Получение и обработка металлов и соединений. Качество проката
Содержание
Введение
. Общая философия качества
2. Стандарты качества
. Показатели качества
металлопродукции
. Дефекты отдельных видов
проката
. Испытание готовой продукции
Заключение
Список использованной литературы
Введение
На сегодняшний день, ввиду быстрого развития
технологий и высочайшей конкуренции, производители прокатной продукции обязаны
обеспечивать наивысшее качество продукции. Качество - совокупность существенных
признаков, свойств, особенностей, отличающих предмет или явление от других и придающих
ему определённость. [2]
1. Философия качества
“Чтобы
правильно и хорошо жить, нужно уметь и хотеть жить правильно и хорошо”.
Эпиктет
(50 -140 г. от Р.Х.)
“Если
даже каждый будет делать все, что в его силах - это все же не будет ответом,
адекватным сложности проблемы качества”
Эдвардс
В. Деминг
Для
того, чтобы удовлетворять потребности человека, изделие должно иметь
определенные свойства, а степень соответствия между свойствами изделия и
удовлетворяемыми с его помощью потребностями определяет качество изделия.
В настоящее время мерой качества изделий служит степень удовлетворенности
потребителя изделием, определяемая соотношение стоимости и ценности
(потребительной стоимости) изделия:
{Качество}
= {Удовлетворенность потребителя} =
={Ценность}
/ {Cтоимость}
Эти соотношения для производителя и потребителя
изделий приведены на Рис.1.
Рис.1. Качество продукции с точки зрения
производителя и потребителя [3]
2. Стандарты качества
Качество металлопродукции в целом является
сложным понятием. В него входят не только понятие качества металла, т. е.
получение в процессе производства и стабильность в процессе эксплуатации
металла заданных физических, химических и технологических свойств, но и
требования к форморазмерам, состоянию поверхности, внутреннему строению
металлопродукции, ее товарному виду, эстетическому оформлению, упаковке,
маркировке,- тех показателей, которые отражаются в стандартах и подлежат
обязательному выполнению.
Характерным условием современного производства
прокатной продукции является существенное влияние на него стандартизации.
Государственные стандарты, устанавливая рациональную номенклатуру изделий и
требований к ним, определяют пути развития техники и техническую политику в
прокатном производстве. Стандарты в прокатном производстве предотвращают
возможность производства случайных, неоправданных типов, видов и размеров
изделий, определяют какие новые виды прокатной продукции подлежат освоению и в
какие сроки. Стандарты и технические условия ограничивают все многообразие
качественных требований, предъявляемых потребителями к прокатываемой продукции.
В настоящее время прокатываемая продукция широко охвачена стандартизацией.
Стандартизация - это установление и применение
правил с целью упорядочения деятельности в определенной области на пользу и при
участии всех заинтересованных сторон и, в частности, для достижения всеобщей
оптимальной экономии при соблюдении условий эксплуатации (использования) и
требований безопасности. Стандарт это документ, содержащий ряд требований
(норм), подлежащих выполнению в виде основной единицы или физической константы.
Кроме того, в связи с ростом требований к
качеству прокатываемой продукции возникает необходимость производить новые виды
прокатываемой продукции, но в этом случае прокатную продукцию производят в
соответствии с техническими условиями (ТУ).
Действующая система стандартов на прокатную
продукцию построена по схеме: стандарт технических условий; стандарт на
сортамент; стандарты на методы испытаний.
В стандартах на прокат нормируется химический
состав стали, требования к форме и размерам изделий. Устанавливаются также
основные технические требования, определяемые при различных температурах,
специальные физические свойства, например коррозионностойкость, магнитная
проницаемость, магнитная индукция. В зависимости от характера использования
прокатной продукции на предприятиях машиностроения устанавливают показатели,
характеризующие технологические свойства стали: штампуемость, обрабатываемость
и другие свойства. Кроме того, нормируются показатели, характеризующие качество
поверхностипроката, наличие поверхностных и внутренних дефектов. Стандарты на
прокатную продукцию, как правило, разрабатываются ступенчатыми, в которых
предусматривается поставка одного и того же вида прокатной продукции с
различным сочетанием нормируемых показателей или с различным уровнем
показателей. В этих случаях стандарт предусматривает несколько групп или
категорий исполнения продукции. Так, ГОСТы на сортамент содержат 2 - 3 группы
по точности проката, 2 - 4 группы по плоскостности и серповидности проката.
Ступенчатость или категорийность стандартов отражает особенности прокатной
продукции: применение одного и того же вида продукции в различных областях
техники и условиях эксплуатации, а также изготовление одного и того же вида
продукции несколькими металлургическими заводами, отличающимися по составу и:
техническому уровню оборудования, технологии, исходному сырью [4].
3. Показатели качества
металлопродукции
Качество прокатной продукции включает в себя
такие свойства, как:
прочность, пластичность, хладостойкость,
свариваемость, стойкость к коррозии, состояние поверхности, точность размеров
поперечного сечения и другие характеристики, которые в каждом конкретном случае
определяются условиями эксплуатации металлических изделий в конструкциях,
машинах, сооружениях.
Факторы, определяющие качество готового проката,
находятся в сложной зависимости и во многих случаях действуют в противоположных
направлениях. Так, благоприятное с точки зрения условий прокатки увеличение
отношения ширины слитка к его толщине является неблагоприятным с точки зрения
трещиноустойчивости при кристаллизации и охлаждении слитков.
В процессе производства прокатной продукции
возможно повышение эксплуатационных характеристик ее технологическими методами,
широко применяемыми в настоящее время в прокатных цехах. К
ним относятся:
· термические и термомеханические методы обработки
готового проката;
· увеличение
жесткости рабочих клетей;
· отделка поверхности
проката;
· нанесение на поверхность проката
металлических и неметаллических покрытий и др.
Уровень качества прокатной продукции в основном
определяется качеством исходного металла (слитков и заготовок), состоянием
прокатного оборудования и инструмента, нормативно-технической документацией
(НТД) и качеством труда исполнителей.
К основным показателям качества прокатной
продукции относятся:
· физико-механические
свойства;
· качество
поверхности;
· геометрия профиля;
· точность размеров
профиля.
Физико-механические свойства проката, а также и
служебные (коррозионная стойкость, штампуемость, свариваемость и др.)
определяются в основном химическим составом стали, но в ряде случаев можно
улучшить их в прокатном переделе за счет термической и термомеханической
упрочняющей обработки, контролируемой прокатки, оптимальных режимов нагрева и
охлаждения.
Качество поверхности проката зависит от качества
поверхности исходного металла (слитков и полупродукта) и тщательности
выполнения отделочных операций по зачистке поверхности от дефектов.
Под точностью профиля при прокатке следует
понимать соответствие размеров его поперечного сечения в любых плоскостях и по
всей длине раската допускам, устанавливаемым соответствующим ГОСТом. Кроме
того, точный профиль должен иметь правильную геометрическую форму и высокое
качество поверхности, сводящие к минимуму операции отделки. Допуск, как
правило, устанавливается двусторонний относительно номинального размера, но
может быть и односторонним. Усовершенствование конструкции прокатных станов и
технологии прокатного производства создает предпосылки для повышения точности
прокатки, т.е. уменьшения поля допусков.
Факторы, определяющие точность прокатки, можно
условно разделить на две группы: факторы конструктивного характера и
технологические факторы.
К факторам конструктивного характера относятся:
· тип стана;
· разная степень точности обусловлена
количеством рабочих клетей,
· количеством одновременно
прокатываемых полос в одной клети,
· скоростью прокатки и длиной полос;
· тип рабочих клетей, который
определяет удобство настройки и величину отдачи валков,
· условия
деформирования металла
· подшипники валков и тип подшипников;
· шпиндели и наличие радиального
биения их в системе шпиндель-валок;
· арматура, точность ее настройки и
качество поверхности.
К технологическим факторам относится давление
прокатки. Точность прокатки определяется не абсолютным значением давления
металла на валки, а его колебанием в процессе прокатки. При этом меняется зазор
между валками и, как следствие, высота калибра и полосы. В свою очередь,
колебания давления прокатки зависят от целого ряда причин:
· колебания температуры раската по его длине;
· колебания
температуры отдельных раскатов;
· непостоянства
геометрических размеров раскатов;
· натяжения полос между клетями;
· - изменения числа прокатываемых
раскатов в клети;
· изменения скорости прокатки и др.;
· температуры металла по длине раската
и поперечному его сечению,
· колебания температуры от раската к
раскату;
· колебания механических свойств
заготовок и раскатов, обусловленных химической неоднородностью слитка по
высоте;
· системы калибровки, не отвечающей
требованиям получения точного профиля проката;
· температуры валков, меняющейся в
процессе прокатки, а следовательно, и диаметра валков, что вызывает изменение
высоты калибра и др.
Большое влияние на качество прокатной продукции
оказывает его управление, т.е. выработка и реализация управляющих решений на
основании информации о программном и фактическом состоянии качества проката.
Управление качеством проката имеет ряд
особенностей:
· на качество проката влияют смежные с
металлургией отрасли: горнорудная, машиностроение, энергетика и др., т.е. это
комплексная проблема;
· качество проката, как правило,
проявляется у потребителя в снижении коэффициента расхода металла, повышении
срока службы и надежности изделия, т.е. в снижении затрат на эксплуатацию;
-
повышение качества проката увеличивает его себестоимость и должно компенсироваться,
если экономия у потребителей перекрывает затраты изготовителя.
Любая система управления качеством включает
шесть основных этапов:
· разработку НТД (стандарт, ТУ и др.);
· подготовку производства (разработку
технологии, подготовку оборудования, инструмента, металла, непосредственных
исполнителей);
· производство
проката;
· контроль качества
проката;
· устранение
выявленных недостатков
· поддержание достигнутого уровня
качества в процессе дальнейшего производства. [1]
4. Дефекты отдельных видов проката
Классификация дефектов и требования к качеству
холоднокатаного проката
Металлургическая промышленность производит
разнообразную прокатную продукцию различного сортамента, химического состава и
свойств. Дефекты холоднокатаной листовой стали могут иметь различное
происхождение, обусловленные нарушениями технологии как в сталеплавильных
цехах, так и при производстве горяче- и холоднокатаной листовой стали. Все
дефекты холоднокатаного проката можно подразделить на четыре группы: дефекты
геометрии, поверхности, травления и термообработки.
Основными дефектами, относящимися к первой
группе, являются продольная и поперечная разнотолщинность, серповидность,
коробоватость, волнистость, тонкий, толстый, узкий, широкий, короткий и длинный
прокат.изготовления оборудования, точное соблюдение и оптимизация режимов
технологических операций.
К дефектам второй группы можно отнести плены,
волосовины, пузыри, отпечатки и надавы, рваную кромку, вкатанную крошку,
царапины, раковины, рябизну, порезы, навары, продольные и поперечные трещины,
расслоения и др.
Дефекты травления, относящиеся к третьей группе
дефектов, включают в себя недотрав и перетрав металла (для коррозионностойкой
стали в этом отношении особенно вредно повышенное содержание анионов соляной
кислоты, вызывающих точечную коррозию металла), насыщение водородом (при
травлении в растворах серной кислоты и недостаточном количестве или плохом
качестве ингибиторов) и ржавые пятна на поверхности.
Основные дефекты, относящиеся к четвертой
группе, возникают вследствие нарушения режимов термообработки. Они будут
приведены в разделе, посвященном термообработке, а здесь отметим только
возможность появления пригаров (вследствие загрязнения участков поверхности
маслами и другими веществами, выгорающими при термообработке) и цветов
побежалости (вследствие наличия сверхнормативных количествокисляющих газов, в
частности кислорода, в защитном газе и по причинам несвоевременного окончания
подачи защитного газа и снятия муфеля) на поверхности металла.
К вышеуказанным дефектам необходимо добавить
возможность появления телескопичности рулонов (следствие поперечной
разнотолщинности проката и неправильной настройки моталок), загибы и смятия
кромок листов и рулонов.
Как правило, дефекты на холоднокатаных листах
удалить не представляется возможным или их удаление экономически невыгодно.
Многие прокатные цехи имеют участки утилизации
листов с дефектами, оборудованными средствами зачистки, правки, порезки,
упаковки. Если возможно, на этих участках вырезают дефекты, а листы направляют
по заказам, допускающим поставку уменьшенных размеров.
5. Испытание готовой продукции
В процессе сдачи готовой продукции согласно ГОСТ
и ТУ проводят окончательные механические, технологические и физико-химические
сдаточные испытания, металлографический анализ. При этом объем испытаний
готовой продукции зависит от состава стали, ее назначения и требований,
предъявляемых к продукции.
Наиболее распространенным методом испытания
механических свойств листопрокатной продукции является испытание на растяжение.
При этом к стандартному образцу прикладывают два равных, противонаправленных
усилия и определяют временное сопротивление при растяжении ов,
предел текучести от, относительное удлинение б и относительное
поперечное сужение. Кроме того, при растяжении образца определяют предел
пропорциональности о, предел упругости оу, модуль упругости Е. Кроме
указанных, в некоторых случаях производят технологические испытания (пробы), в
частности, на изгиб в холодноми нагретом состояниях. В зависимости от
поставленной задачи технологическую пробу можно произвести до определенного
угла, до параллельности стороныи до соприкосновения стороны. Признаком того,
что образец выдержал пробу, служит отсутствие в нем после загиба трещин,
надрывов, расслоений и излома.
Проба на выдавливание служит для определения
способности металла к холодной штамповке и вытяжке.
Проведение испытаний готовой прокатной продукции
рассмотренными способами требует отбора проб от листов или партии листов,
изготовления образцов и испытаний, что вызывает дополнительные потерн металла,
иногда до 0,5-1% и большого объема трудоемких работ. Поэтому в последнее время
все шире находят применение неразрушающие методы контроля.
Химический анализ готовой продукции
осуществляется методом отбора стружки от всего
поперечного сечения не менее чем от трех штук готового проката. Причем, стружка
берется прострожкой или сверлением в определенном месте на определенную
глубину. Полученная стружка должна быть тщательно перемешана.
Одним из важных является контроль внутренних
дефектов, или металлографический анализ. Внутренние дефекты, которые неизбежно
имеются в прокате, можно условно разделить на дефекты, видимые невооруженным
глазом (дефекты макроструктуры), и дефекты, определяемые с помощью микроскопа
(дефекты микроструктуры). Они весьма разнообразны: флокены, остатки усадочной
раковины, пузыри, трещины, шлаковые включения, точечная неоднородность,
ликвация, центральная пористость. Как правило, металлографический анализ
осуществляется визуально на определенном количестве протравленных образцов
(темплетов), т. е. Выборочно.
Методы и приборы, применяемые при
дефектоскопии.
Методы контроля прокатной продукции весьма
разнообразны, они могут быть качественными и количественными и осуществляться,
как уже говорилось, при помощи приборов и инструментов или путем визуального
осмотра и иметь различную точность. Значительную часть свойств определяют
выборочным методом на образцах, которые отбирают от партии металла из мест и по
количеству, оговоренных стандартами.
Места отбора выбираются так, чтобы отобранная
проба или образец наиболее достоверно характеризовали контролируемый показатель
для всей партии. Кроме того, место отбора должно быть выбрано так, чтобы пробу
можно было отобрать с наименьшей потерей металла. Например, при поставке ленты или
полосы в виде рулона, пробу отбирают от наружного конца, а не от середины
рулона.
Место отбора проб для механических испытаний для
различных видов прокатной продукции различен. Оно определяется направлением
прокатки, сечением профиля, шириной полосы (листа). Определяется также и метод
изготовления образцов из отобранных проб.
В настоящее время осуществляется достаточное
число методов испытаний свойств металла. Основным требованием, предъявляемым к
методу испытаний, является его надежность, которая выражается в повторяемости
результатов при многократных испытаниях одного и того же материала. Вторым
важным требованием является доступность метода, т. е. возможность его
использования в производственных условиях, в цехе или в заводских лабораториях
без применения сложных дорогостоящих установок или уникальных приборов, и,
наконец, время испытания должно быть таким, чтобы обеспечить возможность
проверки поставляемой прокатной продукции в условиях массового поточного
производства.
Все перечисленные выше методы относятся к так
называемым выборочным методам, которые можно назвать и разрушающими методами,
так как они предусматривают отбор проб, т. е. использование какой-то части
продукции специально для контроля.
В последнее время широкое распространение
получили неразрушающие методы контроля - ультразвуковые, магнитные и др.
Неразрушающие методы могут быть использованы как для выборочного, так и для
сплошного контроля, т. е. контролю могут быть подвергнуты определенные места на
металле, определенное количество штук или вся масса партии. Неразрушающие
методы применяют для контроля качества поверхности проката. Эти методы удобны и
тем, что могут применяться непосредственно в потоке, а при определенной степени
автоматизации обеспечивать и сортировку контролируемой продукции. Наибольшее
распространение для контроля листовой прокатной продукции получил
ультразвуковой метод, основанный на способности отражения ультразвуковых
колебаний от поверхности раздела сред с различным акустическим сопротивлением.
Узкий пучок ультразвуковых колебаний, введенный в достаточно однородную среду,
будет в ней распространяться прямолинейно, пока не достигнет границы упругой
неоднородности (трещины, раковины, шлакового включения или противоположной
грани изделия). На границе неоднородности ультразвуковые колебания отразятся,
образуя за неоднородностью область так называемой ультразвуковой тени.
Для неразрушающего контроля холоднокатаного
листа применяют целый ряд установок. Для автоматического контроля
холоднокатаного листа в технологическом потоке предназначена установка ДПХ-003,
выявляющая расслоения, неметаллические включения, царапины и. другие дефекты.
Ее устанавливают перед летучими ножницами агрегата поперечной резки, на котором
производится автоматическая рассортировка листов. Установка предназначена для
контроля листов толщиной 0,5-2,0 и шириной 900-1500 мм со- скоростью до 5 м/с. качество прокат металлопродукция
Большое распространение получает статистический
метод контроля качества листовой продукции, который значительно снижает
трудоемкость проведения контрольных испытаний. Сущность его заключается в
экспериментальном и статистическом исследованиях уровня качества проката. С
помощью статистических методов изучают зависимость механических свойств проката
от содержания химических элементов в стали и технологических факторов
производства. При наличии взаимосвязи между выбранными факторами и свойствами
стального листа составляют математические уравнения, описывающие эту
взаимосвязь. Решая эти уравнения, можно определить свойства стального листа без
взятия проб.
Все вычисления производят на ЭВМ, предварительно
разработав математические модели, описывающие зависимость механических свойств
от химического состава стали и технологии производства. С целью упрощения
работы непосредственных исполнителей вместо аналитических зависимостей
математических моделей в производстве используют таблицы, по которым оценивают
и прогнозируют показатели качества проката.
Значительный эффект от внедрения статистического
метода контроля достигается за счет сокращения объема трудоемких механических
испытаний и снижения расхода металла на пробы. Ускорение процессов контроля при
внедрении статистического метода контроля сокращает цикл производства, снижает
загруженность складов готовой продукции, повышает оперативность поставки
продукции потребителям.
Организация технического контроля в
прокатные цехах
В 1987 г. на большинстве металлургических
предприятий введена госприемка - специальный вневедомственный контроль, который
подчиняется Главному управлению Грсстандарта СССР.
Основная цель, стоящая перед госприемкой - это
повышение качества продукции.
Задачи, которые призвана она решать - самые
разнообразные. Важнейшая из них - вневедомственный контроль за качеством
продукции на любой стадии изготовления. Кроме того, госприемка призвана
осуществлять проверку соблюдения государственных стандартов и технических
условий на производстве, строго следить за проведением мероприятий по улучшению
качества продукции, участвовать в государственной аттестации продукции и т. д.
Руководителю госприемки на предприятии дано право не принимать готовую
продукцию, если она не соответствует параметрам установленных требований, или
приостанавливать отгрузку продукции.
Госприемка не дублирует работу ОТК, она имеет
свои планы работы, свои схемы контроля. Главное в ее деятельности в прокатных
цехах это приемка конечной продукции и контроль технологического процесса
производства проката.
Вся прокатная продукция, которая производится
металлургическим предприятием, контролируется отделом технического контроля
(ОТК) - самостоятельным структурным подразделением предприятия. Вся
изготовляемая предприятием продукция может быть поставлена потребителю только
после приемки ее ОТК и оформления в установленном порядке сертификата или иного
документа, удостоверяющего качество готовой продукции.
Основными задачами ОТК являются контроль
качества и комплектности выпускаемой предприятием готовой продукции,
соответствия ее стандартам и техническим условиям; контроль качества
поступающего на предприятие сырья, материалов и топлива, соответствия их
стандартам и техническим условиям; качества внутризаводской продукции,
передаваемой из цеха в цех, соответствия ее стандартам и техническим условиям;
контроль состояния контрольно-измерительных средств, находящихся в ведении ОТК,
а также своевременного представления их для государственной проверки; контроль
качества тары, упаковки и правильности маркировки готовой продукции; контроль
соблюдения технологии производства в цехах в соответствии с установленным
технологическим регламентом производства, технологическими инструкциями и
схемами, правил.
Заключение
Производство любого вида прокатной продукции
достаточно сложный процес, требующий больших временных и материальных затрат.
Основными задачами производителя являются контроль качества и комплектности
выпускаемой предприятием готовой продукции, соответствия ее стандартам и
техническим условиям. В данной работе были показаны различные дефекты при
прокатном производстве, методы их обнаружение и устранения.
Литературные источники
. http://profznanie.com/prokatka/prokatka-kachestvo.html
2. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова
“Толковый словарь русского языка”
3. http://www.iteam.ru/publications/quality/section_57/article_832/
4. http://metallicheckiy-portal.ru/articles/chermet/xolodnaya_prokatka/standartizacia_i_kontrol_kachestva_prokata/