для определения предупреждающих действий

Математическая модель [96] позволяет выявить важные с точки зрения управления качеством производимой продукции зависимости режимов настройки от изменений технологических параметров процесса прокатки.

Практическую значимость полученных результатов выражают следующие принципы использования модели при разработке предупреждающих действий:

• определение взаимосвязи значимых параметров, выявленных в п. 2.5 (температуры нагрева заготовки, марки стали (предела текучести), диаметра рабочих валков (количества переточек)), с новыми показателями РОП, ИОП и ПСП;

• определение для каждого профилеразмера стали известных допустимых пределов варьирования: температуры нагрева^ заготовки, предела текучести, количества переточек, не требующих предупреждающих действий (настройки клетей стана);

• определение предупреждающих действий (режимов настройки) и выявление клетей, оказывающих наибольшее влияние на настройку.

Определение взаимосвязи температуры нагрева заготовки, предела текучести, количества переточек с показателями РОП, ИОП-и ПСП проводилось по следующей методике:

• подготовка соответствующей базы данных в цифровой форме представления калибров;

• моделирование режимов изменения температуры нагрева заготовки, предела текучести, количества переточек поочередно для каждого профиля;

• выполнение алгоритма пошаговой настройки клетей стана в направлении против хода прокатки при помощи программы [90]. Для этого в каждой клети рассчитывается единичное вертикальное смещение валков на ОД мм с постоянной проверкой ИОП в последней клети подгруппы. Если ИОП не обеспечивает условия ПСП = 1, тогда происходит циклическое повторение операции настройки до получения требуемого заполнения калибров.

Для выявления наиболее значимых клетей при настройке в программе существует возможность исключать клети из расчета. Значимость клети определяется по наименьшему изменению зазора в настраиваемой клети. Это позволяет предложить альтернативные варианты предупреждающих действий с использованием различного количества клетей.

Для определения предупреждающих действий была разработана следующая методика моделирования:

• моделируется изменение температуры нагрева заготовки (предела текучести, количества переточек) с определением формоизменения и расчетом показателей РОП, ИОП и соответствующего значения ПСП;

• моделируется настройка группы клетей и определяются изменения межвалковых зазоров в различных клетях группы, необходимые для обеспечения точности прокатки по критерию ПСП = 1;

• состояние данных прокатного стана возвращается к исходному (базовому);

• вновь моделируется изменение того же фактора на ту же величину, но настройка осуществляется с другой комбинацией клетей (см. принципы заполнения таблиц ПД в п. 2.7);

• выбираются предпочтительные сочетания настраиваемых клетей и альтернативные варианты предупреждающих действий.

3.2.

Создание баз данных для моделирования предупреждающих действий в процессе настройки стана

Рассмотрим основные принципы создания баз данных при адаптации модели настройки [97] на примере станов 350, 250 и 150 ОАО «Северсталь».

При адаптации модели и создании баз данных были приняты следующие допущения и ограничения:

• модель применяется к каждой группе клетей каждого сортового стана;

• основными варьируемыми факторами, влияющими на точность прокатки, являются значимые параметры, выявленные в п. 2.5;

• основным способом повышения точности прокатки является регулировка зазоров в калибрах;

• расчет настройки калибров ведется в группе против хода прокатки по условию выполнения профиля на выходе из последней клети подгруппы. Точность расчета зазора составляет 0,1 мм.

Все необходимые параметры по проходам (по клетям) согласно модели [62] были представлены в виде сложных матриц (баз данных) [A]j, состоящих из блоков, содержащих сгруппированные данные. Это позволило использовать матричную структуру не только как математический объект, но и как структуру для хранения, упорядочения и обработки данных по всем программам прокатки для станов 350, 250 и 150.

В общем виде матрицу можно представить так:

3.1) где [Ф] - матрица формы профиля раската;

777]. - матрица,текущих технологических параметров (скорость.прокатки,, зазор между валками, прокатанный тоннаж);

CP] - матрица свойств раската (температура прокатки, пластические свойства стали);

ПО]- - матрица, которая описывает параметры оборудования^ (диаметры . валков, передаточные отношения главных линий);

ПЩ - матрица, характеризующая* износ калибров (в данной работе износ не рассматривается, поэтому принимается [ПИ]= [Ф].

Как указано в п. 3.1, при адаптации' модели к станам сечения раската по клетям были описаны с помощью-матриц [98]. При этом компонентами матрицы являются, длины радиус-векторов, проведенных из центра тяжести-сечения до пересечениях контуром калибра через равные углы, причем часть, сечения попадает в разъем.

Данный способ позволил учесть в модели^все особенности» формы контуров калибров, используемых в группах клетей станов 350, 250 и 150.

Подготовка исходных данных (баз данных) и адаптация модели была проведена следующим образом [99, 100]. Путем прямых измерений по чертежам калибров и шаблонов для нарезки калибров с точностью 0,05 мм при помощи программных средств AutoCAD были сформированы матричные модели калибровок черновых групп с учетом зазоров, выставляемых по калибровке. Компоненты матриц, характеризующие ширину сечения по разъему, определялись для каждой калибровки из практических данных таблиц калибровки- «по железу» с учетом максимальных диаметров валков. При этом для каждого калибра был учтен не только контур ручьев, но и контур боковой поверхности' раската в зоне разъема валков.

Методика описания, калибров и прокатываемых сечений состоит в следующем [97]:

• в AUTOCAD определяется центр симметрии сечения калибра;

• вводятся по запросу в командную строку необходимые данные для построения векторов, описывающих контура сечения калибра (выбор п).

При этом впервые в практике применения матричных моделей число п =200, что позволяет легко менять п от 10 (применяется в модели настройки) до 200, что в будущем позволит, используя базу данных, решать другие задачи управления качеством;

• указывается угол, на который будут отражаться указанное количество векторов (-90);

• подтверждается заполнение указанным количеством векторов указанных углов.

На рис. 3.1 приведен пример векторного (матричного) описания контура сечения ромбического калибра и прокатываемого в нем сечения.

OV'-i Псмякл V;. Эсчйвкд ®№Гг Сервис Pncoeewe Размеры Изменения Ova Пинана G X

Цайваз^ »«а> У f Ч ^ ^ ^ Н ES В» в ; li Vihouams д| l|«j Р Q1j131B«ktoo - . f

Рис. 3.1. Пример описания контура сечения ромбического калибра

Диаметры валков были включены в модель через максимальное и минимальное значения. Изменение диаметров было предложено описывать не в миллиметрах, а через переточки, величина и количество которых регламентарованы технологической инструкцией' (максимальная величина съема металла за одну переточку зависит от степени изношенности калибров и для валков, применяемых в сортовом цехе ОАО «Северсталь» составляет: 6-10 мм). Это позволило упростить эксплуатацию модели на стане.

Пластические свойства стали были учтены через базовый предел текучести. При этом, в модель включены значения предела текучести для всех прокатываемых сталей (сталь углеродистая обыкновенного качества: Ст1 — Стб (кп, сп, пс); сталь повышенной прочности: 09Г2С, 09Г2, 15 ГФ, 15ХСНД и,др.) [101, 102].

Изменение температуры прокатки было предложено определять с использованием методики, изложеннойв работах [98-100].

Характеристики износа калибров могут быть в дальнейшем учтены в модели на основании статистических исследований валков на станах 350, 250 и 150 через матрицы износа, подробно характеризующие геометрию-формы изношенного калибра.

При моделировании режимов настройки было предложено рассчитывать величины зазоров между валками с точностью 0,1 мм. При этом с целью более эффективного использования результатов модель рассчитывает не только величины зазоров,- но и ход нажимного винта (изменение зазора), необходимый для их установки, что позволяет легко формировать таблицы предупреждающих действий.

3.3 Определение предупреждающих действий для стана 150 ОАО «Северсталь»

Влияние температуры заготовки, предела текучести, количества* переточек на показатели РОП, ИОП и ПСП анализировали при прокатке на стане 150 круга диаметром: 5,5; 6,5 и 9,0 мм.

При исследовании 1-я и 2-я группы были объединены в одну, поскольку настройка в двух отдельных клетях не представляется возможной. Для каждой калибровки были введены следующие базовые параметры, при которых процесс прокатки считается условно «базовым»: температура нагрева заготовки 1100°С, предел текучести 100 МПа, количество переточек валков 0.

Для обеспечения точности прокатки необходимо, чтобы соблюдалось условие ПСП = 1 (то есть значение ИОП последней клети группы не должно превышать граничных значений ИОП, приведенных в табл. 2.5).

Предупреждающие действия при изменении температуры заготовки

Рассмотрено изменение температуры в диапазоне 1000-1180°С с интервалом изменения в 50°С.

При температурах меньше базовой наблюдается переполнение калибра и ПСП = 0. Превышение базовой температуры приводит к недозаполнению калибра и значение ПСП = 0. В этих случаях требуются предупреждающие действия.

При отклонении температуры в пределах ±30-50°С от базового значения ИОП находится в допустимом диапазоне (диапазоны допустимых ИОП определены в п. 2.6.) и ПСП = 1, что обеспечивает необходимую точность прокатки и предупреждающие действия не требуются.

Данные об участвующих в настройке клетях и изменении зазоров в них представлены в виде таблиц ПД. Например, таблица 2.6 (см. п. 2.7), является* таблицей предупреждающих действий при изменении температуры заготовки при прокатке круга 05,5 мм. Для круга диаметром 6,5 и 9,0 мм таблицы ПД представлены в приложении 3.

Моделированием было установлено, что наиболее значимыми клетями при настройке являются четные клети (клети с неравноосными калибрами). Если размеры профиля увеличиваются, то значение ИОП становится менее чувствительным к изменению температуры.

Из анализа таблиц ПД следует:

• В черновой группе стан лучше всего настраивать 8-й клетью, при таком варианте будет получена наибольшая эффективность работы стана. Даже незначительное изменение межвалкового зазора позволяет обеспечить точность прокатки в последней клети группы.

• В промежуточной группе клетей ИОП превышает допустимые значения только при понижении температуры. Поэтому при температурах свыше 1000°С предупреждающих действий в виде настройки не требуется. При уменьшении температуры- более эффективным вариантом ПД является настройка четырнадцатой клетью.

•> В чистовой группе клетей при изменении температуры в большинстве случаев настройка эффективно выполняется двадцать второй клетью. Но при температуре 1150°С настройка не представляется возможной, поэтому для обеспечения точности прокатки рекомендуется- настройку осуществлять двадцатой и двадцать второй клетями.

Предупреждающие действия.при изменении предела текучести-, стали

Моделирование влияния предела текучести исследовали в диапазоне 60-140 МПа с интервалом изменения 20 МПа. Такие значения предела текучести позволяют полностью охватить практически весь марочный сортамент сталей.

Установлено, что значения ИОП очень чувствительны к изменению предела текучести. Поэтому ПД (настройка) не требуются при незначительных отклонениях предела текучести (менее ±10 МПа). Значения ИОП более чувствительны к изменению предела текучести при его уменьшении.

Данные об участвующих в настройке клетях и изменении зазоров в них представлены в виде таблиц ПД. Таблица 3.1 является таблицей ПД при изменении диаметра валков при прокатке-05,5 мм. Для остальных рассматриваемых профилей таблицы ПД представлены в приложении 3.

В результате моделирования было установлено, что наиболее значимыми клетями при настройке являются четные клети (клети с неравноосными калибрами). При увеличении размеров профиля требуются более существенные ПД, а при прокатке «мелких» профилей можно настроить стан при меньшем ходе нажимного винта и меньшим количеством клетей.

1. МС ИСО 9000:2005 (ГОСТ Р ИСО 9000-2006 ). Система менеджмента качества. Основные положения и словарь. Издательство стандартов, 2006.

2. МС ИСО 9001:2000 (ГОСТ Р ИСО 9001 -2001). Система менеджмента качества. Требования. Издательство стандартов, 2001.

3. Швец В.Е. Менеджмент качества в системе современного менеджмента // Стандарты и качество. 1997. № 6. С. 7-9.

4. Титот П.И. Качество управления через управление качеством // Стандарты и качество. 2003. - №5. - С.50-51.

5. Климов B.C. Вступаем в ВТО. Какие проблемы? / Компания Прайм-1с Публикации. Екатеринбург. - 2003. - С.3-4.

6. Джордж С. Ваймерских A. TQM. Всеобщее управление качеством: Стратегии и технологии, применяемые сегодня в самых успешных компаниях. -С-Пб., «Виктория плюс» 2002. - 256 с.

7. Осипов Д.С. Обеспечение заданного уровня качества штампованных шаровых пальцев на основе повышения результативности сквозной технологии и системы менеджмента качества / Дисс. на соискание учен. степ, к.т.н. -Магнитогорск: МГТУ. 2004.-150 с.

8. Азгальдов Г.Г., Райхман Э.П. О квалиметрии М.: Издательство стандартов. — 1973. - 172с.

9. Воронов А.А. Конкурентоспособность промышленной продукции Стандарты и качество. 2003. - №5. - С.59-65.

10. Рациональные пути модернизации и технического перевооружения металлургических предприятий средней мощности / А.А. Минаев, Ю.В. Коновалов, Ю.В. Оробцев и др. // Производство проката, 1998. №2.

11. Ляченков Н.В., Кокотков А.В., Годлевсий В.Е., Иванов Г.В. Системный анализ, моделирование и развитие системы качества // Надежность и контроль качества. 1998. - №2. - С.10-13.

12. Вильяме P.P. Об истинной роли-, менеджеров; по качеству // Европейское качество.- 1999. №2. С.8.

13. Глазунов А.В. Постоянное улучшение. Подходы, методы, приемы // Методы менеджмента качества:- 2003.- №2. -С.30-36?

14. Дукмасов В.Г., Выдрин BlHi, Тищенко?©.И; Производство точногоf проката. Mi: Металлургия, . 1990. 168 е. .

15. Danieli News п. 113, May, 95, Danieli Group, Quarterly Journal.

16. Исследование точности прокатки в ОНК стана 250-1 ММК: Отчет ЦЛК ММК, Щербаков О.Н. N3658; -Магнитогорск, 1974.20; Даниели Моргардшаммар. Последние достижения! в производстве специальных сталей: технология совмещенной прокатки. 1992, 46 с:

17. Симпозиум? по прокатным станам. Москва. Доклады и фильмы. Развитие и расчет современных прокатных станов типа Моргана. — М.: Высш. шк., 1981.- 184 с.

18. Королев В.В. Управление процессами прокатного производства с помощью ЭВМ. М.: Металлургия, 1986. - С. 209-210.

19. Balzer F. Kiinstlich Intellekt und CAD/CAM System fur Walzstrassen. — Berliner Industriell Verlag, 1993. 230 S.

20. Прошников А.И., Калинин В.П. О влиянии натяжения на утяжкупрофиля // Технический прогресс в технологии прокатного производства: Труды конф. Свердловск, I960.- С. 359-362.

21. Система регулирования минимального натяжения для сортовых и проволочных станов. Информационный бюллетень. Elpro AG, Berlin, 1994. 12с.

22. Литовченко Н.В. Калибровка профилей и прокатных валков. — М.: Металлургия, 1990. 432 с.

23. Литовченко Н.В., Диомидов Б.Б., Курдюмова В.А. Калибровка валков сортовых станов. -М.: Металлургия, 1963.

24. Хофф X., Даль Т. Прокатка и калибровка: Пер. с нем. — М.: Металлургиздат, 1957.

25. Филиппов С.Н. Настройка прокатных станов. М.: Металлургиздат, 1951, 136с.

26. Тришевский И.С., Клепанда В.В., Литовченко В.В. Настройка непрерывных прокатных станов. М.: Металлургия, 1964, 368с.

27. Эффективность деформации сортовых профилей / С.А. Тулупов, F.C. Гун, В.Д. Онисков и др. М.: Металлургия, 1990. 280с.

28. Сторожев М.В., Попов Е.Д. Теория обработки металлов давлением. М.: Машиностроение, 1971. 424 с.

29. Смирнов В.К., Шилов В.А., Литвинов К.И. Деформации, и усилия в калибрах простой формы. -М.: Металлургия, 1982. -144с.

30. Колмогоров В.Л. Напряжения, деформации, разрушение. -М.: Металлургия, 1970. -230 с.

31. Пластичность и разрушение / В.Л. Колмогоров, А.А.Богатов, Б.А. Мигачев и др. -М.: Металлургия, 1977. 333 с.

32. Поздеев А.А., Трусов Г.В., Няшин Ю.И. Большие упруго-пластические деформации. -М.: Наука, 1986.—230с.

33. Колмогоров В.Л. Механика обработки металлов давлением. М.: Металлургия, 1968. 684 с.

34. Аркулис Г.Э., Дорогобид В.Г. Теория пластичности. М.: Металлургия, 1987. -352 с.

35. Гун Г.Я. Теоретические основы обработки металлов давлением. — М.: Машиностроение, 1980. -450 с.

36. Смирнов B.C. Теория обработки металлов давлением. JT.: ЛПИ, 1965.-228с.

37. Теория обработки металлов давлением / И.Я. Тарновский,

38. A.А. Поздеев, О.А. Ганаго и др. -М.: Металлургиздат, 1963. 668с.

39. Пластическое формоизменение металлов / Г.Я. Гун, П.И. Полухин,

40. B.П. Полухин и др. М.: Металлургия, 1968. - 413с.

41. Целиков А.И., Никитин Г.С., Рокотян С.Е. Теория продольной прокатки. М.: Металлургия, 1986. - 320с.

42. Теория прокатки: Справочник / А.И. Целиков, А.Д, Томленов, В.И. Зюзин и др. М.: Металлургия, 1982. -335 с.

43. Тарновский И.Я. Формоизменения при пластической обработке металлов. -М.: Металлургиздат, 1954. 532с.

44. Надаи А.В. Пластичность и разрушения твердых тел. Т. 1: Пер с англ. / Под ред. Г.С.Шапиро. М.: ИНЛ, 1954. - 647с.

45. Соколовский В.В. Теория пластичности. М.: Высшая школа, 1965. - 608с.

46. Выдрин В.Н. Динамика прокатных станов. М.: Металлургиздат, 1960.-256 с.

47. Выдрин В.Н., Федосеенко А.С., Крайнов В.И. Процесс непрерывной прокатки. М.: Металлургия, 1970. - 456 с.

48. Investigation of hot rolling using 3D finite element simulation / J.Coupu, J.L.Raulin. Modelling of Metal Rolling Processes 3. Conference Papers. IOM, Chameleon Press Ltd, London, 1999. -P. 82-89.

49. Kainz A., Finstermann G. A new eulerian-lagrangian hibrid finite element method for numerical simulation of stationary rolling processes // Modelling of Metal Rolling Processes 3: Conference Papers. IOM, Chameleon Press Ltd, London, 1999. -P. 104-114.

50. Metal- flow satellite-mill rolling of U-shaped and! H-shaped wires/ H.Utsunomiya, Y.Sayto, HMatsuzawa: //. Modelling of Metal Rolling Processes- 3;. Conference Papers. IOM, Chameleon Press Ltd, London, 1999. Pi 190-197.

51. Finite element modeling of shape: rolling. of complex shaped? parts — a steady state approach / T.H.Kim, H.J.Kim, S.M.Hwang // Modelling of Metal-Rolling Processes 3. Conference Papers. IOM; ChameleomPress Ltd; London, 1999: — P! .98103.

52. Тулупов С.А., Чумаченко E.H., Машкова!H.H. Об одном* алгоритме приближенного анализа объемного течения металла при прокатке // Известия вузов.4 Черная металлургия; — 1994 — №;Ш .—С. 26-27.

53. Тулупов. С.А., Заверюха В.Н. Матричный способ представления профилей и формоизменения металла в процессах обработки металлов давлением // Известия вузов. Черная металлургия. 1989. - № 9. — С. 62-65.

54. Тулупов С.А. Матричный способ представления процесса формоизменения металла при прокатке в калибрах- простой формы. Сообщение1 // Известия вузов. Черная металлургия. 1989. № 12. С. 63-65.

55. Тулупов С.А. Разработка моделей и алгоритмов расчета формоизменения при сортовой прокатке с целью проектирования новых и совершенствования действующих калибровок: Дис. . д-ра техн. наук / М.: МИСиС, 1995.-369 с.

56. Тулупов О.Н. Структурно-матричные модели для повышения* эффективности процессов сортовой прокатки: Монография.— Магнитогорск: МГТУ, 2002.-224 с.

57. Адаптивные матричные модели настройки сортовых станов / О.Н. Тулупов, В.Ф. Рашников, С.А. Тулупов, Е.А. Евтеев. — Магнитогорск: МиниТип, 1997.-92с.

58. Тулупов О.Н., Тулупов С.А., Рашников В.Ф. Матричные модели в оценке эффективности калибровки валков. М.: МДП, 1996. - 82 с.

59. Стабильность формоизменения при прокатке стальной и сталемедной катанки/ С.Ф. Рашников, О.Н. Тулупов, В.Г. Логинов и др. -Магнитогорск: МиниТип, 1998. -106 с.

60. Тулупов О.Н. Повышение эффективности процессов прокатки и точности, сортовых профилей на основе совершенствования технологии с использованием структурно-матричных моделей / Дис. . д-ра техн. наук -Магнитогорск: МГТУ. 2001. - 384 с.

61. Walzwerkstechnik. SKET Schwermaschinenbau Magdeburg GmbH. Bundesrepublik Deutschland, 1994. 28 S.

62. Статистическое управление процессами. SPC. Ссылочное руководство. Н. Новгород: ООО СМЦ «Приоритет», 2006. - 224 с.

63. Джеймс П. Вумек, Дэниел Т. Джонс. Бережливое производство. Как избавиться от потерь и добиться процветания вашей компании / перевод с англ. М.: Альпина, Бизнес Букс. - 2004. - 473с.

64. Шкарупа В.В., Пронина В.В. Разработка и совершенствование системы менеджмента качества. Учебное пособие участника семинара: Редакция 3 Челябинск: АНО «ПРОНАП-СЕРТ», 2006.

65. Роль документации при создании эффективной системы* менеджмента организации / Т.М. Полховская, Н.В. Ващенко, И.М: Назарова и др.// Стандарты и качество. 2004. - № 6. - С. 66-72.

66. Принципы создания информационных моделей управления качеством сортового проката с разработкой рациональных предупреждающих действий / Н.А. Ручинская, О.Ю. Зайцев, О.Н. Тулупов, А.Н. Луценко // Производство проката. -2007. №8. - С.33-41.

67. Шадрин А.Д. Качество, конкурентоспособность, менталитет, сертификация // Сб. материалов: Международные стандарты ИСО 9000 и статистические методы. 13-я международная конференция. Н.Новгород. -2001. — С.22-29.

68. Рахлин К М. Сущность и содержание процессного подхода // Стандарты и качество. 2001. - №1. С.45.

69. Моллер А.Б., Зайцев А.А. Модель настройки сортопрокатного стана при матричном описании формоизменения в калибрах простой формы // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. — 1999. N 10. — С. 15-18.

70. Методы применения математической модели настройки непрерывных сортовых станов / О.Н. Тулупов, А.Б. Моллер, С.Ф. Рашников и др. // Производство проката. 1999. -N 5. — С. 7-12.

71. Разработка программного обеспечения для моделирования процесса сортовой прокатки / Б.А. Сивак, С.А. Левандовский, Д.В. Колясов, Ю.Н. Райков // Оборудование. Технический альманах. 2006. №2. С. 36-39.

72. Орлов А-.И. Экспертные оценки / Учебное пособие. Москва, МГУ: Знание-2002".-31с.

73. Литвак Б.К. Экспертная информация. Методы получения и анализа. — М.: Радио и связь. 1992. - 184с.

74. ГОСТ 23554.0-79. Экспертные методы оценки промышленной продукции. Издательство стандартов, 1979.

75. Тулупов О.Н., Моллер А.Б., Зайцев А.А. Адаптивная настройка непрерывных групп сортовых станов: Учеб. пособие. Магнитогорск: МГМА, 1998.-61с.

76. ГОСТ 2590-91. Прокат стальной горячекатаный круглый. Сортамент. Издательство стандартов, 1991.

77. Никитин В.А. Оценивание результативности и эффективности корректирующих и предупреждающих действий // Методы менеджмента качества. 2003. - №7. - С. 49-52.

78. Копанева И.Н., Тисенко В.Н. О количественной оценке систем общего упраления качеством на предприятиях // Вестник машиностроения -2001. №8. - С.62-64.

79. Швец В.Е. К вопросу определения эффективности ирезультативности СМК // Стандарты и качество. 2003. - № 5. С. 35-39.

80. Федюкин В.К., Дурнев В.Д., Лебедев В.Г. Методы оценки и управления качеством промышленной продукции: Учебник. — М.: Филин, Рилант. 2000. - 328 с.

81. Методы моделирования настройки сортопрокатных станов/ О.Н. Тулупов, А.Б. Моллер, С.А. Левандовский и др. // Труды Междунар. науч.-техн. конф. 20-22 сентября 2005 г. Санкт Петербург. 2005. С. 66-69.

82. Левандовский С.А. Информационное сопровождение и коррекция технологического процесса с применением современных баз данных // Моделирование и развитие технологических процессов: Межвуз. сб. науч. тр. — Магнитогорск: МГТУ, 2004. С. 63-66.

83. ГОСТ 380-94. Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки. Издательство стандартов, 1994.

84. ГОСТ 19281-89. Прокат из стали повышенной прочности. Издательство стандартов, 1989.

85. Технологическая инструкция ВТИ-101-П-СЦ-21-2005 «Производство проката на стане 370». Магнитогорск, ОАО «ММК», 2005. 92с.

86. Технологическая инструкция ВТИ-101-П-СЦ-26-2005 «Производство проката на стане 170». Магнитогорск, ОАО «ММК», 2005. 86с.

87. Технологическая инструкция ВТИ-101-П-СЦ-20-2005 «Производство проката на стане 450». Магнитогорск, ОАО «ММК», 2005. 97с.

88. Технологическая инструкция ТИ 105-П.С2-02-03. Производство проката на проволочном стане стане 150. Череповец, ОАО «Севрсталь», 2003. 58с.

89. Технологическая инструкция ТИ 105-П.СМ-02-02. Производство сортового проката на мелкосортном стане 250. Череповец, ОАО «Севрсталь»,2002. 100с.

90. Технологическая инструкция ТИ 105-П.СС-02-03. Производство сортового проката на среднесортном стане 350. Череповец, ОАО «Севрсталь»,2003. 94с.