裴利斌

广东新兴铸管有限公司  广东 阳春 529600

摘要：在现代冶金工业中，生产质量是企业竞争力的核心要素之一。随着科技的不断进步，智能化冶金设备逐渐成为提升生产质量的关键手段。智能化设备不仅能够实现精准的生产过程控制和实时质量检测，还能通过大数据分析优化生产流程，降低能耗和成本。本文探讨了智能化冶金设备在提高生产质量中的重要作用，分析了其在生产过程控制、质量检测、数据分析等方面的优势，通过实际分析和理论研究，提出了发展策略，研究表明，智能化冶金设备能够显著提升冶金生产质量，推动行业向高效、绿色、智能化方向发展。

关键词：智能化冶金设备；生产质量；工业智能化；冶金行业；技术挑战

1 智能化冶金设备在提高生产质量中的作用

1.1 对生产稳定性的影响

冶金生产中生产的稳定性是保证产品质量最重要的因素之一。智能化冶金设备在引进先进自动化控制技术，实时监测系统和自适应调节机制等方面对生产稳定性产生诸多积极作用。（1）自动化控制技术大大降低人为因素在生产过程中的扰动。传统冶金生产过程中人工操作的精准度与稳定性很难一直处于最优状态，易受操作人员工作状态、技能水平不同等因素影响而造成生产波动^[1]。以高炉炼铁为例，智能化炉温控制系统可根据预设参数及实时采集数据对燃料输入量及鼓风量进行准确控制，保证炉内温度平稳在合适范围。相比较而言，人工对炉温进行控制不但很难达到这样准确的调整，操作人员受自身技能水平，操作经验等其他因素影响，炉温调整时间长，调整的精确度较差等，甚至出现因误判操作失误，进而诱发炉温的波动，影响铁水质量与产量。（2）实时监测系统是冶金生产中的“智能眼睛”，可以对生产中各参数进行全方位、无间断监测。以连铸生产为例，智能化铸坯表面质量监测系统可采用高分辨率摄像头及先进图像识别算法对铸坯表面裂纹、夹渣缺陷进行实时探测。当出现异常情况时，系统立即报警并向控制系统反馈有关信息，从而采取及时措施加以调节。这一实时监测功能使生产中存在的问题可以快速检测出来，以免问题进一步加剧，确保生产持续稳定。

1.2 智能检测作用

智能检测技术对于智能化冶金设备具有决定性作用，其渗透到冶金生产过程中的每一个环节，包括原料检验以及成品质量检测等，对生产质量的提升具有全方位保障^[2]。（1）原料检验阶段，智能检测技术可以对原料化学成分、物理性能及其他关键指标进行快速准确的分析。例如，通过使用X射线荧光光谱分析仪这类先进的智能设备，我们能够无损地对铁矿石、煤炭等原材料进行检测，并在极短的时间内获取它们的详细化学组成信息。这样有利于企业对原料质量进行严格把关，保证所投原料满足工艺要求，从而避免由于原料质量出现问题而造成生产波动、产品质量降低。企业通过分析海量原料检测数据，也可构建原料质量数据库，为后续原料采购、生产工艺优化等工作提供强大支撑。（2）进入到生产过程后，智能检测技术实时监控每道工序的中间产品，及时发现异常。以轧钢生产为例，智能化板形检测系统采用激光传感器及图像处理技术，实现了对钢板板形参数如板凸度、楔形度的在线检测。当板形发生偏差时，该系统立即向轧机控制系统反馈信息，并通过调节辊缝和轧制力来实时修正板形。该实时检测与反馈控制机制有效保障钢板板形质量，提高产品成材率。（3）成品质量检测环节中，智能检测技术更起到了至关重要的作用。以钢表面质量检测为例，利用先进机器视觉检测系统实现了钢表面高速、高精度检测，可精确识别划痕、麻点、氧化皮等多种表面缺陷。机器视觉检测比传统人工检测方法检测速度更快，精度更高，可靠性更强，可以极大地提高检测效率及准确性，避免了由于人工检测的主观性、疲劳性造成的漏检、误检。同时，该智能检测系统能够统计分析检测数据并产生详细质量报告，从而为企业质量管控及产品改进等提供强大的数据支持。

1.3 多设备协同作业

与传统的设备相比，智能化冶金设备通过网络通信技术实现了设备之间的互联互通和协同控制，提高了生产效率，保证了生产质量，同时根据上游工序的生产情况自动调整下游设备的参数，确保整个生产过程的顺畅和产品质量的稳定。尤其在铸管行业中，在铸管生产过程中从前线的熔炼、离心浇筑、退火炉到后线的整涂、喷锌、包装等，整个设备及工艺复杂、工艺参数较多，受人工干预影响较大，铸管生产过程中各关键工序的生产、工艺、质检、能耗等数据相互独立。为此新兴铸管采用智能化机器人，实现多设备协同作业，有效解决上述问题；（1）该智能化机器人具备独特的操作系统和自适应锻造技术，以及强大的数据分析能力，在使用过程中，机器人可以快速适应不同的铸造需求，无论是小批量定制还是大规模生产，都能迅速调整工艺参数，做到上下工序无缝衔接。通过角色切换的功能，机器人能够自如应对不同的生产场景，降低人工干预的需求，大幅减少生产周期，（2）配备了智能监测系统，利用高精度的传感器，能够实时监测铸造过程，包括温度、压力、振动等关键参数。不仅提高了生产的安全性，还确保了铸件的质量，减少了浪费和缺陷的发生率。

2 智能化冶金设备在提高生产质量中的挑战

2.1 在技术更新和设备兼容性之间存在矛盾

在科学技术快速发展的今天，智能化冶金设备方面新技术和新工艺不断涌现。但企业在寻求技术更新来改善生产质量时，经常会遇到技术更新和设备兼容性之间的冲突。一方面，新技术不断出现给冶金生产提供了许多优点。比如，先进的人工智能算法可以更加准确地预测出生产过程各参数的变化情况，对生产工艺进行优化；新的传感器技术能够实现更加全面、准确地监控生产环境，为智能化控制设备提供更加可靠的数据支撑。企业出于保持竞争力、提高生产质量与效益的强烈愿望，纷纷推出了这些新技术。另一方面，冶金企业现有的设备资产规模庞大，且大部分设备在长期的生产过程中已经形成了相对稳定的运行体系。企业在试图引进新技术的过程中，常常发现新技术与旧设备存在兼容性问题。比如，较早建成的冶金生产线自动化控制系统也许会使用比较陈旧的通信协议与接口标准，新型智能化检测设备或者控制模块也许会根据崭新的技术架构与通信协议来进行设计。由此带来了当新设备与原有生产线连接后，接口适配及通信协议转换等工作都要耗费很多时间与精力。若兼容性问题处理不好，不但不一定能达到新技术应有的效果，而且会使整个生产系统失灵，从而影响正常生产。技术更新快，在设备升级改造过程中，企业往往很难保证在今后一段时期内新引进的技术仍保持先进性。比如，刚刚投入运行的某智能化冶金设备由于业内更先进技术的涌现，也许仅仅数年之后便显得滞后。这使企业技术投资决策陷入了困境：若技术更新、设备升级频繁，则成本压力大；而若更新速度太慢，就会使企业陷入市场竞争的不利境地。

2.2 智能化设备运行维护和人才需求

智能化冶金设备应用范围越来越广，给设备运行和维护管理带来更多需求，但与此同时也产生了匹配人才需求的挑战。（1）智能化冶金设备集各种先进技术于一体，例如自动化控制技术、信息技术以及传感器技术等，与传统的冶金设备相比较，智能化冶金设备的结构以及运行原理都要复杂得多。它要求设备运维人员除了具有坚实的机械和电气基础知识外，还要有先进的自动化控制技术、计算机技术和数据分析处理能力。但是，当前很多冶金企业运维人员多按传统设备运维模式进行培训，其面对智能化设备时，通常缺少相关技术知识与技巧，很难有效开展设备日常保养、故障诊断与维修工作。比如，智能化冶金设备自动化控制系统一旦发生故障，运维人员必须要有对复杂控制逻辑以及软件程序等的分析能力，才可以对故障原因做出精准的判断并进行维修。而且，传统运维人员在硬件层面可能更加善于应对故障，在软件系统以及智能算法层面就显得捉襟见肘。另外，智能化设备一般都会产生海量运行数据，怎样有效地对其进行分析与挖掘，并从其中挖掘出宝贵信息，用于对设备进行状态监测及预测性维护，也成为运维人员的主要难题。（2）为适应智能化设备运行维护要求，企业需加强人才培养与引进。一方面，企业可联合高校、职业院校及其他教育机构进行定制化人才培养项目。从企业自身需要出发，开设相关专业课程及实践教学环节，以培养出不仅了解冶金工艺，还精通智能化设备运维的复合型人才。另一方面，企业应加强对现有运维人员的培训工作，通过内部培训、外部培训、技术交流等多种方式，不断提升技术水平和业务能力。

2.3 成本方面

智能化设备的研发、生产和销售过程中需要投入大量的资金和技术资源，因此其价格相对较高，其成本方面包括：设备购置成本、设备维护成本、人员配置成本、能耗成本等。因此目前来说无法做到普及使用；（1）设备购置成本较高，初始投入资金较大，一些复杂的智能化设备还需要专业人员进行安装和调试；（2）后期的设备维护需要专业工具、备件和技术人员，维护成本高，如进口设备的备件价格昂贵，且维修服务费用高，软件系统的授权以及定期的升级更新均需要投用相应费用；（3）为了让操作人员能够熟练使用和维护智能化设备，需要对相关人员进行培训，包括内部培训和外部培训，人才需求成本高；（4）部分智能化设备运行功率高，且数据处理、监控系统等也消耗能源，增加能耗成本，如智能检测设备长期运行的电力消耗。

智能化设备成本受多种因素影响，企业在采购和使用智能化设备时，需要综合考虑各种成本因素，进行全面的成本分析和预算规划，以确保设备的投资回报和长期稳定运行，因此对于中小型企业来说，资金压力大，无法做到普及使用。

3 结束语

智能化冶金设备对于提升冶金生产质量有着显著优势，也是促进产业转型升级发展的主要动力。但它在应用中所面临的挑战是不可忽视的。从强化技术研发，优化数据管理，培养专业人才和促进设备标准化等方面能够有效地应对上述挑战，发挥智能化设备应有的功能。在今后的发展中，冶金行业要进一步加快智能化转型的步伐，实现高质量可持续的发展，助力全球工业的升级。

参考文献：

[1]  张俊,付振刚.冶金轧制设备技术数字化智能化发展分析[J].信息记录材料,2022,23(02):212-214.

[2]  王良伟.冶金企业工业4.0背景下的智能化电气控制系统研究[J].冶金与材料,2023,43(11):46-48.