運(yùn)用六西格瑪方法提升燒結(jié)礦混勻料穩(wěn)定性

張凡敏

（山鋼股份萊蕪分公司 煉鐵廠，山東 萊蕪271104）

1 前 言

為適應(yīng)降成本、壓庫(kù)存需求，山鋼股份萊蕪分公司煉鐵廠（以下簡(jiǎn)稱煉鐵廠）實(shí)時(shí)分析礦料性價(jià)比，動(dòng)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(dòng)，給生產(chǎn)質(zhì)量帶來(lái)了不可忽視的影響。2014年以來(lái)，萊蕪分公司煉鐵廠混勻料Tfe、SiO2波動(dòng)顯著升高，導(dǎo)致燒結(jié)礦品位及堿度波動(dòng)相對(duì)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(dòng)是制約燒結(jié)堿度的要因，且Tfe波動(dòng)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(guò)程改進(jìn)方法，是一套行之有效的解決問(wèn)題和提高企業(yè)績(jī)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(guò)對(duì)現(xiàn)有過(guò)程進(jìn)行界定、測(cè)量、分析、改進(jìn)和控制，消除過(guò)程缺陷和無(wú)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(jiàn)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(jiàn)圖2），分析得出12個(gè)重要輸入因子。

圖1 鐵前原料配料工藝流程

圖2 鐵前原料配料微觀流程

針對(duì)12個(gè)重要因子做失效模式分析（見(jiàn)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(chǎng)庫(kù)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(cāng)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(cāng)存這些原因清楚，可操作性強(qiáng)，可作為快速改善項(xiàng)目。

表1 FMEA分析

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(lái)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(dòng)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(duì)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?qǐng)?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(dòng)車輛使用時(shí)間，解決機(jī)動(dòng)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(lái)越小，且存在頭端部料不返回現(xiàn)象。通過(guò)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(dòng)、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(guò)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(cāng)存

為保證混勻料質(zhì)量穩(wěn)定，料位倉(cāng)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(cāng)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(guò)安裝料位倉(cāng)存報(bào)警、利用歷史趨勢(shì)圖加強(qiáng)工藝督察等措施，實(shí)現(xiàn)了倉(cāng)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(jiàn)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(chǎng)庫(kù)存、礦槽礦粉、濕度溫度”3個(gè)因子同時(shí)對(duì)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(chǎng)庫(kù)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(duì)“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(guò)技術(shù)改進(jìn)提升礦槽出料性能；針對(duì)“濕度溫度”因子采取的措施有：雨季降低配料料流，冬季開(kāi)啟解凍庫(kù)，雨季冬季盡量減少水分高的礦粉配加量。針對(duì)可控的“料場(chǎng)庫(kù)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(kù)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(kù)存，在質(zhì)量與成本的夾縫中尋求最佳控制水平。

表2 二次FMEA分析

為盡可能壓減礦料成本，目前實(shí)際料場(chǎng)庫(kù)存不僅量不夠，還存在礦料結(jié)構(gòu)不合理問(wèn)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(jiàn)表3。試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案及數(shù)據(jù)見(jiàn)表4（通過(guò)查詢相關(guān)歷史數(shù)據(jù)，填充試驗(yàn)結(jié)果）。

表3 因子試驗(yàn)水平設(shè)置

表4 試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案及數(shù)據(jù)

對(duì)平均偏差與料種、存量、成本的回歸分析結(jié)果如下：

項(xiàng)常量料種存量成本料種×料種存量×存量成本×成本S=0.289 337 R-Sq=71.54%；R-Sq（預(yù)測(cè)）=0.00%；R-Sq（調(diào)整）=58.40%項(xiàng)常量料種存量成本料種×料種存量×存量成本×成本系數(shù)0.361 14-0.139 66-0.062 97-0.279 6 0.7945 5 0.6345 5 0.674 55 PRESS=4.878 28系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)誤0.118 0 0.131 7 0.131 7 0.131 7 0.215 6 0.215 6 0.215 6 T P 3.060-1.061-0.478-2.123 3.686 2.943 3.129 0.009 0.308 0.64 0.053 0.003 0.011 0.008系數(shù)0.361 14-0.139 659-0.062 972 5-0.279 597 0.794 546 0.634 546 0.674 546

從回歸分析結(jié)果來(lái)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(lái)填充試驗(yàn)結(jié)果無(wú)法代表真實(shí)試驗(yàn)值。

用響應(yīng)優(yōu)化器對(duì)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(jiàn)圖3。

圖3 響應(yīng)優(yōu)化

通過(guò)上述分析可粗略提供參考結(jié)論：1）料場(chǎng)料種至少要維持在4～5個(gè)礦料種類。2）料場(chǎng)存量至少要維持在4萬(wàn)t以上。3）加強(qiáng)動(dòng)態(tài)管理，控制料場(chǎng)庫(kù)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(jiàn)圖4），混勻料質(zhì)量西格瑪水平、Ppk、Cpk比改善前顯著提高，過(guò)程能力得到大幅提高?；灸軡M足工序要求，達(dá)到項(xiàng)目要求。

圖4 改進(jìn)后過(guò)程能力分析

4 結(jié) 語(yǔ)

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(kù)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(méi)有完全發(fā)揮出來(lái)，尚需進(jìn)一步研究解決。