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 нормативно-
правовых актов, документов по стандартизации в области обеспече-
ния единства измерений в металлургическом производстве, описа-
ние элементов и процессов системы метрологического обеспечения 
измерений, контроля, испытаний металлопродукции, материалы 
для проведения практических занятий, вопросы и задания для са-
моконтроля, 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 пра-
вильность 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 уста-
новки 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: «Метроло-
гическое обеспечение производства металлургической продукции», 
«Метрологическое обеспечение испытаний», «Метрология, стандар-
тизация и методы контроля и анализа веществ», «Метрология и ме-
трологическое обеспечение производства», «Методы улучшения про-
цессов 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 «Металлур-
гия», 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 нормативно-
методические 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 горя-
чедеформированных 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, крупно-
сортный, среднесортный, мелкосортный прокат и катанку (го-
рячекатаную проволоку);
  прокат фасонного сечения, который, в свою очередь, мо-
жет быть общего (швеллер, двутавровый, зетовый, угловые про-
фили и др.) и специального назначения (рельсы, арматурные 
профили, полособульбовые, шпунтовые и др.);
  прокат толстолистовой горячекатаный (толщиной бо-
лее 4 мм);
  прокат тонколистовой (толщиной менее 4 мм) горяче-
катаный и холоднокатаный, в том числе с покрытием;
  трубы бесшовные горяче- и холоднодеформированные;
  трубы сварные (прямошовные, спиральношовные) раз-
личного диаметра;
  специальные виды проката (периодические рессорные 
профили, гнутые профили, шары, валы, колеса, бандажи и др.);
  проволока различного назначения, получаемая пре-
имущественно волочением.
Требования к продукции и процессам металлургическо-
го производства стандартизованы на международном, регио-
нальном, национальном уровнях, а также в рамках отдельного 
предприятия (организации). При осуществлении оценки соот-
ветствия продукции и процессов металлургического производ-
ства техническим требованиям необходимо использовать досто-
верную измерительную информацию о значениях технических 
параметров. С целью получения измерительной информации 
с заданными свойствами осуществляют разработку и поддер-
жание эффективного функционирования метрологического 
обеспечения измерений, испытаний и контроля в металлурги-
ческом производстве. В настоящее время планирование и орга-
низация работ по метрологическому обеспечению измерений, 

МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВА МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ

Содержание

испытаний и контроля в металлургическом производстве осу-
ществляются в соответствии с законодательством в области 
обеспечения единства измерений. Основные положения метро-
логического обеспечения измерений, испытаний и контроля 
применительно к различным областям деятельности установле-
ны в ГОСТ Р 8.820–2013 «Государственная система обеспече-
ния единства измерений (ГСИ). Метрологическое обеспечение. 
Основные положения». В соответствии с ГОСТ Р 8.820–2013 
метрологическое обеспечение измерений, испытаний и контро-
ля объекта представляет собой совокупность взаимосвязанных 
элементов (средства измерений, стандартные образцы, эталоны, 
поверочные и калибровочные установки и др.) и процессов (про-
ектирование и подтверждение пригодности элементов метроло-
гического обеспечения) и основано на системном подходе к из-
мерениям, испытаниям и контролю.
Однако отсутствует системный (стандартизованный) 
подход к метрологическому обеспечению в металлургическом 
производстве ввиду отсутствия или неоднозначно сформули-
рованных требований к элементам и процессам метрологиче-
ского обеспечения, а также необходимы разъяснения особен-
ности применения законодательных основ при осуществлении 
метрологической деятельности различными участниками 
металлургической отрасли, касающиеся разработки и метро-
логической экспертизы методик подтверждения пригодности 
испытательного оборудования и средств измерительной тех-
ники, схемы прослеживаемости при передаче единицы вели-
чины 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 про-
цессов металлургического производства требованиям техни-
ческих регламентов, документов по стандартизации основано 
на использовании измерительной информации о численных 
значениях измеряемого технического параметра (величины). 
Важным свойством измерительной информации является до-
стоверность – свойство измерительной информации быть пра-
вильно воспринятой и однозначно интерпретированной для 
принятия управляющих решений.
Источником измерительной информации являются из-
мерения. 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 зна-
чений величины, которые могут быть обоснованно приписаны 
величине.
На металлургическом производстве выполняют измере-
ния следующих величин:
  температуры (металла, шлака, топлива, защитной ат-
мосферы, дымовых газов, кладки, а также других сред и эле-
ментов рабочего пространства);
  геометрических величин (линейные размеры плоского 
проката, толщина и ширина полосы, диаметр проката кругло-
го сечения и др.);
  электромагнитных величин (электрическая проводи-
мость 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 со-
ответствии с предполагаемым использованием результата из-
мерения, методику измерений и средство измерений, функци-
онирующее в соответствии с регламентированной методикой 
измерений и с учетом условий измерений. Результат измере-
ния величины – множество значений величины, приписывае-
мых измеряемой величине вместе с любой другой доступной и 
существенной информацией согласно РМГ 29–2013. В боль-
шинстве 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 Россий-
ской Федерации установлены в Федеральном законе «Об обе-
спечении единства измерений».
Обеспечение единства измерений является главной зада-
чей метрологического обеспечения измерений в производстве. 

Содержание

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

Под метрологическим обеспечением производства понимают 
систематизированный набор средств и методов, направленных 
на получение достоверной информации о показателях каче-
ства продукции и процессов металлургического производства, 
которая может быть использована для выработки решений по 
их приведению в целевое состояние.
Взаимосвязь основных понятий в области метрологиче-
ского обеспечения и оценки соответствия в производстве пока-
за на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 – Взаимосвязь основных понятий 
в области метрологического обеспечения 
металлургического производства

С измерениями также тесно связаны понятия контроля 
и испытаний (ГОСТ 16504). Большинство измерений явля-
ются промежуточной операцией для контроля и испытаний. 
Их взаимосвязь отражена на рисунке 1.2.

МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВА МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ

Содержание

Рисунок 1.2 – Взаимосвязь понятий «измерение», 
«испытание» и «контроль»

Как правило, оценку соответствия объектов и процес-
сов металлургического производства осуществляют на осно-
вании результатов испытаний и контроля. Например, оценка 
соответствия сортового проката из углеродистой стали мар-
ки Ст6пс категории 1 по ГОСТ 535–2005 «Прокат сортовой 
и фасонный из стали углеродистой обыкновенного качества. 
Общие технические условия» осуществляется на основании 
результатов испытаний по определению следующих показате-
лей: «Временное сопротивление», «Предел текучести», «Отно-
сительное удлинение». Оценку соответствия технологических 
параметров вращающихся печей для обжига сырья (клинке-
ра, глинозема, шихты и т.п.) требованиям технологической 
документации проводят по результатам контроля температу-
ры сырья в печи.