鋼鐵企業(yè)檢化驗系統(tǒng)的建設(shè)與管理

史玉奎，倪培洋，王偉

（山東石橫特鋼集團有限公司，山東 肥城 271612）

經(jīng)濟與管理

鋼鐵企業(yè)檢化驗系統(tǒng)的建設(shè)與管理

史玉奎，倪培洋，王偉

（山東石橫特鋼集團有限公司，山東 肥城 271612）

鋼鐵企業(yè)檢化驗系統(tǒng)是對進廠原材物料及生產(chǎn)過程、工序間、出廠產(chǎn)品的檢驗，其分析檢測方法包括化學(xué)檢測和物理檢測，分析實驗室分集中式和分散式兩種管理模式和布局，系統(tǒng)配備包括設(shè)備配備和檢測人員的配置。制定監(jiān)督機制和加強設(shè)備儀器管理，是保證檢化驗工作順利進行的重要條件。

鋼鐵冶金；檢化驗系統(tǒng)；檢測方法；模式；布局

1 前言

檢化驗系統(tǒng)是現(xiàn)代化鋼鐵企業(yè)的主要組成部分，被譽為工業(yè)生產(chǎn)的眼睛。檢化驗系統(tǒng)承擔著從進廠原材物料、生產(chǎn)過程控制到產(chǎn)品質(zhì)量、新產(chǎn)品開發(fā)的所有檢驗，為整個生產(chǎn)經(jīng)營活動提供檢測數(shù)據(jù)信息[1]。檢化驗系統(tǒng)的合理配置，對有效開展工作和發(fā)揮職能起著決定性的作用。目前，檢化驗系統(tǒng)沒有統(tǒng)一的規(guī)范和標準，各鋼鐵企業(yè)都依據(jù)自身實際情況設(shè)定，但系統(tǒng)構(gòu)成要素基本一致。檢化驗系統(tǒng)由檢驗?zāi)繕恕⒔M織結(jié)構(gòu)模式、檢驗點布局、檢驗流程、檢驗人員、檢驗設(shè)備、檢驗方法等組成，是一套與生產(chǎn)既聯(lián)系又獨立的系統(tǒng)體系。

2 檢化驗系統(tǒng)任務(wù)和方法

設(shè)置檢化驗系統(tǒng)要有一定的目的性[2]，為滿足特定的檢驗任務(wù)和需要而設(shè)定，也是構(gòu)建檢化驗系統(tǒng)的前提和依據(jù)。鋼鐵系統(tǒng)的檢化驗主要包括進廠原料物料的檢驗、生產(chǎn)過程及工序間的檢驗及出廠產(chǎn)品的檢驗。鋼鐵生產(chǎn)流程長，工藝復(fù)雜，涉及的原料、輔料及產(chǎn)品種類多，數(shù)量大。以年產(chǎn)300萬t的鋼鐵企業(yè)為例，煉鐵、燒結(jié)原料有鐵礦石、燒結(jié)礦、焦炭、石灰粉、白云石粉等，煉鋼原料有鐵水、生鐵、石灰、螢石、硅鐵、錳鐵等。僅鐵礦石等含鐵原料1 a消耗600萬t左右，焦炭150萬t左右。中間及最終產(chǎn)品有燒結(jié)礦、鐵水、爐渣、鋼坯、鋼材等。進廠檢驗數(shù)據(jù)不僅作為驗收結(jié)算的依據(jù)，還用于生產(chǎn)過程的指導(dǎo)，因此，進廠檢驗是生產(chǎn)過程中重要的一環(huán)。現(xiàn)代鋼鐵企業(yè)多是流水線式流程作業(yè)，過程及工序間的檢驗一是為生產(chǎn)提供指導(dǎo)，再是作為工序間產(chǎn)品質(zhì)量及成本核算的依據(jù)。出廠檢驗是為了控制最終出廠產(chǎn)品的質(zhì)量，將不合格和缺陷產(chǎn)品控制在企業(yè)內(nèi)部，也是質(zhì)量檢驗的最后把關(guān)。

鋼鐵企業(yè)的分析檢測方法從檢測專業(yè)分類分為化學(xué)檢測和物理檢測。

1）化學(xué)檢測。貫穿于整個鋼鐵生產(chǎn)流程，檢測的主要對象包括煉鋼和煉鐵原料、鋼鐵產(chǎn)品、爐渣、水質(zhì)、油品、耐材等。檢測手段主要采用儀器分析方法和傳統(tǒng)的化學(xué)分析方法。主要的常規(guī)檢測項目如表1所示。2）物理檢測。物理檢測除了包括一部分材料的物理性能指標外，還包括鋼坯、鋼材等產(chǎn)品的物理性能檢驗，物理檢測項目多為規(guī)范性試驗，一般采用標準檢測方法。鋼鐵企業(yè)的主要物理檢測項目如表2所示。

3 檢化驗系統(tǒng)流程

3.1 進廠原料的檢驗

進廠物資是生產(chǎn)控制的首要環(huán)節(jié)。采樣是檢化驗的第一步。鋼鐵企業(yè)的大宗散裝物料如鐵礦石、焦炭、煤等，一般采用自動采樣機完成自動采樣和縮分。固定包裝及量小的原料實行人工采樣、縮分。采樣的基本要求是樣品要具備代表性。鋼鐵企業(yè)物料種類多，數(shù)量大，采取的幾千克的樣品要代表幾噸乃至幾千噸的原料質(zhì)量。因此，采樣環(huán)節(jié)決不能忽視，要根據(jù)樣品的種類、狀態(tài)、檢驗要求制定不同的采樣方法。制樣是緊接取樣的后續(xù)環(huán)節(jié)，同取樣一樣，都是樣品檢驗中的重要環(huán)節(jié)。制樣中注意的主要問題是樣品的代表性和污染問題。樣品的破碎要完全，縮分要均勻。制樣設(shè)備應(yīng)分類使用，樣品破碎要嚴格按照制樣要求逐級破碎，樣品的制備要滿足試驗和檢測的要求。實驗室負責對送檢測試樣品進行分析檢測，出具數(shù)據(jù)，試驗檢測要科學(xué)、準確、公平、公正。

3.2 生產(chǎn)及過程檢驗

生產(chǎn)及過程檢驗是專門針對生產(chǎn)控制及過程中間產(chǎn)品的檢驗，一般設(shè)有專門的檢驗單元或機構(gòu)，檢驗流程類似進廠檢驗，依據(jù)檢驗頻次和檢驗項目由人工或機械自動取樣，送實驗室進行樣品加工和試驗。如高爐生產(chǎn)爐后的鐵水、爐渣檢驗，煉鋼過程及出鋼前的成分檢驗，軋鋼過程及產(chǎn)品的力學(xué)性能試驗等。生產(chǎn)及過程檢驗的種類和項目相對固定，檢驗過程相對程序化，檢驗結(jié)果相對穩(wěn)定。

表1 主要常規(guī)化學(xué)檢驗項目

表2 主要物理檢驗項目

3.3 出廠檢驗

出廠檢驗是整個檢驗過程的最后一道工序，一般由設(shè)定的產(chǎn)品檢查站等部門負責最后的產(chǎn)品把關(guān)。鋼產(chǎn)品的出廠檢驗除了對可見的表面質(zhì)量缺陷、尺寸、重量偏差進行檢驗外，還要按產(chǎn)品要求抽樣，送實驗室對化學(xué)成分、金相、力學(xué)性能等技術(shù)指標進行檢測。有些企業(yè)將產(chǎn)品及過程的最后檢驗直接作為出廠檢驗，履行出廠檢驗的職責，不再單獨設(shè)立出廠檢驗機構(gòu)。

4 檢化驗系統(tǒng)的模式與布局

4.1 管理模式

鋼鐵企業(yè)由于規(guī)模比較大，一般要構(gòu)建多個實驗室來滿足生產(chǎn)檢測的需要。冶金分析實驗室從管理模式上可分為集中式和分散式兩種管理模式。1）集中式管理是將整個企業(yè)的分析網(wǎng)點與生產(chǎn)單位分立，組成一個獨立的系統(tǒng)，建立統(tǒng)一的管理機制，對企業(yè)負責，各個分析檢測網(wǎng)點均屬總系統(tǒng)的分支單位。集中式檢化驗管理又有兩種模式：檢驗、化驗統(tǒng)一管理模式；檢驗、化驗獨立模式。2）分散管理為分析網(wǎng)點直接由各個生產(chǎn)單位管理，為誰服務(wù)就是誰的下屬單位，整個企業(yè)的分析檢測網(wǎng)點是相互獨立的。

從專業(yè)管理上講，集中管理模式有利于保持分析檢測結(jié)果的權(quán)威性和準確性，不受生產(chǎn)單位的制約，有利于人員、設(shè)備、材料的合理充分利用，有利于專業(yè)隊伍的建設(shè)和培養(yǎng)，減少設(shè)備、人員重復(fù)配置和重復(fù)檢測。而分散管理則與生產(chǎn)結(jié)合緊密，與檢測人員的利益直接掛鉤，由于行政干預(yù)和自身利益的因素，難以克服一些主觀影響。長期形成分散管理的企業(yè)往往不易向集中管理轉(zhuǎn)變。

4.2 系統(tǒng)布局

鋼鐵企業(yè)具有生產(chǎn)流程長、工序多等特點，對檢化驗工作的速度和質(zhì)量要求較高。大中型鋼鐵廠實驗室一般應(yīng)包括中心實驗室（原料）、煉鐵化驗室、煉鋼化驗室、水質(zhì)化驗室、氣體化驗室、軋鋼實驗室、金相檢測室等檢驗結(jié)構(gòu)單元，檢化驗系統(tǒng)的布局在滿足快速、緊湊生產(chǎn)節(jié)奏的前提下，宜盡量將相近的檢驗分析工作集中在一個實驗室中。實驗室布點設(shè)計的原則是經(jīng)濟合理、有利于生產(chǎn)。

現(xiàn)場實驗室的布局分為集中布局和分散布局兩種模式[3]。對生產(chǎn)節(jié)奏較快的煉鋼而言，一般要等檢測數(shù)據(jù)合格后才能出鋼，對檢測速度的要求較高，為滿足快速檢測要求，煉鋼實驗室多建在爐前。優(yōu)點是試驗和結(jié)果傳輸方便，缺點是實驗室環(huán)境較差，影響設(shè)備的長期穩(wěn)定性。由于實現(xiàn)風(fēng)動送樣和數(shù)據(jù)信息化傳輸，現(xiàn)在有些煉鋼實驗室建在離開爐臺的相對潔凈的區(qū)域，無論實驗室布局如何，都應(yīng)滿足實驗室建設(shè)的基本要求[4]。

對于集中布局的實驗室，應(yīng)盡量建在生產(chǎn)區(qū)域或檢驗輻射區(qū)域的中心，便于樣品和數(shù)據(jù)結(jié)果的傳送。近年來，新規(guī)劃的鋼鐵企業(yè)布局緊湊，便于實驗室的集中和管理，有些大型實驗室集煉鋼、煉鐵、軋鋼檢驗于一體。優(yōu)點是儀器、設(shè)備人員集中，便于管理和提高利用率，實驗室環(huán)境好。缺點是離現(xiàn)場較遠，聯(lián)系不方便，信息反饋時間稍長。

5 檢化驗系統(tǒng)的配備

5.1 檢測設(shè)備配置

隨著鋼鐵冶金和分析技術(shù)的快速發(fā)展，檢化驗裝備也在向自動化、儀器化的方向發(fā)展[5]。傳統(tǒng)的大宗散裝物料的人工取樣多已經(jīng)被機械自動取樣所取代。人工取樣的勞動強度大，人為影響因素較多，往往存在一定的偏倚性。機械取樣可節(jié)省勞動力資源和減輕勞動強度，同時提高了取樣的代表性，避免了人為因素的干擾。進廠散裝原料多采用汽車、火車或皮帶自動取樣機取樣，先進的自動取樣機還帶有自動縮分和制樣設(shè)備。繁瑣復(fù)雜的“濕法分析”也已經(jīng)絕大部分過渡到儀器分析。光電直讀光譜儀已成為鋼樣化學(xué)成分分析的首選儀器，X射線熒光光譜分析儀則是生鐵和礦物類化學(xué)成分分析的首選儀器，ICP等離子體光譜儀用于分析成品和原料的微量元素，也已經(jīng)普及。國內(nèi)鋼廠無人值守全自動實驗室已經(jīng)有了多年成功的應(yīng)用。這些多功能、自動化、智能化的儀器設(shè)備的應(yīng)用，有效提升了鋼鐵生產(chǎn)的效率和水平。

儀器的配置要考慮適用性，滿足檢測要求，又要考慮儀器的穩(wěn)定性、維修服務(wù)、配置經(jīng)濟性等諸多因素，達到配置合理。取樣設(shè)備要考慮取樣點、取樣頻次和取樣的代表性。制樣設(shè)備要考慮制樣的效率、樣品的交叉污染和代表性問題。直讀光譜儀要根據(jù)測定的材料種類和要求配置不同的分析基體和通道。X射線熒光光譜儀根據(jù)檢測速度的要求可選擇單道掃描型和多道同時型儀器，根據(jù)測定樣品的種類選擇上照式和下照式儀器，依據(jù)測定元素和含量選擇技術(shù)配置。

5.2 檢測人員的配置

試驗人員應(yīng)依據(jù)企業(yè)的組織目標進行合理配置，通過合理配置，達到調(diào)整優(yōu)化組合的目的，使整個系統(tǒng)人力均衡，人崗匹配，充分發(fā)揮每個人的作用。檢化驗工作，需要一定的專業(yè)技能和經(jīng)驗，人員的合理配備除了考慮專業(yè)配置外，還要考慮人員的年齡結(jié)構(gòu)，形成一定的梯隊組合，老中青各占一定比例，防止人員結(jié)構(gòu)斷檔。

鋼鐵企業(yè)涉及的檢化驗方法和標準有幾百個，這些方法標準又不斷發(fā)展和更新。因此，檢化驗人員除了掌握基本的知識技能，同時還要不斷更新和學(xué)習(xí)補充檢測新技術(shù)，跟上檢測技術(shù)發(fā)展的步伐。對試驗人員及時進行相關(guān)技能或?qū)I(yè)知識培訓(xùn)，保持和提高人員的技能和素質(zhì)。

6 檢化驗工作的管理控制

檢測工作的質(zhì)量必須得到有效保證和控制，才能真正達到檢化驗工作的目的和要求。檢驗、試驗是一項規(guī)范性工作，檢驗工作首先要制定和使用適合的規(guī)范和標準，并且要嚴格執(zhí)行和落實。其次要對檢化驗的工作進行監(jiān)督和控制，可根據(jù)工作性質(zhì)和要求，分別制定監(jiān)督和控制計劃。取制樣通過再取樣比對、不同取樣方式比對和檢驗留存樣等驗證樣品的偏倚性。實驗室檢測質(zhì)量控制一般采取有證標準物質(zhì)驗證、留存樣的重復(fù)測試、人員比對、儀器設(shè)備比對、檢測方法的比對、參加能力驗證或測量審核、參加實驗室間比對等措施。

儀器設(shè)備的管理是保證分析精度和延長儀器使用壽命的關(guān)鍵，也是檢化驗管理的一項重要內(nèi)容。鋼鐵企業(yè)由于分析檢測設(shè)備的種類和數(shù)量比較多，儀器設(shè)備機構(gòu)比較復(fù)雜，一般設(shè)有專業(yè)管理或維修人員，負責公司分析儀器設(shè)備的維修，監(jiān)督和指導(dǎo)儀器設(shè)備的日常維護，從而滿足快節(jié)奏、連續(xù)化生產(chǎn)的要求。

7 結(jié)語

檢化驗工作作為生產(chǎn)環(huán)節(jié)的一個組成部分，與生產(chǎn)一樣，是一個由輸入到輸出的過程。因此，只有針對本企業(yè)檢驗?zāi)康暮腿蝿?wù)，建立一套結(jié)構(gòu)合理、準確可靠、運行穩(wěn)定、與生產(chǎn)相適應(yīng)的檢化驗體系，才能真正達到檢化驗工作的目的，起到為企業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展保駕護航的作用。

[1]陳衍凡.冶金實驗室的建設(shè)與管理[J].海南礦冶，1997（2）：41-44.

[2]李劍省，魏淑超，趙梅，等.淺談鋼鐵企業(yè)的檢化驗系統(tǒng)[J].山東冶金，2007，29（1）：73-75.

[3]萬桔瑞.鋼廠爐前快速實驗室的設(shè)計管理模式[J].鞍鋼技術(shù)，1994（11）：12-14.

[4]駱巨新.分析實驗室裝備手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

[5]李茂奎，高卓成，彭敦遠.萊鋼儀器分析技術(shù)現(xiàn)狀[J].萊鋼科技，2004（4）：30-32.

Construction and Management of Inspection and Test System in Iron and Steel Enterprise

The test and chemical examination system in iron and steel enterprises checks incoming raw materials and the products in production course,between process steps and factory products.The test methods include chemical analysis and physical test.The management and layout of analysis laboratories divide into centralized pattern and decentralized pattern.The system includes facilities and inspection personnel.Establishing supervision mechanism and strengthening the management for facilities and instruments are the important conditions to ensure the test and chemical examination tasks going with a swing.

ferrous metallurgy;test and chemical examination system;test method;mode;layout

TF087

B

1004-4620（2011）04-0057-03

2011-02-23

史玉奎，男，1972年生，1995年畢業(yè)于南京化工大學(xué)工業(yè)分析專業(yè)。現(xiàn)為山東石橫特鋼理化檢測中心工程師，從事冶金分析和管理工作。

SHI Yu-kui,NI Pei-yang,WANG Wei

（Shandong Shiheng Special Steel Group Corporation,Feicheng 271612,China）