感应电炉熔炼精配一次达到目标值 防错技术简单有效

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感应电炉熔炼精配一次达到目标值 防错技术简单有效
2019-02-14 09:13:42
作者：曹玉亭、贺亮、邵岩海、孙相知

  x" q8 O" _3 [: v* `- c单位：烟台胜地汽车零部件制造有限公司
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来源：《金属加工（热加工）》杂志

1．概述

( P9 u, j! s3 Y我公司是一家专门生产汽车制动盘的企业。目前有5个热工部，电炉为中频感应电炉，容量3.5～12t，数量26台，每天铁液熔炼量为1700t,材质为HT200、HT250和高碳灰铸铁，年生产铸件达30万t。熔炼工部微调过程中铁液需经过多次调整才能合格。以往铁液微调过程中合金重量的计算环节和称重环节的操作，员工执行起来极其不便，熔炼工艺只有配比百分数，操作者凭人工计算（见图1），加上工装设计的缺陷，员工有时候经验称量(甚至不称量)，造成多次成分调整，熔炼时间长，用电量大；并且完全没有防错措施，现场未划分区域，无明确标识，存放合金的袋子都很相似，存在混用风险，掩盖了大量不精益问题，亟待解决。
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图1 原配料流程

2.改善前原状
( V5 D0 ^9 f, u5 `; O- \- I; E9 s
8 X. P' i9 y% X! o9 {6 e% Y) R经前期调查，员工凭经验加料，没有标准，配料人工计算，造成铁液多次调整、熔炼时间长、用电量大。经统计，铁液最多需要经过4次调整，增加调节时间约18min。

* `/ w& R3 {9 y; v（1）在熔炼工艺方面 熔炼工艺只有配比百分数，操作者在调整成分时，凭人工计算。

（2）在现场称量方面 操作者在称量合金时，操作很不规范，没有标准。有用铁锹盛着合金在电子秤上称量的，还有把合金放在废弃的袋子上称量的，有些合金的加入甚至未经过称量，完全凭借经验加入。
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  a. M4 V' _5 u( s（3）在合金炉料存放方面 ①现场未划分区域，无明确标识，存放合金的袋子都很相似，存在混用风险。②炉上存放合金的材料柜，相似的合金，如锰铁和铬铁，放在了相邻的铁制容器里，同样存在混用风险。

3．问题分析

- Q2 L, T! D8 r4 N  {" S$ i6 G通过鱼骨刺图（见图2），二八法则，导致多次微调铁液成分的原因是：人工计算、凭经验投料。
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图 2
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, x) A4 g  N; X" d( [) i. Z5 F（1）人工计算 没有现代化工具有效解决换算问题，计算时间长，容易出错。
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相关文件里对合金的加入量规定只有一个数值，没有公差要求，根据技术文件要计算出需要添加的重量需要确定三个参数：差值、铁液吨位、每吨添加量。员工需要计算三者的乘积来最终确定称重量。

7 u  M8 Q) q  X- c- {: ^# D举例：技术文件规定wMn每增加0.1%，加锰铁（60锰）1.8kg/t。

员工不但要计算实际含量与目标含量的差值，还要乘以1.8，再乘以铁液吨位，计算复杂，易出错。
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' o+ ]1 |! b" e+ J（2）凭经验投料 ①原铁液以化学成分是否合格、温度是否达标为出炉标准。员工厌倦复杂的计算，时常不计算而仅凭经验就投料，随意性大。②原设计只有一个称体，当需要调整多种合金时，员工需要反复使用一个称体进行称重，易出现漏称现象。

6 \/ h- H( m$ q4．解决方案

$ \# w$ r; r" M% P& K$ \' C通过分析对合金配料系统进行了构思，如图3所示。

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% q" u: Z( D; _8 u8 [图3 合金配料系统
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8 d0 a- C/ o( `7 o9 G将试样从电炉送至光谱试验室后，将合金百分比数据传输至软件系统。软件将自动换算加料数据，并将计算的数值传送至仪表，准确率100%，不需员工口头计算，员工称量准确确认后，称量结束，数据稳定中线范围，智能换算（目视化称重)，如图4所示。

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图 4

1 f/ y4 Z5 ?) x) h3 b+ H员工根据终端电子称仪表显示的目标量逐一对应称量，并使用安灯防错系统提示称重是否合格，如图5所示。

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图5 安灯防错系统
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# Y1 V1 R1 j" x, r1 K* _5．执行方案并标准化

方案制定后对员工进行全面培训，使员工充分理解并严格按要求执行。例如：我们编制了系统操作的标准作业，在实施前对员工进行了培训。表1是“系统操作标准”。

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! j/ e/ v+ x/ z' t每周检查执行情况，发现问题后立即反馈并制定应对措施。
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6．效果展示

（1）铁液成分更加稳定 以往人工称量是以口算、心算添加合金元素，称重时甚至凭经验添加合金，对材质稳定性有一定的影响，个别元素虽然在合格范围内，但是会因为人为因素忽高忽低。

/ t: ^9 p# d- D* a! h应用合金配料系统后，多数参数设置在中线范围，并且保证了称量范围，铁液化学成分更加稳定。以下是对Cr元素等进行过程能力分析，如图6所示。

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图6 Cr元素等过程能力分析

（2）换算准确 ，时间短 不需员工计算，操作简单有效，配料时间节省5～10min。表2是配料时间统计。

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（3）避免人因错误，防错效果更佳 在设计初期对6种微调元素逐一对应台秤，使其保证不会出现漏称和拿错的现象发生（见图7）.

 合金元素的原材料包装袋进行相应的颜色要求，颜色与托盘颜色一致，防止混料（见图8）。

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: Q7 O1 W- p) A3 s3 k图 7
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图 8
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（4）称量劳动强度减少 重新设计的料斗进行了加高处理，员工在称量时不必再弯腰（见图9）。

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- k# w, K/ |8 x3 x图 9

7 Z% y, |9 g$ i$ g9 n, A3 s0 v（5）数据统计功能 软件带有数据采集及统计功能，对于微调金属用量可以有效监控，例如：金属铜的使用量，每次添加完毕后会形成用量报表，对铜的用量进行监控，配合财务部的监控系统可以有效避免铜的失窃。

7．成果与收获

通过改善获得以下成果：

, K* ]( S4 ^6 Z/ ~+ k& y6 X（1）成本 很多铸造企业从熔炼角度寻求节约成本的方法，却忽略了在配料期间产生的等待和能耗浪费，该项目经推广全厂每年可节约电费约422万元。

. }$ I; K+ ]! J3 S/ _7 d" C3 i（2）提高效率，质量稳定 2016年全年一次微调合格率最高达99.7%，每炉次配料时间节省5～10min，提高生产效率，减少线上等待，且每车间每天可多熔化一炉铁液，系统配料比人工配料成分一致性高，质量稳定。

（3）员工操作更加简单 合金称量系统是“傻瓜式”操作，不需要冒着人工算错的风险称量，现在一个称对应一个元素，目视化称重，任何新员工都可以通过短时间培训后上岗，真正的简单有效。

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铸造小虎

1．概述
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; i7 P9 f; ]: A, q9 c我公司是一家专门生产汽车制动盘的企业。目前有5个热工部，电炉为中频感应电炉，容量3.5～12t，数量26台，每天铁液熔炼量为1700t,材质为HT200、HT250和高碳灰铸铁，年生产铸件达30万t。熔炼工部微调过程中铁液需经过多次调整才能合格。以往铁液微调过程中合金重量的计算环节和称重环节的操作，员工执行起来极其不便，熔炼工艺只有配比百分数，操作者凭人工计算（见图1），加上工装设计的缺陷，员工有时候经验称量(甚至不称量)，造成多次成分调整，熔炼时间长，用电量大；并且完全没有防错措施，现场未划分区域，无明确标识，存放合金的袋子都很相似，存在混用风险，掩盖了大量不精益问题，亟待解决。

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图1 原配料流程

0 k0 Z+ I3 p. A# f) Z2.改善前原状
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经前期调查，员工凭经验加料，没有标准，配料人工计算，造成铁液多次调整、熔炼时间长、用电量大。经统计，铁液最多需要经过4次调整，增加调节时间约18min。

2 ]! D) V. F( E) M（1）在熔炼工艺方面 熔炼工艺只有配比百分数，操作者在调整成分时，凭人工计算。
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（2）在现场称量方面 操作者在称量合金时，操作很不规范，没有标准。有用铁锹盛着合金在电子秤上称量的，还有把合金放在废弃的袋子上称量的，有些合金的加入甚至未经过称量，完全凭借经验加入。
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+ s; M5 {1 Y: y5 T6 t- i（3）在合金炉料存放方面 ①现场未划分区域，无明确标识，存放合金的袋子都很相似，存在混用风险。②炉上存放合金的材料柜，相似的合金，如锰铁和铬铁，放在了相邻的铁制容器里，同样存在混用风险。
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: I+ s, U/ H' h3 d' |4 N5 Y3．问题分析
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* v$ m; \8 p8 X* i! ^; m通过鱼骨刺图（见图2），二八法则，导致多次微调铁液成分的原因是：人工计算、凭经验投料。


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( l3 ~. K! Y9 z7 M图 2

（1）人工计算 没有现代化工具有效解决换算问题，计算时间长，容易出错。
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5 h4 b+ }) I4 Y$ i6 _, ^相关文件里对合金的加入量规定只有一个数值，没有公差要求，根据技术文件要计算出需要添加的重量需要确定三个参数：差值、铁液吨位、每吨添加量。员工需要计算三者的乘积来最终确定称重量。
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举例：技术文件规定wMn每增加0.1%，加锰铁（60锰）1.8kg/t。
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" U2 Q4 q! y/ I* p* c! L' R; A员工不但要计算实际含量与目标含量的差值，还要乘以1.8，再乘以铁液吨位，计算复杂，易出错。
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（2）凭经验投料 ①原铁液以化学成分是否合格、温度是否达标为出炉标准。员工厌倦复杂的计算，时常不计算而仅凭经验就投料，随意性大。②原设计只有一个称体，当需要调整多种合金时，员工需要反复使用一个称体进行称重，易出现漏称现象。

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5 {5 L/ {/ o, r3 I: P通过分析对合金配料系统进行了构思，如图3所示。
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2 @9 E, M1 }% H- ?; s. i; C员工根据终端电子称仪表显示的目标量逐一对应称量，并使用安灯防错系统提示称重是否合格，如图5所示。
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7 H9 j& d' J3 m% H# m# ]# c$ x+ w图5 安灯防错系统
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5．执行方案并标准化

方案制定后对员工进行全面培训，使员工充分理解并严格按要求执行。例如：我们编制了系统操作的标准作业，在实施前对员工进行了培训。表1是“系统操作标准”。
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（1）铁液成分更加稳定 以往人工称量是以口算、心算添加合金元素，称重时甚至凭经验添加合金，对材质稳定性有一定的影响，个别元素虽然在合格范围内，但是会因为人为因素忽高忽低。

8 q  M& |3 ^& p  f7 C# g应用合金配料系统后，多数参数设置在中线范围，并且保证了称量范围，铁液化学成分更加稳定。以下是对Cr元素等进行过程能力分析，如图6所示。

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图6 Cr元素等过程能力分析

（2）换算准确 ，时间短 不需员工计算，操作简单有效，配料时间节省5～10min。表2是配料时间统计。
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（3）避免人因错误，防错效果更佳 在设计初期对6种微调元素逐一对应台秤，使其保证不会出现漏称和拿错的现象发生（见图7）.

 合金元素的原材料包装袋进行相应的颜色要求，颜色与托盘颜色一致，防止混料（见图8）。

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( O% I7 v& |  S4 l* N3 k  |9 `0 x（4）称量劳动强度减少 重新设计的料斗进行了加高处理，员工在称量时不必再弯腰（见图9）。
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（5）数据统计功能 软件带有数据采集及统计功能，对于微调金属用量可以有效监控，例如：金属铜的使用量，每次添加完毕后会形成用量报表，对铜的用量进行监控，配合财务部的监控系统可以有效避免铜的失窃。
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7．成果与收获
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通过改善获得以下成果：

0 i7 F9 a: K+ y5 ^9 T（1）成本 很多铸造企业从熔炼角度寻求节约成本的方法，却忽略了在配料期间产生的等待和能耗浪费，该项目经推广全厂每年可节约电费约422万元。

（2）提高效率，质量稳定 2016年全年一次微调合格率最高达99.7%，每炉次配料时间节省5～10min，提高生产效率，减少线上等待，且每车间每天可多熔化一炉铁液，系统配料比人工配料成分一致性高，质量稳定。

（3）员工操作更加简单 合金称量系统是“傻瓜式”操作，不需要冒着人工算错的风险称量，现在一个称对应一个元素，目视化称重，任何新员工都可以通过短时间培训后上岗，真正的简单有效。
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老翻砂匠

铸造小虎 发表于 2022-5-14 06:26
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: X& }( J8 n: X9 Y* d- f感谢虎总将这篇文章补充完整！

铸造小猫

之前见过青岛的一个企业推销过类似的系统，当时受产量影响，感觉价值有限，没过多的考虑。那套系统是介绍的时候说是震动下料，然后称重，料仓比照片中的大。

jnzhangmeng

不错，有幸参与了胜地公司的很多改造项目。有交流的可以联系。
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