将6σ和PLC技术相结合运用于高炉生产的提出.pdf

第 3 5卷第 6 期 2 01 5年 1 2 月 黑 龙 江 冶 金 He i l o n g j i a n g Me t a l l u r g y Vo 1 3 5 No 6 De c e mb e r 2 01 5 将 6 o和 P L C技术相结合运用 于高炉 生产 的提 出 张 绿 本钢板材股份有限公司 辽宁本溪1 1 7 0 0 0 摘要 自动化控制和计算机技术实现了高炉智能控制 本文介绍了6 在冶金 中的应用 举例说明如何运用 6 o r 分析高炉生产重要参数 并提出利用 6 o r 结合 P L C技术对高炉生产重要参数进行在线分析和智能调控 满足 高炉稳定顺产 为现场提供一定 的指导 关键词 自动化控制 高炉炼铁 6 o r P L C Th e c o mb i n a t i o n o f 6 o a n d PLC t e c h n o l o g y i s a p p l i e d i n p u t t i n g f o r wa r d t h e pr o d uc t i o n o f b l a s t f u r na c e Z h a n g J i n g B e n g a n g S t e e l P l a t e s C o L t d B e n x i L i a o n i n g 1 1 7 0 0 0 C h i n a Ab s t r a c t Th e I n t e l l i g e n t c o n t r o l o f b l a s t f ur n a c e i s r e a l i z e d b y a u t o ma t i o n c o n t r o l a n d c o mp ut e r t e c h n o l o g y Th i s p a p e r i n t r o d u c e s t h e a p p l i c a t i o n o f 6 S i g ma i n t h e me t a l l ur g y a n d i l l us t r a t e s h o w t o a n a l y z e t h e i mpo r t a n t p a r a me t e r s o f bl a s t f u r n a c e p r o d u c t i o n b y 6 S i g ma An d i t p r o p o s e s t h e i mp o r t a n t p a r a me t e r s o f b l a s t f u ma c e p r o d u c t i o n O n l i n e a n aly s i s a n d i n t e l l i g e n t c o n t r o l b y t h e t e c h n o l o g y o f 6 s i g ma c o mb i n e wi t h PLC I t c a n ma k e t h e b l a s t f u rn a c e h a v e a n e a s y d e l i v e r y a n d p r o v i d e s o me g ui d a n c e f o r t h e fie l d Ke y W o r d s Au t o ma t i o n C o n t r o B l a s t f u r n a c e i r o n ma k i n g 6 0 P L C 自动化控制 已广泛的应用在钢铁工业 的各个 生产工序中 可用于设定与控制 生产计划 的安排 与调整 以及设备诊断 监测 学 习等方面 近 年来 随着钢铁冶金行业 的迅猛发展 增加 了 自动 化技术的应用压力 也提供 了发展条件 而冶金行 业已完全离不开 自动化技术 的支撑 二者相 辅相 成 2 3 J 高炉是一个密闭设备 高炉生产是十分复 杂的物理化学过程 必 须依赖 自动化控制才 能实 现生产 高炉生产不仅仅限于实现简单 的控制功 能 而需要运用先进的控制理论 和思想 实现高炉 炼铁的智能控制 使其能够高效 稳定地生产 更 好地解决生产中的重生产轻能耗的瓶颈问题 计算机技术的 自动化控制系统在高炉控制 中 得到了巨大的利用 当今 高炉专家系统 和高炉 数学模型广泛使用 于各大 高炉 很好地实现 了高 炉智能控制 为高炉稳定顺产 节能降耗提供了保 障 本文提出一种新思路 利用 6 0 技术结合 自动 收稿 日期 2 0 1 5 1 2 1 3 化控制技术 来实 现高炉生 产重要参 数 的智能调 控 以达到高炉稳定顺产 为生产提供一定的参考 和借鉴 1 6 o简介 1 1 6 0 6 0 作为新时代的产物应运而生 6 0 管理是一 种 以顾客为 中心 以质量经济性 为原则 以数据为 基础 采用统计技术 优化技术分析流程 中影响质 量的关键 因素并加以改进 降低 劣质成本 减少质 量波动 优化资源利用 追求 以更少的资源和更低 的成本提供更好 的产 品和服务 从而不断提高质 量竞争力 4 J Mi n i t a b是 6 叮管理方法 中最常用 的软件之一 它可以满足 6 0 管理各个阶段 的数据 处理 它可帮助使用者进 行常用统计分析 质量 控制以及实验设计等 为使用者提供 了准确 实用 的实现 工具 M i n i t a b软件具有 全方面 的统计工 1 5 黑龙江冶金 第 3 5卷 具 几乎包含了统计学中所有的数 据处理功能 其 中如 比率检验 参数假设检验 相关与 回归分析 探索性数据分 析 变异源分析 多元统计分析 等 另外 它的强大的质量分析能力被人们所推崇 如 测量系统分析 可靠性分析 统计过程控制 试 验 设计等 1 2 6 0 在冶金领域中的应用 6 o 数学管理法最受钢铁企业欢迎 已经广泛 应用于冶金领域 中 我 国太钢 宝钢 鞍钢 武钢 唐钢等各大钢企早 已成 功引进六西格玛 在节 能 减排 降低成本等方面取得很大成果 如宝钢股份公司建立和实施 了 6 o 项 目 从而 解决了生产和经 营过程 中的重点 问题 和难点 问 题 这些项 目包括过程 和产 品质量改进 缩短 生 产流程周期 提高产业生产能力 节约成本 降低 消耗以及提高效率等方面 具体如下 1 制 造部 通过 6 0 管理法将 2 0 3 0罩式炉平均装炉量 由原有 的每炉 8 6 8 t 提高到 9 0 t 为企业创造 了 5 0 0多万 元 的经济效益 2 冷轧厂通过 6 o 管理法使斑迹 改判率 由原来的 1 3 下降到 0 5 9 6 降下了 0 7 3 热轧厂通过 6 0 管理法使得 1 5 8 0轧线的 轧制节奏 由原来的 1 2 3 6 s 缩短到 1 1 9 8 s 而且轧 制每块钢样 的时间也缩短 了 3 8 s 为企业创 造了 八百多万元 的经济效益 j 太原钢铁集 团要将企业缔造成世界最具竞争 的产业 内 力求 质量完美 的不锈钢 将 6 0 管理作 为技术支撑和改进的重要手段 为提高企业的综 合竞争力 太钢从生产规模 产品种类 产品质量 生产成本 生产效率 售后服务 和节能环保等方面 人手 努力打造不锈钢品牌 为成为世界一流 的不 锈钢企业为奋斗 通过以 6 0 管理技术为支撑 建 立多项改进体系和改进项 目 在企业 大力推广 6 0 技术 促进 了太钢产品质量 的提升 如不锈钢冷轧 板 不锈钢热轧中板 冷轧硅钢等重点产品质量指 标水平不断提高 且呈不断上升趋势 j 一 唐山钢铁公司通过 6 0 管理技术 使得高炉铁 水 中硅含量控 制在稳定水平 通过分析并确 定影 响铁水硅含量 的主要参数 并控制这些 主要 参数 以此稳定铁水 中硅含量 达到炉 内热状态 为高炉 稳定顺行提供 了保障 鞍山钢铁公司利用 6 0 管理技术对 高炉生产 重要参数进行分析 确定出哪些重要参数不稳定 并采取相应措 施将 其稳定 为 高炉稳定顺 产提供 了保障 m 1 6 2 将 6 o 结 合 P L C技 术 运 用 于 高炉 生产 6 o 之所以备受各大企业所欢迎 是因为 6 o 以数据为基础 采用统计技术 优化技术分析流程 中影响质量 的关键 因素并加 以改进 降低 劣质成 本 减少质量波 动 优化资源利用 6 o 改进过程 包括定义 测量 分析 改进 和控制五大步骤 即确 定需要改进的因变量 Y 目标值 收集现场生产 数据 分析并确定 出哪些是影响 因变量 Y的关键 质量因素 并通过控制关键质量因素来改进因变 量 Y 例如高炉主要经济技术指标有 很多 如焦 比 燃料 比等 本文举例说明利用 6 0 分析某高炉 煤气利用率的具体步骤如下 首先收集某高炉近期现场生产数据 现场生 产统计 的所 有参数 将数据分为 7组 做煤气利 用率 的控制图如图 1 所示 从图 1 可 以看 出 6 7组数据出现异常 煤气 利用率大幅降低 波动较大 分析其波动原 因 利 用鱼骨图 因果矩 阵分析 和失效模式 分析初步得 到影响煤气利用率 的因素有焦 比 煤 比 风量 富 氧率 风温 炉顶压力 压差 矿石品位和理论燃烧 温度 通过方差分析 回归分 析进 一步确定影响 煤气利用率 的主要 因素为焦 比 风温 和风压 可 知煤气利用率 的大幅降低是生产过程 中焦 比 风 温及风 压 的波 动所 引起 并 可 以通过 试 验设 计 D O E 来确定焦 比 风温及风压在什么水平波动 使得煤气利用率期望值较好或较稳定 见 图 2 图 3所示 由图 2 图 3可知 焦 比在 3 1 0 k g t 水平左右 风温在 1 1 9 0 o C水平左 右 风压 在 3 8 5 k P a水平左 右 煤气利用率较稳定 且焦 比 风温较高 风压较 低更有利于煤气利用率的提高 如上 通过 6 0 对高炉重要参数进行 分析 并 给 出改善或稳定重要参数 的方法 以此稳定高炉 生产 然而 大多钢企仅限将 6 0 用 于离线分析 即抽取近期现场生产数据利用 6 0 对重要参数进 行分析 仅反映出高炉前一时刻 的生产动态 不能 及时在线反映 判断高炉的生产状况和动态 P L C 是一种 以微处理器为核心 的控制 器 它将 自动控 制 计算机技术以及通信技术融合在一起 为高炉 冶炼提供程序化 的控制方式 通过 P L C进行 编程 模拟和控制 来改变生产过 程 中的工艺参 数 l 因此 本 文提 出将 6 o r 分 析过程进行编程 并结合 第 6期 张璨 将 6 0 和 P L C技术相结合运用于高炉生产的提出 P L C技术形成一个分析控制系统 对高炉现场生 产数据进行实时在线分析 并对某些生产参数及 4 鼙 幡2 0 时调控 有利于高炉稳定顺产 为现场生产给出一 定的参考和借鉴 2 3 4 5 6 7 2 3 4 5 6 7 V 一 2 3 4 5 6 7 样本 图1 煤气利用率的单值控制图 图2 D O E试验分析设计表 3 结 语 图3 D O E试验分析主效应图 自动化控制技术是高炉生产不可或缺的一部 分 本文介绍了 6 仃在冶金 的应用现状 举例说 明 如何利用 6 分析高炉重要生产参数 并提出利用 6 c r 结合 P L C技术对 高炉生产 重要参 数进行在线 分析和调控 为现场生产提供一定的指导和借鉴 参考文献 1 王华强 基于工业 以太网的高炉 自动化控制系统设计 D 安徽 合肥工业大学 2 0 0 7 1 2 2 万延林 自动化技术在钢铁冶金行业的应用及未来发 展 J 中国高新技术企业 2 0 1 5 i 5 4 4 4 5 3 袁 尚 冶金 自动化技术 的发展现状 J 科技资讯 2 0 1 4 1 O 4 吴民生 六西格玛管理理念与统计过程控制 J 苏州 大学学报 2 0 0 2 2 2 5 1 0 9 1 1 1 5 张根宝 现代质量工程 M 北京 机械工业出版社 2 0 0 9 6 何彦 解读六西格玛管理在企业中的应用 J 中小企 业管理与科技 2 0 0 8 1 0 1 7 1 8 7 李莉 六西格玛管理的创新性与局限性 J 山西财经 大学学报 2 0 0 9 1 2 3 9 2 9 3 8 梁文军 基于六西格玛的华飞公司