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[交流] 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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    开心
    5 小时前
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    [LV.9]以坛为家II

    发表于 2022-5-13 18:43:05 | 显示全部楼层 |阅读模式

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    本帖最后由 datafield 于 2022-5-13 18:49 编辑
    9 B% u0 q" c2 w$ s4 ~( Y6 p
      d# Q; o4 s+ B0 C. shttps://www.sohu.com/a/294699231_659026  X* F$ r0 H2 Y$ `( i7 q* N; W
    感应电炉熔炼精配一次达到目标值 防错技术简单有效
    8 t1 H! @; Q* E6 r( \2019-02-14 09:13:42
    9 W7 V* Y; ^0 t: Z% ?# b* m1 v作者:曹玉亭、贺亮、邵岩海、孙相知
    % [5 g+ j- E0 A2 Z* y' a: M- q& P7 a) {
    单位:烟台胜地汽车零部件制造有限公司
    : m: i4 ]/ d0 ?4 I- X" o0 D8 j+ v+ K9 l" ]! E4 S  B: r  P" N
    来源:《金属加工(热加工)》杂志$ p8 @: j% w1 h6 V( C$ w
    0 _" v1 G$ l5 N3 f6 p4 y
    1.概述! z- U3 l' {& m- [( S8 a# P

    2 w- Q9 N4 \2 Q  b; K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。* X0 A% k; G* ?. J
    2 g$ a- ]6 P: d: @+ X% I' A
    点击进入看图评论% r. i% r( e; I0 Y( V6 W  x/ I) R/ F
    0 X% {' n" e6 }
    图1 原配料流程
      q/ Z" ?% {3 ]2 J. Q$ t
    + P" K" R, R, |/ O$ _2.改善前原状
    1 Q( \8 k. _/ k' E/ l% D2 E- x' v. t! P
    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。
    ! F4 H, v. f( f8 d) l  y% \9 D% N7 n1 r3 b
    (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。8 w* G0 d, d* `3 u+ ^3 e8 l

    / z& i# x2 g: [& m0 E(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。4 |4 \( e9 F1 f/ D! i9 ~

    ! n5 ?1 c" R6 y, s5 X' O0 ^; W8 v(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。
    0 b' G$ R/ M0 j" R1 V! I6 h) T9 ^- T0 t- S+ {; u  w1 C, k$ q1 E
    3.问题分析0 G' r4 G; U/ G
    2 C# C2 s4 r/ F# e- Y4 y2 L5 e6 q! 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。
    9 m. N( ]' Y' h
    ( b5 b& V4 K/ q2 o" f& J点击进入看图评论
    2 J  O5 ]# U+ s* a, |
      L0 f( ^! h  M# Q+ q# b4 Q& ~图 2/ P1 p3 \, b( Q8 p
    ! t' N* M* T5 q) a4 n& @5 W1 |
    (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。
    0 D6 F, y" U  k  x0 i1 V
    4 x/ e: ~( s$ W/ @% R3 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。( R+ W' H8 Q0 ], H
    1 l8 B. n1 @" v1 I7 p  a
    举例:技术文件规定wMn每增加0.1%,加锰铁(60锰)1.8kg/t。
    . {3 m' y- k7 q, R  g7 s6 p- t) Y5 u
    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。. G+ f7 K- u4 Z. L+ A* j
      I* G$ w4 ]; r
    (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。; g# H8 `/ X3 D# [7 W+ q. p

    ; [- a0 Z2 \7 G, F4.解决方案4 ^  I# s7 o% o7 u5 G
    3 N; t) s4 O  Y, N/ z1 ]- j6 j
    通过分析对合金配料系统进行了构思,如图3所示。$ Y: C: R8 W: i7 b$ k5 E( s

    % |' ?) T7 j- Z* L3 I- B点击进入看图评论
    5 l% _/ _8 Y- m$ \. B  @* L( K: v4 N# g
    图3 合金配料系统
    $ Y# |# ^6 [# C% a# h: M. X$ I- a% K) Y" [! g
    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。
    5 Y5 x4 r9 K( B& h& L; N4 h
    ) t! S5 f7 e. I2 ~- \' y$ a点击进入看图评论# q- L  q* ^  I% t) m
    2 U% O4 y, Y3 z; `
    图 47 W- n- x, R/ U7 M. ^

    $ R3 S! V/ c2 y+ o: y' H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。
    2 v: Y8 }- P) f% r% l& i( h8 _" I
    点击进入看图评论" h: R  H& a' i) o$ Y3 P
    : w; d# `9 `: ^+ I
    图5 安灯防错系统
    2 ?  P) G8 j/ y2 _. ]4 I9 e! G, z8 z+ F/ {5 f1 @/ K# F
    5.执行方案并标准化' W2 p# B. h. T5 H& K  I

    3 ?( f- M7 |4 s2 ~& V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”。
    / n* @2 {2 `) E8 m- @) d2 t0 L! s) ~# K; t5 V3 g0 [
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    / Z: j4 a+ i7 f4 w! V& I9 O1 P
    : o9 [. R4 f9 x8 G每周检查执行情况,发现问题后立即反馈并制定应对措施。2 F1 E! Y9 b0 k- c9 r
    - N$ n- r' k* W$ U5 v
    6.效果展示
    1 B  u5 @0 ^+ @# l+ r9 e1 M* H" x, `2 |/ ]9 e
    (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。5 I/ m- t3 @3 q3 t2 Z0 ]! j
    3 b! X$ l* t& S0 r# b* c. o# 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。
    / r: |" Q; u5 I+ i
    & F& `% C: A2 N* G/ V点击进入看图评论
    ! _2 {1 |6 x$ u3 o. Y2 I; T# V
    / d2 C+ B; A7 S- q5 W- G! t1 e(a)! N# A& {7 V2 ]; a3 `- |5 F
      m5 a4 V# \( m: i4 _3 b1 n- H  |
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    5 c& }1 o! c( C  |+ @" y(b)% k$ a& c, G* o9 C
    % r1 c( n  `8 W+ @% H6 W
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    2 A& I' p* r# d# r' g& J) s( P/ S! C! A% D: z9 V2 v
    (c)
      X6 `/ Y  a' y  S' e! J4 Y' @/ f2 ?" l# `3 C# B+ [
    图6 Cr元素等过程能力分析8 E+ ?* v, R0 E# H0 z1 s
    . R3 g7 C6 u+ V" j* d- ?3 N
    (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。
    9 p4 C( r/ H  K, K$ B8 z( W1 B9 u
    4 }+ m: x2 ?7 @4 \* a; x点击进入看图评论
    + M; P* Z9 L8 n/ R6 ^6 r$ j- {; q* {' O0 |: 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).* {' Y5 ?2 w" d& p
    * m& V+ _4 K3 H7 Q; _5 N* g# J
     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)。
    $ ?! b6 R) d3 m2 M% S/ t5 m: v! d0 M9 y
    点击进入看图评论# F; q; A" e6 D1 g/ k, J
    & J/ R% ]% c+ @) u/ G+ H, Q
    图 7
    ' p9 c; i& a6 l) W" i4 v
    9 b* n) \& b6 R, ]  y: ^点击进入看图评论3 M; N' ^* m/ |7 f$ p3 [
    7 q9 f) |* ^4 j% t# P  `2 u
    图 80 |1 K4 i, ^$ l. x6 {$ l
    7 C" Q. O1 H; h0 d1 ^5 z- [( R
    (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)。
    9 t( \- i! }9 g; p# \; W0 d' q% D' ~) W$ L: g) q
    点击进入看图评论3 l0 L8 |+ _& S/ a8 |3 J

    6 v) H, i1 W7 I: Q% }9 U7 a图 97 O( N6 y4 q+ u. G9 l
    * H1 n! i+ D0 q
    (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。# r3 U- e4 V& B6 ]

    : [( ~; U& H+ i' k7.成果与收获& F. \+ I2 L0 w$ w
    % C" W) q( E4 a+ `5 a
    通过改善获得以下成果:
    # M4 w5 |, t2 B" ~5 _* \  h5 c( ~4 g& c9 L6 V4 M7 N
    (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" o, T, T& _6 c; H6 F4 {! x; R4 O" L5 h; q
    (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。" Q+ l8 k% Q' K& Q: s; `8 G
    . M2 n( b% M* O+ G) {3 L5 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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    [LV.9]以坛为家II

     楼主| 发表于 2022-5-13 18:45:42 | 显示全部楼层
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  • TA的每日心情
    开心
    2022-5-10 17:02
  • 签到天数: 372 天

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    [LV.9]以坛为家II

    发表于 2022-5-14 06:26:51 | 显示全部楼层
    1.概述
    ! w4 U% C: L& F& i
    1 a) j3 v/ F& ^' U9 X: `' e. H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。; N- Z! V0 c# A9 [0 M/ k7 m

    / q/ M; M  P7 F5 d: B  D5 @3 m A1.jpg - R6 U) u8 K/ w

    4 a, L) g- ?. g% G3 u1 O' a, ~1 @0 h图1 原配料流程
    - P9 e) t4 v5 j9 q- \7 S; I
    $ O+ @2 I: G% H' v% A+ x( n  y4 l) c2.改善前原状
    ) v) o" x2 F) n0 D! ^6 H% J" z$ Y: G$ W5 d
    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。
    & @. \0 [8 l* q3 ]. a6 m( Y8 l5 Z) P$ g# I$ x- M  j
    (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。7 w; ]6 j5 U& V1 p
    . c3 ]0 l9 o. f9 d# d% s' A1 j4 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。
    . \* R  r, y% H  [9 g, G
    * K& @, b6 y, A$ ]! b6 c; q9 S7 V$ \(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。) q  ^3 l, |9 K. `' }! D9 }

      B: l/ X$ J$ b3.问题分析6 S, u1 u: e2 r- T, c7 O
    " Y3 q/ ~6 c6 A  M# t2 C
    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。
    5 U0 v$ {; l' h, `( k9 Z$ a3 C( I9 d4 B0 R: a) f6 N  B& M# a

    2 r% p8 v4 r* D A2.jpg
    5 H2 s# l+ J& K图 2
    6 K; ~/ L7 C# b+ h/ m1 ~' y: E) m4 Z2 b5 b5 S# p3 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。 9 T" D9 F7 S. F2 m

      k" e" l4 k: h" A, Q0 s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。
    6 G, \& X3 T" `$ H- }! d$ |9 m) g
    $ s0 O/ ?; J5 \  d举例:技术文件规定wMn每增加0.1%,加锰铁(60锰)1.8kg/t。) C' O- {' K% @* F
    . e5 Z2 B, i  ~9 z
    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。
    5 ^9 a. B; m* @. w. I( [3 ^. A5 F/ O% r# Y& E
    (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。3 m7 j* P% n% [1 r) }
    1 w- k: d: W7 V! ~8 a; S1 T
    4.解决方案
    7 ^2 D- Q4 ~/ Q2 ?  N  y
    $ u3 m8 }( T( p0 P" h# P通过分析对合金配料系统进行了构思,如图3所示。
    . ^, f, m, x  y& a$ O8 q- ?4 q
    3 b0 X) M2 d* R. x( _9 S: \8 j
    2 I. k# ?4 F; f9 C A3.jpg
    0 R3 u0 C: q/ U4 ?: J. I图3 合金配料系统
    & `9 t; v, W1 ]; V( u
    3 @2 m% ]' u* J3 A- o5 N5 o, W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。 5 z0 ?! S. w8 [0 z% x0 ~
      W  T" o5 e, R* x& I( U% u8 a: B

    - i, j: [, z% C( ]8 ~ A4.jpg
    7 r4 \0 Z& @& H8 U- E, h图 4% o6 S8 S: m5 p, V4 X& q% g; d6 w
    0 v, a; M. T5 o* H
    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。6 R( H/ a$ T+ n. y) I4 }
    ( z, w/ |& y$ |9 U
    / R! f* B# |! K8 T. L: _: D
    A5.jpg
    5 B9 {5 G% T8 ^* ^$ W0 p; a图5 安灯防错系统
    ! s* \; |4 a4 Y) S& ^1 S! k8 ~( ?1 M
    5.执行方案并标准化
    9 d9 p5 Y5 k# `8 J, F' Y3 F7 D
    / N/ a$ \6 Y9 X' f! i: |7 |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”。. C7 A2 I9 }3 D

    9 [9 i/ g. X% e A6.jpg 2 |* D. \4 @5 K5 ~1 k
    1 _3 c' b' ~6 R& m
    每周检查执行情况,发现问题后立即反馈并制定应对措施。, C7 X9 u; p7 R& b5 \) z/ r- Q0 b

    & V5 w/ S( y5 V' N$ f6.效果展示9 K% ?, q: a# J8 i

    5 h2 b# U8 }; H# I(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。2 O$ e4 q4 c% Z" g2 H) p
    / I- M( z/ V! T2 E  o+ Z. p
    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。* V) k; _$ j- e8 ?% K8 \

    - i( |9 i5 t' n) b A7.jpg
    5 S' ~7 n) U: N' r& t. Z; K3 c0 O
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    3 J8 u" g% E) O. {+ r" L8 p8 @ A8.jpg 6 x5 |) ]: }# T# v. {1 x8 v5 W6 C

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    A10.png 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。  [& n. a4 u, l5 a8 }0 R

    ' _+ F! N( E# v) W. r* K A11.jpg - T! [$ @% x+ \$ z  U
    $ E- p6 F; P0 r# V% s/ R1 u
    (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).7 z* X! n$ u- O2 y% E9 S$ j

    # o1 A  @) _) O( N, 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)。
    7 E$ y( P( F$ ~- A$ \5 s0 @  {
    * y/ r2 C2 V3 i3 n+ @" W8 _3 v2 `# D. \3 @
    1 W, j4 b9 h% l3 E- M; H" j0 q
    图 7
      L+ D* U, V+ d9 y4 U- Z1 E# Y: C2 \7 ?
    4 E, z# n. S) B7 G% `" D, z
    A12.jpg / }  j) h8 G5 C+ \; d
    图 8
    0 k" H/ f3 C8 T( ?8 s( i2 I- L. v1 [# 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)。, Z# V5 }8 T/ h3 i( O! I, i

    9 \- r5 q9 y6 w: R, c& q# f) @# H) N0 m* a
    A13.jpg
    9 o) P, ]9 u5 |( B图 9
    # s6 u- Z, ~  A9 V$ }5 D1 I: q$ G% P& t6 v& m
    (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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    通过改善获得以下成果:
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    4 w- m- \; ]! a* C+ n; `(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 R# F) [3 a6 {# P
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    (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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    [LV.Master]伴坛终老

    发表于 2022-5-14 18:26:59 | 显示全部楼层
    铸造小虎 发表于 2022-5-14 06:26
    & I/ t! i* t6 ~9 A% g0 f1.概述, b# h$ g4 q( ~% x2 p$ h
    6 B! ~  s7 v/ g: }1 O
    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 ...

    2 ?. `; V2 o6 B# ~感谢虎总将这篇文章补充完整!
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    [LV.Master]伴坛终老

    发表于 2022-5-18 09:54:40 | 显示全部楼层
    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。
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