Statistical analysis for improving the mechanical properties of steels for automotive applications

This work is part of a wider project started by ILVA Group for reducing the percentage of material classified as out of standard or reclassified for automotive applications with final goal to reduce the costs of production and continuing to play an important role on market. During last years automotive world has suffered an important crises, so the producer has increased the quality standards. The production process of steel is long and complex, it starts from raw materials closes with final products, coils, flat products and pipes. This part of the project is focused on the optimization parameters of steelwork and cold rolling plant for increasing the mechanical behaviour of materials and guarantee the quality standards required. Considering the high volumes of productions and the different qualities of steels, the attention of this work is focused only on two years of production, 2014 and 2015 for the plant placed in Novi Ligure. For testing the material, strips of steel are taken from “head” and “tail” of coils and by these strips specimen for Tension Testing are obtained; by these test Yield Strength, Tensile Strength and Elongation are defined. The goal of thesis is using statistical techniques (ANOVA and Linear Regression) and to define a ratio between process parameters and conformity of material and further defining ranges where these parameters can give with desired characteristics with 95% of confidence.

Il presente lavoro di tesi nasce da un progetto avviato dal gruppo ILVA con l’obiettivo di ridurre la percentuale di materiale non conforme o riclassificato destinato al mercato automotive al fine di ridurre i costi di produzione e restare competitivi sul mercato, in un settore come quello automobilistico che richiede alti standard qualitativi e che nel corso degli ultimi anni ha conosciuto un periodo di forte contrazione, con conseguente necessità di selezionare accuratamente i propri fornitori. Il processo di produzione dell’acciaio è un processo molto lungo e complesso, che parte dalla materia prima, il materiale di ferro, fino al prodotto finito, ovvero coils o lamiere laminati a caldo, successivamente rilaminati a freddo e infine zincati. Il progetto riguarda l’analisi delle caratteristiche meccaniche dei coils prodotti con l’obiettivo di provare ad identificare i parametri di processo di acciaieria e treno di laminazione a freddo, che possono avere effetti su le proprietà meccaniche del materiale. Tenuto conto degli alti volumi di produzione e della varietà delle qualità commerciali di acciaio prodotte, è stato deciso di focalizzare l’attenzione su la produzione 2014/2015 del materiale laminato a freddo dell’impianto ILVA di Novi Ligure. Per testare il materiale vengono prelevati dalla “testa” e dalla “coda” dei coils dei campioni di materiale dai quali si ricavano i provini che successivamente vengono sottoposti alla prova di trazione meccanica secondo la norma ASTM E8. Da tale prova di laboratorio vengono ricavati i valori di Carico unitario Snervamento, Carico unitario di rottura e Allungamento minimo percentuale che devono rientrare in intervalli di accettabilità previsti dagli standard tecnici. Questa trattazione si prefigge l’obiettivo di utilizzare le tecniche statistiche di miglioramento del processo (ANOVA, regressione lineare) per arrivare a definire un rapporto tra parametri di processo e conformità del materiale per poi individuare dei range in cui questi parametri permettono di ottenere, con un intervallo di confidenza del 95%, del materiale che soddisfa gli standard qualitativi richiesti dalla normativa tecnica.