天津钢铁行业分析论文发表

钢铁企业的质量管理方式论文

中国钢铁行业近年来正面临着内外环境的巨大变化，用户对产品质量的要求越来越高，尤其是汽车工业、高端家电等行业对钢材产品的质量要求日趋严格，产品的个性化需求越来越多，同时国内钢铁企业面临的行业竞争也日渐加剧。各钢铁企业都高度重视质量管理工作。但传统的质量管理方式已经难以满足当前用户对产品质量的要求，而充分利用大数据提高质量管理的效率，从而提升企业的产品竞争力，已被越来越多的钢铁企业管理者所认同。

一、目前钢铁企业质量管理普遍存在的问题

国内大部分钢铁企业的信息化系统都是分阶段、分产线和不同区域分步实施上线的，其功能不够系统和完善。客户的个性化需求无法全部在质量设计中体现；生产质量实绩数据散落于不同的信息系统内，上下工序间的质量信息不能实现贯通和共享，对产品实现过程的信息和质量信息跟踪追溯困难；对产品实现的过程质量控制缺乏有效的监控，无法进行跨工序的跟踪、传递、追溯和改进验证，过程发生异常时信息无法及时获取和采取应对措施；不能完全实现过程参数判钢，判定效率低下，代表性不强，准确度不高；研发和工艺技术人员无法完整、快速获取全工序的过程数据，系统不能为质量设计和分析改进提供支持，导致质量设计和改进的效率低、效果不理想等诸多问题。钢铁企业要实现与市场、用户的无缝衔接，提升企业的竞争力，就要对质量管理工作进行创新，提高企业在“质量设计、质量判定、质量改进”等质量管理方面的工作效率和效果，满足客户个性化需求；有必要将散落在各产线、各系统中的生产质量数据采集并整合在一个大数据平台上，在此平台上构建一个集“客户需求识别→基于个性化需求的质量设计→过程质量监控→包含过程参数的质量判定→全工序质量分析与改进”为一体的质量管理信息化系统，以支撑生产的全流程质量管控及多业务协同。

二、建立企业级的大数据管理应用平台

建立企业级的大数据管理应用平台，即工厂数据库。根据质量管理业务的要求，建立质量数据采集规则，将产品实现过程的全部数据，包括原辅材料采购、炼钢、连铸、热轧、冷轧、产品出厂以及销售、用户使用等的产品全生命周期内的所有质量信息采集到大数据管理应用平台上，对质量数据进行集中统一管理。1.数据采集数据采集可分为过程实时数据采集和产品质量数据采集。按设定的采集要求，主要对包括企业信息化系统和现场检测仪表的数据进行自动采集。对不能自动采集的一些常见事件、状态等，在各数据采集服务设置相应的手工数据输入页面，由操作人员根据实际情况录入相应的数据。数据归集是对已收集到的生产过程数据和跟踪数据以确定的格式进行整理归集。炼钢和连铸以生产炉次号为采集主对象，以铸坯号为归集目标，记录生产炉次所对应的生产线上实时生产过程数据。热轧按批（卷）号和长度为跟踪单元进行精确地生产过程数据归集。冷轧覆盖酸洗、热镀锌以及彩涂等生产线，其数据归集以准确物料跟踪为基础，以钢卷号和带钢长度为跟踪单元，记录生产线上带钢所对应的测量点位置的实时生产过程数据，将生产过程数据与钢卷号、带钢长度进行匹配。2.数据处理数据处理是根据工艺特性和分析需求所定制的规则，使数据成为有效的信息。建立相应的数据之间的关系，并按存储模型的要求进行存储。大数据管理应用平台可以将过程参数匹配到板坯或钢卷的相应位置上，以实现对各产线质量数据的采集和匹配（即将时间轴转换为位置轴）。

三、大数据下的质量管理应用与创新

通过构建企业级的大数据管理应用平台，对产品实施过程质量信息采集、质量设计、质量监控、在线质量判定、过程质量追溯、质量分析和改进。实时监控产品的质量情况，以评价各产线质量水平。在质量管理信息化系统中建立相关产品和冶金规范库，作为质量判定和改进的依据。通过质量管理应用软件和分析工具解决质量控制、工艺优化和质量分析改进等问题。

1、基于大数据下的质量设计

利用大数据管理应用平台建立集中统一的产品规范数据库和冶金规范数据库，实现产品质量设计标准化和模块化。产品规范库模块是指对产品质量设计规范数据库及工艺设计规则的模块化管理。产品和冶金规范库的建立需要明确产品本质属性定义、产品的使用要求、用户特殊需求等事项，对产品从炼钢到最终成品进行的工艺路径设计、生产工艺目标控制参数设计、产品质量控制要求及性能取样判定标准等产品过程控制的规范化管理。贯彻产品质量是设计出来的理念，基于大数据管理应用平台中的历史数据开展产品质量设计，在成分设计、工序参数选择、工艺路线确定等环节，通过历史数据来确定最佳的产品设计和过程设计。ERP系统完成产品设计，质量信息化管理系统完成过程设计和客户特殊需求的补充设计。即与ERP下达的质量设计结果在相互校验、补充完善后，形成完整的产品制造过程控制目标、检验与判定标准。质量设计的结果可以自动按照规定格式形成质量计划、控制计划等技术文档。质量管理信息化系统支持对质量设计的规则基于历史数据进行验证，即质量设计完成后，用历史数据对质量设计的规则进行验证，从而可以准确地对未来产品的接单能力做出评估。

2、利用大数据对过程质量实施监控和评价

（1）基于实时的大数据平台，依据冶金规范中的参数值，应用SPC判异规则，对影响产品质量的重要工艺参数实施在线监控及预警。建立过程质量预警系统，及时向现场操作及质量管理岗位提供制造过程重要工艺参数变化及预警信息，对质量异常事件自动进行报警。

（2）对关键工艺参数采用SPC规则进行监控，进行关键工艺参数分析，通过维护判异准则，自动生成控制图，形成评价报告。

（3）开发产线质量评价模型，综合过程参数、产品指标参数、生产装备情况，定期自动对产线进行质量控制能力指数评价，以利于产品质量的持续改善。

（4）针对一些无法直接测量的工艺质量参数，采用软件测量模型进行预报后，并统一纳入监控参数进行监控。

（5）建立专家质量诊断系统，在产线出现质量问题时，利用大数据快速定位导致问题出现的工序及关键工艺参数，提出预诊断报告书。

3、应用大数据实现质量自动判定

产品质量的自动判定：包括铸坯分级判定、过程产品判定和热轧、冷轧、涂镀等产品的出厂检验判定。当产品生产完成后，质量管理信息化系统根据预先维护的质量检验判定规则对产品进行自动质量判定。判定使用的数据包括订单信息、钢种信息、产品的理化检验结果、过程质量参数、过程异常事件、产品外形尺寸、表面质量数据等。

（1）铸坯质量分级判定：依据板坯质量判定规则，对炼钢的转炉、合金微调站、LF炉、RH、连铸等各工序的工艺参数，以及铸坯表面质量的检查结果，完成板坯质量分级判定，最终的综合质量结果会匹配到每一块板坯。

（2）产品表面缺陷自动判定：钢卷的表面质量自动判定是基于表面检测系统对表面缺陷的准确识别和维护一套完善的表面缺陷检判规则，最终实现对表检仪检测出的`缺陷进行自动判定。

（3）出厂产品的质量判定：依据产品质量判定规则，对采集热轧各产线表面质量检查仪的系统数据和图片，并准确识别各种缺陷，实现自动判定。根据冷轧各产线表面质量检查仪的系统数据和图片，依据判定标准并结合客户特殊需求，实现自动判定。

4、工序质量追溯和表面缺陷跟踪

基于大数据管理应用平台，实现了从炼钢、连铸、热轧、冷轧、涂镀等产品的全流程工艺质量追溯和分析。可按物料、订单、时间、钢种等多种条件追溯，获取多工序的过程参数、质量参数，进行工艺质量数据追溯分析、工艺设定数据追溯、产品质量数据追溯、同批次物料工艺参数对比追溯分析、跨工序工艺质量参数追溯分析等，以找出制造过程工艺、质量参数等差异，定位问题的原因。

5、大数据基础上的质量持续改进

应用大数据管理应用平台和统计分析工具，建立质量管理、质量设计、工艺优化质量数据分析平台，为工艺技术人员持续改进产品质量和新产品开发提供支持。通过大数据管理应用平台，实现了对客户技术档案的管理，包括客户的基本信息、客户的原材料采购信息、客户的产品信息、客户的质量反馈及客户的特殊需求等信息的管理。也可以基于客户服务系统的质量异议数据库，对质量异议进行统计和分析，对发生质量异议的产品进行全流程的质量追溯。建立了高效、便捷的数据分析工具及KPI报表生成工具，以便于对质量状况进行分析。可以按照班、日、周、月、年自动生成统计报表。大数据下的企业质量管理创新，实现了质量管理的精细化和高效化，大大提高了质量管理的效率和水平。大数据管理平台，采集从原辅材料进厂到产品运达用户使用全过程的质量数据，实现了质量数据的集中统一管理和高效利用；在大数据平台上基于数据和分析进行的质量设计、质量监控、质量判定和质量分析改进更加严谨精准和及时规范，有利于满足用户提出的个性化需求，为从根本上实现品种结构的转型升级提供基础保障。但也需要特别指出，实时采集的数据与钢卷的精确匹配极为关键，匹配的准确性将直接影响缺陷跟踪的准确性，最终影响质量追溯、处置的准确性和产品质量分析改进的效果。

浅谈关于钢铁企业节电措施的探讨论文

摘要：根据钢铁企业的供用电特点，结合节电技术，就企业如何节能节电进行分析探讨，提出从供电层和用电层、提高电气系统的功率因数和谐波处理、电能监测与管理层节电等方面采取的节电措施。

关键词：钢铁企业；节电措施；供电层；用电层

能源是人类赖以生存和活动的物质基础，它直接关系到国计民生问题。当前世界金融危机的全球性蔓延，部分行业经济效益出现大幅度的下滑，甚至亏损。所以，积极推进科学发展，全力做好节能减排工作是为企业生产获取利润的最有效途径。

1钢铁行业节能形势

我国钢铁企业在整合和优化的过程中，技术装配和自动化程度已有相当的水平。但是目前钢铁企业仍是生产链中的耗能大户，它是一个由冷到热，再由热到冷的工艺生产线企业，如何利用中间的热能变化，进行能源的再利用是一个企业可持续发展的长期规划。焦化干熄焦发电工程、烧结余热发电、煤气余热回收、锅炉蒸汽制冷等节能技术，逐渐在各钢铁企业得到广泛的应用。

但是，大项目新技术应用的节电技术，这只是实现节能目标的第一层次。而全面地对企业现有配电网及其设备采取整体节电措施，这是实现节能目标的第二层次。所以，钢铁企业目前在节电增效这一环节上，还有巨大的潜力可挖。本文结合实际和查阅相关资料，总结出几点钢铁企业节电思考，供共同分析探讨，为企业节能增效出一点微薄之力。

2钢铁企业部分节电措施

电气设备是以满足生产工艺为原则，新上设备工艺的自身节能是大的前提。作为电气设备来说，以电压电流的形式做功，将电能转换为生产需要的机械能、光能等形式。减少无谓的电能消耗，一是提高电气设备的效率节电，二是提高电气系统的功率因数和谐波处理节电，三是电能监测与管理层节电，四是绿色能源的利用。

2.1提高电气设备的效率

提高电气设备的效率，主要是减少空载损耗、负载损耗和热损耗。可从供电层和用电层分别考虑。

2.1.1供电设备层的节电措施

配电网重构技术，调整配电网结构。改变配电网络拓扑结构来提高可靠性，降低线损，均衡负荷和改善供电电压质量的技术称为配电网重构技术。配电网重构技术是降低配电网线损的重要途径，是优化配电系统技术、提高配电系统安全性和经济性的重要手段，投资少效益高。配电网重构包括正常运行时的网络重构和故障状态下的网络重构，具体如表1所示。

表1配电网重构

重构时的运行状态重构目标约束条件重构计算正常降低线损、平衡负荷、提高供电质量数学优化算法、最优流模式算法、支路交换法、人工智能算法故障隔离故障源，恢复非故障源区域供电潮流方程，支路电流和节电电压，网络拓扑(辐射状)，开关操作次数，继电保护可靠性故障诊断算法在配电网重构时，把线损最小作为目标函数，把负载均衡、提高供电质量、安全可靠运行等目标作为约束条件。通过降维处理，把多目标非线性混合优化问题简化为单一目标的非线性混合优化问题。可以采取以下措施：(1)合理调整配电线路的联络方式。配电线路应该采取最佳运行方式使其损耗达到最小，如通过互为备用线路、手接手线路、环网线路、并联线路、双回线路等是可以达到的。

(2)环形供电网络，按经济功率的分布选择网络的断开点。对于环形的供电网络，正常需要运机电研究及设计制造《机电技术》2010年第4期67行断开，应根据两侧压降基本相等的原则，找到一个经济功率的断开点，使线路的电能损耗最小。

(3)推广带电作业，减少线路停电时间。对双回线路供电的网络，双回线路并列是最经济的，如因检修工作，其中一条线路停电，则由于负荷电流全部通过另一条运行的线路，会使线损大增加，因此要尽量利用带电作业，减少双回线的停电次数与时间。

(4)调整电网的运行电压。根据各工艺线不同的负荷特点，调整供电网的'运行电压，钢铁行业主要用电设备的静态特性参数及U/U0由1.05降到1.0时，P/P0和Q/Q0变化如下表2所示。

表2钢铁行业主要用电设备的静态特性参数设备工业电机泵、风机和其他电机电弧炉中央空调室用空调炼炉鼓风机工业电视荧光灯PV 0.05 0.08 2.3 0.2 0.5 0.08 2.0 1.0QV 0.6 1.6 4.6 2.2 2.5 1.6 5.2 3.0U/U0＝1.05 1.002 1.004 1.119 1.01 1.025 1.004 1.103 1.050P/P0U/U0＝1.0 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000U/U0＝1.05 1.030 1.081 1.252 1.113 1.130 1.081 1.289 1.158Q/Q0U/U0＝1.0 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000注：P有功功率，Q无功功率降低运行电压，有功功率变化较小，但无功变化较大。对于钢铁工业负荷平均来说，当供电电压大于额定电压时，电压降低5％，无功功率可减少8％左右，设备有功功率减小很少，降至额定功率，不会影响生产，但无功电流产生的线路损耗减少了，同时也减少了无功补偿设备的投入。

变压器改造，通过合理分配变压器负载，使变压器运行效率的提高带来节电效益。可以从根本上改善目前企业配电网经济运行的状况，减小用电协议容量，提高配电网的电磁兼容水平和供电质量。

(1)合理选择变压器容量和台数。选择变压器容量和台数时，应根据负荷情况，综合考虑投资和年运行费用，对负荷进行合理分配，选取容量与电力负荷相适应的变压器，使其工作在高效区内。当负荷率低于30%时，应予调整或更换。当负荷率超过80%并通过计算不利于经济运行时，可放大一级容量选择变压器。对车间内停产后仍不能停电的负荷，宜设置专用变压器。大型厂房及非三班制车间宜设置照明专用变压器。

(2)选用节能型变压器，更换或改造高能耗变压器。新建或扩建工程应选用SL7、SLZ7、S9等节能变压器。与老产品比，SL7、SLZ7无励磁调压变压器的空载损失和短路损失，10kV系列分别降低41.5%和13.93%；35kV系列降低38.33%和16.22%。S9系列与SL7系列比，其空载和短路损耗又分别降低5.9%和23.33%，平均每千伏安装SL7系列年节电9kW·h。企业为了节省投资，也可对原有SJ1、SL1高能耗变压器进行技术改造，但改造后应达到国家对配电变压器能耗标准的要求，即：空载损耗降低45%～65%，空载电流降低70%，短路损耗达到SL7标准，阻抗电压4%～4.9%。

(3)加强运行管理，实现变压器经济运行。在企业负荷变化情况下，如投运变压器台数和容量不变，其负荷率和运行效率都将发生变化，使其超出经济运行范围，因此要及时投入或切除部分变压器，防止变压器轻载和空载运行。长期轻载(负荷率30%以下)变压器，必要时按实际负荷换小容量变压器。

2.1.2用电设备层的节电措施

用电设备层的节电措施主要以提高电能转化效率为主要目的。电能转化为机械能的效率涉及四个环节：(1)电动机效率；(2)生产设备的效率；

(3)传动效率；(4)阀门或档风板开度。以下就这四个方面提出一些具体的节电措施。

2.1.2.1电动机的节电措施

电动机的经济运行包括如下几个方面：(1)尽可能让电动机运行在经济运行区。电动机的经济运行区，一般为负荷率β在70%≤β≤100%范围内，在这一负荷率范围内运行，电动机《机电技术》2010年第4期机电研究及设计制造68综合运行效率最高，也最节电。β＜40%时，效率会大大下降(η＜60%)，功率因数＜0.5。

(2)电动机轻重载采用Y－△自动切换。电动机在间歇、轻负载(如负荷小于额定功率的40%以下)运行时，为了提高功率因数和降低损耗，可以将其定子绕组接线由△改为Y接线运行。此时绕组上的电压降至1/3额定电压。这样做虽然电动机的功率仅为额定功率的1/3,但轻载时电动机能带得动。而这时电动机的负荷率提高了，铁损降低了2/3,其功率因数和定子电流都明显改善，节电效果显着。

(3)提高电动机与被拖动机械连接效率。采用正确的拖动(传送)机械，减少摩擦力和传动阻力，也是电动机节电的一种措施。

(4)改善环境条件，加强通风，降低电动机运行温度。电动机绕组的电阻是随温度升高而增大的，电动机运行温度越高，其有功功率损耗也越大。

2.1.2.2泵与风机的节电措施

泵与风机的有效调节,选用高效设备并不等于就是节能，还要看实际运行工况是否处在设备性能曲线的最高效率点附近，主要决定于以下因素：(1)工作流量的变化规律。工作流量在额定流量的90%以上变化时，一般不采用变速调节；工作流量在额定流量的85%以上变化时,需采用高效变速调节，如变频或串级调速；最小工作流量在额定流量的50%～70%时，可采用较变频调速更加经济、可靠的高频斩波串级调速装置，考虑初期投资可采用“一拖多”的方式，如图1所示。

图1“一拖多”电原理图

在电机起动和停止时将变频器逐台投入，完成后变频器切出采用工频运行。在调速过程中可以根据工况选择电机的投入和切出。

(2)管路性能曲线的静扬程(静压)占全扬程(全压)的比例。当静扬程所占比例很大时，即使泵系统的工作流量变化很大，但由于变速装置的转速变化范围并不大，节能效果也不大。

(3)泵或风机容量(轴功率)的大小。大功率的泵与风机由于每年节约电费数量大，适宜采用初投资很高的高效调速装置。

2.2提高电气系统的功率因数和谐波处理(1)在电动机及其控制方面，积极推广变频器、软启动开关等新型节能产品。大力推广应用以三电平为代表的各种完美正弦波大容量高压变频器。高压电动机采用变频调速控制技术既解决了电机软启动和实现无级调速、满足生产工艺需要的问题，又可以大幅节约能源，降低生产成本。

(2)在各种交流低压电机的调速系统中变频调速系统是性能较好、效率较高的，是目前一些机械调速方式难以达到的。一台变频器可以驱动多台电机同时调速运行。“交-直-交”通用变频器由于前级整流和滤波的隔离作用，电机的感性无功电流不会传递到电网中，因而间接起到了无功补偿的作用，改善了功率因数，但其自身整流器和逆变器产生的谐波，也不可忽视。

(3)由于感性负载产生的无功，采取无功补偿和谐波滤波装置。对于老的电机设备推广应用电动机无功末端就地补偿器，补偿后，电流可以下降10%～20%、无功减少40%～80%、功率因数提高到92%～97%，平均节电在20%左右。该方式投资少见效快，综合效益较多。

2.3电能监测与管理层节电

2.3.1建立配电网调度中心建立配电网调度中心，在统一的支撑平台上在线组态，根据用户的实际需求，可以灵活实现调度自动化、馈线自动化、电能量计费、电网分析软件、调度管理功能、地理信息系统、配网管理功能等众多应用功能，具有良好的系统应用软件和硬件的扩充性，能够很好满足电力系统和大型工矿企业的调度需求。

2.3.2节电考核管理

(1)把国内外同行业、同规模、同类型企业的最低电耗指标作为参照体系。

(2)以细化分解能耗考核指标为基础，就每一项细化指标，制订出相应的保证措施，对各项措施进展情况分条建帐进行动态的跟踪考核。

(3)实现全流程损失调查，发现问题，找到潜在的漏洞，从而更加准确细致地掌握了全过程的电损耗情况。

(4)针对存在的突出问题，提出了一系列整改措施，以项目承包的形式落实到各单位，明确了整改责任和整改时限，并将这些项目列入效能监察范围，加大了实施力度。

2.4绿色能源的利用

光伏技术的应用，可以在厂区的景观照明等地方优先使用，在发展中进一步广泛应用。

3结束语

我国是发展中国家，与发达国家相比，技术和专业管理仍相对落后，就能源利用上来说，节能节电潜力还很大，为了企业的生存和发展，钢铁企业必需把节能工作放在优先地位，为建立资源节约型、环境友好型社会而贡献一份力量。

参考文献：

[1]耿毅.工业企业供电[M].北京：冶金工业出版社，1999.

顾绳谷.电力拖动基础[M].北京：中国机械出版社，2004.

苏震.钢铁企业节电途径探析[J].河南冶金，2009,17(2)：22-24.