1.2 Разброс параметров технологии производства и сопутствующие дефекты

В производстве материалов проявляется сильная технологическая наследственность: отклонения от нормы на различных операциях и переделах сложным образом взаимосвязаны. В этой связи в металлургии «качество теряется на стыках» – от несогласованности действий и последствий на разных переделах. Чем больше глубина прогноза качества (вперед, в следующие переделы) и обратных связей (чтобы предупреждать риск, воздействуя на предыдущие переделы), тем эффективнее управление. Для каждой единицы продукции существует свой набор управляющих параметров – траектория технологического процесса. Каждая из них обусловливает свой механизм эволюции структуры и дефектов в металле [15].

Существование широкого спектра траекторий технологического процесса (в пределах поля допуска технологий) приводит к формированию разнородных структур в металле. Это причина наблюдаемой неоднородности качества конструкционных сталей, получаемых в рамках отлаженных технологий [16].

Процесс производства конечного изделия включает в себя огромное количество параметров, влияющих на свойства и качество изделия.

Залогом эффективного производства является константность процесса изготовления. Поэтому для минимизации разброса параметров технологии важен жесткий контроль.

Часть разброса связана с человеческим фактором, часть с погодными и геомагнитными условиями. Но самое большое влияние оказывает оборудование. Любое оборудование требует постоянного техобслуживания, а также постоянных поверок метрологами. Неплотная изоляция, невыверенная скорость нагрева печей, устаревшее оборудование, попадание грязи, сбитые настройки поверительных устройств – все это главные причины конечного разброса значений свойств изделия. Часть причин можно решить путем введения жесткого контроля за производством, часть – обучением сотрудников завода.

1.3 Контроль процесса и продукта производства

Полвека назад все требуемые свойства стали задавали ее составом. Структуру и свойства обеспечивала термическая обработка у потребителя. Задача технологии выплавки и обработки давлением состояла в том, чтобы получить прокат заданной геометрии из стали данного состава. При доступных средствах технология была практически безвариантной: получалось то, что получалось. Термическая обработка в конце исправляла (по возможности) то, что выдавала прокатка [17].

За полвека в металлургии настолько увеличился пакет средств управления процессом, что сейчас требуемую конечную структуру формируют процессы выплавки, разливки, прокатки и лишь как заключительная операция — термическая обработка. Для каждого назначения проката можно очертить комплекс критических факторов металлургического качества, который должна обеспечивать металлургическая технология. Это необходимо, чтобы, не делая лишнего, не упустить ни одной из необходимых мер.

Сегодня конечная структура (и весь набор свойств) формируется не только при окончательной термической обработке, но и по всему технологическому циклу.

Контроль представляет собой совокупность как механических и неразрушающих испытаний, так и прогнозирования с применением эвристических методов обработки полученных значений.

На данный момент активно на предприятиях вводятся всевозможные системы мониторинга данных. Мониторинг — это комплексный процесс, главная цель которого получение понимания о состоянии системы для принятия управленческих решений. Понятие «мониторинг» неразрывно сопряжено с понятием «система». Практически любая система стремится к развитию и самосохранению, стараясь избежать деградации и разрушения. Эти задачи решаются механизмом контроля, который получает информацию, требуемую для принятия решений от систем мониторинга [18].

Крупнотоннажная металлургия в достаточной мере хорошо оснащена средствами измерения от выплавки до конечного продукта. Обычно регистрируется 50–100 и более кардинально модифицирующихся параметров: около 10 – компоненты состава; 10 – показатели плавки, раскисления и разливки; примерно столько же – характеризуют условия вероятного переплава (если он присутствует в технологической цепочке); 20 – температура и мера обжатия в клетях (либо температурно-временные параметры ковки), условия охлаждения; показатели термической обработки (когда она является последней стадией технологии) и т.д. Около 10 параметров и более существует на выходе (механические свойства, нормируемая структура, изломы). Как правило, все они фиксируются в реальном времени, отражаются в паспортах технологических процессов [19].