Метрологическое обеспечение производства металлургической продукции

Москва 2022

М ИНИС ТЕРС ТВО НАУКИ И ВЫСШ ЕГО О Б РА З О ВА Н И Я РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС»

ИНСТИТУТ ЭКОТЕХНОЛОГИЙ И ИНЖИНИРИНГА

Кафедра сертификации и аналитического контроля

С.А. Митрофанова 
И.В. Муравьева

МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ 
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВА 
МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ

Электронный учебник

Допущено Федеральным Учебно-методическим объединением  
по укрупненной группе специальностей и направлений 
22.00.00 «Технологии материалов» в качестве учебного пособия 
при подготовке бакалавров и магистров, обучающихся  
по направлениям 22.03.02 и 22.04.02 «Металлургия»  
соответственно

№ 4391

УДК 669 
 
М67

Р е ц е н з е н т ы : 
д-р хим. наук, проф. А.Г. Ракоч; канд. техн. наук, зам. зав. кафедрой 
А.Н. Паньков (ФГАОУ ДПО «Академия стандартизации, метрологии 
и сертификации (учебная)»)

Митрофанова, Светлана Анатольевна.
М67  
Метрологическое обеспечение производства металлургической продукции : электронный учебник / С.А. Митрофанова, И.В. Муравьева. – Москва : Издательский 
Дом НИТУ «МИСиС», 2022. – 149 с.
ISBN 978-5-907227-99-6

Электронный учебник содержит обзор основных нормативноправовых актов, документов по стандартизации в области обеспечения единства измерений в металлургическом производстве, описание элементов и процессов системы метрологического обеспечения 
измерений, контроля, испытаний металлопродукции, материалы 
для проведения практических занятий, вопросы и задания для самоконтроля, список используемых источников, приложения.
Текстовая часть учебника сопровождается многочисленными 
перекрестными ссылками, позволяющими сократить время поиска 
необходимой информации: переходить к определенным разделам 
учебника, открывать копии различных документов, проверять правильность выполнения контрольных заданий и т.д.
Электронный учебник работает на ПК, ноутбуках и планшетных 
компьютерах под управлением операционных систем Windows ХР 
и выше, Android 4.4 и выше, iOS 7 и выше. Для первоначальной установки учебника необходимо наличие подключения к сети Интернет. 
Диагональ экрана устройства от 10.1″ (1280×800 точек) и больше. 
Наличие свободной памяти на устройстве – от 2 Гб, а также наличие 
программы на устройстве, читающей PDF-файлы (Acrobat reader, 
PDF reader, Driver PDF Viewer и т.п.).
Учебник соответствует программам учебных курсов: «Метрологическое обеспечение производства металлургической продукции», 
«Метрологическое обеспечение испытаний», «Метрология, стандартизация и методы контроля и анализа веществ», «Метрология и метрологическое обеспечение производства», «Методы улучшения процессов проектирования, разработки и производства продукции».
Электронный учебник предназначен для студентов бакалавриата 
и магистратуры, обучающихся по направлениям 27.03.01 и 27.04.01 
«Стандартизация и метрология», 22.03.02 и 22.04.02 «Металлургия», 27.04.02 «Управление качеством».

УДК 669

 Митрофанова С.А., 
Муравьева И.В. 2022
ISBN 978-5-907227-99-6
 НИТУ «МИСиС», 2022

СОДЕРЖАНИЕ

Введение ........................................................................ 5

1 Нормативно-правовые основы обеспечения 
единства измерений и метрологической деятельности 
в металлургическом производстве ..................................... 9
1.1 Взаимосвязь основных понятий в области 
метрологического обеспечения металлургического 
производства ............................................................... 9
1.2 Метрологическое обеспечение металлургического 
производства в рамках функционирования  
Государственной системы обеспечения единства  
измерений ................................................................ 13
1.3 Взаимосвязь между нормативными правовыми  
актами в области технического регулирования 
и обеспечения единства измерений применительно 
к металлургическому производству .............................. 22
1.4 Нормативные правовые акты Евразийского 
экономического союза в части технического  
регулирования и согласованной политики в области 
обеспечения единства измерений ................................. 25
1.5 Нормативные правовые акты Российской  
Федерации в области метрологического обеспечения 
и единства измерений ................................................. 43
1.6 Документы по стандартизации и нормативнометодические документы Государственной системы 
обеспечения единства измерений для металлургического 
производства ............................................................. 50

Практическая работа № 1 Сравнительный анализ  
основных терминов и определений в области  
обеспечения единства измерений ..................................... 59
Контрольные вопросы ................................................ 61

2 Система метрологического обеспечения измерений, 
контроля, испытаний: элементы и процессы ..................... 62
2.1 Элементы метрологического обеспечения 
металлургического производства ................................. 62
 

МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВА МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ

2.2 Процессы метрологического обеспечения 
металлургического производства ................................. 68

Практическая работа № 2 Разработка метрологического 
обеспечения металлопродукции из стали и сплавов ............ 81
Контрольные вопросы ................................................ 91

Практическая работа № 3 Оценка результатов  
химического анализа на соответствие нормативным 
требованиям ................................................................. 93
Контрольные вопросы ...............................................109

Вопросы и задания .......................................................110

Заключение ................................................................114

Список использованных источников ...............................116

Приложение А Сравнительный анализ основных  
терминов в области обеспечения единства измерений ........122

Приложение Б Описание типа средств измерений. 
Штангенциркули ШЦ-I, ШЦ-II, ШЦ-III ..........................127

Приложение В Описание типа средств измерений. 
Микрометры МК, МК Ц, МЛ, МЛ Ц, МТ, МТ Ц, МЗ,  
МЗ Ц, МГ, МГ Ц, МП, МП Ц ..........................................131

Приложение Г Описание типа средств измерений. 
Рулетки измерительные металлические ..........................141

Приложение Д Описание типа средств измерений.  
Линейки измерительные металлические .........................146

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

Металлургическая промышленность является одной из 
ведущих отраслей российской экономики. Ее продукция служит основой развития машиностроения, строительства, а также находит широкое применение во всех отраслях народного 
хозяйства.
Вклад металлургии в валовой внутренний продукт (ВВП)  
России составляет 2,5 %, в добавленную стоимость обрабатывающей промышленности – 17,4 %, в экспорт – 10,0 %, 
в экспорт обрабатывающей промышленности – 29,2 %, в занятость – 2,6 %. На металлургических предприятиях занято более 900 тыс. человек, более чем в 55 городах металлургические 
предприятия являются градообразующими. Отрасль оказывает значительный мультипликативный эффект на смежные отрасли: один человек, занятый в металлургии, обеспечивает занятость до 7 человек в смежных отраслях экономики. Черная 
металлургия использует более 5 % электроэнергии, более 8 % 
природного газа от общего внутреннего потребления в России, 
ее доля в грузовых железнодорожных перевозках составляет 
более 15 %.
Система производств черных металлов охватывает весь 
процесс – от добычи и подготовки сырья, топлива, вспомогательных материалов до выпуска проката с изделиями дальнейшего передела. Собственно, металлургическим циклом может 
быть следующая последовательность производств (переделов):
  производство чугуна (первый передел);
  производство стали, включая непрерывную разливку 
(второй передел);
  производство проката (третий передел).
Существует несколько разновидностей предприятий черной металлургии:
  металлургические предприятия полного цикла (предприятия, производящие чугун, сталь и прокат, например Магнитогорский металлургический комбинат, Челябинский металлургический комбинат);
  предприятия «передельной» металлургии – предприятия без выплавки чугуна, а иногда и стали (например, Синар

МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВА МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ

Содержание

ский трубный завод не имеет собственного производства стали 
и изготавливает трубы из покупной заготовки);
  предприятия «малой» металлургии (машиностроительные заводы, осуществляющие выпуск стали и проката).
Конечной продукцией предприятий третьего (дальнейшего после получения чугуна и стали) передела являются изделия 
разнообразной формы из стали и сплавов, полученные с применением процессов обработки металлов давлением (ОМД), основными из которых являются следующие:
прокатка – самый высокопроизводительный процесс 
ОМД, заключающийся в деформации металла в пространстве 
между вращающимися валками. Процесс нашел применение 
при изготовлении практически всех видов металлопродукции 
из стали и сплавов;
прессование металла заключается в выдавливании металла из полости контейнера через отверстие матрицы, установленной на его торце. Применяется при изготовлении горячедеформированных труб и фасонных профилей;
волочение – процесс, заключающийся в деформации металла (преимущественно холодной) через отверстие в рабочем 
инструменте (волоке) путем приложения тянущего усилия. 
Используется при изготовлении труб и проволоки;
ковка – формоизменение металла, преимущественно 
в горячем состоянии, осуществляемое бойками ковочной машины (молота, пресса и т.п.) с приложением ударной нагрузки. В черной металлургии применяется преимущественно для 
деформации слитков с получением заготовки разнообразного 
назначения, например для последующей горячей прокатки сортового металла или изготовления горячедеформированных 
труб;
штамповка предусматривает формоизменение металла 
путем его деформации между профилированными поверхностями штампов. Процесс применяется в машиностроении, а его 
разновидность – формовка листа используется при изготовлении сварных труб.
Поскольку прокатка является процессом, получившим 
наиболее массовое применение при производстве изделий дальнейшего передела черных металлов, часто всю продукцию тре

Введение

Содержание

тьего металлургического передела называют прокатом. Отдельно выделяют изделия в виде труб и метизную продукцию.
Сортамент металлопродукции настолько разнообразен, 
что, как правило, выделяют его укрупненные группы, классифицируемые по форме изделия:
  сортовой металл простой геометрической формы (сталь 
круглая, полосовая, квадратная, шестигранная и др.), который 
в зависимости от размеров сечения делят на заготовку, крупносортный, среднесортный, мелкосортный прокат и катанку (горячекатаную проволоку);
  прокат фасонного сечения, который, в свою очередь, может быть общего (швеллер, двутавровый, зетовый, угловые профили и др.) и специального назначения (рельсы, арматурные 
профили, полособульбовые, шпунтовые и др.);
  прокат толстолистовой горячекатаный (толщиной более 4 мм);
  прокат тонколистовой (толщиной менее 4 мм) горячекатаный и холоднокатаный, в том числе с покрытием;
  трубы бесшовные горяче- и холоднодеформированные;
  трубы сварные (прямошовные, спиральношовные) различного диаметра;
  специальные виды проката (периодические рессорные 
профили, гнутые профили, шары, валы, колеса, бандажи и др.);
  проволока различного назначения, получаемая преимущественно волочением.
Требования к продукции и процессам металлургического производства стандартизованы на международном, региональном, национальном уровнях, а также в рамках отдельного 
предприятия (организации). При осуществлении оценки соответствия продукции и процессов металлургического производства техническим требованиям необходимо использовать достоверную измерительную информацию о значениях технических 
параметров. С целью получения измерительной информации 
с заданными свойствами осуществляют разработку и поддержание эффективного функционирования метрологического 
обеспечения измерений, испытаний и контроля в металлургическом производстве. В настоящее время планирование и организация работ по метрологическому обеспечению измерений, 

МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВА МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ

Содержание

испытаний и контроля в металлургическом производстве осуществляются в соответствии с законодательством в области 
обеспечения единства измерений. Основные положения метрологического обеспечения измерений, испытаний и контроля 
применительно к различным областям деятельности установлены в ГОСТ Р 8.820–2013 «Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Метрологическое обеспечение. 
Основные положения». В соответствии с ГОСТ Р 8.820–2013 
метрологическое обеспечение измерений, испытаний и контроля объекта представляет собой совокупность взаимосвязанных 
элементов (средства измерений, стандартные образцы, эталоны, 
поверочные и калибровочные установки и др.) и процессов (проектирование и подтверждение пригодности элементов метрологического обеспечения) и основано на системном подходе к измерениям, испытаниям и контролю.
Однако отсутствует системный (стандартизованный) 
подход к метрологическому обеспечению в металлургическом 
производстве ввиду отсутствия или неоднозначно сформулированных требований к элементам и процессам метрологического обеспечения, а также необходимы разъяснения особенности применения законодательных основ при осуществлении 
метрологической деятельности различными участниками 
металлургической отрасли, касающиеся разработки и метрологической экспертизы методик подтверждения пригодности 
испытательного оборудования и средств измерительной техники, схемы прослеживаемости при передаче единицы величины от эталона к средствам измерений.

Содержание

1 Нормативно-правовые основы 
обеспечения единства измерений 
и метрологической деятельности 
в металлургическом производстве

1.1 Взаимосвязь основных понятий 
в области метрологического обеспечения 
металлургического производства

Принятие решений о соответствии продукции и процессов металлургического производства требованиям технических регламентов, документов по стандартизации основано 
на использовании измерительной информации о численных 
значениях измеряемого технического параметра (величины). 
Важным свойством измерительной информации является достоверность – свойство измерительной информации быть правильно воспринятой и однозначно интерпретированной для 
принятия управляющих решений.
Источником измерительной информации являются измерения. В соответствии с РМГ 29–2013 «Государственная 
система обеспечения единства измерений (ГСИ). Метрология. 
Основные термины и определения» под измерением понимают 
процесс экспериментального получения одного или более значений величины, которые могут быть обоснованно приписаны 
величине.
На металлургическом производстве выполняют измерения следующих величин:
  температуры (металла, шлака, топлива, защитной атмосферы, дымовых газов, кладки, а также других сред и элементов рабочего пространства);
  геометрических величин (линейные размеры плоского 
проката, толщина и ширина полосы, диаметр проката круглого сечения и др.);
  электромагнитных величин (электрическая проводимость и магнитная проницаемость металлопродукции);
  массовой доли элементов в пробе;
  давления;

МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВА МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ

Содержание

  времени и частоты;
  массы;
  объема, вместимости и др.
Измерение предусматривает описание величины в соответствии с предполагаемым использованием результата измерения, методику измерений и средство измерений, функционирующее в соответствии с регламентированной методикой 
измерений и с учетом условий измерений. Результат измерения величины – множество значений величины, приписываемых измеряемой величине вместе с любой другой доступной и 
существенной информацией согласно РМГ 29–2013. В большинстве случаев информация относится к точности измерения 
и выражается показателями точности, в обоснованных случаях 
содержит указание методики измерений и др. Таким образом, 
результат измерения может быть представлен измеренным значением величины с указанием соответствующего показателя 
точности. В качестве показателей точности используют характеристики погрешности, показатели неопределенности, а также показатели точности (правильности и прецизионности).
В целях получения достоверных и сопоставимых результатов измерений технических параметров продукции и процессов металлургического производства (независимо от времени 
и места выполнения измерений) осуществляют комплекс мероприятий по обеспечению единства измерений. Обеспечение 
единства измерений – деятельность, направленная на установление и применение научных, правовых, организационных 
и технических основ, правил, норм и средств, необходимых 
для достижения состояния измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах величин или в значениях по установленным шкалам измерений, а показатели 
точности измерений не выходят за установленные границы 
согласно ГОСТ Р 8.000–2015 «Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Основные положения». 
Правовые основы обеспечения единства измерений в Российской Федерации установлены в Федеральном законе «Об обеспечении единства измерений».
Обеспечение единства измерений является главной задачей метрологического обеспечения измерений в производстве.