概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)教案假設(shè)檢驗(yàn)

概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)教學(xué)教案第7章假設(shè)檢驗(yàn)教學(xué)基本指標(biāo)教學(xué)課題第7章第1節(jié) 假設(shè)檢驗(yàn)的基本概念課的類型新知識(shí)課教學(xué)方法講授、課堂提問、討論、啟發(fā)、自學(xué)教學(xué)手段黑板多媒體結(jié)合教學(xué)重點(diǎn)顯著性檢驗(yàn)的基本思想、假設(shè)檢驗(yàn)的基本步驟、假設(shè)檢驗(yàn)可能產(chǎn)生的兩類錯(cuò)誤教學(xué)難點(diǎn)假設(shè)檢驗(yàn)的基本步驟參考教材浙江大學(xué)《概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)》第四版作業(yè)布置課后習(xí)題大綱要求1.理解顯著性檢驗(yàn)的基本思想，掌握假設(shè)檢驗(yàn)的基本步驟，了解假設(shè)檢驗(yàn)可能產(chǎn)生的兩類錯(cuò)誤。教 學(xué) 基本內(nèi)容一.假設(shè)檢驗(yàn)的基本思想1.假設(shè)檢驗(yàn)的基本思想：假設(shè)檢驗(yàn)規(guī)則的制定有多種方式，其中一種較為通俗易懂，該方式所依據(jù)的是人們?cè)趯?shí)踐中普遍采用的一個(gè)原理一一實(shí)際推斷原理，也稱小概率原理，即“小概率事件在一次試驗(yàn)中幾乎不會(huì)發(fā)生”.按照這一原理，首先需要依據(jù)經(jīng)驗(yàn)或過往的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)總體的分布參數(shù)作出假設(shè)H0，稱為原假設(shè)，其對(duì)立面稱為備擇假設(shè)，記為H。然后，在H為真的前提下，構(gòu)造一個(gè)小概率事件，若在一次試驗(yàn)中，小概0率事件居然發(fā)生了，就完全有理由拒絕H的正確性，否則就沒有充分的理由拒絕H，從而接受H，這就是0 0 0假設(shè)檢驗(yàn)的基本思想。.拒絕域：在假設(shè)檢驗(yàn)中，將小概率事件｛1U1>1.96｝稱為拒絕域或者否定域。.假設(shè)檢驗(yàn)的基本步驟.建立假設(shè)根據(jù)題意合理地建立原假設(shè)H和備擇假設(shè)H,如H:9=9,H:9工9；0 1 0 0 10.選取檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量選擇適當(dāng)?shù)臋z驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量Q,要求在”為真時(shí)，統(tǒng)計(jì)量Q的分布是已知的；.確定拒絕域按照顯著性水平a,由統(tǒng)計(jì)量Q確定一個(gè)合理的拒絕域；.作出判斷由樣本觀測(cè)值，計(jì)算出統(tǒng)計(jì)量的觀測(cè)值q,若q落在拒絕域內(nèi)，則拒絕H0,否則接受H0..假設(shè)檢驗(yàn)的兩類錯(cuò)誤.原假設(shè)H確實(shí)成立，而檢驗(yàn)的結(jié)果是拒絕H，這類錯(cuò)誤稱為第一類錯(cuò)誤或“棄真”錯(cuò)誤；0 0.原假設(shè)H確實(shí)不成立，而檢驗(yàn)的結(jié)果是接受H，這類錯(cuò)誤稱為第二類錯(cuò)誤或“取偽”錯(cuò)誤.0 0四.例題講解例1.設(shè)某種特殊類型的集成電路所用硅晶圓片的目標(biāo)厚度為245(單位：Rm)，在正常情況下，產(chǎn)品厚度應(yīng)該服從正態(tài)分布N(245,3.62).我們抽取了50個(gè)硅晶圓片樣品，并測(cè)定了每個(gè)硅晶圓片的厚度，得到了樣品的平均厚度為246.18(Rm)，這些數(shù)據(jù)是否表明實(shí)際的硅晶圓片平均厚度與目標(biāo)值有顯著差異？例2.設(shè)總體X服從正態(tài)分布N(R,12),X,X,X,X是該總體的樣本，對(duì)于檢驗(yàn)假設(shè)

12 3 4H:R=0；H:R=R(R>0),0 1 1 1已知拒絕域?yàn)椴?gt;0.98),問此檢驗(yàn)犯第一類錯(cuò)誤的概率是多少？若R=1,則犯第二類錯(cuò)誤的概率是多少？1授課序號(hào)02

教學(xué)基本指標(biāo)教學(xué)課題第7章第2節(jié)正態(tài)總體參數(shù)的假設(shè)檢驗(yàn)課的類型新知識(shí)課教學(xué)方法講授、課堂提問、討論、啟發(fā)、自學(xué)教學(xué)手段黑板多媒體結(jié)合教學(xué)重點(diǎn)單個(gè)正態(tài)總體及兩個(gè)正態(tài)總體的均值和方差的假設(shè)檢驗(yàn)教學(xué)難點(diǎn)單個(gè)正態(tài)總體及兩個(gè)正態(tài)總體的均值和方差的假設(shè)檢驗(yàn)參考教材浙江大學(xué)《概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)》第四版作業(yè)布置課后習(xí)題大綱要求了解單個(gè)正態(tài)總體及兩個(gè)正態(tài)總體的均值和方差的假設(shè)檢驗(yàn)。教 學(xué) 基本內(nèi)容一.單個(gè)正態(tài)總體參數(shù)的假設(shè)檢驗(yàn)設(shè)總體X~N(口,。2),X,X，…，X是取自總體的一個(gè)樣本，給定顯著性水平為a(0<a<1),下面介紹1 2 n幾種常見的檢驗(yàn)類型：O2已知，關(guān)于N的檢驗(yàn)..X—U、，/CY、建立假設(shè)H:口=口,H:口。口，選取檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量U=—^-0~N(0,1)，按照顯著性水平a,確定0 0 10 o//樂拒絕域\\U\>ua卜由樣本觀測(cè)值求出統(tǒng)計(jì)量的觀測(cè)值u,然后作判斷，由于我們選取的檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量為2XXX—uU=--^-0，故稱其為U檢驗(yàn)法./赤2.02未知，關(guān)于u的檢驗(yàn)X—u首先建立假設(shè)H:u=u,H:uwu，選取檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量T=-^-0,在H為真時(shí)，統(tǒng)計(jì)量1?t(n-1)；0 0 10 S 0//按照顯著性水平a,確定拒絕域{T|>ta(n-1)}.由本觀測(cè)值求出統(tǒng)計(jì)量的觀測(cè)值t,然后作判斷，由于選取_ 2X-u的檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量為T-77ro,故該檢驗(yàn)法稱為T檢驗(yàn)法.S--7a3.U已知，關(guān)于02的檢驗(yàn)檢驗(yàn)假設(shè)H。：02=0o2,Hjo2"。2；Z(X-^)2i選取檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量為X2=H O2Z(X-^)2i在H為真時(shí)，X2=a ?X2(n),TOC\o"1-5"\h\z0 O20按照顯著性水平a,可得拒絕域{X2>X2(n)或X2<X2(n)}.a 1a12 24.N未知，關(guān)于O2的檢驗(yàn)檢驗(yàn)假設(shè)H。：o2=o°2,H1：o2wo°2,在"為真時(shí)，檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量為X2=(n-1)S2?X2(n-1),O20按照顯著性水平a,可得拒絕域{X2>X2(n-1)或X2<X2(n-1)}.TOC\o"1-5"\h\za a2 1-2上述兩種檢驗(yàn)法選取的檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量都是X2，稱為X2檢驗(yàn)法.二.兩個(gè)正態(tài)總體參數(shù)的假設(shè)檢驗(yàn)設(shè)總體X?N(N,O2)，總體Y?N(N,O2),X與Y獨(dú)立，樣本X,X，…，X來自總體X,樣本11 22 12 n1Y,Y，…,Y來自總體Y,給定顯著性水平為a(0<a<1)，下面給出三種最常見的檢驗(yàn)類型：2 n2O2,O2已知，關(guān)于均值差N-N的檢驗(yàn)1 2 1 2檢驗(yàn)假設(shè)：H：N=N,H：N"N.0 1 2 1 1 2選取檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量為U=O2 O2—1-+—2-n n1 2一X-Y 當(dāng)H為真時(shí)，U=, ?N(0,1),0 O2O2+Vnn1 1 2顯著性水平為a的拒絕域?yàn)閧|U|>ua}.2o2,o2未知，但o2=o2，關(guān)于均值差n-N的檢驗(yàn)1 2 1 2 1 2檢驗(yàn)假設(shè)：H。：kN，Hi：….選取檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量為T=1 1——十——nn1 2，其中S2二

w(n-1)S2+(n-1)S2——1——

n+n1 ：當(dāng)乩為真時(shí)，統(tǒng)計(jì)量T=一

o S攻

X-Y, ~t(n+n-2)，;二12Vnn1 1 23.%N2未知,3.%N2未知,O2?一，O22在H0為真時(shí)，F(xiàn)=S2?F(n21-1，n2-1），可得顯著性水平為a的拒絕域?yàn)榭傻蔑@著性水平為a的拒絕域?yàn)閧T>t^（n1+n2-2）}.2O2

關(guān)于方差比一的檢驗(yàn)O22檢驗(yàn)假設(shè)：H0S2O2選取統(tǒng)計(jì)量為F=力一1-S2O22 2F<F (n-1,n-1)或F>F(n-1,n-1).1-a 1 22設(shè)總體X設(shè)總體X~N（口,o2）X,X，…,X是取自總體的一個(gè)樣本，給定顯著性水平為a（0<a<1）,若。2已知，檢驗(yàn)日是否增大?首先建立假設(shè)H首先建立假設(shè)H0:口5，或者Ho:以訓(xùn)0,H1:叱口0,選取檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量UX-選取檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量UX-N

= oO3naX-N~N（0』），當(dāng)H為真時(shí)，U=—2-o不應(yīng)太大，則U偏大時(shí)應(yīng)拒絕H,0 O 0nn故按照顯著性水平a，如下圖，構(gòu)造小概率事件為P{U>u}=a，即拒絕域{U>u}.由樣本觀測(cè)值求出U的觀測(cè)值U，然后作判斷.以上關(guān)于正態(tài)總體參數(shù)假設(shè)檢驗(yàn)的討論可以列表7.1和表7.2如下:條件原假設(shè)H0備擇假設(shè)H1檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量拒絕域O2已知N=N0NwN0X—NU= 途O/yjn~N(0,1)U>ua2N<N0N>N0U>uaN>N0N<N0U<-uaO2未知N=N0Nwn0X—nT— 0T>t(n—1)a2N<N0N>N0± _ hlS而~t(n—1)T>t(n—1)aN>N0N<N0T<—t(n—1)aN已知O2=O20O2WO20￡(X—N)2iX2=^=1 O20~X2(n)X2<X2_(n)1—a2或X2>X2(n)aO2<O20O2>O20X2>X2(n)aO2>O20O2<O20X2<X2(n)1—aN未知O2=O20O2WO20(n-DS2X2=O20~X2(n—1)X2<X2_(n—1)1—a2或X2>X2(n—1)aO2<O20O2>O20X2>X2(n—1)aO2>O20O2<O20X2<X2(n—1)1—a表7.1單個(gè)正態(tài)總體參數(shù)的假設(shè)檢驗(yàn)表表7.2兩個(gè)正態(tài)總體參數(shù)的假設(shè)檢驗(yàn)表?xiàng)l件原假設(shè)H0備擇假設(shè)H1檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量拒絕域O2,O21 2已知N=N1 2Nwn1 2U=:一-U>ua2N<N1 2N>N1 2O2O2r—h+—2-Vnn1 1 2~N(0,1)U>uaN>N1 2N<N1 2U<-uaO2,O21 2N=N1 2Nwn1 2T=收二歹 _1 T>t(n+n—2)a1 2245wnn11 2~t(n+n—2)12未知，但O2=o21 2N<N1 2N>N1 2其中c (n—1)S2+(n—1)S2S2=—1 1 2 2-叩 n+n—21 2T>t(n+n—2)a1 2N>N1 2N<N1 2T<—t(n+n—2)a1 2N，N1 2已知O2=O21 2O2WO21 2E(X—N)2/ni 1 1F=-4=1 ￡(Y—N)2/nj 2 2j=1~F(n,n)1 2F<F(n,n)1—a 122或F>F(n,n)a1 22O2<O21 2O2>O21 2F>F(n,n)a1 2O2>O21 2O2<O21 2F<F(n,n)1—a 12N,N1 2未知O2=O21 2O2WO21 2二S2F=-iS22~F(n—1,n—1)1 2F<F(n—1,n—1)1—a 1 22或F>F(n—1,n—1)a1 22O2<O21 2O2>O21 2F>F(n—1,n—1)a1 2O2>O21 2O2<O21 2F<F (n—1,n—1)1-a 1 2四.p值檢驗(yàn)法1.P值檢驗(yàn)法：假設(shè)檢驗(yàn)問題的P值(probabilityValue)是由檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量的樣本觀測(cè)值得出的原假設(shè)可被拒絕的最小顯著性水平.按照p值的定義，對(duì)于任意指定的顯著性水平a，有(1)當(dāng)p值＜a時(shí)，則在顯著性水平a下拒絕H0.(2)當(dāng)p值＞a時(shí)，則在顯著性水平a下接受H0.這種利用p值來進(jìn)行檢驗(yàn)的方法，稱為p值檢驗(yàn)法.五.例題講解例1.某儀器廠生產(chǎn)的儀表圓盤，其標(biāo)準(zhǔn)直徑應(yīng)為20(mm),在正常情況下，儀表圓盤直徑服從正態(tài)分布口20,1)。為了檢查該廠某天生產(chǎn)是否正常，對(duì)生產(chǎn)過程中的儀表圓盤隨機(jī)的抽查了5只，測(cè)得直徑分別為19,19.5,19,20,20.5,若顯著性水平a=0.05，問該天生產(chǎn)是否正常？例2.葡萄酒中除了水和酒精外，占比最多的就是甘油。甘油是酵母發(fā)酵的副產(chǎn)品，它有助于提升葡萄酒的口感和質(zhì)地，因而經(jīng)常需要對(duì)葡萄酒中的甘油含量進(jìn)行檢測(cè)。假設(shè)某品牌葡萄酒的甘油含量X（mg/mL）服從正態(tài)分布，現(xiàn)隨機(jī)抽查了5個(gè)樣品，測(cè)得它們的甘油含量分別為2.67,4.62,4.14,3.81,3.83，若顯著性水平a=0.05，問是否有理由認(rèn)為該品牌葡萄酒的平均甘油含量為4（mg/mL）?例3.某供貨商聲稱，他們提供的金屬線的質(zhì)量非常穩(wěn)定，其抗拉強(qiáng)度的方差為9，為了檢測(cè)其抗拉強(qiáng)度，在該種金屬線中隨機(jī)地抽出10根，測(cè)得樣本標(biāo)準(zhǔn)差s=4.5（kg）,設(shè)該金屬線的抗拉強(qiáng)度服從正態(tài)分布N（因o2），若顯著性水平為。=0.05,問是否可以相信該供貨商的說法？例4.在某種制造過程中需要比較兩種鋼板的強(qiáng)度，一種是冷軋鋼板，另一種雙面鍍鋅鋼板?，F(xiàn)從冷軋鋼板中抽取了20個(gè)樣品，測(cè)得強(qiáng)度的均值為工=20.5（GPa）,從雙面鍍鋅鋼板中抽取了25個(gè)樣品，測(cè)得強(qiáng)度的均值為丫=23.9（Gpa） 設(shè)兩種鋼板的強(qiáng)度都服從正態(tài)分布，其方差分別為o2=2.82,o2=3.52，試TOC\o"1-5"\h\z， 1 2問兩種鋼板的平均強(qiáng)度是否有顯著性差異？（a=0.01）例5.有兩種燈泡，一種用A型燈絲，另一種用B型燈絲。隨機(jī)抽取兩種燈泡各10只做試驗(yàn)，測(cè)得它們的壽命（單位：小時(shí)）為：A型：1293 1380 1614 1497 1340 1643 1466 1677 1387 1711B型：1061 1065 1092 1017 1021 1138 1143 1094 1028 1119設(shè)兩種燈泡的壽命均服從正態(tài)分布且方差相等，試檢驗(yàn)兩種燈泡的平均壽命之間是否存在顯著差異？（a=0.05）例6.某一橡膠制品配方中，原配方用氧化鋅5克，現(xiàn)配方減為1克。今分別對(duì)兩種配方作一批試驗(yàn)，分別測(cè)得橡膠制品伸長(zhǎng)率如下：現(xiàn)配方 565 577 580 575 556 542 560 532 470 461原配方 540 533 525 520 545 531 541 529 534設(shè)橡膠制品的伸長(zhǎng)率服從正態(tài)分布，問兩種配方橡膠制品的伸長(zhǎng)率的方差有無顯著差異？（a=0.05）例7.某地區(qū)的物價(jià)部門對(duì)當(dāng)前市場(chǎng)的大米價(jià)格情況進(jìn)行調(diào)查，共調(diào)查了30個(gè)集市上的大米售價(jià)，測(cè)得它們的平均價(jià)格為2.21元/500g,已知以往大米平均售價(jià)一直穩(wěn)定在2元/500g之內(nèi).如果該城市大米售價(jià)服從正態(tài)分布N（也0.18），假定方差不變，能否根據(jù)上述數(shù)據(jù)認(rèn)為該地區(qū)當(dāng)前的大米售價(jià)明顯高于往年？（a=0.05）例8.現(xiàn)有甲、乙兩臺(tái)車床加工同一型號(hào)的螺釘。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為兩臺(tái)車床加工的螺釘長(zhǎng)度都服從正態(tài)分布?，F(xiàn)從這兩臺(tái)車床加工的螺釘中分別抽出11個(gè)和9個(gè)，測(cè)得長(zhǎng)度（單位:mm）分別為甲6.2,5.7,6.0,6.3,6.5,6.0,5.7,5.8,6.0,5.8,6.0乙5.6,5.7,5.9,5.5,5.6,6.0,5.8,5.5,5.7試問：乙車床的加工精度是否高于甲車床，即乙車床螺釘長(zhǎng)度的方差是否比甲車床的?。浚╝=0.05）例9.用P值檢驗(yàn)法檢驗(yàn)第一節(jié)例1的檢驗(yàn)問題.復(fù)合化成形加工方法及技術(shù)基礎(chǔ)5.1材料成形加工技術(shù)的復(fù)合化20世紀(jì)70年代開始，人們把信息、能源和材料譽(yù)為人類文明的三大支柱，20世紀(jì)80年代以來又把新材料技術(shù)與信息技術(shù)、生物技術(shù)一起列為高新技術(shù)革命的重要標(biāo)志。材料科學(xué)與工程技術(shù)作為基礎(chǔ)科學(xué)以及應(yīng)用科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域所有高新技術(shù)的主要支撐技術(shù)，其關(guān)鍵地位與重要作用愈來愈顯著。材料成形加工是新材料實(shí)用化的關(guān)鍵，是新材料技術(shù)的重要組成部分。21世紀(jì)科學(xué)與技術(shù)的重要特征及發(fā)展趨勢(shì)是在更廣泛和深層次上的多學(xué)科交叉融合。新世紀(jì)的多學(xué)科交叉融合的科學(xué)技術(shù)發(fā)展特征體現(xiàn)在材料加工領(lǐng)域就是融合新材料、高能束、信息等高新技術(shù)，在成形加工全過程中實(shí)現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、靈捷和潔凈化、材料制備與成形的短流程和一體化。隨著尖端科技與人類文明的高度發(fā)展和進(jìn)步，不僅要求高精度地制造新型外觀功能的產(chǎn)品，而且需要經(jīng)濟(jì)、綠色地制造優(yōu)異性能的零部件。一些應(yīng)用于能源、航空航天、微電子、信息、生物工程等尖端科技的零部件（如燃料電池、生體材料、壓電材料、超導(dǎo)材料、隱形材料、環(huán)保材料……）,若用傳統(tǒng)的液態(tài)或固態(tài)的體積成形或去除成形，或粉末冶金和物理化學(xué)方法制造，材料制備與成型加工過程分離，工藝流程與制造周期長(zhǎng)，難以滿足低成本綠色制造的要求。另一方面，隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化和知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的到來，制造業(yè)要在激烈的全球化市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中求生存和發(fā)展，勢(shì)必追求新產(chǎn)品快速開發(fā)的靈捷響應(yīng)能力、優(yōu)質(zhì)高附加值、低成本和產(chǎn)品生命周期的低環(huán)境負(fù)荷四方面的綜合最佳化。為適應(yīng)尖端科技的發(fā)展、全球化市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的需要，材料加工技術(shù)向著復(fù)合化方向發(fā)展，復(fù)合化的特征表現(xiàn)在“過程綜合、材料綜合、能量場(chǎng)綜合、技術(shù)綜合”四個(gè)方面及其相互間的交叉融合?！斑^程綜合”指工藝流程的短縮化，如連鑄連軋、半固態(tài)成形、無模直接制造等?！安牧暇C合”指梯度功能材料或復(fù)合材料的制備成形一體化，如噴射成形、數(shù)控添加材料沉積成形。“能量場(chǎng)綜合”指除利用熱能、機(jī)械力能外，還借助電磁、等離子、激光、電子束等能量場(chǎng)的復(fù)合作用來成形，如無模電磁鑄造、通電軋制、復(fù)合高能束焊接/噴涂等。“技術(shù)綜合”指鑄造、塑性加工、焊接、熱處理、表面工程、特種加工、CAD/CAE/CAM等技術(shù)的復(fù)合化，如板料的無模柔性成形、快速原型和快速制造技術(shù)的誕生與發(fā)展就是技術(shù)綜合的產(chǎn)物。下面將圍繞這四個(gè)方面的綜合介紹材料加工復(fù)合化技術(shù)。5.2連鑄連軋技術(shù)定義及產(chǎn)生背景（1）定義“連鑄連軋”是指由鑄機(jī)生產(chǎn)出來的高溫?zé)o缺陷坯，無需清理和再加熱（但需經(jīng)過短時(shí)均熱和保溫處理)而直接軋制成材，這種把“鑄”和“軋”直接連成一條生產(chǎn)線的工藝流程就稱為“連鑄連軋”。國(guó)外把這種工藝稱作CC-DR(ContinuousCastingandDirectRolling)工藝——連鑄坯直接軋制工藝。其突出優(yōu)點(diǎn)是使鑄坯的熱量得到充分利用，也有利于改善連鑄坯表面和內(nèi)部質(zhì)量，提高金屬收得率，而且可由單一尺寸的結(jié)品器獲得多種形狀尺寸的鑄坯，特別是獲得難于澆鑄的小斷面鑄坯。連鑄連軋技術(shù)的出現(xiàn)，促使鋼鐵廠無論從生產(chǎn)模式到鋼廠結(jié)構(gòu)都發(fā)生了深刻的變革，從而使得能耗降低，生產(chǎn)流程縮短，產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益顯著提高等，給鋼鐵企業(yè)帶來了更大的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力和發(fā)展空間。(2)產(chǎn)生背景70年代的能源危機(jī),刺激了歐、美、日等國(guó)家開發(fā)薄板坯連鑄機(jī)的積極性。在此之前，人們雖然對(duì)此也做過大量的試驗(yàn)、研究，并取得了許多成果，但終因向連鑄機(jī)注入鋼水的方法、高速澆鑄和高純度鋼水等問題得不到根本解決而中止。70年代后期，耐火材料、過程控制和爐外精煉等技術(shù)已發(fā)展成熟從而為解決以上問題打下了基礎(chǔ)；但研究工作的精力主要集中在以采用移動(dòng)式結(jié)晶器為主的雙帶連鑄機(jī)上，難度較大，一直沒有用于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。到80年代，常規(guī)板坯連鑄技術(shù)已日益成熟，把常規(guī)板坯連鑄的成熟技術(shù)應(yīng)用到薄板坯連鑄上成為研究開發(fā)的指導(dǎo)思想。其中，德國(guó)的DEMAG公司和SMS公司走在了研究和開發(fā)的前列。1986年，SMS公司在Thyssen公司的鑄鋼車間成功地進(jìn)行了薄板坯連鑄機(jī)試驗(yàn)，開啟了薄板坯連鑄技術(shù)應(yīng)用的新篇章。薄板坯連鑄機(jī)的成功使薄板坯連鑄連軋成為可能。1989年7月，美國(guó)紐克鋼公司在印第安那州的克勞福茲維爾建成了世界上第一個(gè)CSP車間，標(biāo)志著薄板坯連鑄連軋技術(shù)真正投入了工業(yè)生產(chǎn)。自世界上為短流程小鋼廠開發(fā)的薄板坯連鑄連軋技術(shù)獲得工業(yè)上的成功以來，受到了世界各國(guó)冶金界的極大關(guān)注，并產(chǎn)生了巨大反響。因?yàn)槿藗冇纱丝吹搅藝@謂”夕陽工業(yè)”的鋼鐵工業(yè)的新的生機(jī)。據(jù)預(yù)測(cè)，到2010年，全球?qū)⒔ǔ?5個(gè)薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)廠，總生產(chǎn)能力將達(dá)1.9億噸，屆時(shí)50％左右的熱軋卷板將由薄板坯連鑄連軋來生產(chǎn)。近終形鋼產(chǎn)品連鑄是一項(xiàng)高新技術(shù)，目前已趨于成熟，走向工業(yè)化。它的實(shí)質(zhì)是在保證成品鋼材質(zhì)量的前提下，盡量縮小鑄坯的斷面來取代壓力加工。近終形連鑄通?？煞譃槿箢悾罕“迮鬟B鑄、板帶連鑄及噴霧成形。與普通連鑄工藝相比，薄板坯連鑄連軋具有如下優(yōu)點(diǎn)：1)工藝簡(jiǎn)化，設(shè)備減少、生產(chǎn)線縮短。薄板坯連鑄連軋省去了粗軋和部分精軋機(jī)架，生產(chǎn)線一般僅200余米，降低了單位基建造價(jià)，縮短了施工周期．可較快地投產(chǎn)并發(fā)揮投資效益。2)生產(chǎn)周期短。從冶煉鋼水至熱軋板卷輸出，僅需1.5h，從而節(jié)約流動(dòng)資金，降低生產(chǎn)成本，企業(yè)可較快取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。3)節(jié)約能源，提高成材率。由于實(shí)現(xiàn)了連鑄連軋，薄板坯連鑄連軋可直接節(jié)能66kg/t、間接節(jié)能145kg/t,成材率約提高11%?13%。近年來，大批薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線在世界各地紛紛建成。截至目前，世界上已有38個(gè)薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)廠約56條生產(chǎn)線，其中CSP32套(占全部套數(shù)的56%),ISP10套，F(xiàn)TSC7套，QSP5套，CONROLL6套，總生產(chǎn)能力已超過5500萬噸。如此短的時(shí)間內(nèi)有這種局面，顯示出薄板坯連鑄連軋技術(shù)在短流程小鋼廠中的實(shí)踐是成功的。它具有多種技術(shù)和效益上的優(yōu)勢(shì),現(xiàn)已被眾多鋼鐵聯(lián)合企業(yè)看好,并準(zhǔn)備在傳統(tǒng)的高爐一轉(zhuǎn)爐流程中采用該技術(shù)。它將充分發(fā)揮薄板坯連鑄連軋技術(shù)的自身優(yōu)勢(shì),又將促進(jìn)傳統(tǒng)流程的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化,產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。薄板坯連鑄連軋是當(dāng)今世界鋼鐵冶金工業(yè)具有革命性的前沿技術(shù),它集科學(xué)、技術(shù)和工程為一體,將熱軋板料的生產(chǎn)在一條短流程的生產(chǎn)線上完成,充分顯示出其先進(jìn)性和科學(xué)性,世界各國(guó)都對(duì)此給予了極大關(guān)注。技術(shù)優(yōu)點(diǎn)與經(jīng)濟(jì)效益用鋼水直接澆鑄成接近成品形狀的帶鋼或者棒線材是鋼鐵界夢(mèng)寐以求的理想。自從1846年H.Bessemer提出設(shè)想，經(jīng)過100多年來的諸多業(yè)內(nèi)人士的努力奮斗，在攻克了諸如快速凝固技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)和新材料控制技術(shù)等一些關(guān)鍵技術(shù)之后,在20世紀(jì)80年代終于實(shí)現(xiàn)了薄板坯連鑄連軋和棒線材連鑄連軋,它是繼氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼,連續(xù)鑄鋼之后鋼鐵工業(yè)重要的革命性技術(shù)之一。與傳統(tǒng)的連鑄再熱軋工藝相比,薄板坯連鑄連軋工藝具有流程短、基建投資少、能耗低、金屬成材率搞、技術(shù)集成度高、生產(chǎn)周期短等特點(diǎn)而迅速在全世界范圍內(nèi)認(rèn)可,成為新熱軋生產(chǎn)線上的首選設(shè)備。近終形連鑄以其接近最終產(chǎn)品尺寸、改善材料性能、生產(chǎn)流程短、投資省、節(jié)能和保護(hù)環(huán)境等一系列優(yōu)點(diǎn),被譽(yù)為冶金科技的一項(xiàng)重大變革,是當(dāng)今國(guó)際冶金界的一個(gè)熱點(diǎn)。其最終日標(biāo)是,盡量提高與成品軋材尺寸和形狀接近的連鑄坯,以減小壓力加工實(shí)施的塑性壓縮量。傳統(tǒng)熱軋帶鋼生產(chǎn)一般是煉鋼車間冶煉鋼水,鑄成一定規(guī)格長(zhǎng)度的厚板坯,冷卻后送往軋鋼車間,經(jīng)處理、編組后需由加熱爐進(jìn)行再加熱至軋制溫度才能軋制成材。煉鋼車間與軋鋼車間是兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的車間,生產(chǎn)線不連續(xù),而薄板坯連鑄連軋是將連鑄機(jī)和連軋機(jī)連成一條生產(chǎn)線,鋼水由薄板坯連鑄機(jī)鑄成一定規(guī)格長(zhǎng)度的薄板坯,隨即進(jìn)入在線的再加熱爐進(jìn)行少量加熱,即送入連軋機(jī)軋制成材。開發(fā)近終形連鑄與軋鋼系統(tǒng)直接連接而構(gòu)成連鑄連軋生產(chǎn)線,可以明顯的簡(jiǎn)化軋鋼生產(chǎn)系統(tǒng)、降低噸鋼設(shè)備投資和生產(chǎn)費(fèi)用、加速流動(dòng)資金周轉(zhuǎn)和節(jié)約能源等。與傳統(tǒng)方式相比,軋制設(shè)備投入節(jié)省約30%,動(dòng)力和能耗節(jié)省約50%,噸鋼成本下降了185—370元。據(jù)國(guó)外統(tǒng)計(jì),近年來薄規(guī)格熱軋產(chǎn)品以每年60%的比例增長(zhǎng),每噸超薄熱帶的利潤(rùn)可增加20~40美元。具體地說,連鑄連軋具有如下優(yōu)點(diǎn)：⑴生產(chǎn)周期短，從鋼水到產(chǎn)品的生產(chǎn)流程從數(shù)天或者5?6h,縮短到不足0.5h；占地面積少,薄板坯連鑄連軋廠占地面積約為常規(guī)流程的四分之一；固定資產(chǎn)投資少，尤其是薄板坯連鑄連軋廠固定資產(chǎn)投資優(yōu)勢(shì)明顯，約為常規(guī)流程的五分之—；金屬的收得率高，金屬收得率顯著增高，尤其是無頭軋制技術(shù)的成材率超過了99％；鋼材性能好，由于鑄坯過程的快速冷卻，板坯鑄態(tài)組織致密，鋼水的冷卻強(qiáng)度很大，改善了鋼材質(zhì)量。對(duì)于某些低合金鋼，由于坯料無相變加熱有利于微合金元素的完全溶解，在Yfafy的相變過程中，品粒得到了細(xì)化，這對(duì)改善軋件組織是有利的；⑹能耗少，由于采用熱送熱裝、感應(yīng)加熱以及EcR等技術(shù)，能耗僅為常規(guī)生成方式的35%?45%；電耗僅為常規(guī)流程的80%?90%；生產(chǎn)成本降低20%?30%；工廠定員大幅降低，棒材廠可減員20％，而薄板坯連鑄連軋廠的定員僅為常規(guī)熱帶廠的13%。以上幾方面的優(yōu)點(diǎn)必然使基建投資少，資金占用少，能源、人力消耗低，得到高的經(jīng)濟(jì)效益。但是，連鑄連軋生產(chǎn)方式存在的最關(guān)鍵的問題是，如何保證生產(chǎn)過程的在線、離線協(xié)調(diào)一致。這是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)管理工程，它需要計(jì)劃、調(diào)度、生產(chǎn)和設(shè)備諸方面協(xié)調(diào)配合的一致性來保證生產(chǎn)過程的穩(wěn)定進(jìn)行。由于薄板坯連鑄連軋能帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益，因而近十年來其開發(fā)應(yīng)用受到工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家和發(fā)展中國(guó)家的高度重視。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，迄今全世界已有6個(gè)國(guó)家和地區(qū)的公司和工廠建成了17套試驗(yàn)性和工業(yè)性生產(chǎn)的薄板坯連鑄連軋機(jī)組，還有10家與有關(guān)設(shè)備制造公司簽訂了訂貨合同。據(jù)日本鋼板界權(quán)威人士預(yù)測(cè)，到2020年全世界由薄板坯連鑄連軋機(jī)組生長(zhǎng)的帶鋼將占帶鋼總產(chǎn)量的40?60%。5．2．3典型的連鑄連軋生產(chǎn)線組成(1)傳統(tǒng)的連鑄再熱軋工藝流程傳統(tǒng)的連鑄再熱軋工藝是由鋼水直接澆注鑄造為坯，然后保溫冷卻，再送至軋制車間重新加熱到一定溫度進(jìn)行熱軋。流程長(zhǎng)、時(shí)間和空間跨度大、能源與人力浪費(fèi)嚴(yán)重，造成企業(yè)的資金流動(dòng)性和經(jīng)濟(jì)效益較差，材料的利用率低且，已不能適應(yīng)汽車、能源、航空航天、造船等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)快速響應(yīng)的要求。圖5-1為傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)與連鑄連軋工藝在能耗和制造周期方面的比較。冷坯加熱軋制 |\所需能耗103Kcal/制造周期連鑄機(jī)從出口到卷取—T——3503天25010小時(shí)180240分鐘180130分鐘11010分鐘熱送熱裝軋制圖5-1傳統(tǒng)工藝與連鑄連軋工藝流程比較（2）典型連鑄連軋工藝流程薄板坯連鑄連軋工藝的發(fā)展主要分為兩個(gè)時(shí)期，第一代是以緊湊式帶鋼生產(chǎn)線開發(fā)為主，其工藝技術(shù)的主要代表有德國(guó)西馬克（SMS）公司的CSP技術(shù)（見圖5-2、圖5-3）,德國(guó)德馬克（MDH）公司的ISP技術(shù)（見圖5-4、圖5-5），意大利達(dá)涅利（DANIELl）公司的FTSR技術(shù)（見圖5-6、圖5-7）。奧地利奧鋼聯(lián)（VAl）公司的CONROLL技術(shù)（見圖5-8、圖5-9）以及其它工藝技術(shù)。第二代超薄帶生產(chǎn)線的應(yīng)用，是在原來緊湊式生產(chǎn)線上開發(fā)出半無頭軋制工藝和鐵素體軋制工藝，主要是軋制1.4mm以下的產(chǎn)品。各種薄板連鑄連軋技術(shù)各具特色，同時(shí)又互相影響，互相滲透，并在不斷地發(fā)展和完善。（3）德國(guó)西馬克CSP（CompactStripProduction）技術(shù)CSP技術(shù)是由德國(guó)西馬克公司開發(fā)的世界上最早并投入工業(yè)化生產(chǎn)的薄板坯連鑄連軋技術(shù)。自1989年在紐柯公司建成第一條CSP生產(chǎn)線以來，隨著技術(shù)的不斷改進(jìn)，該生產(chǎn)線不斷發(fā)展完善，現(xiàn)已進(jìn)入成熟階段。其典型工藝流程為：圖5-2西馬克CSP流程CSP工藝具有流程短、生產(chǎn)簡(jiǎn)便且穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量好、成本低，有很強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力等一系列突出優(yōu)點(diǎn)。目前，CSP生產(chǎn)線數(shù)量居各種薄板坯連鑄連軋技術(shù)之首，約23條，可以說CSP是目前最成熟的工藝。L鋼也回轉(zhuǎn)芻25間包3結(jié)晶器4二冷區(qū)S空冷區(qū)6剪切機(jī)7直通式輯底加熱爐3高瓜木除麟機(jī)9精孔機(jī)鉗K層佛片卻」1卷取機(jī)圖5-3薄板坯連鑄連軋CSP生產(chǎn)布置CSP技術(shù)的主要特點(diǎn)是：a、采用立彎式鑄機(jī)，漏斗型直結(jié)晶器，剛性引錠桿，浸入式水口，連鑄用保護(hù)渣，電磁制動(dòng)閘，液芯壓下技術(shù)，結(jié)晶器液壓振動(dòng)，銜接段采用輻底式均熱爐，高壓水除鱗，第一架前加立輻軋機(jī)，軋輻軸向移動(dòng)、軋輻熱凸度控制、板形和平整度控制、平移式二輻軋機(jī)。b、可生產(chǎn)0.8mm或更薄的碳鋼、超低碳鋼。c、生產(chǎn)鋼種包括:低碳鋼、高碳鋼、高強(qiáng)度鋼、高合金鋼及超低碳鋼。(4)德馬克ISP技術(shù)ISP工藝(InlineStripProduction),即在線熱帶生產(chǎn)工藝。該技術(shù)于1992年1月在意大利阿維迪(Arvedi)鋼廠建成投產(chǎn)，設(shè)計(jì)能力為50萬噸/流。其特點(diǎn)是生產(chǎn)線布置緊湊，采用液芯壓下和固相鑄軋技術(shù)，采用氣霧冷卻或干鑄二次冷卻技術(shù)，能耗少，并可有效完成脫碳保銘、凈化鋼水等任務(wù)，其典型流程如圖5-4。圖5-4德馬克ISP流程它是目前最短的薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線，主要技術(shù)特點(diǎn)：a、采用直一弧型鑄機(jī)，小漏斗型結(jié)晶器，薄片狀浸入式水口，連鑄用保護(hù)渣，液芯壓下和固相鑄軋技術(shù)，感應(yīng)加熱接克日莫那爐(也可用輥底式爐)，電磁制動(dòng)閘，大壓下量初軋機(jī)+帶卷開卷+精軋機(jī)，軋輥軸向移動(dòng)、軋輥熱凸度控制、板形和平整度控制、平移式二輥軋機(jī)。b、生產(chǎn)線布置緊湊，不使用長(zhǎng)的均熱爐，總長(zhǎng)度僅180m左右。從鋼水至成卷僅需30min，充分顯示其高效性。c、二次冷卻采用氣霧或空冷，有助于生產(chǎn)較薄斷面且表面質(zhì)量要求高的產(chǎn)品。d、整個(gè)工藝流程熱53連陸機(jī)量損失較小，能耗少。e、可生產(chǎn)1.0mm或更薄的產(chǎn)品。圖5-5ISP典型工藝流程圖(5)達(dá)涅利FTSR技術(shù)FTSR工藝(FlexibleThinSlabRollingfbrQuality),稱之為生產(chǎn)高質(zhì)量產(chǎn)品的靈活性薄板坯軋制，是由意大利丹涅利聯(lián)合公司開發(fā)的又一種薄板坯連鑄連軋工藝。圖5-6達(dá)涅利FTSR流程圖該技術(shù)具有相當(dāng)?shù)撵`活性，能澆鑄范圍較寬的鋼種，可提供表面和內(nèi)部質(zhì)量、力學(xué)性能、化學(xué)成分均勻的汽車工業(yè)用板。主要技術(shù)特點(diǎn)是：a、采用直一弧型鑄機(jī)，H2結(jié)晶器，結(jié)晶器液壓振動(dòng)，三點(diǎn)除鱗，浸入式水口，連鑄用保護(hù)渣，動(dòng)態(tài)軟壓下(分多段，每段可單獨(dú))，熔池自