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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" P; ^; ^" L  b  G+ `感应电炉熔炼精配一次达到目标值 防错技术简单有效
) g6 A8 n- v; m$ U# l9 w* q2019-02-14 09:13:42
) ?6 s& N5 g8 L8 y' V. l作者：曹玉亭、贺亮、邵岩海、孙相知

* I! B  v4 y! V$ f' R3 I单位：烟台胜地汽车零部件制造有限公司

) G1 I2 u; c+ n0 O来源：《金属加工（热加工）》杂志
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1．概述

  m- `( {% \# R* a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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# J# h1 I1 ~. I7 u* A6 O' s图1 原配料流程
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/ {2 q9 m% n6 g9 ]% m0 Q# L; w& D3 x2.改善前原状

0 d6 w- s# G4 f; f8 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。

& a" r. [, E5 S. V& R+ P) T( d4 R* 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。
- S: p: G) j2 I, o, M: ]2 s
1 t( L3 J) }+ r9 Z5 B（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

1 u' u) l; @" Q+ T. D& s5 b" X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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) }5 W; y) a* a（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。
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" Y7 N+ x, n' M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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; a0 q) m) @3 I- Y2 x: U  L7 Y* 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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4．解决方案
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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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图3 合金配料系统

- g" Z  E4 t' y1 s1 X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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8 e" \* O" n8 H5 d图 4

3 e& R# c* ^; Y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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4 C/ K/ Y% Z9 w! C$ Q+ l3 }3 S8 I  {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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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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* j  R/ q! K, s5 H4 Z6．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。

: ~/ j0 W. V: f4 I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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2 {  V; a0 w7 [5 G4 {图6 Cr元素等过程能力分析
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（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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% g1 P  n+ W, \（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）.
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, _* i* i) L- V1 k: V6 q 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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* f* o! T' C! r; F- e; [! D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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) |  M! p/ W9 [! k2 v. ?& a: n, y图 9
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' P5 R5 k* c3 i9 \（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：

6 t8 R4 f. @, j（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。
6 A1 v9 L# |# \! ^# @/ D3 K! t
6 u. N+ ~$ |8 v7 V6 x4 ^（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。
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（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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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。



图1 原配料流程
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9 J3 I. o; u' X; g- o# i2.改善前原状

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。

（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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$ P( k+ e  J! s  o; W! B5 H( e（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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- X) U! F. g3 s- N3．问题分析

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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* {8 i% S! {+ L( S1 V4 U（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。

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。

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。

（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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+ d+ P) M, A5 E4．解决方案

: H7 z" W9 m5 Y6 q/ r' o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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) S# o) e" g, @; S  u图3 合金配料系统
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$ I; z- S1 M; ~& X6 z/ U  Q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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% H: I+ i: p$ W; G& s$ J图 4
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8 B$ u3 @: T7 l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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" t+ X0 R) O1 N图5 安灯防错系统

5．执行方案并标准化
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6 w/ r0 J4 _. X$ s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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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
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" Z1 m: F3 K4 Q（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。
# k- n/ d3 O- L3 j2 z. A- w* J
( n) o+ a% X/ f+ _# e& a* G$ Q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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（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）.

. y8 R- k, W% `" u) x( t' @ 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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/ u( |* l7 r+ B7 Q（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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. ?% m. O, Y1 f  f- a9 H1 p1 K4 @  c（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
) v7 s( @/ X# b( }6 z) x
通过改善获得以下成果：
) o  c! V7 V! p6 d' `: L( M
1 y5 O  r, C* O/ h（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。
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5 @* j. Q7 Q# d4 ?1 w（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。
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（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。

老翻砂匠

铸造小虎 发表于 2022-5-14 06:26
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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 ...

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。