Файл: Железнов, Ю. Д. Статистические исследования точности тонколистовой прокатки.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 21.10.2024
Просмотров: 59
Скачиваний: 0
Ю. Д ЖЕЛЕЗНОВ. С. Л. НОЦАРЬ. А. Г. АБИЕВ
СТАТИСТИЧЕСКИЕ
ИССЛЕДОВАНИЯ
ТОЧНОСТИ
ТОНКОЛИСТОВОЙ
ПРОКАТКИ
МОСКВА «МЕТАЛЛУРГИЯ»
1974
УДК 621.771.01 : 519.28
УДК 621.771.01 : 519.28
Статистические исследования точности тонколистовой прокатки. Ж е л е з н о в Ю. Д., К о ц а р ь С. Л., А б и е в А. Г. М., «Металлургия», 1974. 240 с.
Описаны методы контроля точности тонколистового проката, результаты статистического анализа разнотолщинности и степени планшетности листов на различных отечественных станах холодной и горячей прокатки. Большой фактический материал обработан методами математической статистики и может служить инфор мационной основой для улучшения технологии и авто матизации прокатных станов. С помощью теоретических и статистических моделей рассматриваются методы управления точностью прокатки.
Книга предназначена для инженеров-металлургов и специалистов по электроприводу и автоматизации листопрокатных станов и может быть полезна студен там соответствующих специальностей. Ил. 138. Табл. 64.
Список лит.: 65 назв.
/
ГОС. П б.':ИЧМЫ1
иаучно-тс - нич'слв* библиотека ~СР
ЭКЗЕМПЛЯР ЧИТАЛЬНОГО ЗАЛА
© Издательство «Металлургия», 1974.
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
||
Введение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Г л а в а |
I. |
СТАТИСТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СЛУЧАЙНЫХ |
|
|||||||||
|
|
ВЕЛИЧИН И ПРОЦЕССОВ |
|
|
|
|
7 |
|||||
|
|
1. |
Эмпирическое |
распределение одного |
признака |
7 |
||||||
|
|
|
|
а. Плотность распределения |
|
|
8 |
|||||
|
|
|
|
б. |
Характеристики случайных величин |
11 |
||||||
|
|
2. |
Эмпирическая |
плотность распределения и ее |
16 |
|||||||
|
|
3. |
характеристики |
|
|
|
|
|||||
|
|
Оценка параметров распределения |
|
|
21 |
|||||||
|
|
4. |
Характеристики многомерных распределений |
24 |
||||||||
|
|
5. |
|
Корреляционный анализ |
результатов |
27 |
||||||
|
|
6. |
|
Регрессионный |
анализ. Обработка |
28 |
||||||
|
|
7. |
|
пассивного эксперимента |
|
|
||||||
|
|
|
Характеристики |
случайных процессов |
33 |
|||||||
|
|
8. |
|
Стационарность |
и |
эргодичность |
|
|
35 |
|||
|
|
9. |
|
Корреляционная функция случайного процесса |
36 |
|||||||
|
|
10. Спектральная плотность случайного процесса |
41 |
|||||||||
|
|
11. |
|
Преобразование случайного процесса в динами |
|
|||||||
|
|
|
|
ческой системе. Структура динамической си |
43 |
|||||||
|
|
12. |
стемы; стационарность и линейность |
(АФХ) и |
||||||||
|
|
Амплитудно-фазовая характеристика |
46 |
|||||||||
|
|
13. |
рС'зонаисйьГй режим динамической системы |
|||||||||
|
|
Спектральная плотность выхода линейной ста |
49 |
|||||||||
|
|
|
|
ционарной системы |
|
|
|
|||||
Г л а в а |
II. |
МЕТОДЫ |
|
КОНТРОЛЯ |
И |
КРИТЕРИИ |
ТОЧНОСТИ |
|
||||
|
|
ПРОКАТКИ |
|
|
/ |
|
|
|
|
|
52 |
|
|
|
1. Контролируемые признаки и критерии точности |
52 |
|||||||||
|
|
2. |
Анализ отечественных и зарубежных стандартов |
54 |
||||||||
|
|
3. |
Методы контроля |
измерители в листопрокатном |
59 |
|||||||
|
|
|
а. |
Современные |
|
59 |
||||||
|
|
|
|
|
производстве |
|
и основные требования к ним |
|||||
|
|
б. Требования к пределам измерения |
в связи |
63 |
||||||||
|
|
|
в. |
Требования |
к |
точности измерения |
64 |
|||||
|
|
г. |
|
с |
возможностями |
современных |
САРТ |
|||||
|
|
Требования к погрешности измерения толщины |
65 |
|||||||||
|
|
д. |
на |
агрегатах резки холоднокатаного металла |
||||||||
|
|
Определение |
требований к быстродействию |
66 |
||||||||
|
|
|
|
|
измерителя толщины |
|
|
|||||
|
|
4. Динамические характеристики микрометра и их |
72 |
|||||||||
|
|
|
влияние на качество измерения толщины |
|||||||||
Г л а в а |
III. ПРОДОЛЬНАЯ |
РАЗНОТОЛЩИННОСТЬ |
И |
РАЗНО- |
|
|||||||
|
|
ШИРИННОСТЬ ПОЛОС |
|
|
|
|
|
79 |
||||
|
|
1. Статистические характеристики продольной раз- |
79 |
|||||||||
|
|
нотолщинности |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
2. Математическая модель прокатного стана |
86 |
|||||||||
|
|
а. |
Система дифференциальных уравнений |
86 |
3
б. Статистический критерий оптимальности |
89 |
в. Управляющие параметры и система ограни |
89 |
чений |
|
3. Модель клети |
91 |
|
а. Технологические звенья |
дифференциальные |
91 |
|||||||||
|
б. Динамический |
расчет |
и |
95 |
||||||||
|
в. |
уравнения механическихзвеньев |
|
|||||||||
|
Дифференциальные |
уравнения |
электропри |
100 |
||||||||
4. |
|
вода |
клети |
и |
моталки |
|
|
|
||||
Алгоритм расчета матриц передаточных функций |
101 |
|||||||||||
5. |
непрерывного стана |
|
|
|
|
|
|
|||||
Передаточные коэффициенты и амплитудно- |
105 |
|||||||||||
6. |
частотные характеристики по основным каналам |
|||||||||||
Экспериментальное |
исследование |
продольной |
116 |
|||||||||
|
разнотолщинности |
на |
листопрокатных |
станах |
||||||||
|
а. Станы горячей прокатки |
|
|
|
116 |
|||||||
|
б. Станы холодной прокатки |
|
|
|
123 |
|||||||
|
в. Оценка точности прокатки попеределам |
124 |
||||||||||
|
г. Статистический |
анализ толщины горячеката |
126 |
|||||||||
|
|
ных рулонов |
анализ |
толщины холоднока |
||||||||
|
д. Статистический |
127 |
||||||||||
|
е. |
таных |
рулонов |
по |
переделам |
|
|
|||||
|
Оценка влияний стадий технологического про |
|
||||||||||
|
|
цесса |
на окончательную |
разнотолщинность |
128 |
|||||||
7. |
|
полос |
|
продольной |
разнотолщинности |
|||||||
Формирование |
134 |
|||||||||||
|
а. |
полос |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вероятностные параметры входов по основным |
134 |
||||||||||
|
б. |
каналам |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Определение статистик выходной толщины по |
142 |
||||||||||
|
|
известным статистикамвозмущений |
|
|||||||||
|
в. Исследование эффективности регулятора тол |
147 |
||||||||||
8. |
|
щины |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Разноширинность полос |
|
|
|
|
151 |
|||||||
Г л а в а IV. ПОПЕРЕЧНАЯ РАЗНОТОЛЩИННОСТЬ |
И |
ФОРМА |
|
|||||||||
ТОНКИХ ЛИСТОВ И ПОЛОС |
|
|
|
|
|
|
154 |
|||||
1. |
Статистические характеристики поперечной раз |
154 |
||||||||||
|
нотолщинности |
|
|
поперечной |
разнотолщин |
|||||||
|
а. Средние значения |
154 |
||||||||||
|
|
ности |
и отклонения |
от |
|
них |
|
|
||||
|
б. Распределение отклонений поперечной разно |
169 |
||||||||||
2. |
|
толщинности по длине полос |
|
|
||||||||
Определение требований |
к |
измерителям попе |
|
|||||||||
|
речной разнотолщинности в системе регулирова |
172 |
||||||||||
3. |
ния профиля полосы |
|
|
|
|
|
|
|||||
Статистические характеристики неровностей тон |
181 |
|||||||||||
|
колистового проката |
|
полос от |
продольной и |
||||||||
|
а. Зависимость |
формы |
181 |
|||||||||
|
б. |
поперечной |
разнотолщинности |
подката |
||||||||
|
Зависимость формы полос от параметров про |
188 |
||||||||||
4. |
|
катки и дрессировки |
|
|
|
|
||||||
Проверка теории |
взаимосвязи параметров про |
|
||||||||||
|
филя и формы полосы методами статистического |
199 |
||||||||||
5. |
анализа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Теория расчета профиля и формы полос в про |
209 |
|||||||||||
6. |
цессе тонколистовой |
прокатки |
|
|
||||||||
Экспериментальная проверка расчетной методики |
223 |
|||||||||||
Список литературы |
определения параметров профиля и формы полос |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
237 |
ВВЕДЕНИЕ
Директивы XXIV съезда КПСС, определяя основные направления развития народного хозяйства в девятой пятилетке, подчерки вают, что одним из главных направлений в развитии металлургии должно явиться интенсивное наращивание объема производства металлургической промышленности с одновременным улучшением качества выпускаемой продукции.
Причиной такого серьезного внимания к повышению качества продукции металлургии является то, что материалоемкость совре менных машин и агрегатов является функцией стабильности гео метрических параметров и механических свойств металла. Увели чение производительности современных металлургических агре гатов большой единичной мощности в значительной мере зависит от степени стабильности процессов, что в свою очередь опреде ляется параметрами сырья и полуфабрикатов, а также конструк цией производственных агрегатов.
В связи с этим возникает задача разработки научно обоснован ных методов количественной оценки качества продукции металлур гических заводов и прежде всего продукции листопрокатных ста нов, поскольку тонколистовой прокат является материалом, по требляемых в автотракторном, электротехническом, транспортном машиностроении и в производстве товаров широкого потребления.
На современном этапе развития науки оценка качества про дукции должна выражаться через четкие количественные кате гории. В настоящее время для оценки качества необходимы не только сравнение максимальных отклонений параметров с полем допусков, но и определение положения средних значений пара метров в поле допусков, оценка разброса отклонений от среднего значения параметров, оценка положения поля допусков по отно шению к полному распределению отклонений параметров.
Все эти данные могут быть получены только с применением статистических методов к анализу параметров, характеризующих качество тонколистового проката.
Современные методы автокорреляционного анализа позволяют при известном последовательном ряде отклонений параметров, отнесенных к длине полос, выявлять характерный спектр частот параметров.
Задача исследования стабильности процесса прокатки и пара метров готовой полосы обусловливает подход к прокатному стану,
5
как к сложной динамической системе, перерабатывающей инфор мацию, характеризующую параметры подката и параметры го товой полосы. Это обстоятельство обязывает применить совместное рассмотрение распределения амплитуд и частот (по длине полосы) основных параметров подката и готовой полосы. Подход к прокат ному стану как к объекту переработки информации, характери зующей прокатываемый продукт, позволяет выявлять статистиче ские и динамические свойства стана, источники дополнительных отклонений параметров, возникающих в самом процессе прокатки безотносительно к качеству подката; обоснованно формулировать требования к быстродействию и точности измерительных и испол нительных устройств системы автоматического регулирования; определять оптимальную структуру систем автоматического ре гулирования, а также направления конструктивного совершен ствования станов с целью минимизации вредных динамических колебательных воздействий на процесс, обусловливающих его дополнительную нестабильность и снижение качества готовой продукции. Основными параметрами, которые характеризуют геометрию тонколистового проката, являются продольная разнотолщинность, поперечная разнотолщинность, планшетность (сте
пень |
ровности) и ширина полос (для станов горячей прокатки). |
В |
настоящей работе сделана попытка с использованием метода |
корреляционного анализа установить количественно степень изме нения этих параметров на всех этапах технологического передела тонколистового проката от сляба до отожженной холоднокатаной полосы, чтобы установить главные причины нестабильности гео метрических размеров полосы.
? Подход к процессу прокатки на стане как к процессу, проте кающему в «черном ящике», с представлением входа в него в виде параметров подката и выхода из него в виде параметров готовой полосы, позволяет получить обоснованные экспериментальные данные как для выявления полной передаточной функции стана по отношению к параметрам прокатываемых полос, так и для ста тистической проверки существующих теоретических методов рас чета геометрии тонколистового проката.
Исходным материалом для написания данной книги служили обширная литература о современных методах математической ста тистики и теории вероятности, результаты изучения с примене нием этих методов качества горячекатаных и холоднокатаных полос на основных отечественных заводах — производителях тонколистового проката, а также исследования процесса тонко листовой прокатки на современных тонколистовых станах, про веденные при непосредственном участии авторов.
Авторы выражают глубокую благодарность канд. техн. наук Р, С, Тер-Акопову, принявшему участие в написании гл. III.
I
СТАТИСТИЧЕСКИЕ
ХАРАКТЕРИСТИКИ
СЛУЧАЙНЫХ
ВЕЛИЧИН
ИПРОЦЕССОВ
1.Эмпирическое распределение одного признака
Исследования в области тонколистовой прокатки неразрывно связаны с анализом качества тонких листов и полос, которое определяется его продольной и поперечной разнотолщинностью, а также формой (планшетностью). Эти параметры от полосы к полосе и от листа к листу принимают случайные значения.
Случайные величины можно разделить на дискретные и непре рывные. Так как параметры, определяющие качество тонколисто вого проката,- являются непрерывными случайными величинами, а дискретные — частный случай непрерывных, то мы ограничимся рассмотрением только непрерывных случайных величин.
Разнотолщинность холоднокатаных листов представляет собой
непрерывную случайную величину АН = |
X с возможными зна |
|
чениями Ah1 = х г\ Aк2 = |
х 2; . . ., Ahn = |
хп. |
Пусть вероятность того, что разнотолщинность X примет зна |
||
чение меньшее x lf равна F |
т. е.: |
|
Р ( Х < xt) = Flt
Р(X < х2) = Ft,
Р(X <Схп) — Fп,
при х х < х 2 < |
< |
хп, Z7! < |
F 2 < ■■••< Fn. |
Если х( рассма |
|
тривать в качестве аргумента, |
то Ft = F (х() |
является неубываю |
|||
щей функцией |
этого |
аргумента. Поскольку |
X |
может принимать |
любое действительное значение на числовой оси, то индекс i
можно опустить, |
и вероятность того, что случайная величина X |
|
примет значение |
меньше х, обозначить F (хЁ |
|
|
P ( X < x ) = F ( x ) . |
(1) |
7
Рис. 1. Функция" распреде ления случайной величины
Функцию F (х) называют интегральной функцией распреде ления случайной величины.
Кроме указанного выше условия неубывания, функция F (х) обладает еще двумя особенностями:
F (х = — оо) — О, F (х = + оо) — 1.
Кривая, удовлетворяющая вышеприведенным условиям, изо бражена на рис. 1.
При анализе качества тонколистового проката по сделанным замерам нас, как правило, интересует вероятность попадания тол щины в некоторый интервал, заключенный между х г и х 2. Тогда выполнение неравенства х г ^ X << х 2 указывает на попадание случайной величины X на участок (xlt х 2), а вероятность попадания случайной величины на указанный участок
P ( x 1^ X |
^ x 2) = |
F ( x 2) - F ( x 1), |
(2) |
где F (дс2) — F (*!) — приращение |
функции распределения |
на |
|
этом |
участке. |
|
Из формулы (2) вытекает, что вероятность того, что непрерыв ная случайная величина примет любое наперед заданное значе ние х г, равна нулю:
Р(Х = jCj) == 1im IF (х2) - F (Xl)] = F (хг) - F (хx) = 0. |
(3) |
X %-^X i |
|
а. Плотность распределения
Пусть требуется вычислить вероятность попадания непрерыв ной случайной величины, имеющей непрерывную функцию рас пределения F (х), на участок от х до х + Ах\
Р (х < X < х + Ах) = F (х + Ах) — F {х) = AF (х), |
(4) |
где AF (х) — приращение функции распределения на этом участке. Тогда средняя вероятность на участке (х, х + Ах) равна:
F (х 4- Длг) — F (х) _ |
F (х + Ах) — F (х) |
|
|
х + \х — х |
Ах |
' |
' ' |
При стремлении Ах к нулю в пределе получим производную от функции распределения:
F(x + |
A x ) - F ( x ) |
dF(x) |
|
1'Ло — — |
А х ■” |
- s r • |
(6 |
8