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
3 ^9 o9 h! k0 L' @2019-02-14 09:13:42
作者：曹玉亭、贺亮、邵岩海、孙相知
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: C; w5 ^$ w9 `5 n2 {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

/ X8 @+ e3 N$ E- j1．概述
( y. t6 U; T# G$ B& W
0 K8 _% `& w2 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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4 f* U0 |( w6 d0 v: u图1 原配料流程
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; c. S+ E, A2 M3 [3 f8 c2.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。

/ k0 b' D; q: e* n. W  H3 f) w# 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。
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& A# N" r0 S( r' `. i9 Q（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。

( z5 k. W5 @& J0 v( i; B: B3．问题分析

: g$ s6 C5 e6 a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

3 h4 w. Y& q& H/ J* v9 i) c/ 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。

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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1 B6 `8 K4 Y1 S( e: A' X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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* K- \. g' t4 k0 S/ `# v( v0 i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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2 V! ?$ i  |8 C3 \2 v4．解决方案
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3 B; [6 f. [1 u$ T9 ?! S" R3 A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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0 l/ Y9 v4 [) \/ r( Z$ N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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% ]- ]4 B5 D, n$ d+ i图 4

# O' i: X+ `: m4 c: y/ e& z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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3 K- q0 Z, J2 a- E' t: r( I点击进入看图评论

) k) @6 R7 S" F图5 安灯防错系统

6 }" ?; J, J1 A/ [1 B) ?+ [5．执行方案并标准化

4 p- f" o: E1 f/ q" w9 x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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8 ^4 w# t" s  `% r1 |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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/ o& A) a2 U' _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。
1 j; v# Q, o: G+ U0 [: r
$ ?0 E" ^; w1 b" B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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, k3 C2 q* V2 {: A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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) E* n" w  [2 t8 j; c' j（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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 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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1 J& v: E+ ^# w) F6 d! U5 i, f6 I图 7
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* N0 X  g! Z+ h& e1 y0 T# |图 8

. S* _5 V* Y- {! t" @$ M5 O" _（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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" t) b2 g4 `" E- G" O7 o图 9
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) W6 o' v! j  G( `" G（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。

% k, E) a0 t, I+ ?1 d8 m; I/ g0 O7．成果与收获
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1 s, q9 z2 h$ e: F. ^4 |通过改善获得以下成果：

（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。

1 y- O( ?- [3 l- F（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。

/ _: _$ c' o0 R1 l! ~" i5 N* s（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

8 K3 ~' }$ o; \# @' U+ Y9 D( Z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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7 t/ Y: t" X  u5 d8 ?  r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。
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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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9 H; S" A! [8 Q; w! }  g（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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' D0 v3 ~/ X, i" |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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图 2
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3 o9 c: r1 Z( d. a. b# M+ S, q（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。

举例：技术文件规定wMn每增加0.1%，加锰铁（60锰）1.8kg/t。

; e8 `% n* p/ z6 x$ D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。

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
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3 O7 j' N6 O: R* H* M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。



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。



- W+ a! }; S- F6 {) n9 H图5 安灯防错系统
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( U) X1 w5 \/ g  `6 s6 Q  Z5．执行方案并标准化
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+ u$ v" {0 L9 d* B% X" u+ D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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（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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7 ?+ u1 _/ r+ y3 A5 Y- n 图6 Cr元素等过程能力分析
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9 n/ C% Q4 Z1 [9 \  v2 [, U- i（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）.
8 U0 h' M# d' [8 a9 ]
 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



) P) Q# Y& P7 T5 x6 P, r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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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。

7．成果与收获

通过改善获得以下成果：

（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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& X( a; w3 N+ N, _: X（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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8 w) g( z% r6 b5 n（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 ...

6 ^6 g# H( Q/ r- x% n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。