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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6 b/ H: G2 c  R" J5 f5 v1 |7 W4 r感应电炉熔炼精配一次达到目标值 防错技术简单有效
- m' m- p+ t4 {) n$ R) B2019-02-14 09:13:42
3 ?: Z" B6 r/ ~0 {# c8 A, \2 g作者：曹玉亭、贺亮、邵岩海、孙相知

! ^. k% ?9 W* E4 H! R6 ~" F单位：烟台胜地汽车零部件制造有限公司

$ o% B% i- H( i% j/ @来源：《金属加工（热加工）》杂志

1．概述
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5 F( }7 ]) ~' q5 f3 D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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3 `6 p/ O. D# {0 j7 |1 J1 W图1 原配料流程

* [# X. @7 R/ \% _7 r2.改善前原状
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. [" O$ G; s7 g+ P7 K4 e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。
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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。

（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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! ?  H5 P% u( E3．问题分析

7 {+ q: X) }) w% [( @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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( F+ ^4 o4 @4 @2 ^& Y, R% 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。

- o9 o) N0 a3 ]7 [举例：技术文件规定wMn每增加0.1%，加锰铁（60锰）1.8kg/t。

# K/ ^; ~& w/ f* @" ~. s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。

4 p& ?) n9 u, D6 n9 Z! ?8 X（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。

8 G3 X6 J( X9 I$ c* |4．解决方案

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

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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# W  w( T8 x, O% a# e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& S5 A4 R: K4 B5 P% I图5 安灯防错系统

1 Q4 I/ q% z2 G; n( l! x+ ]5．执行方案并标准化

2 g5 v" k2 A9 ?% o$ F% e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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* T# B, D4 q$ h1 a( g5 Z1 n: S
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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4 ]# B7 k0 Q' }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。
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! ?  ~2 D* p0 J1 X9 p" 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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- _2 u1 K9 V2 v$ _/ A& D# y4 ~1 y, R（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）.
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. H1 o4 A1 ~# y4 t* Z1 y* _9 s2 c 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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图 8

（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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* j4 G/ _. ~3 d图 9

（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

; n! K5 w! v8 ?5 O. w4 |通过改善获得以下成果：
. m$ N4 P3 `2 K5 I0 e( a8 @
: z$ o8 Y1 @& m/ E% \1 p% n; P（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。
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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

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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2.改善前原状
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. f7 ]: `) |( Z1 x+ Z6 e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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9 v4 p0 V' _; o+ I5 w（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。

! T' F& q* H* O4 e: j( x: {（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．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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* R2 S6 A. G$ y
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; I' Y4 s9 ?5 c4 R7 c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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/ S- n. p6 ^; O" {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。

' v* v1 N8 G5 |  e) W/ |（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。

4．解决方案
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& a5 r% V# \2 O; h- s6 K# d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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( g5 H( g9 M- r  O7 Z/ J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。

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+ [" F& \- \* P: p. P. `图5 安灯防错系统

5．执行方案并标准化
& V! A. R+ h: N0 M/ A" K
! S1 D5 L+ M9 p6 p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”。
; ?2 Q- I$ c! J+ E) B# x

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4 Q- w' ^& M; e: ?3 X) o每周检查执行情况，发现问题后立即反馈并制定应对措施。

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。

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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( b  d, s& g! A4 j& }9 E& t  ]/ x 图6 Cr元素等过程能力分析

+ X, r6 z+ k+ l$ }$ _4 K2 X' H& 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。
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% d0 o: F+ ^% o2 M/ o! i6 T（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）.

3 p0 a( ?( ~# I  Q2 } 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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5 i* ^- }- E, O图 7



图 8

& v2 m8 ^  M3 z% i（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）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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4 I6 ~: c$ B8 l, S# u7．成果与收获
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4 J3 \+ ]& ?. A; z" ?  y0 z# _通过改善获得以下成果：

( \4 j) [0 ?2 o（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。
5 k; I7 C* r9 C3 J% [% ]
（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。

" C8 d+ `% Q* Z1 ^, v5 _（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
# ~* V1 Q, N" J$ z. J1．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 ...

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。