- •Кафедра металлургии и литейного производства
- •1. Информация о дисциплине
- •1.1. Предисловие
- •1.2. Содержание дисциплины и виды учебной работы Содержание дисциплины по гос
- •Объем дисциплины и виды учебной работы
- •2. Рабочие учебные материалы
- •2.1. Рабочая программа (150 ч)
- •Раздел 1. Методология
- •Раздел 2. Техническая база
- •Раздел 3. Пассивный эксперимент (32 ч)
- •4.2. Дробный факторный эксперимент (12 ч )
- •2.2. Тематические планы дисциплины Тематический план дисциплины для студентов очно – заочной формы обучения
- •Тематический план дисциплины для студентов заочной формы обучения
- •2.3. Стркуктурно – логическая схема дисциплины
- •2.4. Временной график изучения дисциплины при использовании дот
- •2.5. Практический блок
- •2.6. Рейтинговая система оценки знаний
- •3. Информационные ресурсы дисциплины
- •3.1. Библиографический список
- •3.2. Опорный конспект
- •Раздел 1. Методология и выбор методики научного исследования
- •Вопросы для самопроверки
- •Раздел 2. Техническая база экспериментальных исследований
- •Газового хроматографа лхм-8мд
- •Методы автоматического контроля влажности формовочных и стержневых смесей
- •Вопросы для самопроверки
- •Раздел 3. Пассивный эксперимент
- •Тема 1. Корреляционный анализ данных
- •Вопросы для самопроверки
- •Тема 2. Регрессионный анализ экспериментальных данных
- •Вопросы для самопроверки
- •Тема 3. Дисперсионный анализ данных
- •Вопросы для самопроверки
- •Тема 4. Комплексный компьютерный анализ результатов опытов
- •Сервис | анализ данных | регрессия
- •Данные для двумерного статистического анализа
- •Вставка | столбцы
- •Вопросы для самопроверки
- •Раздел 4. Активный эксперимент
- •Тема 5. Полный факторный эксперимент
- •Вопросы для самопроверки
- •Тема 6. Дробный факторный эксперимент
- •Первая полуреплика пфэ типа 23
- •Вторая полуреплика пфэ типа 23
- •Вопросы для самопроверки
- •Тема 7. Факторные эксперименты высокого порядка
- •Вопросы для самопроверки
- •Раздел 5. Поисковые методы оптимизации
- •Тема 8. Одно- и многофакторная оптимизация
- •Вопросы для самопроверки
- •Тема 9. Оптимизация методом крутого восхождения по поверхности отклика
- •Вопросы для самопроверки
- •Тема 10. Симплексный метод оптимизации
- •Вопросы для самопроверки
- •Глоссарий
- •3.4. Технические и программные средства обеспечения дисциплины
- •3.4.1. Описание компьютерных программ для выполнения лабораторных работ
- •3.4.2. Перечень расчётных программ
- •Методика выполнения работы
- •Контрольный пример
- •Данные плавочного контроля
- •Лабораторная работа №2 Применение регрессионного анализа данных
- •Выбор исходных данных в лабораторных работах
- •Лабораторная работа №3 Применение дисперсионного анализа
- •Краткое теоретическое содержание работы
- •Результаты испытаний образцов двух серий плавок в и г
- •Методика выполнения работы
- •Лабораторная работа №4
- •Лабораторная работа №5 Обработка и анализ результатов полного факторного эксперимента с построением математической модели объекта
- •Краткое теоретическое содержание
- •Значение степени десульфурации стали у, % в двух параллельных опытах (у, и у 2)
- •Методика выполнения работы
- •Контрольный пример
- •Лабораторная работа №6
- •Лабораторная работа №7
- •Сервис | анализ данных | регрессия
- •Лабораторная работа №8 Обработка и анализ результатов многоуровневого факторного эксперимента
- •Краткое теоретическое содержание
- •Методика выполнения работы
- •Контрольный пример
- •Решение
- •Сервис | анализ данных | регрессия
- •Лабораторная работа № 9 Оптимизация методом крутого восхождения по поверхности отклика
- •Краткое теоретическое содержание работы
- •Методические указания к выполнению работы
- •Контрольный пример
- •Лабораторная работа №10 Моделирование процесса симплексной оптимизации
- •Краткое теоретическое содержание работы
- •Методические указания к выполнению работы
- •Контрольный пример
- •4. Блок контроля освоения дисциплины
- •4.1. Задание на курсовую работу
- •4.2. Методические указания к выполнению курсовой работы
- •Выполнение расчётов курсовой работы с использованием персонального компьютера
- •Сервис | анализ данных | регрессия
- •Требования к оформлению курсовой работы
- •Текущий контроль
- •4.3.1. Тренировочные тесты
- •Тест к разделу 1 “Методология и выбор методики научного исследования”
- •Вопрос 1. Что понимают под вычислительным экспериментом?
- •Вопрос 2. В чем заключается понятие “Методология науки” (научного исследования)?
- •Вопрос 3. Какова цель пассивного эксперимента?
- •Тест к разделу 4. “Активный эксперимент”
- •Вопрос 1. Какие технологические факторы включают в состав активного эксперимента?
- •Вопрос 2. Из каких соображений выбирают число уровней варьирования факторов?
- •Вопрос 3. Как выбирают интервал варьирования факторов при активном эксперименте?
- •Тест к разделу 5. Экспериментальные методы оптимизации
- •Вопрос 1. В чем заключается цель оптимизирующего эксперимента?
- •Вопрос 2. Почему в металлургии и литейном производстве поисковые методы оптимизации применяют чаще, чем аналитические (методы математического программирования)?
- •Вопрос 3. Нужна ли математическая основа для реализации поисковых методов оптимизации?
- •4.4. Итоговый контроль Вопросы для подготовки к сдаче зачета
- •Оглавление
- •191186, Санкт – Петербург, ул. Миллионная, д.5
Газового хроматографа лхм-8мд
Газовая проба вводится в поток газа – носителя с помощью крана – дозатора 5. Последний обеспечивает постоянство объема пробы (в выполненных работах 0,1212 см3).
Перед вводом пробы входной канал крана-дозатора продувается газом- носителем с контролем по барботированию воды в склянке 12.
При исследовании состава атмосферы литейной формы (для даль- нейшего расчета её окислительно - восстановительного потенциала) пробы газа из разных точек отбирались с помощью медицинского шприца типа “Рекорд” и вводились в кран-дозатор иглой через резиновую мембрану.
На хроматограмме (рис.2), благодаря постоянному объему пробы, мерой объективного содержания компонента является высота пика.
Известны и другие конструкции хроматографов, причем в последнее время выпускаются приборы с автоматической дешифровкой параметров пиков хроматограммы с помощью встроенных микропроцессорных устройств.
Рис.2. Примерный вид хроматограммы
Класс точности автоматических газоанализаторов находится в пределах 2 ... 5.
При отборе и хранении пробы металла с целью последующего контроля концентрации растворенных в нем газов (водорода, азота, кислорода) необходимо предотвратить диффузионное выделение в атмосферу и потерю анализируемых газов пробой. Для этого пробы металла немедленно после отбора из ванны плавильной печи или разливочного ковша нужно закалить в деаэрированной воде, а затем хранить в жидком азоте.
Известно, что растворимость газа в расплавленных металлах согласно закону Сивертса:
[Г] = кг·,
где Р2Г - парциальное давление данного газа над поверхностью металла;
кг - константа растворимости, зависящая от природы газа и металла, а также от температуры.
Экстракцию газа осуществляют следующими методами:
плавлением пробы в вакууме;
то же – под током инертного газа;
восстановительным плавлением.
Первые два из перечисленных методов непосредственно понижают парциальное давление анализируемых газов над металлом, и эти газы выделяются из пробы для последующего их определения соответствующими газоаналитическими детекторами. Из состава последних чаще используются катарометры (по теплопроводности анализируемого газа) и детекторы инфракрасного поглощения. Для разделения компонентов анализируемой газовой смеси применяются сорбционные методы газовой хроматографии.
Метод восстановительного плавления пробы в графитовом тигле применяется для определения содержания в металле кислорода. Прочность находящихся в металле оксидов настолько высока, что для их разрушения и экстракции кислорода из пробы требуется нагревание последней до температуры, значительно превышающей 2000˚C. Поскольку это практически недостижимо, кислород выделяют из пробы в составе СО при существенно более никой температуре, благодаря реагированию оксидов металла с углеродом материала тигля по реакции
MemOn+n C = m Me+n CO.
При этом непосредственно анализируют СО с дальнейшим пересчетом в концентрацию содержащегося в металле кислорода.
Литейная технология предъявляет сравнительно высокие требования к точности определения влажности песчано - глинистых и других формовочных и стержневых смесей. Допустимая погрешность измерения не должна превышать ± 0,5% Н2О.
Влага входит в состав формовочных материалов в различных формах. Часть ее адсорбируется на поверхности зёрен материала и удерживается силами поверхностного натяжения. Избыточная влага вызывает скольжение зёрен относительно друг друга под действием внешних сил. Наконец, некоторое количество влаги оказывается химически связанным в форме кристаллогидратов связующих веществ.
Наиболее точно влажность можно определить ручным способом путём нагревания и высушивания навески испытуемого материала до постоянной массы. Однако этот метод требует значительной затраты времени ( до трех часов).
В приборах автоматического контроля влажности преимущественно используются электрические методы измерения (табл. 1).
Электрический ток через формовочную (стержневую) смесь определяется выражением
I = Iсп + Iс + Iп ,
где Iсп – ток сквозной проводимости, обусловленный переносом электрических зарядов (практически – через раствор солей, кислот и оснований в воде);
Iс– ток смещения, вызываемый поляризацией зарядов частиц формовочного материала как диэлектрика;
Iп– ток потерь, в результате протекания которого электрическая энергия превращается в тепловую.
Таблица 1