Файл: Железнов, Ю. Д. Статистические исследования точности тонколистовой прокатки.pdf

Глава

МЕТОДЫ

КОНТРОЛЯ И КРИТЕРИИ ТОЧНОСТИ ПРОКАТКИ

1. Контролируемые признани и критерии точности

Согласно существующим нормам как советских, так и зарубежных стандартов, к основному параметру, определяющему качество тонколистового проката, относятся продольная и поперечная разнотолщинность и форма (планшетность) листов и полос. Поэтому и контролируемыми признаками являются, в первую очередь, гео­ метрические параметры тонколистового проката.

Продольная разнотолщинность в основном определяется как максимально возможный диапазон разнотолщинности для полосо­ вого и рулонного проката. Под продольной разнотолщинностью листа нужно понимать максимально возможный диапазон разно­ толщинности в пределах одного листа.

Поперечная разнотолщинность контролируется, когда задается разнотолщинность в пределах одного листа, так как при этом про­ дольная разнотолщинность достаточно коротких листов, нарезан­ ных из рулонной полосы, меняется незначительно. Поперечная разнотолщинность — это максимальная разность толщин по ши­ рине листа; она меняется от листа к листу в связи с непостоянством условий прокатки.

По длине полосы поперечная разнотолщинность (профиль) изменяется не только по величине, но и по форме. Если подкат имеет прямоугольное поперечное сечение, то выходная полоса с поперечным сечением вогнутой линзы из-за неравномерности вытяжки в середине удлиняется больше, в результате чего лист получается волнистым в середине, т. е. коробоватым. Полоса с по­ перечным сечением выпуклой линзы больше удлиняется по краям, чем в середине, и волнистость появляется по краям. Такой лист оказывается непригодным и должен быть исправлен дрессировкой, растяжкой или другими правящими операциями. Полоса с тра­ пецеидальным поперечным сечением имеет серповидную форму.

52

Следовательно, между профилем й плоскостностью имеется взаимосвязь. Однако на выходе стана эта взаимосвязь не всегда имеет место вследствие изменений условий на входе.

На рис. 29 показаны некоторые виды неплоскостных листов. Степень неплоскостности листа определяется амплитудой волни­ стости или коробоватости, которая измеряется на идеально ровной металлической плите.

Геометрические параметры, определяющие точность тонколи­ стового проката, изменяются от полосы к полосе, от листа к листу в связи с непостоянством условий прокатки. Это изменение носит случайный характер. Поэтому анализ качества тонколистового проката необходимо проводить с помощью математического аппа­ рата теории вероятностей и математической статистики.

Как показано в работе [4], распределение толщины по длине полосы близко к нормальному (рис. 30). Тогда качество проката можно характеризовать математическим ожиданием и средне­ квадратичным отклонением (дисперсией). Зная усредненную кри­ вую распределения по толщине полосы, можно найти вероятность попадания толщины в допуск, определяемый ГОСТом или завод­ скими ТУ.

Часто на практике имеем плотность распределения абсолютной разнотолщинности (продольной и поперечной) или амплитуды, характеризующей волнистость или коробоватость тонколистового проката (рис. 31). В этом случае также можно определить вероят­ ность попадания доли разнотолщинности в допуск. Как видно из рис. 31, вероятность попадания разнотолщинности в допуск тем больше, чем меньше среднеквадратичное отклонение (дисперсия). Следовательно, критерием точности должен служить не только минимум математического ожидания, но и минимум среднеквад­ ратичного отклонения.

Обычно требования ГОСТа ограничиваются заданием макси­ мального отклонения разнотолщинности. При этом не учитывается

Рис. 29. Виды неплоскостных листов:

а — коробоватый лист; б — волнистый лист

53

Рис. 30. Эмпирическое распределение толщины по длине полосы 3,0Х 1400 мм и границы допуска

w(A)

размах разнотолщинности, т. е. ее среднеквадратичное отклонение. Но, как видно из рис. 32, при одинаковых математических ожиданиях разнотолщинность обладает различным среднеквадра­ тичным отклонением. Следовательно, было бы более правильным, если бы допуски по ГОСТу сопровождались среднеквадратичным отклонением или доверительными вероятностями.

Допуски по плоскостности определяются амплитудой вол­ нистости и коробоватости. Такое определение точности тонколи­ стового проката нам кажется не очень полным. Для тонкого листа небольшое усилие может изменить величину неплоскостности. Поэтому, на наш взгляд, более правильным было бы, если бы точ­ ность листа по отношению к плоскостности определялась через разницу длин параллельных полосок относительно середины листа, т. е. через величину (/кр — /с)//с = Д///с.

2. Анализ отечественных и зарубежных стандартов

Допустимые отклонения по толщине, как правило, определяют максимально возможный диапазон разнотолщинности для поло­ сового и рулонного проката данного сортамента в связи с про­ дольной разнотолщинностью, а для поштучной прокатки листов — в связи с непостоянством условий прокатки от листа к листу. Когда регламентируется разнотолщинность в пределах одного листа, имеется в виду, как правило, возможная поперечная раз-

54

нотолщинность, так как продольная разнотолщинность достаточно коротких листов из рулонной полосы меняется незначительно.

Большое разнообразие параметров в сортаменте тонколисто­ вой стали не позволяет прокатному оборудованию работать с вы­ сокой производительностью из-за перестроек его на выпуск ли­ стов заданных размеров. Снижение производительности прокат­ ного оборудования, связанное с выполнением небольших заказов на продукцию разных размеров, не компенсируется экономией металла у потребителей, требующих проката определенных раз­ меров. Поэтому наличие узкого сортамента тонких стальных ли­ стов является необходимой предпосылкой для создания оптималь­ ных условий их производства и экономичного использования металла у потребителей [12].

Сортамент стальных листов сопровождается указанием опти­ мальных допусков на линейные размеры, толщину и ровность по­ верхности проката. Размеры листов, а также допуски на толщину и неровность их приведены в ГОСТах.

Листопрокатный стан можно настроить на прокатку металла любой толщины в диапазоне, ограниченном техническими воз­ можностями оборудования. Поэтому имеется возможность удов­ летворять запросы потребителей на листы и ленты самых разнооб­ разных толщин, указанных в существующих стандартах.

При составлении системы допусков на толщину листов и лент приходится принимать во внимание следующие соображения:

а) из-за одинаковой вероятности отклонения толщины при прокатке в сторону увеличения и уменьшения целесообразно при­ менять двусторонние симметричные допуски;

б) величина допусков в зависимости от толщины листов и лент должна подчиняться определенной зависимости, согласно которой трудность обеспечения точного размера возрастает с уменьшением толщины и с увеличением ширины раската;

в) кроме допусков обычной точности, достаточных для боль­ шинства продукции, прокатанной в нормальных условиях, сле­ дует предусмотреть допуски на листовую сталь повышенной точ­ ности, которая может быть по требованию потребителей выделена из продукции обычного качества путем отбора или получена про­ каткой в особых условиях с более точными допусками.

Указанные соображения отражены в стандартах по сортаменту на тонколистовую сталь. В табл. 6 приведены основные ГОСТы на тонколистовую сталь и стальную ленту.

Анализ ГОСТов на тонкий лист показывает, что с увеличением толщины процентный допуск от номинала становится меньше.

В ГОСТ 8596— 57, 8597— 57, 3680— 57, 802— 58, кроме обычных допусков, имеется еще и повышенный допуск на точность — он меньше на 2— 4% для толщин 0,3— 1,0 мм и на 2— 1,5% для толщин выше 1,0 мм. С увеличением ширины листа допуски на продольную разнотолщинность увеличиваются тем больше, чем меньше толщина листа,

55

товления консервной тары и других изделий

56

ВГОСТ 11718— 72, 1127— 72 и 8488— 57 на тонкий холодно­ катаный лист толщиной 0,2— 0,5 мм, кроме продольной разнотолщинности, дается допуск на разнотолщинность в разных точках одного листа, который меняется с 7 до 20% от средней толщины листа.

Впоследние годы в зарубежных стандартах на тонкие листы неуклонно повышаются требования к предельным отклонениям от номинала, т. е. сужается поле допуска. Ужесточение допусков объясняется в первую очередь тем, что все большее количество продукции металлообрабатывающей промышленности произво­

дится на автоматизированных поточных линиях, четкая ритмич­ ная работа которых невозможна без высокой стабильности гео­ метрии заготовок, которые, как правило, являются прокатными изделиями.

Проект стандартов PNA 46-402 (Франция) определяет три типа допусков: а) на ширину, применимую к торговому листу; б) на разнотолщинность по длине; в) на разнотолщинность по ширине. DIN (ФРГ), BS (Англия) и ASTM (США) предусматривают один тип допусков.

Втабл. 7 показано, что допуски DIN, BS и ASTM аналогичны допускам на разнотолщинность по длине и что они явно менее жесткие, чем допуски на разнотолщинность по ширине, приня­ тые во Франции.

ВФРГ размеры тонких листов (толщиной менее 3,0 мм) стан­ дартизированы-согласно DIN 1541. Здесь нормальными формами считаются также 1000x2000, 1250x2500 и 1500x3000 мм. Тонкие листы поставляются с естественной (черной), оцинкованной, лу­ женой и освинцованной поверхностью. Одинаковые кровельные листы, используемые для покрытий жилых зданий и производ­ ственных сооружений, в частности гофрированные, изготовляются согласно DIN 59231.

Все эти листы подразделяются на штучные, нестандартных размеров и второго сорта. К штучным относятся листы, вырезан­ ные из отрезаемых концов; их размеры колеблются в пределах от 300x600 до 700x 1400 мм. Их поставляют с естественной после прокатки поверхностью. Минимальная ширина листов не­ стандартных размеров составляет 700 мм. К листам второго сорта,

стандартизированным DIN 1623, относятся листы, имеющие не­ значительные дефекты поверхности, небольшие риски на кромках и т. п.

Сравнивая советские и зарубежные стандарты, можно заклю­ чить, что по ГОСТ 3680— 57 на холоднокатаный лист толщиной 0,5; 1,0; 1,5 и 2,0 мм допуск по группе А (высокая точность) строже всех зарубежных, а допуски по группам Б (повышенная точность) и В (обычная точность) уступают лишь стандарту DIN (ФРГ). До­ пуски по ГОСТ 8596— 57 повышенной точности также жестче, чем зарубежные, а требования к нормальной точности такие же, как в стандарте DIN.

57

Т а б л и ц а 7. Допуски на продольную и поперечную разнотолщинность по зарубежным стандартам

58