Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Закономерности структурообразования при затвердевании серого чугуна 8
1.1. Структуры и свойства серого чугуна 8
1.1.1. Фазовый состав и свойства чугуна 8
1.1.2. Строение жидкого чугуна 19
1.2. Затвердевание серого чугуна и образование отбела 21
1.2.1. Экспериментальные подходы к изучению кристаллизации чугуна 21
1.2.2. Основные закономерности затвердевания серого чугуна 24
1.3. Модифицирование и модификаторы для внепечной обработки расплава чугуна 36
1.3.1. Современное состояние теории модифицирования чугуна 36
1.3.2. Традиционные модификаторы для внепечной обработки 37
1.3.3. Влияние кремния на чугун 42
1.3.4. Смесевые графитизирующие модификаторы для чугуна 46
Выводы к главе 1 49
Глава 2. Обоснование и анализ возможных определяющих воздействий на структуры жидкого чугуна для эффективного устранения отбела 51
2.1. Теоретические предпосылки для разработки смесевого комплексного дисперсного модификатора 51
2.2. Экспериментальное подтверждение модифицирующего влияния дисперсных частиц углерода и кремния на расплав серого чугуна 60
Выводы к главе 2 77
Глава 3. Выбор материалов и разработка состава комплексного смесевого дисперсного модификатора 79
3.1. Теоретические предпосылки выбора материалов 79
3.1.1. Обоснование выбора углеродсодержащего материала 79
3.1.2. Обоснование выбора кремнийсодержащего материала 83
3.2. Исследование зернового состава выбранных материалов 85
3.3. Методика проведения исследований по разработке состава модификатора 93
3.4. Разработка состава модификатора 97
Выводы к главе 3 111
Глава 4. Практическое применение результатов исследований и внедрение в производство 113
4.1. Внедрение разработанного модификатора в ОАО «ЧАЗ» 113
4.1.1. Технологические проблемы изготовления отливки «клин фрикционный» 113
4.1.2. Методика проведения статистического анализа 114
4.1.3. Статистический анализ показателей качества чугуна 116
4.1.4. Методика моделирования процесса модифицирования 119
4.1.5. Моделирование процесса модифицирования 125
4.1.6. Опытные плавки и внедрение в производство 130
4.2. Внедрение модифицирования в ОАО «Автодизель» (ЯМЗ) 132
Выводы к главе 4 138
Общие выводы 140
Литература 142
Приложения 153
- Экспериментальные подходы к изучению кристаллизации чугуна
- Экспериментальное подтверждение модифицирующего влияния дисперсных частиц углерода и кремния на расплав серого чугуна
- Методика проведения исследований по разработке состава модификатора
- Технологические проблемы изготовления отливки «клин фрикционный»
Введение к работе
Развитие литейного производства связано с созданием новых ресурсосберегающих и экологически чистых технологий, позволяющих резко повысить механические и эксплуатационные свойства литых заготовок, размерную точность и выход годного [1]. Широкое применение чугуна в машиностроении обусловлено экономичностью производства, хорошими литейными и антифрикционными свойствами, высокими прочностными характеристиками и износостойкостью, хорошей обрабатываемостью, способностью поглощать вибрацию и так далее [2, 3].
Сложность в строении чугуна, как физико-химической системы, усложняет создание технологий получения отливок с заданными свойствами. Вместе с тем, открыты большие возможности активного воздействия на формирование свойств чугуна в процессах шихтовки, плавки, термовременной и внепечной обработок.
Структура шихтовых материалов смещается из года в год в сторону сокращения объемов применения доменных чугунов, которые заменяются стальным ломом. Это повышает прочностные характеристики, поскольку возрастает дисперсность графита. Однако при этом повышается склонность чугуна к усадке, повышению твердости, отбелу [3, 5, 6]. Поэтому процент брака растет, а существующие модификаторы оказываются недостаточно эффективными для его устранения [7, 8, 9].
В последнее время повысились требования к механическим свойствам изделий из чугуна. Например, для повышения надежности дизельных двигателей и выведения их на уровень европейских стандартов требуются отливки марок СЧ25-СЧ30 [9]. За последнее десятилетие износился парк Министерства Путей Сообщения, а для его восстановления потребуются литые изделия только высоких марок чугуна. При производстве отливок очень важно обеспечить повышение прочности сплава при возможно меньшем росте твердости для сохранения хорошей обрабатываемости. Этому может помочь эффективный графитизирующий модификатор чугуна. Необходимо учитывать большое
разнообразие способов выплавки чугуна, номенклатуры отливок по массе, их разностенность.
Вопросам теории, практики выплавки, созданию модификаторов и способам модифицирования, посвящено много научных работ отечественных и зарубежных ученых, в том числе: Жукова А.А., Гиршовича Н.Г., Гольд-штейна Я.Е., Александрова Н.Н., Давыдова СВ., Козлова Л.Я., Косникова Г.А., Лекаха С.Н., Худокормова Д.М. [10, 11, 12, 13, 14]. Но до сих пор не удается решить главную задачу - устранение отбела.
Целью работы явилась разработка технологического решения, обеспечивающего получение отливок из чугуна СЧЗО без отбела и с хорошей обрабатываемостью. Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:
Исследование механизмов и изучение практики устранения отбела в серых чугунах марки СЧЗО путем модифицирующего воздействия на жидкий металл при затвердевании отливок в песчаной форме в естественных условиях охлаждения;
Разработка добавок с повышенной химической активностью углерода и кремния для создания условий, при которых усиливается анормальное выделение графитной фазы по отношению к аустенитной при затвердевании отливок в песчаной форме для эффективного устранения отбела;
Исследование влияния добавок с повышенной химической активностью углерода и кремния на анормальное выделение графитной фазы при затвердевании чугуна СЧЗО с помощью закалки из жидкого состояния;
Выбор компонентов и разработка состава модификатора;
Изучение математическим моделированием распределения по объему и воздействия частиц модификатора на расплав на этапе заполнения им формообразующей литейной полости;
Опробование и внедрение технологии смесевого комплексного модифицирования в промышленных условиях при производстве отливок из чугуна марки СЧЗО.
6 Научная новизна работы состоит в следующем:
Вскрыт эффект локального пересыщения углеродом жидкого металла, вызывающий опережающее выделение графитной фазы по отношению к аустенитной в условиях естественного режима охлаждения, созданного литейной песчаной формой;
Показано, что опережающее выделение графитной фазы по отношению к аустенитной усиливается с повышением дисперсности частиц и химической активности углерода и кремния в модификаторе;
Получены регрессионные зависимости предела прочности, твердости и глубины отбела в отливках из чугуна марки СЧЗО от химического состава расплава и температуры заливки, позволяющие при проектировании технологического процесса оценивать границы вышеперечисленных параметров в зависимости от технологии модифицирования.
На защиту выносятся следующие вопросы:
Преимущества порошкового Si + С модификатора, вызывающие опережающее выделение графитной фазы по отношению к аустенитной в условиях естественного режима охлаждения, созданного литейной песчаной формой;
Технологическое решение, состоящее в выборе дисперсных компонентов модификатора с повышенной химической активностью;
Экспериментальные закономерности, подтверждающие эффективность выбранных компонентов и разработанного состава модификатора;
Результаты математического моделирования по поведению частиц модификаторов в расплаве при заполнении им полости литейной формы отливки;
Результаты опытно-промышленного опробования и внедрения в производство комплексного смесевого модификатора на основе дисперсных порошков углерода и кремния.
Практическая и экономическая значимость работы:
Разработан и исследован комплексный смесевой модификатор на основе высококачественного активированного высокотемпературной обработкой и тонким помолом искусственного графита и полученного физико-химическим путем дисперсного кремния, позволяющий устойчиво получать структуру серого чугуна марки СЧЗО с равномерно распределенным графитом при ковшевом модифицировании, исключить брак по отбелу, повысить технологические свойства и сократить затраты на модифицирование.
Разработаны технические условия «модификаторы комплексные» ТУ 0826 - 003 - 47647304 - 2001, согласованные с Роспотребсоюзом, санитарно-гигиеническое заключение № 67.СО.1.220.Т00032.03.02 от 04.03.02 г. Модификатор зарегистрирован в центре стандартизации и метрологии, каталожный лист продукции № 028/003167 от 09.09.2004 г. Получен патент на изобретение № 2373290, приоритет изобретения 05 октября 2007 г.
Модификатор внедрен в производство в ОАО «Чебоксарский агрегатный завод» при производстве отливки «Клин фрикционный». При этом исключен брак по отбелу и получен годовой экономический эффект в размере 1 128 000 рублей. Модификатор внедрен в производство в ОАО «Автодизель» (ЯМЗ), г. Ярославль, для отливок «Блок цилиндров» и на судостроительном заводе им. Гаджиева г. Махачкала, что позволило исключить брак по отбелу.
Экспериментальные подходы к изучению кристаллизации чугуна
Рассмотрение кристаллизации чугуна строится на экспериментальном подходе, который в основном заключается в закалке образцов из жидкого состояния и в изучении их микроструктуры. Такие эксперименты [116] выявили отклонения в кристаллизации чугуна от двойной диаграммы состояния Fe-С сплавов (рис.1.11). По диаграмме доэвтектические чугуны должны кристаллизоваться с образованием эвтектики. На практике при кристаллизации сначала образуется аустенит и за ним сразу кристаллизуется графит задолго до наступления эвтектического превращения.
Растворимость углерода в твердом у-железе определяет линия JE диаграммы состояния Fe-C сплавов. В условиях равновесия слева от неё существует однофазный твердый раствор у-железа с соответствующим содержанием углерода. Максимальная растворимость углерода в нем составляет 2,03%.
Однофазный жидкий раствор углерода в железе существует выше линии ВС (ВС). Насыщенность жидкого раствора углеродом может быть существенно выше, чем твердого раствора у-железа. Линия CD является линией насыщения жидкого раствора углеродом в условиях стабильного равновесия. Правее линии CD в жидком растворе может быть выделившийся пересыщением графит при низкой скорости охлаждения, а при повышенной - цементит.
Затвердевание жидкого раствора по линии ВС (В С) связано подобным же образом с образованием двух высокоуглеродистых фаз: графита (стабильная фаза) или цементита (метастабильная фаза). Некоторое переохлаждение, начиная с которого, как предполагают, зародышами становятся многочисленные фазовые флуктуации малого размера, называют границей метастабильности. При температурах выше границы метастабильности жидкость самопроизвольно практически не кристаллизуется. Степень переохлаждения для многих чистых металлов составляет десятки градусов. При наличии посторонних примесей (растворенных или в виде включений) граница метастабилыности резко повышается. Для чугуна максимальное переохлаждение составляет порядка 20 [62].
Экспериментально установлено, что в случае повышенной скорости охлаждения затвердевание чугуна идет по пути образования метастабильной фазы - цементита [116]. Цементит представляет из себя карбид железа Fe3C, содержащий 6,67% С. Выделение первичного карбида термодинамически возможно при переохлаждении Fe—С (Fe—С—Si) расплавов ниже линии ликвидуса CD (поверхности ликвидуса) (рис. 1.11). В переохлажденной жидкости возможно совместное выделение графита и цементита. Если выделение цементита приводит к большему темпу освобождения свободной энергии, чем выделение графита, то оно может оказаться кинетически выгодным. Объясняется это также тем, что формирование графита в расплаве требует больших затрат на диффузионные перемещения атомов углерода к выделяющемуся графиту и с оттеснением атомов железа от графита. Кристаллизация цементита определяется в основном диффузией углерода, при этом атомы железа испытывают небольшие смещения [116].
При медленном охлаждении цементит успевает распадаться на Fe и С и затвердевание чугуна идет по пути образования стабильной фазы (графита). Линия ВС (В С) устанавливает предельную растворимость углерода при спадании температуры жидкого раствора. Кристаллизация первичного графита может происходить вплоть до эвтектической температуры. Выделяющийся графит приобретает форму слабо разветвленных розеток с пласти-новидными лепестками. Разное охлаждение расплава от температур между ликвидусом (ВС) и солидусом (ЕС) позволяет зафиксировать этапы развития розеток (рис. 1.12). Пластинчатые ответвления начинают формироваться сразу с началом роста кристалла графита. Если плоскость шлифа проходит не по центру розетки, то они воспринимаются как группы изолированных пластин, выросших независимо друг от друга [116].
Розетки графита образуются и растут на фоне характерного дендритного роста первичного аустенита (у-железо). Фиксируемые формы роста выпадающей твердой y-Fe фазы можно видеть на рис. 1.13. Данные получены путем закалки [116].
Экспериментальное подтверждение модифицирующего влияния дисперсных частиц углерода и кремния на расплав серого чугуна
Для изучения растворимости и оценки роли модификаторов в процессе кристаллизации, а также для подтверждения опережающего выделении углерода чугуна произвели эксперименты по закалке немодифицированного и модифицированного чугунов из жидкого состояния. В качестве модифицирующей добавки использовали смесь дисперсных порошков кремния марки КРО и графита малозольного в соотношении 1:1. Такие порошки были выбраны поскольку они обладают наибольшей чистотой, а соответственно элементы С и Si наибольшей активностью. В качестве шихты использовались возврат производства, стальной и чугунный ломы. Для обеспечения требуемых содержаний углерода и кремния в шихту добавляли графит и ферросилиций марки ФС45. Плавка и перегрев чугуна производились в высокочастотных индукционных тигельных печах ИСТ-006 с кварцитовой футеровкой емкостью 60 кг.
Исследования [115] показали, что многие попадающие в расплав из шихты включения графита полностью не растворяются и служат затем центрами его кристаллизации. В нашем случае источниками таких включений могут служить графит и чугунный лом. Так как целью экспериментов служит изучение механизма действия комплексного модификатора и его влияние на процесс графитизации, необходимо влияние включений, образовавшихся в процессе плавки и не растворившихся, свести к минимуму. Для этого проводилась термовременная обработка расплава при 1500С в течение 30 минут.
Для проведения металлографического анализа использовались образцы (рис.2.3), которые заливались в сухую песчано-глинистую форму при температуре 1500С. Стержневая форма устанавливалась на металлическую плиту. При заливке металла в форму происходила направленная кристаллизация чугуна со стороны плиты и стенок формы. Центр теплового узла оставался жидким. Как только расплав покрывался устойчивой пленкой, что означает, что температура чугуна достигала 1340-1350С, и образец был достаточно прочным, его вместе с формой бросали в чистую холодную воду. Форма разрушалась от термических напряжений, а образец закалялся в воде. Засекали время остывания с помощью секундомера. Когда образец приобретал темный цвет, что соответствует точке мартенситного превращения, секундомер останавливали. Затем воду меняли на холодную и чистую, чтобы обеспечить одинаковую скорость остывания следующего образца. После чего заливали следующий образец по описанной методике. Охлаждение длилось 10-12 с, т.е. скорость охлаждения составляла 110-130С/с (рис.2.4).
Образцы были залиты и закалены следующим образом. Первая проба заливалась немодифицированным металлом. В остальные пробы заливался металл, обработанный в ковше модификатором, состоящим из смеси порошков графита и кремния в соотношении 1:1, в количествах 0,02%; 0,05%; 0,1%; 0,15%; 0,2,% и 0,3% от металлоемкости.
После закалки образцы разрезались посередине толстого сечения. Из них изготавливались микрошлифы (рис.2.5).
В первую очередь следует отметить, что немодифицированный образец застыл с наличием усадочной раковины, а модифицированные, начиная уже с содержания модификатора 0,02%, застывали без усадочной раковины во всех проведенных экспериментах. Это свидетельствует о том, что первый образец кристаллизовался по метастабильной диаграмме, как белый чугун, который имеет повышенную склонность к усадке. В модифицированных образцах перед закалкой активно шел процесс графитизации, предотвративший усадочные явления, несмотря на то, что при закалке графитизация была подавлена и образец закристаллизовался как белый.
Анализ микроструктуры закаленных образцов проводился на различном оборудовании. Микроструктурные исследования при различных увеличениях проведены на металлографическом комплексе на базе микроскопа Zeiss Axiovert 25. Для расширения возможностей металлографических исследований применяли сканирующий электронный микроскоп CamScan-4, который позволяет производить анализ при увеличении в 2000 раз и более. Это позволило более детально рассмотреть особенности микроструктуры закаленного чугуна. И, наконец, для изучения химического состава фаз использовали рентгеноспектральный анализатор ЕКО-50 фирмы «Oxford».
Анализировался центр тепловых узлов образцов, в которых металл перед закалкой оставался жидким. Следует учесть, что структура серого чугуна, закаленного из жидкого состояния, не регламентируется ГОСТ, поэтому для её сравнительного описания воспользовались ГОСТ 3443 «Структуры отливок из высокопрочного чугуна». Результаты анализа микроструктуры приведены в таблице 2.
В таблице использованы следующие обозначения: [Ш]Гф - форма включений графита ([Ш]Гф1 - разорванная, [Ш]Гф4 - шаровидная неправильная); [Ш]Г - количество включений графита, %; [Ш]Гр - Распределение включений графита ([Ш]Гр1 -равномерное, [Ш]Гр4 - скопления мелких включений); [Ш]Гд - диаметр включений графита, мкм. Квадратные скобки использованы в данном случае, чтобы показать, что описываемая структура не является структурой высокопрочного чугуна. Следует учесть, что включения графита напоминают шаровидные только при увеличении х 100. При более высоких увеличениях становится видно, что структура графита имеет всё-таки пластинчатую форму и чугун является серым (рис. 2.14).
Как видно из таблицы, распределение, размер и количество включений графита во всех плавках практически одинаковы и зависят только от количества вводимого модификатора, что позволяет дальнейшие исследования проводить с образцами одной из плавок. В данном случае была выбрана первая плавка.
В первую очередь представляло особый интерес наличие включений графита в жидкой части. В немодифицированном образце после закалки включения графита практически не обнаружены. Несмотря на термовременную обработку небольшое количество включений графита, вносимых с шихтой, в расплаве всё же присутствует. Вместе с тем, на поле шлифа преобладают неметаллические включения (рис.2.6). На рисунке хорошо видно, что неметаллические включения представляют собой в основном сульфиды, оксиды и оксисульфиды.
Методика проведения исследований по разработке состава модификатора
Плавка и перегрев чугуна в лабораторных условиях производились в высокочастотных индукционных тигельных печах ИСТ-006 с кварцитовой футеровкой емкостью 60 кг. Для плавки чугуна использовались следующие материалы: передельный чугун Ш по ГОСТ 805 (20%), лом стальной IA по ГОСТ 2787-75 (20%), возврат собственного производства (55%). Для доведения химического состава до требуемых значений использовали ферросплавы: ферросилиций ФС45 по ГОСТ 1415-78, ферромарганец и графит. Металл перегревали в печи до температуры 1400-1420С. Разливка чугуна производилась тиглем ТГ-5, модификатор вводили под струю металла при сливе из печи. После модифицирования в сухие песчано-глинистые формы заливались три заготовки диаметром 30 мм по ГОСТ 27708 [92]. Из них изготавливались образцы для определения предела прочности при растяжении (рис. 3.6) на аппарате TIRAtest 2300. Параллельно заливались три клинообразные пробы для определения склонности чугуна к отбелу, которые представлены на рис. 3.7. Результаты экспериментов анализировались по среднему значению трех измерений. После испытаний на растяжение из хвостовой части образца вырезались образцы для анализа микроструктуры. Для микроструктурного анализа использовали следующее оборудование: металлографический комплекс на базе микроскопа Zeiss Axiovert 25, электронный сканирующий микроскоп CamScan Series 4 DV100, рентгеноспектральный анализатор Camebax SX-50. На обратной стороне образцов для анализа микроструктуры проводились замеры твердости по Бринелю в трех точках на оборудовании ТБ 5006.
Проба заливается в сухую песчано-глинистую форму, которая устанавливается на металлическую плиту, для того чтобы увеличить скорость охлаждения чугуна. После застывания и охлаждения проба разламывалась. С помощью штангенциркуля измеряли величину отбела. В каждом эксперименте заливали по три технологические пробы. Результаты усредняли. Заливались пробы для определения химического состава чугуна. Химический состав определялся спектральным методом на приборе Spectrolab. При необходимости анализы делались химическим методом. Плавка чугуна в промышленных условиях велась в дуговой электропечи ДСП 6 с основной футеровкой (рис. 3.8). Выпуск металла производился в раздаточный ковш емкостью 8 тонн (рис. 3.9). Разливка металла производилась разливочным ковшом емкостью 500 кг. В нем производилось модифицирование расплава. Модификаторы отдавались на струю металла после заполнения одной трети ковша (рис. 3.10). На первом этапе произвели выбор оптимального состава модификатора.
В качестве исходных компонентов применили активированный высокотемпературной обработкой графит следующего химического состава: углерод активный - 99,4%, зола - 0,58%, сера - 0,017%, влага - 0,3%. Для разработки технических условий графит назвали углеродсодержащий материал (УСМ). В качестве второго компонента использовали дисперсный кремний, полученный физико-химическим путем, следующего химического состава, %: Si - 76,2; А1 - 1,2; С - 3,4; Са - 1,5; Си - 1,5; Fe - остальное. Как видно все эти элементы являются графитизаторами, что усиливает действие кремния. Для технических условий назвали его кремнийсодержащий материал (КСМ). В дальнейшем в технических условиях регламентировались только содержания углерода и кремния, остальные примеси определялись как разность между 100%) и суммой кремния и углерода. Исходя из химического состава, наш модификатор является комплексным или сокращенно МК. Соотношения массовых частей УСМ и КСМ обозначили цифрами. Первая цифра обозначает массовую долю УСМ, а вторая — КСМ. Для испытаний были изготовлены три смеси разработанного материала, химический состав которых приведен в таблице 7. Такие составы были выбраны из исследований зарубежных и отечественных ученных. Также отдельно испытывались КСМ и УСМ. Навески заворачивались в полиэтиленовые пакеты. склонность чугуна к отбелу. Химический состав чугуна, подвергаемого модифицированию, приведен в таблице 8. Чугун подвергался модифицированию увеличивающимися дозами модификатора от 0,1 до 0,2 % от массы жидкого расплава. Навески модификаторов вводились в струю расплава при наполнении тигля на 1/3 объема. Температура модифицирования составляла 1420С. Усредненные результаты экспериментов представлены в таблице 3.6 и для наглядности на Рис.3.11.
Технологические проблемы изготовления отливки «клин фрикционный»
Чугун фрикционных клиньев должен иметь перлитную металличе скую матрицу. Присутствие цементита как структурной составляющей не допускается. Анализ конструкции отливки показывает, что наиболее тонкие стенки находятся внизу и вверху корпуса, однако практика производства показала, что цементит в отливках возникает только в наклонной и в вертикальных стенках. Поэтому пробы на микроструктуру вырезают из указанных частей отливки.
Отливка производится в сталелитейном цехе. Плавка ведется в дуговой электропечи ДСП—6. Выпуск металла производится в раздаточный ковш емкостью 8 тонн. Заливка форм производится ковшом металлоемкостью 500 кг. При переливе чугуна из раздаточного ковша в разливочный производится модифицирование расплава ферросилицием ФС75 в количестве 0,5% с целью исключения отбела на контролируемых поверхностях отливок. Практический опыт работы показал, что при отбеле на технологической пробе выше 10 мм в отливках появляется цементит. Расплав с таким отбелом не допускают к заливке форм. Вместе с тем, несмотря на жесткий контроль параметров заливки, в отдельных партиях отливок обнаруживали междендритный графит и до 10% цементита.
Поэтому приняли меры по исключению данного вида брака за счет внедрения разработанного модификатора на основе статистического и регрессионного анализа качественных показателей чугуна марки СЧ30, а также моделирования процесса модифицирования для отливки «клин фрикционный».
Задача повышения качества чугунных отливок в производственных условиях с использованием разработанных модификаторов решалась с широким использованием статистической обработки данных и регрессионного анализа в пакете STATISTICS & ANALISIS v.6.0. Stat Soft, Inc и [93].
В связи с интенсивным развитием вычислительной техники и расширением ее применения в технических областях, успешно развивается матема тическое моделирование технологических процессов с целью синтеза сплавов и анализа их качественных показателей.
Аналитические методы построения моделей основываются на изучении процессов протекающих в объекте и являются отражением имеющихся о нем знаний. Но представление об объекте может быть не полным и требовать дополнительных экспериментальных данных.
Экспериментальные методы получения данных можно разделить на две группы. Активное планирование эксперимента, когда регистрируются изменения выходных параметров процесса, как реакция на запланированные изменяющиеся входные параметры. Пассивный эксперимент, под которым подразумевается накопление информации о составах и свойствах объекта, когда регистрируются естественные колебания выходных параметров в определенной области установленного режима или случайные колебания параметров, вызванные непреднамеренным изменением входных параметров.
Активные эксперименты требуют значительного количества временных и материальных затрат. С этой точки зрения пассивный метод предпочтительней. Преимуществом пассивного эксперимента является то, что метод не связан с выводом процесса из нормального режима. В данном случае нет риска получить брак или создать аварийную ситуацию. Метод не требует дополнительного привлечения сил и средств, так как на любом производстве имеются и постоянно накапливаются данные по различным технологическим параметрам (как правило, определяющим качество продукции тем или иным образом с ним связанных).
Вместе с тем, пассивные методы получения данных имеют существенный недостаток. Обычно естественные колебания параметров происходят в узких интервалах и их информационное содержание низко. Диапазон расширяют случайные колебания, но это незначительная доля от всех наблюдений.
В литейном производстве, в отличие от многих других, на качество отливок влияют большое количество различных факторов. Многие из них привносят случайные колебания, что усложняет работу, но расширяет возможности пассивного эксперимента и дает возможность привлечь методы математической статистики. Современные средства обработки информации, в значительной степени позволяют автоматизировать и упростить работу по статистическому анализу, а визуализация результатов в виде гистограмм и графиков наглядно показывает возможные пути решения задачи.
В рамках предлагаемого подхода решалась задача повышения качества отливок с использованием возможностей пассивного эксперимента и статистической обработки данных в пакете STATISTICS & ANALISIS v.6.0. Stat Soft, Inc [93].
На первом этапе провели статистический анализ показателей качества плавок чугуна за три месяца работы цеха.
В качестве изучаемых параметров выбрали механические свойства отливки, температуру разливки из раздаточного ковша, склонность к отбелу и химический состав чугуна. Статистическую обработку производили с использованием компьютерной программы STATISTICS & ANALISIS [93]. Результаты статистической обработки приведены в таблице 22.
