CN114875296A - 一种冶炼过程化学成分窄控的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于化学物质分析方法技术领域，公开了一种冶炼过程化学成分窄控的方法。本发明化学成分检验中引入窄控制，设定多个控制点，通过上下限，保证出炉成品钢材化学成分一次合格率98％以上，实现化学成分检验的准确性，提升钢材质量的稳定性，强化产品质量控制能力，加强标准化操作和过程质量管理与控制。采用本发明控制方法，能够大幅度提高化学成分的控制水平，生产过程及产品质量稳定，满足精准成分控制及用户个性化要求。
Description
技术领域
本发明属于化学物质分析方法技术领域，具体涉及一种冶炼过程化学成分窄控的方法。
背景技术
近年来，我国钢铁工业践行高质量发展的要求，在装备大型化、流程高效化和生产绿色化等方面取得显著成效的基础上，高效低成本洁净钢生产技术有力地支撑了我国钢材品种和产品质量的全面提升，部分产品质量已达到国际领先水平。但我国钢铁工业仍存在着产品质量和性能的稳定性有待提高，一些关键钢铁材料的有效供给还存在短板，其中在冶炼炉前化学成分精准控制方面还有较大提升空间，化学成分控制采用精确控制是一种不错的手段，效果明显见效快。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种冶炼过程化学成分窄控的方法。
为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：
一种冶炼过程化学成分窄控的方法，包括：
整理所需生产的各类牌号产品的国家标准、行业标准、企业标准及客户间协议标准；
将所述牌号标准中规定的化学成分控制规格，按窄控要求进行上下限设定，并将控制防出限及预警窄控信息导入到检测系统；
检测系统中产品标准、牌号、炉次、编号等相关信息一一对应；
按不同牌号的钢材在检测仪器上完成SPC控制规则进行设定，发现异常值的预警。
优选的，一种冶炼过程化学成分窄控的方法，具体包括以下操作：
1)将所需生产的各类牌号产品导入化学检验系统，设定完成化学成分窄带控制目标；
2)建立窄控制规则
具体地，所述窄控制规则是将产品的国家标准、产品标准、预警标准、检测仪器控制限、报警提示参数设定完成，并将所有标准按规定导入至控制系统。
3)建立各元素组合模型
将化学元素含量按对钢材机械性能的影响因子与钢材牌号进行关联；
4)建立成分调整规则，由规则给出各元素成分调整量，并按合金加料模型计算的合金加入量进行加料，以实现钢水精炼成分的在线微调；
5)检测系统中建立窄控制
(1)自动化平均参数设定
实验室使用设备中找到自动平均，按照输入牌号及元素含量依次将偏差或相对标准偏差进行设定；
(2)设定SPC控制图
采用内控标准样品建立SPC图，通过SPC图及时发现异常；
(3)内控标准样品设定
将梳理的标准样品与冶炼钢种进行匹配，实现钢的牌号及自动化控制。
进一步地，所述建立窄控制规则是将产品的国家标准、产品标准、预警标准、检测仪器控制限、报警提示参数设定完成，并将所有标准按规定导入至控制系统。
进一步地，所述建立各元素组合模型，是将化学元素含量按对钢材机械性能的影响因子与钢材牌号进行关联。
与现有技术相比，本发明化学成分检验中引入窄控制，设定多个控制点，通过上下限，保证出炉成品钢材化学成分一次合格率98％以上，实现化学成分检验的准确性，提升钢材质量的稳定性，强化产品质量控制能力，加强标准化操作和过程质量管理与控制。采用本发明控制方法，能够大幅度提高化学成分的控制水平，生产过程及产品质量稳定，满足精准成分控制及用户个性化要求。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明窄控流程图；
图2为本发明工作流程图；
图3为一次合格率P图；
图4为自动化平均参数设定示意图；
图5为SPC图；
图6为牌号管理及校准参数设定示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
一种冶炼过程化学成分窄控的方法，包括：
整理所需生产的各类牌号产品的国家标准、行业标准、企业标准及客户间协议标准；
将上述牌号标准中规定的化学成分控制规格，按窄控要求进行上下限设定，并将控制防出限及预警窄控信息导入到检测系统；
将化学成分检测中产品的标准、牌号、炉次、编号相关信息进行一一对应；
按不同牌号的钢材在检测仪器上完成SPC控制规则进行设定；
如图1～2所示，具体如下：
1)所需生产的各类牌号产品导入化学检验系统，设定完成化学成分窄带控制目标
建立基于日常生产检验数据完成一次合格率的P图，如图3所示，将一次合格率进行控制，找到发生不合格的主要元素及因素；实践中，主要将炉前冶炼控制难度较高的元素C、Si、P、S、Cr、Ni、Mn、Ti、Al、B、O、N作为主要控制因素，重点关注C、Si、P、S、Mn、Al不合格元素，其余关键主要元素稳定性好的，好控制的Mo、Cu及微量元素可以设定一般关注，若有客户特殊要求、新产品试验研究项目、多种类似牌号不同规格结合生产时，将特殊关注点放在需求项目元素上，同时对不合格元素总量和检验送检量做占比计算，设定发出预警信号点。窄带控制目标，结合国家产品标准和客户协议产品标准，对关键元素内部控制设定限制条件，较国家产品标准和客户协议产品标准元素控制严格一些，合理收窄控制上下限，上限下限可根据相同牌号产品样品多次测定的标准偏差设定。本领域技术人员能够理解针对具体产品，哪些元素需要重点关注，哪些需要一般关注。
2)建立窄控制规则
以45Cr牌号为例，将依据国家标准、行业标准、企业标准及客户间协议标准等相关标准，本实施例中具体依据企业与客户间签订产品标准设定预警标准、检测仪器控制限、报警提示等参数设定，将所有规则按规定导入至窄控制规则系统。
依据企业与客户间签订产品标准，首件试验，对该牌号进行多次测定，根据测定数据完成CPK、PPK、重复性、再现性、均值、标准偏差等参数。模拟设定的产品窄控制规则，设定生产计划中设定重点控制元素，对重点元素收窄控制范围，检测仪器中运行SPC控制限，超出限时发出预警。
所述预警标准、检测仪器控制限、报警提示等参数根据产品检验标准中重复性限和再现性限进行设定，或没有规定时采取MSA中2倍西格玛执行，根据控制要求执行。
建立窄控制规则，是模拟产品的国家标准、行业标准、企业标准和客户间协议标准等中规定的上下限，进行调整，减小规格范围，从生产上防止出厂产品化学成分不合格，出现边缘结果的概率降低，同时提高产品质量稳定性。没有特殊要求时采用表1的参数执行。
表1各化学元素的成分控制上下限范围
45Cr的参数模型如表2所示。
表2参数模型
3)建立各元素组合模型
以表3中选取的牌号为例，建立化学元素间相关性模型，将化学元素含量按对钢材机械性能的影响因子与钢材牌号进行关联，结合窄控制规则，在满足国家产品标准的情况下可微调化学成分，将含量调整至最佳控制范围内，实现钢的合金合理利用。其中，最佳范围为通过不同化学成分含量调整，化学元素含量的组合试验，使该牌号钢的当量或系数达到要求，通过不断试验组合计算的数据与机械性能有较强相关性，在减少部分合金时使用其它合金替代该元素缺失带来的影响。
表3计算公式
4)建立成分调整规则，由规则给出各元素成分调整量，并按表3的计算公式计算的合金加入量进行加料，以实现钢水精炼成分的在线微调；
5)检测仪器建立窄控制
(1)自动化平均参数设定
实如图4所示，验室使用设备中找到自动平均，按照输入牌号及元素含量依次将偏差或相对标准偏差进行设定，由于过程冶炼控制成分变化较大，需要根据成分的含量进行多次试验，设定合理的参数；如设定偏小，需多次检测，降低效率，如设定偏大，起不到异常样品的识别，出现检验结果偏差较大。
(2)设定SPC控制图
如图5所示，采用内控标准样品建立SPC保证设备稳定性，通过SPC图及时发现异常，及时解决问题。
(3)内控标准样品设定
如图6所示，根据CNAS-GL29:2010标物标样定值原则统计方法，GB/T15000.3标准样品定值的一般原则和统计方法，GB/T15000.5化学成分标准样品技术通则，对样品的测定值进行定值和数据处理，对牌号中控制样品进行输入，结合厂内产品标准中对产品公式计算等特殊要求进行梳理，按LIMS中牌号管理进行参数的设定，该参数进行数据修约及自动校正，因此对参数的设定需参照检验标准、产品标准及特殊牌号的特性进行单独设定，在设定控制样品时可以采用单个也可以使用多个标准样品进行设定。将梳理的100块以上标准样品与冶炼钢种进行匹配，实现钢的牌号及自动化控制。
7)样品放置在光谱仪进行试样激发，激发点在2-4点，同时光谱仪显示激发结果(对光谱仪提前设置好偏差)，对激发结果数据不满足要求的系统进行自动删除，最后取剩余几点的平均值直接发送到车间，然后将试样放置在自动激光标号，进行试样编号标号。
数据验证：
采用以下购进有证标准物质对自制标准样品进行验证，测定过程中使用一级标准物质进行校准。
表4不同方法间数据验证表
表5试样测定结果表
本发明化学成分检验中引入窄控制，设定多个控制点，通过上下限，保证出炉成品钢材化学成分一次合格率98％以上，实现化学成分检验的准确性，提升钢材质量的稳定性，强化产品质量控制能力，加强标准化操作和过程质量管理与控制，根据试行情况，结合工艺、成本等，冶炼过程控制化学成分检测防出限及预警控制的运行，大幅度提高了化学成分的控制水平。生产过程及产品质量稳定，满足精准成分控制及用户个性化要求。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (4)
1.一种冶炼过程化学成分窄控的方法，其特征在于，包括：
整理所需生产的各类牌号产品的国家标准、行业标准、企业标准及客户间协议标准；
将所述牌号标准中规定的化学成分控制规格，按窄控要求进行上下限设定，并将控制防出限及预警窄控信息导入到检测系统；
检测系统中产品标准、牌号、炉次和编号信息一一对应；
按不同牌号的钢材在检测仪器上完成SPC控制规则进行设定，发现异常值的预警。
2.根据权利要求1所述冶炼过程化学成分窄控的方法，其特征在于，具体包括以下操作：
1)将所需生产的各类牌号产品导入化学检验系统，设定完成化学成分窄带控制目标；
2)建立窄控制规则
具体地，所述窄控制规则是将产品的国家标准、产品标准、预警标准、检测仪器控制限、报警提示参数设定完成，并将所有标准按规定导入至控制系统；
3)建立各元素组合模型
将化学元素含量按对钢材机械性能的影响因子与钢材牌号进行关联；
4)建立成分调整规则，由规则给出各元素成分调整量，并按合金加料模型计算的合金加入量进行加料，以实现钢水精炼成分的在线微调；
5)检测系统中建立窄控制
(1)自动化平均参数设定
实验室使用设备中找到自动平均，按照输入牌号及元素含量依次将偏差或相对标准偏差进行设定；
(2)设定SPC控制图
采用内控标准样品建立SPC图，通过SPC图及时发现异常；
(3)内控标准样品设定
将梳理的标准样品与冶炼钢种进行匹配，实现钢的牌号及自动化控制。
3.根据权利要求1所述冶炼过程化学成分窄控的方法，其特征在于，所述建立窄控制规则是将产品的国家标准、产品标准、预警标准、检测仪器控制限、报警提示参数设定完成，并将所有标准按规定导入至控制系统。
4.根据权利要求1所述冶炼过程化学成分窄控的方法，其特征在于，所述建立各元素组合模型，是将化学元素含量按对钢材机械性能的影响因子与钢材牌号进行关联。
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