自动化与信息化技术产品质量管控分析

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摘要：通过自动化技术与信息化技术的有效结合，对工艺生产的全过程进行管控，分析其影响因素，找到弱点并且加以改进，从而全面提高产品质量，使产品更具竞争性，真正提高钢铁的质量。

关键词：自动化技术；信息化技术；质量管理

1应用背景

江苏苏钢集团有限公司（以下简称“苏钢”）是一个典型的特钢生产型企业，拥有德国德马克的100t直流电弧炉、LF精炼炉、VD炉、意大利达涅利的5机5流和4机4流合金钢大方坯连铸机、810大棒材轧机、挪威原装进口红外、超声探伤等设备，装备精良，工艺先进，从而为后期质量控制提供了良好的装备保证。苏钢管理层充分认识到产品质量对于企业的重要性，勇于投入，大胆尝试。无论是制造装备，还是管理方式，都为这一系列项目的实施奠定了坚实的基础，创造了良好的开发环境[1]。

2应用的内容及重点解决的问题

提高产品质量的途径和方法有很多，自动化、信息化技术则是确保产品生产质量的重要手段。当前企业却大多停留于自动化的层面，尤其是传统的冶金制造企业。怎样利用信息化的技术，将自动化层面所不能呈现的东西更好地展现于企业管理中，尤其是质量管控体系中，这是目前两化融合的一个热门课题。苏钢针对这一难题逐步开展了一系列的工作，如利用自动化、信息化技术在生产的直接现场引入了覆盖全流程的质量控制项目。图1为苏钢的生产工艺流程图。其中已实施部分质量改进项目包括以下几点。1）电炉、LF炉自动上料及合金成份分析与自动计算控制系统。在炼钢环节中，合金消耗占整个产品制造成本的比重很大，因此准确反映合金消耗数据对于测算生产成本显得极为重要。不仅能准确反映炼钢车间的合金消耗情况，而且能按炉进行数据的自动采集，自动记录下炉批号、料仓号、合金名称、加料时间、加料重量等信息，从而保证此环节的生产成本与质量控制[2]。2）快速分析室钢水元素数据采集与传输系统。本系统主要是为电炉、LF精炼炉、VD炉、连铸生产系统提供有力的实时数据支撑。当前冶炼的钢水及钢坯内所含相关元素的含量，均通过该系统进行实时采集与传输,实时呈现于炉前及各相关部门，为各炉前冶炼技术人员提供最有力的加料和调节依据，大大提高了生产效率，为电炉LF精炼炉、VD炉、连铸阶段的生产提供了良好的质量控制数据依据[3]。3）连铸液位自动控制系统（连铸坯质量控制）。采用PLC自动控制，结合PID调节技术，精准控制连铸液位，防止铸坯粘结发生拉裂或漏钢，同时稳态控制结晶器振动，周期性改变钢液面和结晶器壁的相对位置，有利于改善结晶器内壁表面的润滑状况，减少粘结阻力和摩擦阻力，从而有效改善连铸坯的表面质量。4）连铸自动打号机控制系统。目前多数钢坯生产企业在连铸生产线上采用人工标号，该方法存在工作效率低、工人劳动强度大等缺陷，因此越来越多的钢企引入了钢坯打号系统，同时也是钢企为保证钢材质量所采取的手段之一。国外钢铁业已普遍采用自动打号的方法，在钢坯上打上钢号、生产日期等标记，以便发生质量问题时查找原因，以免发生混钢故障等。5）红外+超声的双探伤系统。红外探伤是利用棒材通过高频感应线圈时，棒材表面产生感应电流，利用高频感应的趋肤效应，在有缺陷的区域感应电流受到缺陷阻碍，因而只能从缺陷周围和下方流过，从而阻碍了电流的通路，导致在单位长度的表面上产生更多的电能，这将引起棒材局部表面温度发生变化，该套装备原装挪威进口[4]。超声探伤是利用超声波束自探头发射穿透至棒材内部，遇到缺陷与棒材表面时分别发出的不同反射波形来判断缺陷位置与大小，该套装备选自德国GE公司进口。通过内外结合的双重探伤技术，进一步提升了精整探伤能力和检测水平，有力增强了产品的市场竞争力，同时更大大提高了经济效益和产品附加值。6）苏钢信息平台侧质量管理系统。从管理的角度出发，在苏钢全面推进质量管控体系平台建设，即通过利用第三方成熟的信息化技术，使得现有的质量管理体系再作提升，从信息流的角度使得每一包钢水、每一根钢坯以及到最后的每一根棒材都将拥有他们在全流程各个工序中的专属身份信息，做到了苏钢销出去的每根钢坯或每根棒材等产品都是可追溯的。

3应用优势及效果

以上自动化、信息化技术项目的实施在产品质量风险管控中的优势主要体现在：一是能实时采集产品生产过程中有关质量的关键数据，实现产品生产管理的数字化、透明化，提高产品质量监管的时效性、准确性和监管效率；二是能实现产品生产的远程监管，尤其是随着我国钢铁行业的集中度逐步提升，钢企的跨区域生产和管理将成为考验钢企生产质量的一道坎，而信息化手段不受时空限制的特性，便于钢企管理者随时随地监控产品的生产[5]。通过以上系统项目的引入，对生产所涉及的关键参数自动采集、存储和处理，实现对生产全过程的实时监控、事前风险预警和事后事件追溯，有效保障企业生产质量风险的全程受控。以上系统的应用可极大地提升本企业生产质量的监管水平和效率，实现本企业生产质量的远程监管，同时也为其他管理模块单元在信息技术应用的角度提供了宝贵经验。也为同行业其他钢铁企业提供了很好的实践经验。

4应用前景

根据钢铁行业发展的趁势，普钢的生产必将越来越艰难，越来越多的钢企都将转入附加值和利润更高的特钢生产，而以上这些与特钢产品质量密切相关的自动化、信息化技术，则是分布于每个特钢生产型企业中，如果将以上这些项目在全行业全面推广，势必会带来很好的行业应用效果。中国目前大多还是普钢型的钢企,以上这些自动化信息化技术在国内钢企的应用还不算广泛，专业从事此类项目研究的单位也并不多，如果能找到合适的投资商，将这一系列的项目打包研究实施，那样随着国家产业政策、市场形势等多种因素的共同作用，会有越来越多的钢企向特钢转型，那样这些项目将会处于供不应求的良好状态[6]。

5结语

目前，以上这一系列项目已经全流程覆盖于苏钢的整个生产线，为每道工序产品质量密切把关，运用效果良好，为苏钢产品质量的提升与稳定起到了相当大的促进作用，由以往的人为可控度差，提高为机器自动可控的水平，更加科学合理，既省时省力，又能更好地提高产品质量，起到了事半功倍的效果。目前苏钢产品已顺利进入国际市场，更是成功进入一线车企供应商队伍，如：宝马汽车量产曲轴；捷豹、路虎国内首批认证供应商；通用、奔驰认证工作进行中；连续6年获卡特彼勒优秀供应商称号；齿轮钢后桥齿占领国内市场40%以上；切削用非调质钢全国排名前列，所有以上信息均说明，多年来苏钢在质量提升方面的相关装备投入和技术提升且成效显著。

参考文献

[1]沈开萍，李大勇.红外热像探测方法在钢坯表面缺陷自动识别中的应用[J].中国铸造装备与技术，2008（2）：41-43.

[2]罗贤英.冶金规范在产品质量管理方面的应用[J].冶金丛刊，2016（7）：147.

[3]霍爱国.钢铁企业质量管理的几点思考[J].冶金标准化与质量,1998（9）：43-6.

[4]顾小军，李志清，孟秀梅，等.浅谈钢铁企业质量管理创新[J].标准科学，2007，18（11）：432-434.

[5]张建辉.浅谈钢铁企业基于信息化平台提升质量管理水平[J].中国科技纵横，2017（9）：17.

[6]郭戈，乔俊飞.连铸过程控制理论与技术[M].北京：冶金工业出版社，2003.

作者:程大军 单位:江苏苏钢集团有限公司