裴利斌

廣東新興鑄管有限公司  廣東 陽春 529600

摘要：在現代冶金工業中，生產質量是企業競爭力的核心要素之一。隨著科技的不斷進步，智能化冶金設備逐漸成為提升生產質量的關鍵手段。智能化設備不僅能夠實現精準的生產過程控制和實時質量檢測，還能通過大數據分析優化生產流程，降低能耗和成本。本文探討了智能化冶金設備在提高生產質量中的重要作用，分析了其在生產過程控制、質量檢測、數據分析等方面的優勢，通過實際分析和理論研究，提出了發展策略，研究表明，智能化冶金設備能夠顯著提升冶金生產質量，推動行業向高效、綠色、智能化方向發展。

關鍵詞：智能化冶金設備；生產質量；工業智能化；冶金行業；技術挑戰

1 智能化冶金設備在提高生產質量中的作用

1.1 對生產穩定性的影響

冶金生產中生產的穩定性是保證產品質量最重要的因素之一。智能化冶金設備在引進先進自動化控制技術，實時監測系統和自適應調節機制等方面對生產穩定性產生諸多積極作用。（1）自動化控制技術大大降低人為因素在生產過程中的擾動。傳統冶金生產過程中人工操作的精準度與穩定性很難一直處于最優狀態，易受操作人員工作狀態、技能水平不同等因素影響而造成生產波動^[1]。以高爐煉鐵為例，智能化爐溫控制系統可根據預設參數及實時采集數據對燃料輸入量及鼓風量進行準確控制，保證爐內溫度平穩在合適范圍。相比較而言，人工對爐溫進行控制不但很難達到這樣準確的調整，操作人員受自身技能水平，操作經驗等其他因素影響，爐溫調整時間長，調整的精確度較差等，甚至出現因誤判操作失誤，進而誘發爐溫的波動，影響鐵水質量與產量。（2）實時監測系統是冶金生產中的“智能眼睛”，可以對生產中各參數進行全方位、無間斷監測。以連鑄生產為例，智能化鑄坯表面質量監測系統可采用高分辨率攝像頭及先進圖像識別算法對鑄坯表面裂紋、夾渣缺陷進行實時探測。當出現異常情況時，系統立即報警并向控制系統反饋有關信息，從而采取及時措施加以調節。這一實時監測功能使生產中存在的問題可以快速檢測出來，以免問題進一步加劇，確保生產持續穩定。

1.2 智能檢測作用

智能檢測技術對于智能化冶金設備具有決定性作用，其滲透到冶金生產過程中的每一個環節，包括原料檢驗以及成品質量檢測等，對生產質量的提升具有全方位保障^[2]。（1）原料檢驗階段，智能檢測技術可以對原料化學成分、物理性能及其他關鍵指標進行快速準確的分析。例如，通過使用X射線熒光光譜分析儀這類先進的智能設備，我們能夠無損地對鐵礦石、煤炭等原材料進行檢測，并在極短的時間內獲取它們的詳細化學組成信息。這樣有利于企業對原料質量進行嚴格把關，保證所投原料滿足工藝要求，從而避免由于原料質量出現問題而造成生產波動、產品質量降低。企業通過分析海量原料檢測數據，也可構建原料質量數據庫，為后續原料采購、生產工藝優化等工作提供強大支撐。（2）進入到生產過程后，智能檢測技術實時監控每道工序的中間產品，及時發現異常。以軋鋼生產為例，智能化板形檢測系統采用激光傳感器及圖像處理技術，實現了對鋼板板形參數如板凸度、楔形度的在線檢測。當板形發生偏差時，該系統立即向軋機控制系統反饋信息，并通過調節輥縫和軋制力來實時修正板形。該實時檢測與反饋控制機制有效保障鋼板板形質量，提高產品成材率。（3）成品質量檢測環節中，智能檢測技術更起到了至關重要的作用。以鋼表面質量檢測為例，利用先進機器視覺檢測系統實現了鋼表面高速、高精度檢測，可精確識別劃痕、麻點、氧化皮等多種表面缺陷。機器視覺檢測比傳統人工檢測方法檢測速度更快，精度更高，可靠性更強，可以極大地提高檢測效率及準確性，避免了由于人工檢測的主觀性、疲勞性造成的漏檢、誤檢。同時，該智能檢測系統能夠統計分析檢測數據并產生詳細質量報告，從而為企業質量管控及產品改進等提供強大的數據支持。

1.3 多設備協同作業

與傳統的設備相比，智能化冶金設備通過網絡通信技術實現了設備之間的互聯互通和協同控制，提高了生產效率，保證了生產質量，同時根據上游工序的生產情況自動調整下游設備的參數，確保整個生產過程的順暢和產品質量的穩定。尤其在鑄管行業中，在鑄管生產過程中從前線的熔煉、離心澆筑、退火爐到后線的整涂、噴鋅、包裝等，整個設備及工藝復雜、工藝參數較多，受人工干預影響較大，鑄管生產過程中各關鍵工序的生產、工藝、質檢、能耗等數據相互獨立。為此新興鑄管采用智能化機器人，實現多設備協同作業，有效解決上述問題；（1）該智能化機器人具備獨特的操作系統和自適應鍛造技術，以及強大的數據分析能力，在使用過程中，機器人可以快速適應不同的鑄造需求，無論是小批量定制還是大規模生產，都能迅速調整工藝參數，做到上下工序無縫銜接。通過角色切換的功能，機器人能夠自如應對不同的生產場景，降低人工干預的需求，大幅減少生產周期，（2）配備了智能監測系統，利用高精度的傳感器，能夠實時監測鑄造過程，包括溫度、壓力、振動等關鍵參數。不僅提高了生產的安全性，還確保了鑄件的質量，減少了浪費和缺陷的發生率。

2 智能化冶金設備在提高生產質量中的挑戰

2.1 在技術更新和設備兼容性之間存在矛盾

在科學技術快速發展的今天，智能化冶金設備方面新技術和新工藝不斷涌現。但企業在尋求技術更新來改善生產質量時，經常會遇到技術更新和設備兼容性之間的沖突。一方面，新技術不斷出現給冶金生產提供了許多優點。比如，先進的人工智能算法可以更加準確地預測出生產過程各參數的變化情況，對生產工藝進行優化；新的傳感器技術能夠實現更加全面、準確地監控生產環境，為智能化控制設備提供更加可靠的數據支撐。企業出于保持競爭力、提高生產質量與效益的強烈愿望，紛紛推出了這些新技術。另一方面，冶金企業現有的設備資產規模龐大，且大部分設備在長期的生產過程中已經形成了相對穩定的運行體系。企業在試圖引進新技術的過程中，常常發現新技術與舊設備存在兼容性問題。比如，較早建成的冶金生產線自動化控制系統也許會使用比較陳舊的通信協議與接口標準，新型智能化檢測設備或者控制模塊也許會根據嶄新的技術架構與通信協議來進行設計。由此帶來了當新設備與原有生產線連接后，接口適配及通信協議轉換等工作都要耗費很多時間與精力。若兼容性問題處理不好，不但不一定能達到新技術應有的效果，而且會使整個生產系統失靈，從而影響正常生產。技術更新快，在設備升級改造過程中，企業往往很難保證在今后一段時期內新引進的技術仍保持先進性。比如，剛剛投入運行的某智能化冶金設備由于業內更先進技術的涌現，也許僅僅數年之后便顯得滯后。這使企業技術投資決策陷入了困境：若技術更新、設備升級頻繁，則成本壓力大；而若更新速度太慢，就會使企業陷入市場競爭的不利境地。

2.2 智能化設備運行維護和人才需求

智能化冶金設備應用范圍越來越廣，給設備運行和維護管理帶來更多需求，但與此同時也產生了匹配人才需求的挑戰。（1）智能化冶金設備集各種先進技術于一體，例如自動化控制技術、信息技術以及傳感器技術等，與傳統的冶金設備相比較，智能化冶金設備的結構以及運行原理都要復雜得多。它要求設備運維人員除了具有堅實的機械和電氣基礎知識外，還要有先進的自動化控制技術、計算機技術和數據分析處理能力。但是，當前很多冶金企業運維人員多按傳統設備運維模式進行培訓，其面對智能化設備時，通常缺少相關技術知識與技巧，很難有效開展設備日常保養、故障診斷與維修工作。比如，智能化冶金設備自動化控制系統一旦發生故障，運維人員必須要有對復雜控制邏輯以及軟件程序等的分析能力，才可以對故障原因做出精準的判斷并進行維修。而且，傳統運維人員在硬件層面可能更加善于應對故障，在軟件系統以及智能算法層面就顯得捉襟見肘。另外，智能化設備一般都會產生海量運行數據，怎樣有效地對其進行分析與挖掘，并從其中挖掘出寶貴信息，用于對設備進行狀態監測及預測性維護，也成為運維人員的主要難題。（2）為適應智能化設備運行維護要求，企業需加強人才培養與引進。一方面，企業可聯合高校、職業院校及其他教育機構進行定制化人才培養項目。從企業自身需要出發，開設相關專業課程及實踐教學環節，以培養出不僅了解冶金工藝，還精通智能化設備運維的復合型人才。另一方面，企業應加強對現有運維人員的培訓工作，通過內部培訓、外部培訓、技術交流等多種方式，不斷提升技術水平和業務能力。

2.3 成本方面

智能化設備的研發、生產和銷售過程中需要投入大量的資金和技術資源，因此其價格相對較高，其成本方面包括：設備購置成本、設備維護成本、人員配置成本、能耗成本等。因此目前來說無法做到普及使用；（1）設備購置成本較高，初始投入資金較大，一些復雜的智能化設備還需要專業人員進行安裝和調試；（2）后期的設備維護需要專業工具、備件和技術人員，維護成本高，如進口設備的備件價格昂貴，且維修服務費用高，軟件系統的授權以及定期的升級更新均需要投用相應費用；（3）為了讓操作人員能夠熟練使用和維護智能化設備，需要對相關人員進行培訓，包括內部培訓和外部培訓，人才需求成本高；（4）部分智能化設備運行功率高，且數據處理、監控系統等也消耗能源，增加能耗成本，如智能檢測設備長期運行的電力消耗。

智能化設備成本受多種因素影響，企業在采購和使用智能化設備時，需要綜合考慮各種成本因素，進行全面的成本分析和預算規劃，以確保設備的投資回報和長期穩定運行，因此對于中小型企業來說，資金壓力大，無法做到普及使用。

3 結束語

智能化冶金設備對于提升冶金生產質量有著顯著優勢，也是促進產業轉型升級發展的主要動力。但它在應用中所面臨的挑戰是不可忽視的。從強化技術研發，優化數據管理，培養專業人才和促進設備標準化等方面能夠有效地應對上述挑戰，發揮智能化設備應有的功能。在今后的發展中，冶金行業要進一步加快智能化轉型的步伐，實現高質量可持續的發展，助力全球工業的升級。

參考文獻：

[1]  張俊,付振剛.冶金軋制設備技術數字化智能化發展分析[J].信息記錄材料,2022,23(02):212-214.

[2]  王良偉.冶金企業工業4.0背景下的智能化電氣控制系統研究[J].冶金與材料,2023,43(11):46-48.