自動化與信息化技術在產品質量管控中的實踐應用

程大軍

（江蘇蘇鋼集團有限公司， 江蘇 蘇州 215151）

1 應用背景

江蘇蘇鋼集團有限公司（以下簡稱“蘇鋼”）是一個典型的特鋼生產型企業，擁有德國德馬克的100 t直流電弧爐、LF精煉爐、VD爐、意大利達涅利的5機5流和4機4流合金鋼大方坯連鑄機、810大棒材軋機、挪威原裝進口紅外、超聲探傷等設備，裝備精良，工藝先進，從而為后期質量控制提供了良好的裝備保證。

蘇鋼管理層充分認識到產品質量對于企業的重要性，勇于投入，大膽嘗試。

無論是制造裝備，還是管理方式，都為這一系列項目的實施奠定了堅實的基礎，創造了良好的開發環境[1]。

2 應用的內容及重點解決的問題

提高產品質量的途徑和方法有很多，自動化、信息化技術則是確保產品生產質量的重要手段。當前企業卻大多停留于自動化的層面，尤其是傳統的冶金制造企業。怎樣利用信息化的技術，將自動化層面所不能呈現的東西更好地展現于企業管理中，尤其是質量管控體系中，這是目前兩化融合的一個熱門課題。蘇鋼針對這一難題逐步開展了一系列的工作，如利用自動化、信息化技術在生產的直接現場引入了覆蓋全流程的質量控制項目。圖1為蘇鋼的生產工藝流程圖。

其中已實施部分質量改進項目包括以下幾點。

1）電爐、LF爐自動上料及合金成份分析與自動計算控制系統。在煉鋼環節中，合金消耗占整個產品制造成本的比重很大，因此準確反映合金消耗數據對于測算生產成本顯得極為重要。不僅能準確反映煉鋼車間的合金消耗情況，而且能按爐進行數據的自動采集，自動記錄下爐批號、料倉號、合金名稱、加料時間、加料重量等信息，從而保證此環節的生產成本與質量控制[2]。

圖1 蘇鋼的生產工藝流程圖

2）快速分析室鋼水元素數據采集與傳輸系統。本系統主要是為電爐、LF精煉爐、VD爐、連鑄生產系統提供有力的實時數據支撐。當前冶煉的鋼水及鋼坯內所含相關元素的含量，均通過該系統進行實時采集與傳輸,實時呈現于爐前及各相關部門，為各爐前冶煉技術人員提供最有力的加料和調節依據，大大提高了生產效率，為電爐LF精煉爐、VD爐、連鑄階段的生產提供了良好的質量控制數據依據[3]。

3）連鑄液位自動控制系統（連鑄坯質量控制）。采用PLC自動控制，結合PID調節技術，精準控制連鑄液位，防止鑄坯粘結發生拉裂或漏鋼，同時穩態控制結晶器振動，周期性改變鋼液面和結晶器壁的相對位置，有利于改善結晶器內壁表面的潤滑狀況，減少粘結阻力和摩擦阻力，從而有效改善連鑄坯的表面質量。

4）連鑄自動打號機控制系統。目前多數鋼坯生產企業在連鑄生產線上采用人工標號，該方法存在工作效率低、工人勞動強度大等缺陷，因此越來越多的鋼企引入了鋼坯打號系統，同時也是鋼企為保證鋼材質量所采取的手段之一。國外鋼鐵業已普遍采用自動打號的方法，在鋼坯上打上鋼號、生產日期等標記，以便發生質量問題時查找原因，以免發生混鋼故障等。

5）紅外+超聲的雙探傷系統。紅外探傷是利用棒材通過高頻感應線圈時，棒材表面產生感應電流，利用高頻感應的趨膚效應，在有缺陷的區域感應電流受到缺陷阻礙，因而只能從缺陷周圍和下方流過，從而阻礙了電流的通路，導致在單位長度的表面上產生更多的電能，這將引起棒材局部表面溫度發生變化，該套裝備原裝挪威進口[4]。

超聲探傷是利用超聲波束自探頭發射穿透至棒材內部，遇到缺陷與棒材表面時分別發出的不同反射波形來判斷缺陷位置與大小，該套裝備選自德國GE公司進口。

通過內外結合的雙重探傷技術，進一步提升了精整探傷能力和檢測水平，有力增強了產品的市場競爭力，同時更大大提高了經濟效益和產品附加值。

6）蘇鋼信息平臺側質量管理系統。從管理的角度出發，在蘇鋼全面推進質量管控體系平臺建設，即通過利用第三方成熟的信息化技術，使得現有的質量管理體系再作提升，從信息流的角度使得每一包鋼水、每一根鋼坯以及到最后的每一根棒材都將擁有他們在全流程各個工序中的專屬身份信息，做到了蘇鋼銷出去的每根鋼坯或每根棒材等產品都是可追溯的。

3 應用優勢及效果

以上自動化、信息化技術項目的實施在產品質量風險管控中的優勢主要體現在：一是能實時采集產品生產過程中有關質量的關鍵數據，實現產品生產管理的數字化、透明化，提高產品質量監管的時效性、準確性和監管效率；二是能實現產品生產的遠程監管，尤其是隨著我國鋼鐵行業的集中度逐步提升，鋼企的跨區域生產和管理將成為考驗鋼企生產質量的一道坎，而信息化手段不受時空限制的特性，便于鋼企管理者隨時隨地監控產品的生產[5]。

通過以上系統項目的引入，對生產所涉及的關鍵參數自動采集、存儲和處理，實現對生產全過程的實時監控、事前風險預警和事后事件追溯，有效保障企業生產質量風險的全程受控。以上系統的應用可極大地提升本企業生產質量的監管水平和效率，實現本企業生產質量的遠程監管，同時也為其他管理模塊單元在信息技術應用的角度提供了寶貴經驗。也為同行業其他鋼鐵企業提供了很好的實踐經驗。

4 應用前景

根據鋼鐵行業發展的趁勢，普鋼的生產必將越來越艱難，越來越多的鋼企都將轉入附加值和利潤更高的特鋼生產，而以上這些與特鋼產品質量密切相關的自動化、信息化技術，則是分布于每個特鋼生產型企業中，如果將以上這些項目在全行業全面推廣，勢必會帶來很好的行業應用效果。

中國目前大多還是普鋼型的鋼企,以上這些自動化信息化技術在國內鋼企的應用還不算廣泛，專業從事此類項目研究的單位也并不多，如果能找到合適的投資商，將這一系列的項目打包研究實施，那樣隨著國家產業政策、市場形勢等多種因素的共同作用，會有越來越多的鋼企向特鋼轉型，那樣這些項目將會處于供不應求的良好狀態[6]。

5 結語

目前，以上這一系列項目已經全流程覆蓋于蘇鋼的整個生產線，為每道工序產品質量密切把關，運用效果良好，為蘇鋼產品質量的提升與穩定起到了相當大的促進作用，由以往的人為可控度差，提高為機器自動可控的水平，更加科學合理，既省時省力，又能更好地提高產品質量，起到了事半功倍的效果。目前蘇鋼產品已順利進入國際市場，更是成功進入一線車企供應商隊伍，如：寶馬汽車量產曲軸；捷豹、路虎國內首批認證供應商；通用、奔馳認證工作進行中；連續6年獲卡特彼勒優秀供應商稱號；齒輪鋼后橋齒占領國內市場40%以上；切削用非調質鋼全國排名前列，所有以上信息均說明，多年來蘇鋼在質量提升方面的相關裝備投入和技術提升且成效顯著。