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
; |7 i) O- y4 i, ], `+ L  u5 P2019-02-14 09:13:42
7 H3 L- o' _: F2 n2 p; P4 L6 U作者：曹玉亭、贺亮、邵岩海、孙相知

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

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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, I. r) B( r$ k点击进入看图评论
0 x. {! K# e) T; V1 \% K- j+ e# A1 D" Y
. I$ B+ Y8 K; d( o8 G图1 原配料流程

* X, J" I& O$ H, S, w7 S2.改善前原状

" t+ C& Z( [. Q. E. j. o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。
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8 o  \0 A& _' R（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
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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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- g" h7 y8 |( `5 h" o6 c: \3 V图 2

: L& K$ V* \& V/ z6 x' @6 m（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。

; Y) L; d' K! S2 `9 x7 w7 z2 @" \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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) ~" P$ f2 g0 J0 d: Q$ U; W" L（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。

( L6 W: X& ~+ h! S2 y8 O% L9 H4．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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; B% o* ?& n. 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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5 j8 c& n, f; ]1 u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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, a! l/ @9 e8 Q1 p0 K2 ?+ S图5 安灯防错系统
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; N: O1 `$ u7 f5．执行方案并标准化
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5 A2 r- D7 a1 O4 U2 Q8 T1 @" 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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, O' T* P( n, V4 U1 s) E& k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

+ ~7 \3 I$ E/ Q: R- e8 O9 A（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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1 b2 P6 T0 H  m: X5 s图6 Cr元素等过程能力分析

* k  M8 Q  D* j" z9 j% [（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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; \" Z. N0 y% H2 `* |, @点击进入看图评论

（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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) d5 x4 ^" z* @# u& h# g$ H图 7

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! M8 x/ u' t2 I% \2 n$ d( b/ |图 8
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0 i7 h; I; |4 o: ~$ n（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 {; M5 ?# \2 w0 H0 Z3 C: _( Y图 9
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8 @1 I7 j. K5 T$ d1 {8 e1 V3 ~（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

- \" M0 a, s+ O1 U通过改善获得以下成果：

9 n0 @* n: w; P( s6 e（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
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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。


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2 Y( I6 d& v: C8 f9 }: j图1 原配料流程
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! R7 k3 \5 ^8 S5 \+ b2.改善前原状
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( H+ O: E, Q5 f7 n/ |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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3．问题分析
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8 V# b2 [3 k8 v) T3 B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。



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。

% |) j/ N2 B" v; l, v3 L4 Y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。

. S" U5 R$ L$ L2 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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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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8 ]0 s. K$ {6 g( Y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
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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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# X% _5 K6 F  k图5 安灯防错系统

5．执行方案并标准化
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* F8 I( v8 Q+ d9 q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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, I- I: D7 h1 D; n7 g4 L/ J' Y
: b% d8 s9 l4 K- p! |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
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3 _) m, U4 A5 y0 q* e( z（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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( e* I, n1 E% O+ p* h  G8 R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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1 x) L: E5 x  x, d  t8 [# f8 T& x
- `/ l) E, P; H" D3 S（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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& K6 Y) i2 X8 l- S, T2 G# O 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

1 F4 Y0 F3 E+ k: {0 f* D（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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' r  q' r* t( s7 y$ Y6 L0 E! e图 9
- G0 p% A- Q' `" r( _4 n
: E# b' N) d8 J. v1 {0 V9 Z（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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# U5 w7 Q, w6 O2 ]8 S- J7 _/ h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。
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! h5 d" y- H/ G（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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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。