張凡 敏
(山鋼股份萊蕪分公司 煉鐵廠,山東 萊蕪 271104)
摘 要:運(yùn)用六西格瑪方法,通過對燒結(jié)原料配料流程的細(xì)化分解,分析得出12個(gè)關(guān)鍵可控因子,利用FMEA分析對12個(gè)因子進(jìn)行分類改善,并結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)條件組織優(yōu)化試驗(yàn)探測最佳因子控制水平,實(shí)現(xiàn)了混勻料平均偏差由0.58降至0.38。
關(guān)鍵詞:六西格瑪;礦粉;混勻堆料;混勻取料;平均偏差
1 前 言
為適應(yīng)降成本、壓庫存需求,山鋼股份萊蕪分公司煉鐵廠(以下簡稱煉鐵廠)實(shí)時(shí)分析礦料性價(jià)比,動態(tài)調(diào)整最佳經(jīng)濟(jì)礦礦種,實(shí)現(xiàn)了礦料成本的有效降低。但頻繁調(diào)整及礦種多變加劇了混勻料質(zhì)量波動,給生產(chǎn)質(zhì)量帶來了不可忽視的影響。2014年以來,萊蕪分公司煉鐵廠混勻料Tfe、SiO2波動顯著升高,導(dǎo)致燒結(jié)礦品位及堿度波動相對加大,從而影響到高爐的穩(wěn)定順行。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),混勻料SiO2波動是制約燒結(jié)堿度的要因,且Tfe 波動每降低 0.1%,燒結(jié)礦產(chǎn)量提升 0.28%,因此提升混勻料質(zhì)量穩(wěn)定性,尤其是關(guān)鍵指標(biāo)Tfe、SiO2穩(wěn)定性,是必要且迫切的。
六西格瑪(6δ)管理是一種系統(tǒng)的過程改進(jìn)方法,是一套行之有效的解決問題和提高企業(yè)績效的方法論。運(yùn)用 6δ 方法提升燒結(jié)礦混勻料穩(wěn)定性,應(yīng)用統(tǒng)計(jì)工具通過對現(xiàn)有過程進(jìn)行界定、測量、分析、改進(jìn)和控制,消除過程缺陷和無價(jià)值作業(yè),從而實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目目的。
2 關(guān)鍵影響因素分析
2.1 工藝流程分析
梳理燒結(jié)原料配料工藝流程(見圖1),關(guān)鍵生產(chǎn)工序主要有 4 個(gè):受卸、打料、準(zhǔn)備、配料。結(jié)合實(shí)際崗位操作步驟細(xì)化流程(見圖2),分析得出12個(gè)重要輸入因子。
針對12個(gè)重要因子做失效模式分析(見表1),按照 RPN 值>100、合計(jì)比例 80% 的原則,確定下一步改進(jìn)的關(guān)鍵重要因子 7 個(gè):料場庫存、混勻堆料、混勻取料、礦槽礦粉、皮帶秤穩(wěn)定性、濕度溫度和料位倉存。經(jīng)初步分析,其中混勻堆料、混勻取料、皮帶秤穩(wěn)定性、料位倉存這些原因清楚,可操作性強(qiáng),可作為快速改善項(xiàng)目。
2.2 部分因子快速改善
2.2.1 混勻堆料
各類固體廢棄物在燒結(jié)勻料系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)利用,取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益,但給燒結(jié)原料生產(chǎn)質(zhì)量控制帶來了一定難題。改善前,部分固體廢棄物如煉鋼污泥等多采用“間隔卸車”方法進(jìn)行鋪底,鋪底料離散性能較差,均勻性極差,且機(jī)動車調(diào)度困難,混勻料堆平均偏差>1.0以上。協(xié)調(diào)型鋼灰、燒結(jié)灰、高爐灰等進(jìn)入雜礦堆參與配料,對離散性能較差的固體廢棄物,能進(jìn)入雜礦堆的及時(shí)打入雜礦堆參與配料;必須鋪底的采用“統(tǒng)籌計(jì)算,定點(diǎn)定格”的卸車方式,提升混勻堆料鋪底料的均勻性;同時(shí),定期累計(jì)日報(bào)數(shù)據(jù)中的廢棄物計(jì)量數(shù)據(jù),合理計(jì)算并報(bào)生產(chǎn)計(jì)劃科確定機(jī)動車輛使用時(shí)間,解決機(jī)動車調(diào)度難題。
2.2.2 混勻取料
從理論上講,為確保混勻料均勻性,混勻料堆兩頭的端部料必須全部取回。但由于生產(chǎn)緊張、返回成本等原因,僅能返回一定比例的端部料。改善前,端部料返回比例越來越小,且存在頭端部料不返回現(xiàn)象。通過協(xié)調(diào)聯(lián)系、嚴(yán)格論證,確定每堆頭、尾端部料必須返回,不留死角,每堆返回 1 000~1 500(t 按2.5%~3%比例控制)。
2.2.3 皮帶秤穩(wěn)定性
由于原料系統(tǒng)生產(chǎn)環(huán)境較差,振動、粉塵等因素造成皮帶秤不穩(wěn)定甚至失靈,直接影響到混勻料質(zhì)量穩(wěn)定。改善前,原料配料皮帶秤穩(wěn)定性指標(biāo)分辨度僅為 7 左右(2011 年分辨度為 10 以上)。通過執(zhí)行“固定調(diào)零”措施,保證電子秤穩(wěn)定;執(zhí)行“維護(hù)保養(yǎng)”措施,保證皮帶秤運(yùn)行環(huán)境穩(wěn)定。改進(jìn)后,原料配料皮帶秤穩(wěn)定性指標(biāo)分辨度恢復(fù)為10以上。
2.2.4 料位倉存
為保證混勻料質(zhì)量穩(wěn)定,料位倉存應(yīng)保證在1/ 2至2/3的水平,但受崗位人員緊張、生產(chǎn)緊張、控制水平不足等因素影響,經(jīng)常出現(xiàn)料位倉存不足未能及時(shí)停配現(xiàn)象,嚴(yán)重制約了混勻料質(zhì)量穩(wěn)定性。通過安裝料位倉存報(bào)警、利用歷史趨勢圖加強(qiáng)工藝督察等措施,實(shí)現(xiàn)了倉存不足1/3前必須及時(shí)停配要求。一系列快速改善計(jì)劃實(shí)施后,進(jìn)行了二次FMEA(見表2),RPN值顯著下降,效果顯著。
2.3 其他因子試驗(yàn)分析
盡管“料場庫存、礦槽礦粉、濕度溫度”3個(gè)因子同時(shí)對混勻配料起著制約作用,但由于因子之間不存在關(guān)聯(lián)性,用單因子試驗(yàn)分析。分析中發(fā)現(xiàn)混勻料(Tfe、SiO2)平均偏差與“料場庫存、礦槽礦粉、濕度溫度”均有顯著影響。但受實(shí)際生產(chǎn)條件制約,針對“礦槽礦粉”因子采取的措施有:優(yōu)先安排離散性能最差的礦粉到出料性能最好的礦槽,通過技術(shù)改進(jìn)提升礦槽出料性能;針對“濕度溫度”因子采取的措施有:雨季降低配料料流,冬季開啟解凍庫,雨季冬季盡量減少水分高的礦粉配加量。針對可控的“料場庫存”因子,盡管從理論上講為保證混勻料質(zhì)量應(yīng)至少保持實(shí)際庫存滿足配料需求,但受生產(chǎn)成本壓縮等因素影響,需科學(xué)、合理控制庫存,在質(zhì)量與成本的夾縫中尋求最佳控制水平。
為盡可能壓減礦料成本,目前實(shí)際料場庫存不僅量不夠,還存在礦料結(jié)構(gòu)不合理問題。為此,選出3因子(種類、存量、成本)2水平進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)。
因子試驗(yàn)水平設(shè)置見表3。試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案及數(shù)據(jù)見表4(通過查詢相關(guān)歷史數(shù)據(jù),填充試驗(yàn)結(jié)果)。
對平均偏差與料種、存量、成本的回歸分析結(jié)果如下:
從回歸分析結(jié)果來看,試驗(yàn)結(jié)果并不十分理想,主要原因是受生產(chǎn)條件限制影響,用歷史數(shù)據(jù)來填充試驗(yàn)結(jié)果無法代表真實(shí)試驗(yàn)值。用響應(yīng)優(yōu)化器對料種、存量、成本進(jìn)行響應(yīng)優(yōu)化,尋找最優(yōu)組合。響應(yīng)優(yōu)化結(jié)果見圖3。
通過上述分析可粗略提供參考結(jié)論:
1)料場料種至少要維持在4~5個(gè)礦料種類。2)料場存量至少要維持在 4 萬 t 以上。3)加強(qiáng)動態(tài)管理,控制料場庫存礦料成本在合理范圍,實(shí)現(xiàn)“低成本、高質(zhì)量”的配料效益最大化目標(biāo)。
3 改進(jìn)效果
選取改進(jìn)后9月上旬老區(qū)混勻料的Tfe、SiO2含量數(shù)據(jù),分析計(jì)算混勻料平均偏差,西格瑪水平的Z 值提高到了 1.83(見圖 4),混勻料質(zhì)量西格瑪水平、Ppk、Cpk 比改善前顯著提高,過程能力得到大幅提高。基本能滿足工序要求,達(dá)到項(xiàng)目要求。
4 結(jié) 語
一系列提高混勻料穩(wěn)定性措施實(shí)施后,混勻料平均偏差由 0.58 降至 0.38(其中:Tfe 平均偏差由0.62 降 低 至 0.38;SiO2 平 均 偏 差 由 0.51 降 低 至0.37),滿足工藝標(biāo)準(zhǔn)要求(≤0.40)。但成本壓力與日俱增,如何平衡“產(chǎn)量與質(zhì)量”,尋求最佳庫存限量是決策企業(yè)戰(zhàn)略方向的科學(xué)依據(jù)。受試驗(yàn)條件制約,目前響應(yīng)優(yōu)化器的威力和作用還沒有完全發(fā)揮出來,尚需進(jìn)一步研究解決。
參考文獻(xiàn):
[1] 龍紅明.鐵礦粉燒結(jié)原理與工藝[M].北京:冶金工業(yè)出版社, 2010.
[2] 肖揚(yáng),翁得名 . 燒結(jié)生產(chǎn)技術(shù)[M]. 北京:冶金工業(yè)出版社, 2013.