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
! _- ~+ i# X/ H; E, P2019-02-14 09:13:42
作者：曹玉亭、贺亮、邵岩海、孙相知
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9 Z) U) P* }" `/ i2 r单位：烟台胜地汽车零部件制造有限公司

来源：《金属加工（热加工）》杂志

+ z9 W% `5 L$ Y4 B; t1．概述
* R4 d  O  D+ l
' g" T4 ?4 V! j5 C% U/ B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
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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。
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（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。

; r! k/ c+ [; g2 i（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。

（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 H: x5 `( D+ i3．问题分析

) f' N7 v& K' ]( W# K+ z( 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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1 S: o9 f- ?- g2 m5 Y# I（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。

$ ]4 v! t; P. v+ w& v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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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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/ q3 X" S, l" n4 I" q% j: f2 u（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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9 }: \# J/ b9 t. U: B. `" T0 W4．解决方案
2 h# l5 @: X" L$ K. @
% s3 h; @  g* i/ e0 f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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* I4 C/ {7 Y5 p' ^4 t图3 合金配料系统
3 p; e! ~- ^5 O9 k
) R$ W& s6 s+ C7 n4 Y7 U& u6 ?! M+ i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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# }* Y0 `* U/ q7 h% x; N图 4
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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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' L$ r% d! q3 ?" N- V9 s0 |  m8 h( G
# j* b. g+ }5 u& w2 k图5 安灯防错系统

) ]4 e+ h7 Y% }# i5．执行方案并标准化
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. {7 [9 s8 E; w, u. p1 B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”。

; i( q& X: b  [9 A# D1 f+ j' b点击进入看图评论
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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。

4 F4 l4 x0 \# B: d. Q3 d, U7 Z8 m( R6．效果展示
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* |0 B- i( y/ u: u6 O（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。
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2 g; m5 {( B7 E7 D* v5 t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
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1 S( C! B# J0 l( [（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。

1 |/ z9 D- H4 b点击进入看图评论
6 }* L: Y4 @1 I- Q# y# P
5 L/ w8 Y2 O8 {' @  h; O: p% y（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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$ X4 q2 L8 Z% D; _ 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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图 7
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$ |7 X4 U) r+ e8 ^' Q图 8
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4 |* \+ y% Z# T9 X  {6 `（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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图 9
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5 w$ {4 r6 s' P. D0 }# e（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
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通过改善获得以下成果：
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（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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铸造小虎

1．概述

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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. p  x- G5 }; z1 d9 ?: t: d图1 原配料流程

2.改善前原状

) R: g; M- `- m: F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。
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! z6 b1 O3 D# D+ q9 A（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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, |, \1 w, u2 g3 V" d& N（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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（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

% T5 }! y0 O& c# D! U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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（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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1 N; C8 o1 \8 p3 v+ R$ Z' v& C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。

( ?4 r* U0 [# t# S; h) V! e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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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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7 N! W8 m" w! 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。
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4．解决方案
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7 {0 Q8 ~( F4 Z8 `' r$ ~4 N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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; N. N- n. _4 D  h1 B' q8 W% @) Y2 J4 r图3 合金配料系统
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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

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。



, r! w* Q2 U% d1 h- V6 V图5 安灯防错系统
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# `! f/ e  q6 Z, p5．执行方案并标准化
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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。

8 {  q4 n+ c2 I: U# T9 [6．效果展示
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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。

, A% x7 x, c* G7 I7 y$ u# Y$ {7 |3 w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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# a0 o4 T" Q% H 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。



（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）.

% \9 q9 M3 J, |1 t% y 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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图 7



图 8

9 U, `5 \' E1 H& f5 m( F) ~* c（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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图 9
2 K8 z2 Q3 n' K
（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
1 T. v. H' F4 C
% u7 I5 H+ ~: Q( j7 G  r通过改善获得以下成果：

/ {  P* y2 K  b- x7 Y+ w. B9 Q（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。
% Y% t4 S. V) _
（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。
2 T) c8 X) W% u: e. Q# l" a% D3 ?
! b; m  H0 i6 k# H1 W% H. q（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
1．概述

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 ...

) z# g6 {- ?* u1 ~* l, ~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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