离心铸造钢管工艺参数统计分析

D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1997.05.005 第19卷第5期 北京科技大学学报 Vol.19 No.5 1997年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct.1997 离心铸造钢管工艺参数统计分析 阁晓波) 翟启杰) 吴悦2 王维炜2) 1)北京科技大学铸造研究所，北京1000832)北京联合大学电子自动化学院，北京100101 摘要运用数理统计方法，分析了某铸造厂离心铸钢管生产情况，提出了该厂生产中各工艺因素 的主次关系，并推荐了该种钢管离心铸造工艺参数的控制范围 关键词离心浇铸，钢管，工艺参数，统计分析 中图分类号TG249.4 铸钢管生产是一个受多种因素影响的复杂过程，由于其未知因素较多，用铸造理论分析 生产过程比较困难.本文通过100余根离心铸钢管生产工艺过程的统计分析，从统计学角度 提出了影响离心铸造俦钢管质量的关键因素和各工艺参数合理的控制范围. 1 生产过程与统计分析 1.1 生产过程 采用0.5t感应电炉熔炼钢水，碱性炉衬，经脱氧扒渣后于1800℃出钢，1600℃浇注，离 心机采用托轮式卧式离心机，模筒送烘窑预热后喷刷涂料，喷刷涂料后模筒重新人窑烘干.离 心机转速为1600r/min.铸钢管直径为127mm,长3000mm. 1.2统计分析 按生产班次的不同，将记录的数据分为第1组、第2组，整体3部分.经直方图检验，上述 数据均属正态分布，说明该厂生产条件基本稳定，没有明显的系统误差.所选择的样本可以代 表整体 (1)铸件管理图. 上控制限 UCL=P+3[P(1-P)/n]3 下控制限 LCL P-3[P(1-P)/n]2 其中P=废品数/铸管总数.根据上，下控制限得管理数据见表1. 从表】可见，各点均未超出控制线，表明该厂生产正常. (2)因素分析. 根据该厂实际生产情况，整个生产过程的可变因素共有5个：管模喷涂温度、喷涂时管模 温差、浇注时管模温度、浇注时管模温差和浇注时间.按照拉依达准则剔除异常数据后对各因 素进行直方图分析，结果表明各因数均服从正态分布. 1996-11-25收稿 第一作者女24岁

第 1 9卷 第 5期 19 9 7年 1 0月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u r n a l o f U n i v e r s it y o f Sc i e n c e a n d T e e h n o l o g y B e ji i n g V o l 。 1 9 N o . 5 《灭 t . 1 9 9 7 离心 铸造钢管工 艺参数统计分析 阎 晓 波 l) 翟启 杰 l) l) 北京科技大学铸造研究所 , 北京 10 0 0 8 3 吴 悦2) 王 维炜2) 2 )北京联合大学电子 自动化学院 , 北京 1 001 01 摘要 运用 数理统计方 法 , 分析 了某铸造 厂离 心铸 钢管生产情况 , 提出了 该厂生产 中各工艺 因 素 的主次 关系 , 并推荐了 该种钢管离心铸 造工 艺参数 的控制范围 . 关键词 离心 浇铸 , 钢管 , 工艺参数 , 统计分析 中 图分类号 T G 2 4 9 . 4 铸钢管 生 产是 一 个受 多 种 因素影 响的复杂过 程 , 由于其未知 因素较多 , 用铸造理 论分析 生产 过程 比较 困难 . 本 文 通过 10 余根离 心铸钢管 生产 工艺 过程 的统计 分析 , 从统计学 角度 提 出了影 响离 心铸造 铸钢管 质量 的关键因素和各工 艺参数合理 的控制 范围 . 1 生产 过程 与统计分析 1 . 1 生 产过 程 采 用 0 . 5 t 感应 电炉熔炼 钢水 , 碱性 炉衬 , 经 脱氧 扒渣后 于 1 8 0 ℃ 出钢 , 1 6 0 0℃ 浇注 . 离 心 机采 用托 轮式 卧式 离心机 , 模 筒送 烘窑 预热后 喷刷 涂料 , 喷刷涂料后模 筒重 新人 窑烘干 . 离 心机 转速 为 1 6 0 O r/ m in . 铸钢 管直 径 为 127 ~ , 长 3 0 0 r n n l . 1 . 2 统计分析川 按 生产 班次 的不 同 , 将 记 录的数 据分 为第 1 组 、 第 2 组 、 整 体 3 部分 . 经直方 图检验 , 上述 数 据均 属正 态分 布 , 说 明 该厂生 产条件基 本稳定 , 没 有 明显 的系统误 差 . 所 选择 的样本 可 以 代 表 整体 . (l ) 铸件管 理 图 . 群 群 上控 制 限 下控 制 限 U C L = 尸 + 3[ 尸( 1 一 L C L 二 尸 一 3[ 尸 ( 1 一 其中 尸 = 废 品数 / 铸管总数 . 根据 上 、 下控制 限得 管理 数据 见表 1 . 从表 1 可见 , 各点 均未 超 出控制 线 , 表 明 该厂生 产正 常 . (2 ) 因素分析 . 根据 该厂 实际生 产情 况 , 整个 生产 过程 的可 变 因素共有 5 个 : 管模 喷 涂温度 、 喷涂 时管模 温差 、 浇注 时管模 温度 、 浇注 时管模 温差 和浇 注时 间 . 按 照拉 依 达准则 剔 除异常 数据 后对各 因 素进 行直 方 图分 析 , 结果 表 明各 因数 均服 从正 态分 布 . 19 9 6 一 1 1 一 2 5 收稿 第一作者 女 2 4 岁 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1997. 05. 005

Vol.19 No.5 阎晓波等：离心铸造钢管工艺参数统计分析 ·439· 表1管理数据 第1组 第2组 整体 序号 铸管数 废品率 上控制限 铸管数废品率 上控制限 铸管数废品率 上控制限 0.00 0.43 0 0.00 0.00 0.00 0.43 2 0.00 0.63 0 0.00 0.00 2 0.00 0.63 3 0.00 0.47 0 0.00 0.00 4 0.00 0.47 4 0.00 0.53 0.00 0.53 6 0.00 0.40 5 0.00 0.53 2 0.00 0.63 5 0.00 0.43 6 3 0.00 0.53 3 0.00 0.53 6 0.00 0.40 7 2 0.50 0.63 0.00 0.63 4 0.25 0.47 8 2 0.00 0.63 2 0.00 0.63 4 0.00 0.47 9 3 0.33 0.53 2 0.00 0.63 0.20 0.43 10 6 0.00 0.39 6 0.17 0.40 12 0.08 0.30 11 0.20 0.43 5 0.20 0.43 11 0.18 0.31 12 5 0.00 0.43 5 0.20 0.43 10 0.10 0.32 13 5 0.20 0.43 0.00 0.43 10 0.10 0.32 14 0.00 0.86 0 0.00 0.00 0.00 0.86 15 0.00 0.43 0.00 0.43 11 0.00 0.31 对各因数进行t检验： 01+n2 0= ∑（的-（∑x}1m,+∑(）-（∑）}1n n1+n2-2 式中，x为铸管质量差时工艺参数的平均值；为铸管质量好时工艺参数的平均值；n,为质量 差的铸管根数；，为质量好的铸管根数；σ为标准偏差.各因数计算结果列于表2， 表2的计算结果表明，喷涂温度对铸管质量基本没有影响，喷涂温差小，模筒温度高、模 简温差小及浇注时间短有利于提高铸管质量 根据1检验结果，所有因数的：值均小于=199，因此各因数无显著性差异，为了比较 各因数影响的相对大小，这里定义相对平均差 D= - ,F表示相应的喷涂温度，喷涂温差.模简温度，模筒温差，浇注时间.来衡量各 Fou-Fmb 因数对铸管质量的主次关系.计算结果为：喷涂温度D=1.4×10,喷涂温差D=0.075,模 表2工艺参数分析计算结果 因 数 平均值 标准偏差 ∥×10-4 X 喷涂温度 248.180 12.435 1.827 224.38 224.39 喷涂温差 23.970 13.020 0.644 26.30 21.73 模简温度 364.990 34.421 0.200 334.00 350.00 模筒温差 14.131 7.563 0.455 14.52 12.68 浇注时间 9.121 1.530 0.126 9.28 8.98

V o l . 19 N o . 5 阎晓波等 : 离心 铸造钢管工 艺参 数统计分 析 . 4 3 9 · 表 1 管理数据 序号 第 1组 废 品率 0 . 0 0 0 . 0 0 第 2组 整体 铸管数 上 控制限 铸管数 废品 率 上 控制限 铸管数 上 控制限 `,ùJ 0 八nCU 0 八八UU nU12 0 八” . l … nUǎU0 l ùnUnU 0 . 4 3 0 . 6 3 叹J, 产 4 0 . 4 7 以了O气04 0 . 00 0 . 0 0 0 . 5 3 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 5 0 0 . 0 0 0 . 3 3 0 . 0 0 0 . 2 0 0 . 0 0 0 . 5 3 0 . 5 3 0 . 6 3 451210 0 . 6 3 0 . 5 3 0 . 3 9 0 . 4 3 0 . 4 3 0 . 2 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 4 3 0 . 8 6 0 . 4 3 5 0 . 2 0 5 0 . 2 0 5 0 . 0 0 0 0 . 00 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 5 3 0 . 6 3 0 . 5 3 0 . 6 3 0 . 6 3 0 6 3 0 . 4 0 0 . 4 3 0 . 4 3 0 . 4 3 0 . 0 0 0 . 4 3 废品 率 0 . 0 0 0 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 2 5 0 . 0 0 0 2 0 0 0 8 0 . 1 8 0 . 1 0 0 . 1 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 4 3 0 . 6 3 0 . 4 7 0 . 4 0 0 . 4 3 0 4 0 0 . 4 7 0 . 4 7 0 . 4 3 0 . 3 0 0 . 3 1 0 . 3 2 0 . 3 2 0 . 8 6 0 . 3 1 `气J J . . 10123452436579 对各 因数进 行 t 检 验 : , = !全三! f燮丫 ` 2 a \ n l + n Z / 艺(对) 一 (艺xl ) , / n , + 艺(嘴) 一 (艺毛) , / n Z n l + n Z 一 2 式 中 , 又 ,为 铸管 质 量差 时 工 艺参数的平均 值 ;又为 铸管 质量 好 时工 艺 参数 的平 均值 ; 。 ,为 质量 差的铸 管根 数 ; n Z为质 量好 的铸管 根数 ; a 为标 准偏 差 . 各 因数计 算结 果列 于 表 2 . 表 2 的计 算 结果 表 明 , 喷 涂温 度 对铸 管质 量基 本 没有 影 响 , 喷 涂温 差 小 、 模 筒 温度 高 、 模 筒温 差 小及 浇注 时 间短 有利 于提 高铸管 质量 . 根据 t 检 验结 果 , 所有 因数 的 t 值 均小 于 镶 = 1 . 9 , 因此各 因数 无显 著性差 异 . 为 了 比较 各 因数影 响 的相 对大小 , 这 里定义 相对平均 差 D _ 上三盛上 mF ax 一 mF m 净表 示 相 应 的喷涂温 度 , 喷涂 温差 . 模 筒温 度 , 模 筒温 差 , 浇注 时间 . 来 衡量 各 因数对铸管 质量 的主 次关 系 . 计 算结果 为 : 喷涂 温度 D 二 1 . 4 x l 0 一 4 , 喷 涂温 差 D = .0 0 7 5 , 模 表2 工艺参数分析计算结果 因 数 喷涂温度 喷涂温差 模筒温度 模筒温差 浇注时间 平 均 值 2 4 8 . 1 8 0 2 3 . 9 7 0 36 4 . 9 9 0 1 4 . 1 3 1 标准偏 差 9 . 1 2 1 12 . 4 3 5 13 . 0 2 0 34 4 2 1 7 . 5 6 3 1 . 5 3 0 扩 x 10 一 4 1 . 8 2 7 0 . 6 4 4 0 . 2 0 0 0 . 4 5 5 0 . 1 2 6 X , 2 2 4 . 3 8 2 6 . 3 0 33 4 0 0 1 4 . 5 2 9 . 2 8 2 2 4 . 39 2 1 . 7 3 3 5 0 . 0 0 1 2 . 6 8 8 . 98

·440· 北京科技大学学报 1997年第5期 简温度D=0.090,模筒温差D=0.053,浇注时间D=0.033.因而，各因素对铸管质量影响的 主次关系依次为：模简温度，喷涂温差，模简温差和浇注时间；喷涂温度基本没有影响. (3)铸件缺陷控制图. 图1为第1组，第2组及整体的缺陷控制图 其中，上控制限（图中虚线） UCL=C+3VC 下控制 LCL=C-3VC(这里LCL为零) 这里，C=铸管数总和/缺陷数总和 图1表明：第1组和整体的缺陷处于控制范围里，生产正常；第2组局部缺陷超出控制 限，应注意生产管理和操作. (a) (b) (c) CL 0 10 10 序号 序号 序号 图1铸件缺陷控制图()第1组；b)第2组，(c)整体) 2 结论 ()生产管理图分析表明，该厂离心铸钢管生产工艺可行，生产正常.各因数对铸管质量 的影响依次为：模筒温度、喷涂温差、模简温差和浇注时间，喷涂温度对铸管质量基本没有影 响 (2)根据生产情况的统计分析，推荐采用以下工艺参数：模筒温度>350℃，喷涂温差< 21.73℃，模简温差<12.68℃，浇注时间<9s. (3)缺陷控制图分析表明，第1组及整体生产的缺陷处于控制范围里，生产正常.第2组 局部缺陷超出控制限，应注意生产管理和操作， 参考文献 1白新桂.数据分析与试验优化设计.北京：清华大学出版社，1986 Statistical Analysis of Technological Parameters in Centrifugal Casting of Steel Pipes Yan Xiaobo Zhai Qijie Wu Yue Wang Weiwe 1)Foundry Institute,UST Beijing,Beijing 100083,China 2)Faculty of Electric Automation BUU,Beijing 100101 ABSTRACT With statistical analysis method,the centrifugal casting process of steel pipes is analysed.Its primary and secondary factors are put forward,and their reasonable control limits are also given. KEY WORDS centrifugal castings,steel pipes,technology parameters,statistical analysis

· 4 4 0 · 北 京 科 技 大 学 学 报 19 9 7年 第 5期 筒 温度 D = .0 0 9 0 , 模 筒温 差 D = .0 0 53 , 浇注 时间 D = .0 0 3 3 . 因而 , 各 因素对铸 管质 量影 响的 主 次关 系依 次为 : 模筒 温度 , 喷涂 温差 , 模筒 温差 和浇 注 时间 ; 喷涂 温度基 本没 有影 响 . ( 3) 铸件缺 陷控 制 图 . 图 1 为第 1 组 、 第 2 组 及整 体的缺陷控 制 图 . 其 中 , 上 控制 限 ( 图 中虚线 ) cu 卜c 十 3沥 ; 下控 制 cL L = c 一 3沥 (这里 L c L 为零 ) 这 里 , C = 铸管 数 总和 / 缺陷数总和 . 图 1 表 明 : 第 1 组 和 整 体的缺 陷处于控 制范 围里 , 生产 正 常 ; 第 2 组 局 部 缺 陷超 出控 制 限 , 应注 意 生产管 理和 操作 . c( ) U C L L JC L 燕唱理省 ùL 一 L 一C 粼唱迎塔 燕湮省哈 一 0 2 6 10 1 4 0 1 0 14 0 2 6 10 14 序号 序号 序号 图 1 铸件缺陷控 制图《 a) 第1组 ; 伪)第 2组 , c() 整体 ) 2 结论 ( l) 生 产 管理 图分 析表 明 , 该 厂离 心铸 钢 管 生产 工 艺 可行 , 生 产正 常 . 各 因数 对铸 管质 量 的影 响依次为 : 模 筒温 度 、 喷 涂温 差 、 模筒温 差和 浇 注 时 间 , 喷涂 温 度 对铸管 质 量基 本没 有影 响 . (2 ) 根 据 生 产 情 况 的统 计分 析 , 推 荐 采 用 以 下 工 艺 参数 : 模 筒 温 度 >3 50 ℃ , 喷涂 温 差 < 21 7 3 ℃ , 模 筒温 差 < 1.2 68 ℃ , 浇注 时 间 < 9 5 . ( 3) 缺 陷控 制 图分 析表 明 , 第 1 组及 整 体生 产 的缺 陷处于控 制 范 围里 , 生产 正 常 . 第 2 组 局 部缺 陷超 出控 制限 , 应注 意生 产管理 和操 作 . 参 考 文 献 白新 桂 . 数据分析 与试验优化设计 . 北京 : 清 华大学 出版社 , 19 86 S t a t i s t i e a l A n a l y s i s o f T e c h n o l o g i e a l P a r a m e t e r s i n C e n t r ifu g a l C a s t i n g o f S t e e l P IP e s 为n ix a o b o ’ ) 及 a i Qij 论 , ) Wu uY e , ) 瀚 n g 附i w e i Z) l ) F O u dn 巧 I n s it ut et , U S T B e ij i n g , B e ij ign 10 0 0 8 3 , C ih n a Z ) E 犯 u l ty o f El e e t ir e A u t o m a it o n B U U , B e ij i n g 10 0 10 1 A B S T R A C T Wiht s ta it s it e al an a l y s i s m e ht od , ht e e e n itr fu g a l c as it n g P cor e s s o f s et e l iP pe s 1 5 a n al y s e d . Ist P ir m a yr an d s e e o n d a yr afC ot sr a er P u t fo wr a dr , a n d ht e i r er as o n a b l e c o n otr l lim ist a er a l s o g i v e n . K E Y W O R D S e e n itr fu g al e as it n g s , s et e l iP pe s , et e hn o l o g y Pa amr e et sr , s at it s it e a l a n al y s i s