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创新高效的钢管生产解决方案 任何直径、壁厚、及钢种 – 西马克集团可为所有钢管生产 提供经济高效的机械设备。作为一个可信赖的工艺伙伴， 我们同样可为用户按需定制创新设计、以及覆盖整个设备 生命周期的广泛服务。这使我们成为世界管材生产设备的 首选供应商。
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2016年8月號
STI cover 1.pdf 1 7/31/16 3:57 PM
本圖片由ORI提供
2 煉鐵
倉庫的融冰、干燥和預熱處理 C
M
5 軋製
Y
CM
MY
CY
CMY
K
使用一種攝像光導䊹維網絡 來追蹤熱軋鋼卷 編輯部
2
主編 Matthew Moggridge 電話：+44 (0) 1737 855151 電郵：matthewmoggridge@quartzltd.com 顧問編輯 Dr. Tim Smith PhD, CEng, MIM 制作編輯 Annie Baker 廣告製作 Martin Lawrence 營銷部 國際銷售經理 Paul Rossage 電郵：paulrossage@quartzltd.com 電話：+44 (0) 1737 855116 銷售總監 Ken Clark 電郵：kenclark@quartzltd.com 電話：+44 (0) 1737 855117 行政總監 Steve Diprose 電郵：stevediprose@quartzltd.com 電話：+44 (0) 1737 855164 行政總裁 Paul Michael
17
國際鋼鐵時代雜誌中文版 權威的鋼鐵工業專業刊物 中文版每年5月和9月出版兩期 Steel Times International(國際鋼鐵時代)是英國 出版的久負盛名的英文雜誌，登載技術論文，全 球鋼鐵工業的訊息和評論。本刊出版中文版專刊 也有15年的歷史。 免費贈閱中文版 如欲免費取閱國際鋼鐵時代中文版雜誌， 請與中國國際貿促會冶金分會聯繫。 地址：中國北京 100711 東四西大街46號 聯繫人：丘廣俊 電郵：qiu@mc-ccpit.com 欲知Steel Times International詳情， 請上網址：www.steeltimesint.com
出版人： Quartz Business Media Ltd. Quartz House, 20 Clarendon Road, Redhill, Surrey RH1 1QX, UK. 電話：+44 (0)1737 855000 傳真：+44 (0)1737 855034 網址： www.steeltimesint.com
8 特種鋼
高速鋼(HSS)生產的創新
12 氧氣煉鋼
直接吹煉法可提高BOF煉鋼的生產力
16 安全
零事故？怎樣才能做到？
18 特種鋼 8
發行 本刊在中國每年出版兩期，由中國國際貿促會 冶金分會(MC-CCPIT)發行。 地址：中國100711北京東四西大街46號 欲知免費發行詳情，請與丘廣俊先生聯繫。 電郵：qiu@mc-ccpit.com
21 提高聲譽
不同人對鋼鐵行業 不同的評論與看法？
© Quartz Business Media ltd 2016
ISSN 0143-7796
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冷軋機的最優化
22 國際鋼鐵時代 — 2016年8月 — 1
煉鐵
倉庫的融冰、干燥和預熱處理 一個煉鋼高爐的穩定運行，需要對這些諸多的投入和影響因素等進行仔細的考慮，包括爐頂的熱量平衡以及質量守恆、高爐 系統的穩定運行等。如果在高爐的頂部存在大量的局部高溫區域，那麼將會導致高爐出現許多額外的熱損失，在運行的過程 中，高爐的熱效率也將會顯著降低，同時粉塵的排放量將會進一步提高，而且對於那些投料的設備，也都將會增加這些部分 的壓力。當高爐之中的溫度降低到某一個設定的閥值的時候，將會導致冷卻下來的水分進入到爐膛內部，而這些水分將會與 爐膛內部的原料混合，由於這些物料的溫度較低，這些水分也無法蒸發，只能沉積在高爐的內部。在爐子的較低位置上，大 量的水會在低溫的作用下進行凝結，從而沈降下來，在這些物料的上部，水會逐漸積累，最終導致的結果將是爐膛內部的水 隨著時間的推移，將會越來越多。 本文作者：Roman Vaynshteyn*，Peter Verbraak*。 高爐中將會出現大量的水，而這些水的積 聚將會導致爐膛中所發生的「反應的高 度」相應的減小，導致高爐內部的整體效 率不斷降低。因此，對於煉鋼高爐的操作 人員來說，需要形成這樣的一個操作的制 度或者規範。 但是，當這些高爐中在反應的時候， 應該所能夠達到的平衡，將會被收到干擾 和破壞，這些都是源於一是在輸入的原料 之中含有大量的水分，另一種情況是爐膛 頂部的溫度過低。而當這些高爐位於印度 的時候，由於印度存在較長時間的雨季， 在這期間所進行的高爐煉鋼，都將會受到 嚴重的影響。在遙遠的巴西，也會發生諸 如此類的情況，而對於那些位於歐洲的煉 鋼高爐來說，這種情況的發生概率，將會 遠遠小於其他地方，但是在這些工廠中， 如果這些焦炭是存儲在倉庫中的時候，那 麼其中所含有的水分含量也會很大，也將 很容易達到8%，就算是這些將要投遞到 高爐之中的物料顆粒，其中的含水量也將 會達到4%到5%左右。然而，在俄羅斯和
單位
烏克蘭等這些地方，對於多數的高爐運 行，並沒有收到很大的影響，鐵礦的燒結 率很高，原因是投入到高爐中的礦石等物 料 ， 並 沒 有 被 儲 存 很 長 的 時 間 。 還有就是，在一些偶然的時候，我們依然 可以在填料的存儲位置的下方看到明火的 出現，而這些明火的出現位置，都是在原 料冷卻系統的地方，這樣會阻礙震動投料 設備的工作，進而會影響整個系統的運行 情況。 對於原材料中含有大量、甚至是超標 的有關於水的問題，在美國的北部地區也 會受到這個問題的影響，這些物料中將含 有大量的水，進而影響高爐的效率。在這 些大量含水的物料進入到整個煉鋼系統之 中的時候，將會被冷卻，甚至在一些極端 的情況下將會導致偶爾發生凍結，從而嚴 重影響生產的進行。 對於這些物料來說，其溫度普遍存在 較低的狀況，且物料中也含有大量的水 分，這些都會對高爐的運行產生巨大的影 響，導致運行過程不穩定。 所有的焦炭
正常的水分含量 很高的水分含量
煤炭的輸入
正常的水分含量
定義這些問題 一般來說，當煉鋼高爐的運行效率較低的 時候，高爐的燃油使用量會大大增加，同 時高溫燒結物的產生效率較高，在這些穩 定運行的高爐之中，都存在著這樣一個穩 定積極的平衡過程，這些平衡包括以下幾 個方面，由高爐反應產生的熱量平衡導致 熱量不斷向上傳輸，頂部的水分輸入也存 在一個平衡的過程，而對於被輸送到高爐 裡面的物料的溫度，這些所有的平衡過 程，都是高爐能夠穩定運行的基礎。對於 運行的鋼鐵熔爐來說，基本上都具有這樣 的特性，高爐中所使用的煤粉的揮發分是 很高的，也會導致上述問題的發生。天然 的輸入，帶來了大量的氫元素進入到爐子 之中，而在爐膛的軸向方向上，大量的氫 元素將會發生還原反應，最終產物以水的 形式轉化出來，這也是向高爐中引入水的 一種存在方式。對於不同的輸入物料，都 會給高爐中帶入一定量的水，這些水都會 在爐頂的位置達到一個平衡，如表1所示。 針對由於物料的輸入而導致的大量水
很高的水分含量
天然氣的輸入
正常的水分含量
焦炭的使用量
kg/tHM
490
490
380
380
380
380
焦炭中的水分含量
重量 %
3%
9%
3%
9%
3%
9%
由焦炭帶入的水量
kg/tHM
15
44
11
34
11
礦石的消耗量
kg/tHM
1,600
1,600
1,600
1,600
1,600
1,600
礦石中的水分含量
重量 %
1%
4%
1%
4%
1%
4%
由礦石帶入的水量
kg/tHM
16
64
16
64
16
64
鼓風額外的蒸汽
g/Nm3
40
40
20
20
20
20
Nm3/tHM
870
870
870
870
870
870
kg/tHM
35
35
17
17
17
17
蒸汽水量
kg/tHM
14
14
7
7
7
7
煤粉的輸入含量
kg/tHM
-
-
120
120
-
-
煤粉的揮發分含量
重量 %
-
-
17%
17%
-
-
煤炭中帶入的氫氣
kg/tHM
-
-
5.1
5.1
-
-
“反應過程”水汽量
kg/tHM
-
-
18
18
-
天然氣的輸入比例
kg/tHM
-
-
-
-
100
100
天然氣帶入的氫氣
kg/tHM
-
-
-
-
22.5
22.5
熱風的消耗量 鼓風額外的蒸汽
很高的水分含量
34
“過程中”產生的額外
PCI過程中帶入的 -
NG過程中帶入的 “反應過程”水汽量
kg/tHM
81
81
爐膛頂部所含有的全部水量
kg/tHM
115
186
45
122
53
273%
124
234%
161%
表1 在不同的運行工況下，高爐頂部的水平衡 達涅利公司Corus BV Rooswijkweg 291號，1951 ME Velsen-Noord，位於荷蘭，電話號碼：+31 6 46700957，電子郵件：Roman.Vaynshteyn@danieli-corus。
2 — 2016年8月 — 國際鋼鐵時代
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煉鐵 改變
基礎
焦炭含水量
最小 RAFT O2
Ttop=100, CR
產量減小
平衡的
LowTtop
LowTtop
dP增加
平衡的
%wt
5.0
13.0
13.0
13.0
13.0
%
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
噸/天
3592
3592
3592
3592
3344
2.3
2.3
2.3
2.3
2.1
焦炭的水分 鐵礦石中的全部水分 每天的生產量
無延遲的情況下的生產力 THM/m3/24h Nm3/min
2457
2457
2564
2664
2489
氧氣的含量 (額外增加)
%體積
7.0
7.0
5.8
5.8
5.8
鼓風中所含有的所有水分
g/Nm3
45
45
45
45
45
鼓風的溫度
攝氏度
1000
1000
1000
1000
1000
通道內的火焰溫度
攝氏度
2157
2157
2102
2116
2113
鼓風的壓力
kPa(g)
205
205
210
217
205
kPa
124
124
129
136
124
頂部壓力
kPa(g)
81
81
81
81
81
頂部燃氣的溫度
攝氏度
112
68
88
101
100
頂部燃氣的體積
Nm3/min
3891
3891
4004
4176
3900
PCI的所佔比例（干）
kg/THM
120
120
120
120
120
焦炭的含量比例
kg/THM
442
442
442
467
468
鼓風的體積
載料的壓力降
28
390
24
380
20
370
16
360
12
350
8
340
4
330
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
礦石的含水量，% 焦炭，kg/tHM
9
6000
6
5000
5
4000
4
3000
3
2000
2
1000
1
0
氧氣的體積含量，%
32
400
產量，tHM/天
410
一氧化碳含量，%
焦炭使用量，kg/tHM
表2 在各種典型運行工況下，對水分的增加
0 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
礦石的含水量，%
一氧化碳含量，%
產量，tHM/天
氧氣的體積含量，%
圖1 在一個使用100%的鐵礦石運行的高爐中，礦石中水分的影響
分的帶入，高爐的操作人員已經開發了這 樣一套典型的措施，來對這些增加的水分 進行相應的處理。方法之一便是減少高爐 內部的物料的氧氣濃度，使得高爐之中不 要出現富氧的環境。從本質上來看，這種 處理方式顯著增加了高爐中的氮氣的流動 量，但是氮氣並不是高爐中發生的化學反 應的一部分，並不參與高爐中的化學反應 的過程，作為一種熱量的傳輸介質，可以 將熱量從爐子底部的區域帶入到相對爐底 更高的位置，使得這裡的物料溫度提高， 從而增加其反應速率。在一些特殊的情況 下，運營商或者操作人員所需的操作，只 能是通過增加焦炭的輸入量和使用率，來 維持其系統的穩定運行。 將以上過程進行相應程度的量化，其 量化結果如表2所示。 • 在表2中，第一列所給出的運行工況， 是對於一個處於穩定運行工況下的高爐 來說的——在這種情況下，高爐的運行 過程將是可以持續的，並且可以保持長 期的不間斷運行。 • 而對於表中的第二列來說（所表示的名 字為「擾動」），他所表達的意義是這 www.steeltimesint.com
樣的，表明瞭焦炭中所增加的水分對整 個系統運行的影響——結果顯示，在這 種情況下，在高爐頂部的位置，其溫度 較低，最低溫度將能夠下降到68℃。這 樣的工況並不能夠穩定運行，也無法保 證高爐的長期有效運行的狀態，進而會 縮短運行的時間。 • 表中的第三列——（「是對表中第一列 的回應，是第一階段的體現和反饋」）， 在富氧環境中，氧氣的含量顯著降低， 這就導致了高爐爐膛頂部溫度的增長 （頂部溫度一度增加到88℃），但是對 於這樣的情況來說，雖然對爐溫的提高 起到了一定的作用，但是對於想要的一 個穩定運行的長期過程來說，依然是稍 顯不足的。 • 「相對於步驟2#的回應和處理方法」是 通過這樣一個過程來完成的，那就是對 於每噸加熱的金屬材料來說，都將增加 額外的25公斤的焦炭的消耗，而增加這 些焦炭就是希望所產生的熱量是能夠增 加爐膛內部的整體溫度，使得爐頂的溫 度能夠增加到一個所需要的最小值，確 保煉鋼的反應能夠順利穩定進行，但是
這些焦炭的增加對於爐內壓力的影響， 會使得爐膛內部的壓力大量降低，使得 其無法滿足煉鋼反應的條件。壓降的絕 對值有可能也不是其中最極端的情況， 對於高爐的穩定運行來說，總歸還有其 他的控制因素。 • 然而在另一方面，「相對於步驟3#的回 應和處理方法」是通過進一步改變高爐 內部的壓力降，使得該工況下的壓降回 到最原始的設定值，保持其壓降的初始 結果。而最後一列代表這樣的一種狀 況，高爐的運行重新回到了一個平衡的 過程，可以長期進行運行而不出現停車 或產量大大降低的狀況。 不妨將表2中的第一列和表2中的第二 列做一個簡單的對比，我們很明顯可以發 現這樣一個情況，其鋼鐵的生產量降低了 大約有7%，而與此同時，還導致了焦炭的 使用量增加了大約有6%，這些都將是不利 於高爐的生產的。 這個相似的例子也可以在圖1中找到相 關的聯繫，在圖1中，揭示了這樣一個關 係，在一個使用100%的鐵礦石作為原料的 高爐中，隨著礦石中水分的不斷增加，當 國際鋼鐵時代 — 2016年8月 — 3
煉鐵 其到達一個確定的含量或者等級的時候， 焦炭的使用量將能夠穩定在一個較為平穩 的水平上，但是一旦超過這個值之後，那 麼焦炭用量這個指標將有可能會出現急劇 上漲的趨勢。在這樣的情況下，保持高爐 穩定的產量和運行將是一個不可能達到的 任務。還有一點也是顯而易見的，如上文 所講的那樣，這樣一個所謂的「可以控制 和達到的極限值」將是獨一無二的，換句 話說，對於每一台不同形式的高爐來說， 這個值都不是相同的，而且無法通過計算 或者理論的方法確定下來。 礦石和焦炭之中均含有大量的水分， 這些原料會被投入到高爐中的情況下也對 爐膛內部的溫度產生一定的影響，其影響 的結果甚至可能會超過前文所描述的情 況。當這些礦石剛被投入到高爐之中的時 候，這些礦石中所含有的水分將達到6%。 而當其被加熱到35℃的時候，其中包含的 水分將會只有3%能夠剩下，高爐中的鋼鐵 產量的增加量將能夠達到超過20%，而減少 的焦炭的使用量也能夠達到12%左右，對運 行結果有巨大的優化作用。
工程化的解決方案 正如上文所描述的那樣，在應對高爐運行 過程中可能遇到的所有挑戰的時候，高爐 的操作人員將有可能採取不同的措施來幫 助解決。對於高爐系統來說，最大程度地 減小焦炭中所含有的水分，在一個低水分 的條件下進行運行，對於投料運行等等其 他的因素來說，我們希望建立一個溫暖的 環境，讓系統能夠更加穩定高效地運行。 除此之外，達涅利公司還研制和開發了這 樣一種新型的系統，這個系統是針對那些 被長期儲存的原料來說的，這些原料中含 有大量的水，這套系統，就是要對這些原 料中的水分進行一定程度的融冰和預熱。 這樣的一套系統均能夠起到一定的作用。 對於這個系統來說，其中包含了大量 的原理和規則，而其中最基本的原則如下 文所示：在儲存有大量原料礦石的儲物罐 內，通入大量的干熱燃氣，使得儲料罐中
4 — 2016年8月 — 國際鋼鐵時代
的水汽能夠隨著燃氣的運動被帶走，起到 一個干燥的作用。而在這些燃氣通過儲物 罐的時候，燃氣也同時發生著相應的變 化，高溫的燃氣吸收儲料罐的大量熱量被 領冷卻，而使得物料被進一步加熱，同 時，物料中含有的水汽在高溫燃氣的流動 過程中發生氣化，也被這些燃氣帶走，導 致燃氣的濕度發生相應的增加，甚至會導 致燃氣飽和，而當這些燃氣離開儲料罐的 時候，其含量是可控的，而且需要將其進 行相應的清潔處理。儲料罐在設計之初並 沒有考慮承壓的情況，因此，這些儲料罐 中的壓力不能超過其設定的最大值，因 此，對於整個系統來說，需要進行嚴格仔 細的控制，確保其達到一個穩定的平衡， 同時，對於不同設備部分的壓力來說，需 要精確的控制。在系統的運行過程中，都 會出現相同的壓力降，這是無法改變的， 那麼就會出現這樣一個問題，並不是所有 的物料都能夠通過這樣的方法來進行處 理，對於這個系統的限制主要包括這樣幾 種物料：焦炭、加工過的焦炭顆粒以及一 些鐵礦石等等。 這樣一套干燥物料的系統包括一些用 於提供壓力和動量的風機，一個用來產生 高溫燃氣的燃氣發生器，一些運輸用的管 道，燃氣收集裝置，除塵去污的淨化系 統，以及針對於這個系統來進行的控制系 統。具體的示意圖如圖2所示。這套余熱回 收系統能否產生一定的經濟性，這是由許 多特定的因素所限定的，有這樣一個具體 的實例，在北美洲增加余熱回收系統所帶 來的經濟效益很差，對工廠的整體效益幾 乎沒有什麼改善，而對於位於歐洲的鋼鐵 製造廠來說，他的安裝將是可行的，並且 會有效改進工廠的運行，對整體工廠高爐 產生巨大的作用。 對於這樣一套預熱系統來說，他的設 計可以做到一個很好的效果，使得焦炭和 礦石原料能夠完全達到一個全部干燥的效 果。在絕大多數情況下，將這些原料中的 水分干燥到1-2%就已經是足夠的了，對於 一套新的干燥系統來說，預計花費的時間
將會達到一個12個月的時間範圍，而這段 投資回收期的長短主要取決於以下幾個因 素，對於儲料罐來說，所能接受的水汽含 量的範圍，對於高爐來說，其所能夠運行 和停車的最小時間間隔，這對於連接該系 統和其正常的運行是至關重要的。
概括和總結 對於煉鋼行業來說，管理和運行一套 完整的高爐系統是必不可少的一件事，而 當這些高爐在冬天將會面臨十分嚴峻的挑 戰。這些使得煉鋼所需的成本增加。 針對高爐運行中普遍遇到的挑戰，達 涅利康里斯集團，已經開發了這樣一套程 序系統，這套系統可以集成到高爐儲料罐 的內部，從而可以給操作人員提供一種全 新的解決方案，在這些原料被輸送到高爐 中之前，操作人員可以在這種系統的幫助 下，精確控制物料中的水分和溫度，是系 統穩定運行的保障。 這樣一個全新的系統相對回收週期更 短，只有大約12個月的時間左右，這些系 統可以幫助他們的操作人員實現高爐的穩 定運行。█
圖2 儲料罐預熱系統的整體示意圖
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軋製
使用一種攝像光導纖維網絡 來追踪熱軋鋼捲 在波卡羅(Bokaro)鋼鐵工廠，為了確保能夠正確的將生產出的熱軋鋼捲送出去，進行派發，或者為了使得該熱軋卷生產的工 藝流程能夠正常地完成，一種以(電荷耦合元件)CCD相機為基礎的，開發了一種具有數字記錄功能的攝像機監測器網絡，利 用這種帶有數字記錄功能的攝像機監測器網絡技術，可以對熱軋鋼捲的性能進行觀察和鑑別。該技術已經取代了可能出錯的 人工手動操作系統，因為在手動系統中，需要對熱軋鋼捲進行額外的操作，從而來查看熱軋鋼捲的識別資料(IDs)。 本文是由R K Jha*、K Mallik*、H N Das*、A Kumar**、T Ravindran** 以及R S Chaturvedi**共同合作完成的。 印度鋼鐵管理局(SAIL)名下的波卡羅 (Bokaro)鋼廠(BSP)熱軋鋼捲精整加工(HRCF) 工序，在印度的熱軋(HR)鋼捲運輸領域， 扮演著一個重要的角色，該角色，主要是 將熱軋鋼捲從熱軋帶鋼捲取機(HSM)中，運 輸到成品發運工段、剪切線以及冷軋廠。 一旦熱軋鋼捲完成識別，這些被識別過的 熱軋鋼捲，就會由金屬鏈式輸送機運送到 指定目的地。 熱軋鋼捲將以“鋼捲眼朝上”的方 式，定位到每一條輸送帶上，這些輸送 帶，每一條都有各自的識別號，這些識別 號會在運輸鋼捲的過程中刻印到鋼捲的側 面。這些操作員的任務就是要通過熱軋鋼 捲上的這些識別信息，將這些熱軋鋼捲引 導到正確的目的地。有時操作工會看錯， 不僅會導致操作的延遲，而且有時還會導 致對熱軋鋼捲上的識別信息讀取不正確， 從而將某些熱軋鋼捲發送到錯誤的指定位 置。出現這些運錯目的地的熱軋鋼捲後， 我們就需要創建複雜的人工手動操作的運 輸系統，從而將這些在錯誤目的地的熱軋 鋼捲運輸到正確的指定位置，另外，這樣 做還需要額外的成本投入。因此，我們就 需要一種改進了的方法，即通過跟踪從熱 軋帶鋼捲取機(HSM)生產出來運輸到指定的 位置的整個過程中的熱軋鋼捲，從而來確 保熱軋鋼捲精整加工(HRCF)商店順利、有 效的運行。 為了改善這一複雜過程的運行效率，我 們引進了一種新的方法，這種方法，可以通 過使用攝像機視覺技術，自動的對熱軋(HR) 鋼捲進行追踪。通過照相機捕獲一張張熱軋 鋼捲的識別信息的圖像。通過光導纖維網絡 傳輸，讓操作工識別。在主要的控制室中， 安裝了記錄熱軋線圈運輸行程的視頻記錄儀 來檢索我們所需要的相關信息。
背景 在現代的鋼鐵工廠中，絕大多數的工廠都已 經成功地部署了功能穩定的電荷耦合(CCD) 照相機以及數字視頻錄像機(DVR錄像機)，
波卡羅鋼鐵工廠熱軋鋼捲的精整加工 — HRCF，BSL
圖1 針對波卡羅（Bokaro）鋼鐵工廠的熱軋鋼捲 的各種各樣不同的材料流動方向，可選擇的流程路 徑包括：1-2；1-3-4；1-3-5 -7；1-3-5-6；1-3-5-8 位置13 (ACY) 1千米
附加鋼捲倉庫 (ACY) 熱軋鋼捲派送
位置12 (HSM) 熱軋鋼捲裝船
熱軋帶鋼捲取機 1.5千米 冷軋機酸洗機組 (CRM)
位置12 (HRCF)
一號剪切椎線 (熱軋鋼捲派送)
熱軋鋼捲精整加工 熱軋鋼捲倉庫
二號剪切椎線 (熱軋鋼捲派送)
用其來對工廠的機器設備和移動物件的工藝 流程進行查看。該應用，我們認為是為了波 卡羅(Bokaro)鋼鐵工廠(BSP)所具有的熱軋鋼 捲精整加工(HRCF)商店而開發出來的。 熱軋鋼捲精整加工(HRCF)工序扮演的 主要角色，是將從熱軋帶鋼捲取機(HSM)中 生產出來的熱軋鋼捲，運到熱軋鋼捲倉 庫，然後直接用船運到客戶手中，或者是 將從熱軋帶鋼捲取機(HSM)中生產出來的熱 軋鋼捲，直接運到冷軋廠進行進一步的處 理。當然，在熱軋鋼捲精整加工(HSM)中， 我們也會根據每一位客戶的要求，將熱軋 鋼捲在剪切椎線上，剪切成客戶所需要的 長度。 波卡羅(Bokaro)鋼鐵工廠的熱軋帶鋼捲 取機(HSM)上，有四個小的捲取機。在經過 熱軋捲取之後，產生的熱軋鋼捲將通過鏈式 輸送機，被運送到另一個附加的鋼捲倉庫 (ACY)或者將通過鏈式輸送機運輸到熱軋鋼 捲精整加工(HRCF)商店，另外，對於應該 到哪個輸送機進行輸送的選擇，是通過由人 工手動操作的向左轉台(簡稱LTT)正確給出 的。針對各種各樣的用於運輸熱軋鋼捲的不
同的路線，圖1展示了材料運輸的流程圖。 熱軋鋼捲識別信息的細節包括：熱軋 鋼捲的數量、熱軋鋼捲的規模、熱軋鋼捲 的等級、熱軋鋼捲運送的指定位置以及熱 軋鋼捲的重量。在大型機器的可讀取特性 中，這些識別性的信息，都是印刷在靜止 的熱軋鋼捲的最後一圈的彎曲表面上的。 一個典型的熱軋鋼捲的識別信息的代碼， 一般都是以下這樣的：“B424242, 2.9x 1250, CT2K, FR, 19.96T”。 為了提高熱軋鋼捲打包運輸的操作效 率，我們已經安裝了一種使用攝像機視覺 技術對熱軋鋼捲進行自動跟踪的設備系 統。在這個已經安裝完畢的系統中，電荷 耦合(CCD)照相機就一直定位在捲取機機架 (Coiler Bay)的主要戰略性位置上，而額外的 熱軋鋼捲倉庫(Additional Coil Yard)以及熱 軋鋼捲精整加工(HRCF)商店則用於查看和 記錄熱軋鋼捲的數量(具體如下圖2所示)。
數據的記錄 熱軋卷的數據是通過一種多通道的數字視 頻錄像機(DVR)記錄的。由電荷耦合(CCD)
* 鋼鐵研究與開發中心，印度鋼鐵管理局有限責任公司；電子郵箱：rkjha@sail-rdcis.com； **波卡羅（Bokaro）鋼鐵工廠，印度鋼鐵管理局有限責任公司；電子郵箱：rschaturvedi@sailbsl.com。
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國際鋼鐵時代 — 2016年8月 — 5
軋制 熱軋鋼捲倉庫 熱軋鋼捲精整加工(HRCF)
冷軋機末端 (CRMEND)
(a)
(b)
c)
電荷耦合 (CCD) 照相機 (遠程的)
視頻信號傳遞到 光導纖維轉化器
電荷耦合 (CCD) 照相機 (當地的)
向左轉台(LTT)熱軋鋼捲倉庫 船艙 位置12 捲取 機四
捲取 機三
捲取 機二
捲取 機一
視頻信號選 擇器
熱軋帶鋼捲取機(HSM) 向左轉台(LTT)熱軋鋼捲倉庫 船艙 位置12
電荷耦合(CCD) 照相機 (遠程的)
視頻信號傳遞到 光導纖維轉化器
光導纖維電纜
光導纖維電纜
信號從光導纖維 傳到視頻轉化器
顯示器
數字視頻 錄像機 (DVR)
信號從光導纖維 傳到視頻轉化器
轉換開關 個人電腦 (PC服務器) (視頻分析軟件)
視頻信號選 擇器
圖2 用於查看熱軋 鋼捲傳輸帶的照相 機的位置佈置
互聯網協議 (IP) 到光導纖維轉化器
顯示器
熱軋鋼捲倉庫ADDL
ADDL熱軋鋼捲倉庫
圖3 視頻信號傳輸方式的選擇 (a) 當地照相機捕獲的原始視頻信號； (b) 遠程照相機捕獲的原始視頻信號； (c) 覆蓋整個網絡的互聯網協議 (IP) 個人電腦2 視頻信號 (PC)2
主要組成元件的數量： 電荷耦合(CCD)照相機：15 通往照相機運輸帶的TX 光導纖維：12
光導纖維電纜 光導纖維到互聯網 協議(IP)轉化器 個人電腦 (PC)
數字視頻錄像機(DVR)(兩者都有4個、 8個以及16個通道可選)：6 通往記錄器運輸帶的RX 光導纖維：12
監視器：6
照相機獲得圖像，傳輸到工廠控制室中的 數字視頻錄像機(DVR)中。數字視頻錄像機 (DVR)記錄這些圖像信息，然後通過一個顯 示器，將這些圖像上的信息顯示出來。如 果電荷耦合(CCD)照相機和數字視頻錄像機 (DVR)之間的電纜敷設長度超過作為標準的 100米，那麼，我們就需要一條光導纖維電 纜，用於傳輸電荷耦合(CCD)照相機獲取的 信號。對於這種情況(電荷耦合(CCD)照相 機和數字視頻錄像機(DVR)之間的電纜敷設 長度超過作為標準的100米的情況)，在電荷 耦合(CCD)照相機中，需要有一個合適的光 導纖維信號的發射器，並且在數字視頻錄 像機(DVR)中，需要有一個合適的光導纖維 的接收器。對於這樣一個系統，根據實際 的運用情況，其技術要求可以從簡單慢慢 過渡到復雜(具體如下圖3所示)。對波卡羅 (Bokaro)鋼鐵軋製工廠的要求相對來說比較 簡單一點——能夠清楚地看到目標物件的 移動，同時也能很方便的對這些移動的目 標 物 件 的 識 別 信 息 進 行 記 錄 。 該 系 統 就 必 需 要 具 有 能 夠 輕 輕 鬆 松 搜 索 圖 片 的 功能。
發現，模擬攝像機具有保持延遲時間比較 短的好處，因此，這裡我們選擇的是模擬 攝像機，另需要說明的是這裡的互聯網協 議(IP)攝像機(網絡攝像頭)是通過一個計算機 網絡記錄數據的。 所有記錄的這些圖像，都是在運動檢 測模式下拍攝下來的，所謂的運動檢測模 式，就是指只有當熱軋捲髮生運動，電荷 耦合(CCD)照相機才會啟動圖像捕捉模式， 對熱軋卷運動過程的圖像進行記錄，這樣 做，就可以在軋製機停止工作時，避免一 些不必要的信息記錄。這種運動檢測模 式，具有兩個優點：第一點是，電荷耦合 (CCD)照相機只會記錄有重要作用的圖像， 從而使得對記錄的信息進行搜索和分析變 得更加容易；第二點是，它可以節省記錄 儀中的硬盤空間。除此之外，這些通過電 荷耦合(CCD)照相機記錄下來的圖像，還可 以通過慢鏡頭（放慢四分之一、放慢八分 之一、放慢十分之一(1/4x、1/8x 1/10x） 等等)進行回放，從而可以對熱軋鋼捲運動 過程中的，任何不正確的操作產生的原因 進行鑑定。
熱軋鋼捲精整加工(HRCF)或者熱軋帶 鋼捲取機(HSM)過程中，都有許許多多的關 鍵位置，在這些關鍵的位置，為了避免將 傳輸線上的熱軋鋼捲傳輸到不正確的目的 地，對熱軋鋼捲的數量進行檢測是很有必 要的。另外，需要說明，在安裝過程中， 最重要的一個方面是電纜的敷設。要對電 纜的敷設和電纜的路徑進行選擇。在這種 情況下，我們一般會選擇使用鍍鋅管。另 外，關於電纜接線的佈置圖，在現場佈線 開工之前完成的。我們設計的這個網絡系 統，一般會帶有很性能穩定的計算機硬 件。而且，由於光導纖維電纜的使用，網 絡連接線的數量也大大減少了。另外需要 說明的是，當我們設計這樣一個系統時， 照 相 機 的 外 殼 ， 是 互 聯 網 協 議 ( I P ) 的 66標準。
安裝啟用
在現實生活中的運用部署
在這個系統中，電荷耦合(CCD)照相機被安 裝在關鍵的位置，通過這些電荷耦合(CCD) 照相機的拍攝，獲取圖像信息，而這些圖 像信息，可被看成在向左轉台(LTT)和輸送 帶上移動的熱軋卷的動態結果顯示，通過 這樣一種方法，熱軋鋼捲的數量就可以在 電荷耦合(CCD)照相機捕獲的圖像中顯示出 來了。如果我們將模擬攝像機與互聯網協 議(IP)攝像機(網絡攝像頭)進行比較，就可以
在一個完全運行的熱軋帶鋼捲取機工廠或 者熱軋鋼捲精整加工(HRCF)工廠，在整個 光導纖維網絡的範圍內，為以數字視頻錄 像機(DVR)為基礎的電荷耦合(CCD)照相機 系統進行戰略性的部署，並不容易，因為 在一個連續運作的基礎生產車間，每天都 大約有600卷熱軋鋼捲通過現代車間被加工 出來。而從熱軋帶鋼捲取機(HSM)中離開的 o 熱軋鋼捲的溫度，大約為6000度( C)。
6 — 2016年8月 — 國際鋼鐵時代
結論 帶有光導纖維網絡的，以數字視頻錄像機 (DVR)為基礎的電荷耦合(CCD)照相機系 統，可以對熱軋鋼捲傳輸過程的密切追 踪，否則需要人工查看識別信息(ID)。該 CCD系統將可以確保熱軋鋼捲被傳送帶正 確運輸到他們指定的目的地，減少從輸送 帶溢出的熱軋鋼捲的數量，減少軋製機的 延遲時間。成本低收益高。█
信息來源
1. http://www.vision-systems.com/ 2. www.pelco.com 3. http://www.panasonic.com/business/psna/ products-surveillance-monitoring/index.aspx 4. http://www.thefoa.org/ www.steeltimesint.com
特種鋼
高速鋼(HSS)生產的創新 微觀結構的模型通常會成為組成一個鋼鐵廠的二級控制系統的一部分。這些微觀結構模型要么是公司內部自己開發的，要 么是從供應商處購買的，微觀結構模型的其中一個供應商是普銳特冶金技術有限公司(Primetals Technologies)。他們設計 製造出公司的微觀結構監視器(MSM)的目地，就是為了拓展工廠佈局安排的靈活性，以便通過微觀結構模型而不是傳統的 做法，使得產品的窗口操作系統最優化。 本文是由約瑟夫．李(Joseph Lee)1，約翰．辛頓(John Hinton)1，彼得．亨特(Peter Hunt)2，弗倫克．凡．登．伯格 (Frenk van den Berg)3以及楊海兵(Haibing Yang)3五人合作，共同完成。 隨著鋼鐵行業關稅的不斷增加，目前可以 採用的鋼鐵生產的工藝路線，可能會導致 鋼鐵最終所必須的機械性能相對降低，這 裡說的目前可以採用的工藝路線，是指將 合金化處理策略和溫度應變過程兩者進行 綜合運用的流程路線。我們需要採用高水 平的過程控制技術，獲得高度的數據準確 性，才能創造出最先進的產品性能。為了 從供應的材料中遞送暢銷對路的產品和性 能，目前所採用的達到最高水準、最先進 的鋼鐵生產設備，已經使得其生產的流程 模型和控制系統變得越來越複雜化。在一 個工業化的環境中，我們的最終目標是實 現系統或者工藝流程的最優化，並且能夠 通過可控的微觀結構和性能，對生產用的 材料進行多次沒有缺陷的循環利用。另 外，對於流程建模過程中存在的，與設計 和製造相關的問題，已經在下表1中給出了 總結性的綜述。 從傳統觀念上來說，加工工藝的內容主 要取決於工廠的生產操作工。這通常來說都 是需要因地制宜的，因為不同的材料特性就 需要不同的地方性知識來實現相同的結果。 對運營商而言，常用的一種方法就是詳細敘 述客戶對產品的需求，針對這種需求，工廠 的建造者將利用流程工藝的知識和以有效的 調試過程為基礎的控制方式，為工廠提供一 個工程上可行的解決方案。這裡，我們主要 強調的是產品最後的尺寸公差，這個尺寸公 差將為工廠生產出的產品性能提供了一個準 確的評價指標。我們第二個要重點強調的是 隨著冶金性能的發展，生產的產品離開工廠 運營商的操作效率。 在現代的鋼鐵軋製工廠中，微觀結構的 模型通常會成為組成一個鋼鐵廠的二級控制 系統的一部分。這些微觀結構模型要么是公 司內部自己開發的，要么是從供應商處購買 的，比如微觀結構監視器(MSM)，就是由普銳 特冶金技術有限公司(Primetals Technologies)供 應的。他們設計製造出公司的微觀結構監視 器(MSM)的目的，就是為了利用工廠佈局安排
的靈活性，通過微觀結構模型而不是傳統的 做法，使得產品的窗口操作系統最優化。這 樣做的目的，是為了能夠給我們提供一個微 觀結構發展的實時仿真結果，材料的核心模 型決定了它的再結晶過程，晶粒生長的過程 以及沉澱的過程，而神經網絡訓練模型，則 被用來從化學成分和加工工藝參數這兩項的 內容中，預測產品的機械性能。 最近的更新內容，主要包括了兩項，一 項是新的分析方案的集成，另一項是一種離 線標準模式的開發，該種離線模式，可以在 工廠的生產操作工人對那些意想不到的結果 進行調查研究時，用來幫助他們更好的進行 研究。更新這兩項內容的目的，就是為了開 發一個更加穩定的生產窗口，並且希望在具 有很大風險的試驗生產運行之前，用他們來 確定一個與微觀結構和性能相關的最佳工作 參數。微觀結構監視器(MSM)的結果顯示，在 基於模型的控制系統中，鋼鐵可以發揮其最 大的利用程度，因為它的過程窗口很寬闊， 而且對材料的包容度也相對更加寬泛，另 外，鋼鐵本身的性能對熱加工實踐也非常敏 感。對於鋼鐵而言，通過工藝流程系統後， 它的目標已經超出了基於模型的控制，而是 已經開始向基於模型的認證邁進。 在這個競爭越來越激烈的全球經濟化市 場中，社會對於鋼鐵的性能等級的要求不斷 提高，從而驅使鋼鐵的生產商需要繼續不斷 的提高他們對錶1中列出的各個變量的控制和 掌握。例如，購買鋼鐵的客戶要求他們生產 的材料的質量能夠有更進一步的改善，從而 能夠使其將這些鋼材運用於他們自己的產品 時，他們的產品的質量也能夠進一步提高。 因此，對於鋼鐵產品而言，隨著更多更複雜 的鋼材性能等級要求的提出，我們對更嚴格
的控制技術以及工藝條件的可重複性，也提 出了更加高的要求，另外，在產品擁有更高 的一致性方面，我們也提出了一定的要求。 這些不斷提高的要求，使得鋼鐵的生產運營 商們更加強調所使用的儀器的功能以及他們 的在線測量系統的好壞。從傳統意義上來 說，這些儀器或者係統試驗的成功，在很大 程度上都與產品可以測到的物理量的性質有 關係，另外，對於產品表面溫度這個物理特 性的測量，已經開始在鋼鐵行業進行使用 了。考慮到環境(蒸汽)的因素以及產品表面的 複雜演化過程(產品表面可能具有被氧化的鐵 皮、碎片以及水)，因此，在整個工藝流程的 運行過程中，選擇對溫度進行測量，不一定 是產品所有可選擇測量的物理特性中最佳的 一種選擇，但我們常常使用一些高溫計來對 產品的生產過程進行監控，從而向二級調度 程序系統以及在線模式提供反饋信息(例如： 保持某一個具體溫度的終止時間等)。 在工藝流程的處理過程中，測量鋼鐵的 內部狀態，是這麼多年以來，鋼鐵行業一直所 強烈需求的。如果將工藝流程的模型撇開放在 一邊，對鋼鐵產品的內部狀態進行測量，將有 利於我們通過工藝流程，對產品的微觀結構的 發展進行監控，從而使我們能夠鑑定產品的晶 粒細化率和應變滲透率。而當合金鋼的性質、 其組成成分的異常範圍、產品最終的性能以及 產品的用途，被看成是產品試驗性生產運行的 一個定量分析時（這種產品試驗性生產運行的 定量分析，可能是利用最佳的工作參數在離線 模式下開發出來的），這種做法（對鋼鐵產品 的內部狀態進行測量這種做法）就呈現出更深 一層的意思了。 合金鋼的物理冶金學，使得測量金屬的 內部狀態成為一種可能。在對金屬進行高溫
材料方面
與生產製造相關的內容
微觀結構
提高生產能力
最優化的條件
可重複性問題
可以接受的工藝限制
改良屈服強度
表1 需要在流程建模過程中處理的，與設計和製造相關的問題的總結
作者簡介：1 普銳特冶金技術有限公司（Primetals Technologies Ltd ）*地址：S9 1XU英國南約克郡謝菲爾德市謝菲爾德商業公園S單元； 聯繫電話：+44(0) 1707 726500 ；電子郵箱： lee.joseph@primetals.com， john.hinton@primetals.com。 2 普銳特冶金技術有限公司（Primetals Technologies Ltd ）地址：BH23 6EW英國多塞特郡克賴斯特徹奇市航空公園西面企業路9號 ； 聯繫電話： +44 (0) 1202 331389 ；電子郵箱： peter_hunt@primetals.com。 3 印度塔塔鋼鐵公司（Tata Steel）地址：荷蘭艾默伊登港口1970 CA，郵政信箱10.000； 聯繫電話：+31 2514 95186；電子郵箱：frenk.van-den-berg@tatasteel.com， haibing.yang@tatasteel.com。 公司簡介：*普銳特冶金技術有限公司（Primetals Technologies Ltd ），原來的西門子金屬技術公司，是由西門子公司和三菱重工業公司共同打造的一家合資公司。
8 — 2016年8月 — 國際鋼鐵時代
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特種鋼
目標 真實的耦合線圈
真實側的磁感應流線
圖2 左邊這幅圖是曼徹斯特大學和塔塔鋼 鐵公司合作開發出來的軋機輥道上的一個 標準傳感器；右邊這幅圖是傳感器的集 成，防護外殼以及安裝位置
共同的勵磁線圈
真實側 模擬側
鐵素體磁芯 虛擬的耦合 線圈
虛擬側的磁感應流線
圖1 傳感器頭部的原理圖
加工處理的最後階段，使金屬經受控制的冷 卻過程，這樣做的目的是希望對金屬中的奧 氏體相進行改變，並且使其最終形成一種鐵 素體形態的微觀結構，而鐵素體形態的微觀 結構，能實現產品最終所需的物理特性，這 些物理特性包括了產品的屈服強度、韌性、 延展性以及可成形性。實際上，這是一個將 高溫條件下產品中的奧氏體相，通過控制金 屬中的各個相的轉化過程，最終得到所需的 產品的過程，而最終獲得的產品，主要包含 了鐵素體的微觀結構，但是，這樣做的結 果，也會使得最終的產品中包含各類二次 相，比如：碳化物、珠光體、針狀鐵素體(也 叫貝氏體)以及馬氏體，或者碳化物、珠光 體、馬氏體。對於金屬的不同相之間的磁導 率特性的差異的探究，鋼鐵是一個很適合被 選為研究對象的合金系列，這個觀點，在很 久以前，就已經普遍被人們所接受，因為鋼 鐵在各種各樣的鐵素體形態結構之間進行轉 變時，往往它的磁導率特性也會伴隨著改 變；它會一直從順磁特性轉變到逆磁特性。 測量這一規律所需要用到的方法，我們大家 都知道，但是重要的是要認識到，對電磁阻 抗的測量，有兩種主要情況：“對測試對象 進行冷卻”以及“不對測試對象進行冷卻” 。當對電磁阻抗的測量選擇“不對測試對象 進行冷卻”的情況時，還有其他方面的附加 考慮，例如：很難獲取一個完全關閉的傳感 器(通常情況下會存在一個空氣間隙，這個空 氣間隙至少有幾個毫米，)另外，傳感器的設 計在復雜性方面也會增加不少(例如：水冷卻 以及額外的魯棒性)。 在一個在線傳感器的設計平台中開發更 簡單的傳感器，並且該開發的傳感器可以實 時檢測鋼鐵轉換的過程，這是一個巨大的挑 戰，是英國的曼徹斯特大學和伯明翰大學中 許許多多的研究者多年來一直都在研究的一 個主題。這些機構通過使用一個電磁(EM)的 傳感器(來自曼徹斯特大學的電磁波譜 (EMSpec)技術)，著眼於研究鋼鐵轉化過程 中，其磁導率特性的改變規律。最近，對於 該新儀器的詳細概述已經形成，在這個概述 中，還包括提供產品相變的在線測量。曼徹 斯特大學的調查研究主要著眼於探索與實用 型傳感器勵磁的頻率相關的磁導率特性的效 應。結合相變和頻率對滲透率的影響，設計 www.steeltimesint.com
開發出了一款利用連續的勵磁頻率工作的傳 感器(其具體結構如圖1所示)。該傳感器的原 理是對每個頻率，以及由阻抗向量的旋轉角 度測得的相位變換的過程，進行複數阻抗分 析5。通過測量連續的頻率分佈，在處理過程 中 ， 這 個 傳 感 器 相 對 而 言 將 會 變 得 不 受 很 可 能 存 在 的 目 標 區 域 內 的 潛 在 變 化 的 影響。 曼徹斯特大學與塔塔鋼鐵公司早期的合 作，是在北歐的三個站點進行的，這三個站 點是指英國的塔爾博特港口(Port Talbot)和斯 肯索普市(Scunthorpe)，以及荷蘭的艾默伊登市 (IJmuiden)，其試驗結果都證明了傳感器的價 值，同時也對該傳感器在炎熱的鋼鐵生產環 境下的魯棒性進行了一次詳細深入的了解。 近來，普銳特冶金技術有限公司(Primetals Technologies)，即原先的西門子金屬技術公 司，已經開始對工業傳感器、加工電子工業 以及軟件進行集中的供應和開發了。由於一 開始的試驗是由塔塔鋼鐵公司在荷蘭的艾默 伊登市(IJmuiden)進行的，目前，他們正在著 手開始一個正在進行的項目，該項目在二號 帶鋼熱軋機的輸出輥道(簡稱ROT)上，配備有 一套完整的具有三個傳感器系統的工業生產 設備。普銳特冶金技術有限公司(Primetals Technologies)正是提供這些設備的機構，另 外，他們公司還會配備位於目前已經存在的 高溫計旁邊的三個傳感器，從而對產品從精 軋機到捲取機之間的轉變過程進行測量5。圖2 顯示了兩張圖片，左邊那張圖片顯示的是一 個標準的傳感器，該傳感器是由曼徹斯特大 學和塔塔鋼鐵公司合作開發出來的，但這個 傳感器的開發，只是證明了一個概念，卻並 不是一個長期的解決方案，而右邊的那張圖 片，則是一套完整的工業生產設備。
傳感器在帶鋼熱軋機領域的應用 在帶鋼熱軋機領域，我們可以通過調整最 終的微觀結構，從而使得卷材具有非常廣 泛的強度範圍，該過程可以使產品從碳含 量非常低的狀態(材料中幾乎全部都是單相 的鐵素體)一直提升到雙相或者三相的高強 度鋼，此時，鋼材的拉伸強度可能可以達 到1000 MPa。對於這些結構複雜，但其品 質又需要非常優越的三相鋼來說，其對於 過程變量和窗口(包括軋板機的出口溫度，
被打斷了的冷卻秩序以及最終的捲取溫 度）的要求，都是非常嚴苛的；另外，對 這些變量在冷卻過程的控制也是至關重要 的，只有控制得當，才能確保最終的微觀 結構正好是我們所需要的，並且，這個過 程還必須是穩定的和可重複操作的。圖3提 供了一個精軋輸出輥道冷卻過程的示意 圖，該圖取自於普銳特冶金技術有限公司 (Primetals Technologies)用於帶鋼熱軋機的微 觀結構監視器 (MSM)。 現有的在線儀器儀表的典型安裝位置， 以及塔塔鋼鐵公司在荷蘭的艾默伊登市 (IJmuiden)進行的項目中的三個傳感器在帶鋼 熱軋機的試驗中被推薦安裝的位置，都已經 給出。圖3闡明了電磁(EM)傳感器是如何提供 額外的信號，並且與現在已經存在的軋板機 在線儀器儀表協作，一起進行工作的。對於 常規的監測技術而言，冷卻區是一個檢測難 度大並且帶有侵略性的環境；例如，冷卻區 一般會具有大體積量的水，會導致光學溫度 傳感器的測量不准確。因此，電磁(EM)傳感 器的另一個附加優點是，它的反饋信息是直 接由微觀結構的轉變演進過程提供的。這與 間接的溫度測量有所不同，間接的溫度測量 在之後會與過程模型(例如微觀結構監視器 (MSM))以及最後面來自捲帶材的微觀結構相 關聯。
對電磁 (EM) 傳感器信號的翻譯 發展這項技術的關鍵，是在鋼鐵的微觀結 構的背景下，理解和翻譯電磁(EM)傳感器 的信號的含義。這並不是跟“不對測試對 象進行冷卻”的電磁(EM)傳感器的實驗已 經證明的結果那樣直截了當：這裡需要說 明，電磁(EM)傳感器的實驗證明的是，材 料中許多微觀結構的成分會影響測量到的 信號。例如，低頻電感值已經被證明，其 對材料由於鐵素體含量的變化而引起的相 對滲透率的變化非常敏感。在這種情況 下，一旦對電磁(EM)傳感器進行校準，使 其標準化，就可以利用該傳感器，以一種 非接觸式的、非破壞性的方式，來評估材 料中具有鐵素體和珠光體兩個金相的微觀 結構的性能。它還可以被用來顯示轉變前 的奧氏體晶粒的尺寸(應變的溫度路徑)以及 其 晶 粒 的 方 向 。 在 阻 抗 的 測 量 過 程 中 ， 國際鋼鐵時代 — 2016年8月 — 9
特種鋼 最終的精軋機 座 (F7)
地下捲取機
受控制的輸出輥道冷卻系統
x10-5 11
60
10
50
9 8 7
n 負載
n 電磁傳感器 n 溫度
n 扭矩
n 電磁傳感器
n 溫度 n 電磁傳感器
n 拉力 n 軋輥開度
能夠達到基於模型控制的程度的微觀結構 監視器(MSM)，證實已經滲透到整個鋼鐵行 業。當然，與智能的帶鋼熱軋機相比，微 觀結構監視器(MSM)相對來說，是近期才在 板鋼行業開始使用起來的。出現這種情況 的主要原因有兩個：1)對於較重的部分，微 觀結構的發展需要對產品的全厚度範圍進 行考慮；2)對於許多應用來說，安全問題是 至關重要的。就金屬板產品而言，當前的 目標是獲得特定的材料性能，如材料的裂 紋擴展反抗性能以及材料的韌性。 同樣地，將這項技術應用於厚板鋼， 也需要進行額外的考慮，從而來理解、評 價和解釋電磁(EM)傳感器的信號。一般來 說，我們認為需要額外進行考慮的因素， 主要包括以下幾點： • 全厚度範圍內的溫度變化情況； • 不均勻的微觀結構，例如：粒度分佈， 在材料的轉化過程中，這將影響晶粒成 核點的具體數量和位置； • 定向效應；
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圖3 一張原理圖，該圖顯示了在帶鋼熱軋機上的加工過程快要結束時，系統中典型的儀器儀 表以及用於即將到來的工業試驗的電磁(EM)傳感器的推薦安裝位置
傳感器在軋板機中的運用
5 20
0
n 速度
帶狀和紋理也會影響測量到的阻抗值的變 化 3。更好地理解電磁(EM)傳感器信號對材 料微觀結構的變化的敏感性，是很有必要 的，特別需要考慮對於鋼材厚板軋製設備 的應用。 正如前面所描述的，將傳感器與一台 帶鋼熱軋機中的其他測量技術協調一起工 作，具有明顯的商業優勢。從微觀結構的 角度來看，將傳感器與帶鋼熱軋機中的其 他測量技術協調一起工作，從某種程度上 來說，也是有一定的優勢的，因為絕大多 數的帶狀產品的最終測量參數就是這樣獲 得的，即將全厚度範圍內的微觀結構和溫 度假設為具有各向同性的特點。已經計劃 好的全尺度試驗，將使我們更加深刻的理 解該傳感器的工作過程，知識的建立以及 對產品的整個測量範圍的了解 5。對微觀結 構發展過程的直接測量，將使得我們對產 品的冷卻或者轉化過程具有更好的理解。 最終，將得到我們所需要的微觀結構以及 更加具有一致性的產品屬性。
6
30
• 對帶狀微觀結構的評估；例如：MnS縱 樑和中心線的隔離； • 紋理：雖然相對於其他鋼材的等級，如 鐵芯硅鋼和用於深沖壓的無間隙原子(IF) 鋼 ， 這 種 鋼 的 性 能 等 級 通 常 是 明 顯 較 低的； 對於傳感器頭部的設計，也需要進行 審查；就帶鋼熱軋機而言，它有一個橫跨H 的長度為120毫米的極間距。利用這種構 造，該傳感器就可以穿透經過它的鋼鐵材 料至5毫米- 10毫米的深度範圍，具體示意 圖如圖4所示。 對於厚度較大的典型特征鋼板，傳感 器的極間距就需要增加，從而使其能夠更 加深入的測量材料的內部微觀結構。然 而，這也就意味著，傳感器將只能在整個 需要測量的深度範圍內獲得一個平均的測 量值，而在這整個深度範圍內，實際上材 料的溫度和微觀結構很可能會隨不同的應 變溫度路徑而不斷發生變化，因此，就其 本身而言，這就需要我們對材料的微觀結 構成分對傳感器的信號的影響有一個最基 本的認識。 除了全厚度範圍內材料微觀結構的變 化之外，對材料整個寬度範圍內某些點的 微觀結構特征進行測量，也是很有好處 的，這裡需要說明，材料的微觀結構在全 厚度範圍內會發生變化，這是由於對於一 個典型的設計寬度為5米的軋板機而言，其 生產出的大多數鋼板的寬度範圍大約在1.5 米到4.8米之間；並且，這與在生產非常重 要的鋼板產品時，例如生產管線鋼時，在 整個寬度範圍內對所需要知道的溫度進行 測量相類似。為了達到這個目標，需要將 三個測量的探頭進行定位，放置在鋼板的 寬度橫截面、中心線以及兩個外部的區 域，具體如圖5a所示。在一個固定的位置 上，相對來說，測量是很容易進行的。然 而，在需要考慮大鋼板的寬度變化的地 方，最理想的方案則是根據大鋼板的寬 度，將兩個外面的傳感器佈置成可移動 的。圖5-b顯示了普銳特冶金技術有限公司 (Primetals Technologies)生產的傳感器的集 成以及其防護外殼，另外，圖5-c則顯示的
B的大小
50mm
40
20
40
60
80
100
120
1000mm
圖4 區域滲透的有限元(FEM)模型
是傳感器本身。根據軋板機的位置佈局、 產品的結構以及控制系統的功能，在電磁 (EM)設備的沿線，有很多潛在的位置。對 於一個全新的帶有加速冷卻(ACC)系統的軋 板機，生產全系列的產品，至少應該要對 三個位置進行考慮，具體如圖6所示。 研究電磁(EM)傳感器的本質，它可以 被用來觸發軋製過程的某一個階段。將第 一個傳感器定位在允許發生變形的軋板機 機架的前面，從而進行一次使得一定體積 分數的奧氏體相會發生轉化的演化過程。 這種方法通常會被用於沒有加速冷卻(ACC) 系統的軋板機，從而來生產具有更高強 度，更高變形熱處理性能等級的產品。然 而，當採用加速冷卻(ACC)系統後，通常會 執行最後一個軋製過程，通過接近(高於)奧 氏體向鐵素體轉變的溫度線(Ar3，即在鐵碳 合金相圖中，(鐵碳)合金冷卻時自奧氏體中 開始析出鐵素體的臨界溫度線)，所以傳感 器至少可以用於質量控制目的，即用於檢 查在Ar3，即在鐵碳合金相圖中，(鐵碳)合 金冷卻時自奧氏體中開始析出鐵素體的臨 界溫度，溫度以上，沿著鋼板長度方向最 終會完成的形變大小。 第二個傳感器被定位在加速冷卻(ACC) 機械之前。一旦一定體積分數的先共晶鐵 素體形成，這個傳感器就可以用來啟動加 速冷卻(ACC)裝置了。而剩余的奧氏體則轉 變成金屬中的一個增強相，舉個例子，比 如說在加速冷卻(ACC)機械之後，轉變成貝 氏體相。這種技術可以應用於以應變為基 礎的產品，如設計管線鋼的生產，在這個 生產過程中，需要將軟的金相(鐵素體)和硬 的金相(貝氏體)進行結合，從而可以用來產 生一個具有較低的屈服強度與拉伸強度比 值(Y/T)的材料，最終獲得所需的“圓形房 屋型的”應力-應變曲線。基於應力設計管 道需要專門的工程指導，這樣他們就可以 經受塑性變形，也就是指，材料發生屈 服，並且仍然能夠完全實現它的功能。它 們常常被應用在北極地區，在那些地方， 凍結或者解凍都會導致運動，他們也被運 用於地震活動高發的地區，另外，他們還 被當成海底管道進行運用，因為海底管道 www.steeltimesint.com
特種鋼 a
b
c
圖5 a) 在輥道的全部寬度範圍內，三個傳感器的位置；b) 傳感器的集成以及其保護外殼； c) 傳感器本身
1. 制板機的入口
2. 加速冷卻(AAC) 系統的入口
3. 加速冷卻 (AAC) 系統的出口
圖6 對於軋板機而言，三個潛在的電磁(EM)傳感器的位置
在鋪設期間可能發生變形。這種雙相的微 觀結構也可以被證明，同樣適用於大型規 格的管線鋼以及更高強度的管線鋼。我們 還可以從質量控制的角度對它的等級進行 檢查，從這個角度來說，冷卻過程從Ar3(即 在鐵碳合金相圖中，(鐵碳)合金冷卻時自奧 氏體中開始析出鐵素體的臨界溫度線)以下 的溫度就開始，是不可取的。 第三個傳感器定位在加速冷卻(ACC)機 械的出口處。為了對微觀結構的性能進行 預測，或者在其他模型中來驗證經驗性計 算的準確性的目的，微觀結構的反饋可以 為在線模型，比如微觀結構監視器 (MSM) ，提供信息。通過調整冷卻的模型，該模 型是以鐵素體和奧氏體計算出的體積分數 為依據的，每一個都會有他們各自的熱力 學性能，再利用測量的反饋信息，就可以 實現改善冷卻過程模型準確性的目的。此 外，一個在這個領域的傳感器還可以用來 對先進的加工過程進行補助，如由JFE開發 的熱在線過程處理(簡稱HOP)。在這種情況 下，當微觀結構是由貝氏體和還沒有轉化 的奧氏體所構成時，在對材料進行重新加 熱之前，加速冷卻(ACC)機械是停止工作 的。殘留下來的奧氏體，含有豐富的碳 素，它們會從貝氏體中擴散開來，然後轉 化成一群孤立堅硬的馬氏體或者奧氏體相 (MA)。雖然有幾個具體已經發表的文章表 明，這樣做對熱在線過程處理(HOP)有好 處，而在控制馬氏體的成分的背後隱藏的 一般原理，是創建一個統一的、分散細微 的、碳素含量多的，高強度的二次相，從 而提高材料的拉伸強度，增加Y/T(屈服強 度與拉伸強度)的比值，使材料更加適用於 以應力為基礎的管線鋼的設計。如果不對 馬氏體(MA)孤立群的大小和分佈進行相關 www.steeltimesint.com
控制，它們的存在很可能會對材料的衝擊 性能產生有害的影響。 文中所描述的先進的鋼鐵的等級，已 經經歷了大量的開發研製工作，需要專業 的知識，精確的過程控制以及理解。在顯 微結構反饋的幫助下，這些等級的發展應 該會越來越快，需要進行的研究和發展也 會越來越少，從而使得其可以面向更廣闊 範圍內的鋼鐵生產商。
結論 對微觀結構演變過程進行在線測量的模式 的發展，使得將軋板機微觀結構模型的循 環進行關閉成為可能，從而補充了一種現 有的趨勢，即減少軋製材料的物理測試， 並且繼續向基於模型的控制和認證發展。 這些新的傳感器將與更傳統的測量系統協 作，共同工作，而與此同時，也會帶來更 多好處，比如這些新的測量方式可以直接 反映材料微觀結構的變化。這些會使得我 們現有的關於過程冶金的知識不斷增加， 另外，這也將使得我們可以獲得所需的微 觀結構以及在生產運行期間要求材料更加 一致的性能。這些知識將允許我們對工藝 過程進行進一步的改進，並且，這也可以 使得在未來某天，先進鋼鐵的性能等級能 夠得到更快、更便宜的發展。當在這個領 域的前沿利用這些新的傳感器時，很明 顯，這些新的傳感器就為更多的公司在細 分領域的競爭中提供更多的機會，從而使 他 們 能 夠 進 一 步 理 解 和 改 善 他 們 的 產品。█
參考文獻
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Modelling; a View out of the Process Window”, Materials Science Forum, Vol. 753 (2013) p31 2. H.U. Löeffler, “New Analysis and Simulation Features of the Microstructure Monitor and First Results from Plate Mills”, AISTech 2011, Indianapolis, Ind., USA, 2nd – 5th May 2011 3. M.P. Papaelias, M. Strangwood, A.J. Peyton & C.L. Davis; “Measurement and Modelling of the Electromagnetic Response to Phase Transformations in Steels”, Met. Mat. Trans. A, 35A (2004), p965. 4. C.L. Davis, S.J. Dickinson and A.J. Peyton; “Impedance Spectroscopy for remote analysis of steel microstructures”; Ironmaking and Steelmaking, vol. 32 no. 5 (2005), p381 5. P. Hunt, F. Van Den Berg and H. Yang; “The Real Time Transformation Control at Hot Strip Mill”, Metec 2015 6. L. Zhou, J. Liu, X.J. Hao, M. Strangwood, A.J. Peyton and C.L. Davis; “Quantification of the Phase Fraction in steel using an electromagnetic sensor”; NDT&E International 67 (2014), p31. 7. Y. Shinohara et Al, “Development of a high strength steel line pipe for strain-based design applications”, 17th International Offshore and Polar Engineering Conference, Lisbon, Portugal, 2007 8. S-H. Chon, J-Y. Yoo & J-S. Kang, “Development of Heavy Gauge X80 Linepipe Steels for Low Temperature Usage”, Rio Pipeline Conference & Exposition 2011, Rio de Janeiro, Brazil 9. T. Hara et Al,“Metallurgical design and development of high-grade line pipe”, The International Pipeline Conference, Calgary, Canada, 2012 10. I. Robinson & M. Hulley, “Control of plate thermomechanical properties using MULPIC® plate cooling technology”, AISTech 2013, Pittsburgh, USA 11. M. Okatsu, N. Shikanai, J. Kondo, “Development of a High-Deformability Linepipe with Resistance to Strain-aged Hardening by HOP® (Heat-treatment On-line Process)”, JFE Technical Report No. 12 ( Oct. 2008), http:// www.jfe-steel.co.jp/en/research/ report/012 / pdf/012-03 12. K. Jonnson et Al, “The effect of microstructure on tensile behaviour of X80 microalloyed steel”, The International Pipeline Conference, Calgary, Canada, 2012 國際鋼鐵時代 — 2016年8月 — 11
氧氣煉鋼
直接吹煉法可提高 BOF煉鋼的生產力 傳統的BOF吹煉法要求在產品出鋼之前先得到樣本的結果，以此來決定是否需要再次吹煉。然而，一種改進過的單一(直接) 吹煉法則已經在SAIL旗下的波卡羅鋼鐵廠的鋼材加工車間II中得以應用。在這個直接吹煉法中，氧氣的數量和流量在煉鋼生 產之前就已經通過一種靜態模型得以確定。這種靜態模型能夠通過減少煉鋼生產週期中的四個活動階段來使生產力提高 25%。 作者 N K Jha* 與 Somnath Kumar** 世界大部分的整合煉鋼廠都採用高爐-轉 爐(BF-BOF)流程進行煉鋼生產活動。高 爐(BF)的生產力很大部分由在流程控制管 理下的原材料的質量來決定。鋼鐵廠一直 以來都在竭盡全力實現更高的高爐生產能 力。與此相反的是，轉爐(BOF)的生產能 力很大程度上取決於煉鋼車間(包括後勤 工作)的設計和製造的鋼鐵等級，而不是 原材料鋼的質量。 因此，在很長一段時間以來，高爐的 生產能力有著巨大的提高，而轉爐的生產 能力則只有少量的提高。這一現象導致了 高爐和轉爐之間容量的不匹配。所以，世 界各地的鋼鐵煉製商都面臨著共同的問 題，如何尋找到有效的方法來提高轉爐的 生產能力。 目前，一個提高轉爐生產能力的解決 方案是採用直接吹煉法來消除間斷性檢查 生產末端節點的參數的需求。
高爐
混合機
廢鋼料裝爐
吹氧
液態金屬 裝爐
鋼包爐
出鋼
鳥網環
圖1 SMS-II，BSL，波卡 羅鋼鐵廠的煉鋼流程
連鑄
*Ex-CEO, IISCO Steel Plant, Burnpur, Steel Authority of India Ltd. **R & D Centre for Iron & Steel, SAIL, Ranchi, India e-mail nkjha0509@gmail.com (corresponding Author)
12 — 2016年8月 — 國際鋼鐵時代
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氧氣煉鋼 步驟
分鐘數
評語
填充廢鋼料和液態金屬
5-10
廢鋼料溫度與室內溫度相同，液態金屬溫度為約1300℃
精煉吹氧
14-23
氧氣和廢鋼料，液態金屬及添加的溶劑中的硅，碳，鐵，錳和磷這些元素
4-15
鋼鐵溫度為1650℃，進行化學和溫度分析
取樣及化學測試
發生反應形成爐渣
出鋼
4-8
鋼鐵從熔爐倒入到桶中
從轉爐中倒出爐渣
3-9
大部分爐渣在熔爐中就被移除了，在一些商店中，
爐渣可用來覆蓋熔爐壁
表1 轉爐中煉鋼時間的時間1 序列標號
涉及的方法
1
從高爐中接收液態金屬
2
在外部脫硫站對液態金屬進行脫硫處理
3
將液態金屬轉移到液態金屬裝料桶中
4
從液態金屬桶到裝料站的運輸
5
廢鋼料和液態金屬的填裝
6
根據基於液態金屬分析和產品化學性質得到的數量，
• • • • •
速率以及時間來設置吹氣和添加溶劑的參數
7
初級吹煉 (直到完成大部分的脫碳反應)
8
初級吹煉的終止，除渣，取樣以及溫度檢測
9
對樣品進行分析
10
基於對樣品分析的結果來設置終止吹煉的參數
11
結束吹煉
12
取樣以及溫度檢測
13
將液態金屬的從鋼爐倒入鋼桶中，添加鐵合金以及底部攪拌 (根據需要)
14
濺渣，傾倒殘余爐渣
15
開始下一個循環
表2 轉爐煉鋼的子流程
本文中將詳細探討這種直接吹煉的方 法並且討論該方法的優點和缺點。
BSL的鋼鐵冶煉生產 波卡羅鋼鐵有限責任公司(BSL)為印度 SAIL集團的成員之一。其煉鋼車 間-II(SMS-II)使用轉爐-鋼包爐-連續鑄造 路線來生產不同等級的鋼鐵品種，以此來 滿足顧客對於鋼鐵的嚴格要求。煉鋼車 間 - I I 每 年 生 產 大 約 3 M t 的 低 碳 無 鋁 鑄片。 波卡羅鋼鐵廠經常生產的不同等級的 鋼鐵品種包括LPG，EDD，WTCR， SAILMA，HSFQ和IS2062。SMS-II由兩 個2500t混合機，兩個300t鋼包爐和兩個 雙股板坯連鑄機組成。混合吹煉轉爐的爐 料通常由兩部分組成，一個是大約重為 260-270t來自於混合機的高爐鐵水，另一 個是取決於高爐鐵水硅含量水平的大約重 為35-40t的廢鋼料。其他使用的助溶劑為 石灰(~12t)，煅燒白雲石(~7-8t)和片狀白 雲石(5-6t)。吹煉時間的範圍為16到17分 鐘，在正常情況下出鋼一般需要8到9分 鐘。出鋼的平均溫度範圍為1660℃到 1680℃之間。在SMS-II，BSL中的煉鋼 流程如圖1所示。 基本的氧氣煉鋼使用高純度的氧氣來 氧化爐料中的碳，硅，硫和磷元素，從而 使每種元素的含量降低至可以接受的水 平。一個轉爐車間的處理能力的理想狀態 為45-60分鐘之內熔爐量達到270-280t。 在吹煉的開始或者是主要脫碳循環之後， www.steeltimesint.com
製鋼鐵的化學性質及溫度的不同， 這 些 步 驟 的 時 間 還 有 可 能 有 很 大 的 變化。 表二詳細描述了傳統的轉爐煉鋼中主 要的子流程。 完成這一系列活動所需的時間被定義 為循環週期。提高生產能力的關鍵之處則 在於減少循環週期的時間。影響循環週期 時間長短的因素有：
通 過 底 部 吹 入 氬 氣 和 / 或 氮 氣 的 方 式來實施爐浴攪動。爐渣的形成，一氧化 碳 氣 泡 和 接 近 平 衡 階 段 的 狀 態 都 可 以 通 過 這 個 爐 底 通 氣 的 方 式 得 到 更 好 的 實現。 這個流程的基本操作步驟圖解如圖2 中所示。這涉及了從混合機中接收鐵水— 廢鋼料裝填—鐵水傾倒—主吹煉—取樣— 修正吹煉(如果需要)—出鋼—去除爐渣， 之後則為新一輪的加料開始，如此不斷重 複這個流程。 表1中總結了在轉爐煉鋼中的主要步 驟及每一步驟所需的時間。由於使用材料 的化學性質和溫度，容器的結構和需要煉
轉換爐的尺寸 煉鋼車間的後勤物流情況 產品化學性質的要求 鐵水的化學性質以及溫度 需要遵循的煉鋼方法
所有想要通過減少循環週期時間而提 高生產能力的方法都需要涉及改變這些因 素中的一個或者所有。在傳統的傾爐過程 中，熔爐中的吹煉都會持續到“終結點” 來測量鋼浴中的溫度和溶解氧含量(單位 為ppm)並且在出鋼之前得到鋼鐵和爐渣 的樣本。在這個例子中，從吹煉結束到開 始出鋼的時間範圍為10到14分鐘。在一 些情況中，出鋼可能會被延遲，直到實驗 室 得 到 對 傾 爐 鋼 鐵 的 分 析 ， 以 此 來 保 證 雜 質 含 量 可 以 被 控 制 在 一 個 滿 意 的 範 圍內。
微小的修正 BOF轉爐擁有非常出色的脫磷酸作用。如 果進爐鐵水中的磷元素含量很低並且保持 一致，那麼出鋼步驟可以在轉爐測試樣本 取過之後直接進行，無需等待樣本分析結 果 [2,4]。任何針對化學性質的微小的修正都 可以在鋼包爐中進行。
現如今全球形勢 日本和一些歐洲的煉鋼車間通過使用一種 快速出鋼的方法將取樣和檢測時間控制在
混合機中的鐵水
廢鋼料裝填
鐵水傾倒
主吹煉
取樣
修正吹煉 (如果需要)
出鋼
去除爐渣
圖2 傳統的轉爐操作中涉及的步驟
國際鋼鐵時代 — 2016年8月 — 13
氧氣煉鋼 儲氣瓶-安全環
2-線插頭
儲氣瓶頭
橡膠覆蓋的線圈
吹煉
儲氣瓶落入環
圖3 儲氣瓶落入式傳感器
了1到3分鐘之內。大部分的這些煉鋼車 間都使用副槍通過液相線熱穩定技術來測 定樣本的溫度和碳含量。這項技術可以在 保持熔爐的豎直位置狀態的情況下得以實 施 。 快 速 出 鋼 技 術 的 成 功 得 益 於 一 直 保 持 硫 和 磷 達 到 規 範 規 格 。 這 個 步 驟 能 夠 使 得 實 驗 室 分 析 時 間 節 省 三 到 六 分鐘。 這些煉鋼車間就這樣迅速完成從熔爐 中出鋼的步驟。 一些北美的煉鋼車間採用了一種快速 出鋼方法的簡化版本。其中一小部分煉鋼 車間採用了應用副槍的方法。而其他的煉 鋼車間則採用了儲氣瓶落入式熱電偶(圖 3)的方法，該方法中可以有或者沒有氧氣 傳感器。一個組裝了特別的傷害保護線圈 的沉重的鑄鐵儲氣瓶被放入了熔爐中。線 圈的長度足以用來讀數。如果氧氣吹入停 止的話，讀數會更加精確，但是一些煉鋼 車間成功實現了一種可用於在吹煉過程中 讀數的方法。這樣的話，殘存的如硫，磷 或者其他元素則被消耗至可被接受的水 平，同時可以立即進行出鋼步驟。一些只 擁有兩個轉爐設備的煉鋼車間使用這種技 術來減少產品損失，尤其當一個熔爐在重 新劃線或是修理過程中。
直接吹煉法的發展 BSL擁有減少轉爐煉鋼的循環週期時間的 優先權，這樣可以增加煉鋼車間的生產能 力。經過全面認真的調查和審議之後，我 們 可 以 得 出 結 論 ， 減 少 從 完 成 吹 氣 到 到開始出鋼之間的時間是一種非常有優勢 的方法，他可以用來減少轉爐循環時間。 這是因為改變轉爐的裝料能力或者是改變 煉鋼車間的後勤物流能力將需要更多資 金 投 資 ， 在 實 施 過 程 中 也 將 花 費 更 多 時間。 為了實現縮短從完成吹煉到開始出鋼 之間時間是這個目的，我們實施了一個新 的煉鋼流程。在這裡，我們將用一種靜態 模型來計算終末點理想的溫度和成分。這 種靜態模型是一種質量和能量平衡的狀 態，以此來解釋初始狀態（廢鋼料和鐵水 的溫度及組成）和理想的終末狀態金屬浴 和爐渣的理想狀態。並且能夠向操作者指 出能夠滿足到達終末點時所要求的期望的 總氧氣和助溶劑的含量。一旦達到了前期 決定的氧氣總含量，吹煉就會被停止。
14 — 2016年8月 — 國際鋼鐵時代
取樣並測溫
出鋼
傾倒爐渣
圖4 直接吹煉法煉鋼過程 步驟
分鐘數
裝填廢鋼料和鐵水
10-12
精煉-吹氧
15-16
取樣-化學測試
4-5
出鋼
7-8
濺渣
4-6
在熔爐處傾倒爐渣
3-4
表3 在SMS-II應用直接吹煉法之後的轉爐煉鋼步驟
在確定碳被完全清除的時機時，除了 裝填模型，操作者還需依賴於其他的信 號，例如容器口火焰顏色的改變和煙霧系 統冷卻循環中氣流的特征差。 在實際生產中，靜態的裝填模型在預 測終末點時有一個缺陷。這是因為這個模 型無法考慮過程的動態性。終末點的精確 性還會被初始狀態(例如鐵水的質量，溫 度和組成，所添加的廢鋼料和助溶劑的質 量和類型)所影響。還會被氧氣噴槍效率 的改變所影響，這不僅僅是噴槍的熱度所 導致的高度和流量的變化，同時還有熱量 在加熱時導致的噴槍的磨損以及容器耐火 材料磨損導致的幾何形狀的改變3。 在SMS-II，改進過的煉鋼流程中， 所需要的氧氣總量會以預先決定的速率被 一次性吹入，因此可以結合之前初期以及 結束時的吹入量。因此，表2中的流程 8-11都可以在不影響其他任何一項流程的 情 況 下 被 取 消 。 有 研 究 表 明 ， 通 過 這樣的方法，循環週期所需時間可以減少 15%到20%4。相對應地，煉鋼車間的生 產能力也會有所提高。在這篇文章中，這 個方法也因此被稱為“直接吹煉法煉鋼” 。 圖 4 表 明 了 這 種 直 接 吹 煉 法 煉 鋼 的流程。
直接吹煉法的優點及缺點 除了對生產能力的直接影響之外，現在我 們來考慮這個方法的其他優點和缺點，這 些優缺點在吹煉方法學的改變中起到至關 重要的作用。 優點： • 因 為 間 歇 性 的 傾 倒 爐 渣 步 驟 被 消 除 了，隨著傾倒爐渣可能被倒出的金屬 流失也減少了，這樣就會在產量上有 著微幅改善。 • 在傳統方法中，結束吹煉(後期爐渣傾 倒)通常是干女燥的。這種情況在直接
吹煉法中將不會出現。這種做法的好 處是提高了氧氣槍的使用壽命 • 理 論 上 ， 爐 渣 中 低 F e O 含 量 可 以 幫 助 提 高 產 量 和 容 器 的 壽 命 ( F e O 中 的 電子向容器壁的遷移傾向會導致爐襯 腐蝕) • 在 傳 統 方 法 的 例 子 中 ， 每 個 循 環 中 會 發生兩次開放性燃燒，而在直接吹煉 法中，每個循環中只有一次開放性燃 燒 。 這 種 方 式 的 改 變 所 帶 來 的 優 勢 如下: a. 更 高 的 排 煙 罩 及 排 煙 罩 裙 的 使 用 壽命 b. 因 為 減 少 了 開 放 性 燃 燒 的 一 個 階 段 ， 所 以 減 少 了 氣 體 回 收 系 統 的 負載 c. 轉換機氣體(燃料)恢復微幅提升 d. 難 溶 液 體 與 鋼 鐵 接 觸 時 間 得 到 了 減少 缺點： • 由 於 較 高 的 開 放 性 溫 度 ， 化 學 性 質 有 時會偏離規範，從而導致壓力對鋼鐵 進行二次精煉。在除磷過程中面臨的 困難是磷逆轉的機率在高溫下也會得 到提高。 • 在 整 個 吹 煉 的 過 程 中 保 持 更 高 的 溫 度 梯度也是一個難題。 • 助溶劑的消耗有微幅提升。 • 直 接 錘 煉 的 熱 量 經 常 導 致 更 高 的 氧 氣 含量。因此，經常需要更多的脫氧 劑。 • 直 接 吹 煉 法 一 個 很 重 要 的 負 面 影 響 是 鋼鐵處於一個更高的溫度的時間和爐 渣與熔爐爐襯的接觸時間都變長了。 這減少了熔爐爐襯 的壽命，但是，在 需要考慮爐襯腐蝕時，有一個相反的 因素是爐渣中相對較低的FeO的含量 使得爐渣的腐蝕性降低。
實驗結果 直接吹煉法在波卡羅鋼鐵有限責任公司得 到了完全的應用。在之前的實踐中，操作 者需要在吹煉前決定氧氣吹入要如何進 行，在吹煉過程中有多少助溶劑在何時加 入 能 夠 使 終 末 點 得 到 理 想 的 鐵 水 溫 度 和 組成。 在本次時間中，初級吹煉結束時，氧 氣槍將被取回，熔爐傾斜然後取樣檢測溫 www.steeltimesint.com
氧氣煉鋼 圖5 應用直接吹煉 法之後每天使用 爐數的增加情況
每天使用的爐數 30
28.26 26.3
27 No of heats per day
度 和 鐵 水 組 成 成 分 ， 以 此 來 分 析 吹 煉 的 實 際 進 程 。 然 後 對 於 溫 度 和 成 分 組 成 的 修 正 則 可 以 在 金 屬 浴 的 重 新 吹 煉 時 進行。 等待樣本分析結果的過程是比較耗時 的步驟，因為對樣本進行的基於光譜的化 學分析要在不同的實驗室進行，這就意味 著將有12-13分鐘的時間被浪費掉。而多 次重新吹煉以調整溫度/成分組成則會引 起產品的損失以及一些其他的負面影響， 例如更短的爐襯壽命。 在實施直接吹煉法生產時，預先決定 的所需氧氣總量將會一次性吹入。 初次吹煉之後的爐渣傾倒，取樣和溫 度 測 量 步 驟 都 被 取 消 。 通 過 計 算 機 進 行 的 靜 態 控 制 顯 著 地 提 高 了 在 終 末 點 溫 度 和 碳 含 量 的 成 功 率 。 應 用 直 接 吹 煉 法 之 後 轉 爐 煉 鋼 的 步 驟 在 表 3 中 進 行 闡述。
25 23.4
24 21.3 21 18 15 02-03
03-04
04-05
05-06
圖6 一個週期內 使用直接吹煉法 爐子的比例
92.93
93
作者對於波卡羅鋼鐵有限責任公司的管理 人員表示感謝，感謝他們的對這項工作的 www.steeltimesint.com
92.9
92.12 90.81
90 88.6
直接吹煉法 %
89 88
88.64
88.34
87.3
87 86 85 84
05-06 06-07
07-08
08-09
09-10 10-11
11-12
12-13
年份
圖7 應用直接吹煉 法之後再次吹煉次 數的減少以及轉爐 爐渣中FeO水平沒 有變化
% 爐渣中 FeO 含量
% 再次吹煉爐數 28
23 22 % FeO 在轉爐爐渣的含量
23 % 再次吹炼
結論
感謝
07-08
92
生產力的提高
對於SMS-II，BSL，應用了直接吹煉法之 後，生產能力提高了25%。另外，在這個 生產能力提高的同時，其他的優勢有終末 點命中成功率的提高以及再次吹煉次數的 減少。 缺 點 方 面 ， 之 前 因 為 爐 襯 管 理 的 加強所提高的爐襯壽命在應用了直接吹煉 法 之 後 又 部 分 下 降 。 同 時 ， 因 為 金 屬 浴 被 氧 化 ， 導 致 鐵 合 金 的 消 耗 有 所 增加。 基於以上的觀點，我們建議，在考慮 煉鋼車間後勤物流和生產能力的提高時， 同 時 考 慮 優 點 和 缺 點 ， 以 此 來 匹 配 完 整 的 鋼 鐵 加 工 廠 的 上 下 游 單 位 。 這 些 因 素 也 會 因 為 不 同 的 加 工 廠 而 有 不 同 的 影響。
06-07
年份
91
在應用了直接吹煉法之後，煉鋼車間的生 產能力提高了大約25%。每天的爐數從 2002-03的21.3爐增加到了平均26.5爐 (2003-4到2012-13)。 在2012-2013時，達到了最高的每天 29.2爐，如圖5所示。爐數的增加使得從 吹煉結束到出鋼開始的時間得以顯著性的 減少。在SMS-II， 平均有高 於90 %的煉 鋼爐都採用直接吹煉法(圖6)。再次吹煉 的比例也從之前沒有採用直接吹煉法時的 大於20%減少到現在的低於5%。應用了 直接吹煉法之後，在理想的終末點時，金 屬浴中的過度氧化現象基本不存在了，而 且，在爐渣中FeO的含量也沒有顯著的增 加(圖7)。
27.1
21 20
18
19 13
18 17
8
16 3
15 02-03
03-04
04-05
05-06
06-07
07-08
年份
大力支持。同樣感謝煉鋼車間-II和R&C 實驗室的全體人員，感謝他們對這項工作 以及在BSL進行調查研究時的支持。作者 還必須要感謝Shri Pankaj Kumar對這個 項目的支持，以及所有直接或者間接對這 個項目有所幫助的人。█
參考文獻
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2 ‘Quick direct tap at United States Steel Corporation’s Gary Works Q-BOP Shop’ Yun Li et al Iron & Steel Technology, Nov 2010, page 37-45 3 ‘BOF end point prediction’ Joseph Maiolo and Doug Zuliani, Metal Producing & Processing, Nov/Dec-2008, page 15-18 4 ‘Increasing BOF productivity and profitability by quick-tapping with drop-in sensor’ Stem, R A , Steelmaking Conference proceedings, Vol 78, Publ: Iron and Steel Society/AIME, 1995, page 143-146 國際鋼鐵時代 — 2016年8月 — 15
安全 的安全事故都是由被害人自己導致的，並不 是由於他人的原因，所以根本無法將罪責歸 咎到管理部門的頭上。” 空中俯瞰ThyssenKrupp Gerlach
零事故？怎樣才能做到？ 對於一個事故發生率很高的工廠來說，挫折、無助以及辭職這些所謂手段都是毫 無用處的。如果此時的你已經嘗試了你能想到的所有一切的處理辦法，那麼還有 什麼事是剩下的，而又是你可以去做的呢？作為德國的落錘鍛造工廠的代表 者，ThyssenKrupp Gerlach(TKG)，他們卻強烈地抵制這種結論的傳播，而對於 這樣一些安全問題的解決，他們所通過的方法，便是對其安全文化的徹底改革， 而使用的方案便是由杜邦所提供的可持續發展的解決方案。 在他們公司總部所在的位置上——位於德國 的漢堡，同時也緊靠著法蘭克福 市，ThyssenKrupp Gerlach GmbH(TKG)公司 將在此處生產一種鑄造的曲軸，而他的客戶 將是來自於全世界的汽車企業。作為同時兼 顧ThyssenKrupp鑄造和機械零部件業務單元 的國際生產基地，該公司在該領域是當之無 愧的世界級領導者。 在這樣一個落錘鍛造的工廠內，其工作 的環境是相當混亂的，噪音污染較大、運行 存在較大的震動、高溫放熱現象嚴重、同時 灰塵的含量較多，這一切都對其運行的環境 產生了巨大的影響。在過去的好幾年內，雖 然TKG公司已經在很大的程度上降低了其事 故的發生率，但是在2010年的一個整年裡 面，其事故的發生率相當於每百萬工作小時 內發生的安全事故的數量為20個，這個概率 還是看上去很高的，而這裡是根據作為董事 會成員之一的Franz Eckl博士的話來說。
排除安全事故的文化 “在這些時間內，我們不但具有相對很高的 事故發生率，同時還存在著幾個問題很嚴重 的安全事故，這些安全事故都產生大量長期 的影響，這看上去是非常危險的。”他是這 樣解釋的。“而我們對這些問題的處理方式 都幾乎是單純地集中在技術的層面，或者是 在組織問題上下功夫。而對於我們所使用的 這些員工來說，他們缺少最基本的安全意 識，導致缺乏預防。” “儘管如此，我們還是可以通過做一些 事情，來實現更加安全的工作環境，從而可 以保證更少的安全事故的發生，我們已經意 識到了這一點，我們必須改變我們的企業文 化以及我們所謂的行事風格，並且充分考 慮，足夠重視安全問題的存在。但是現在我 們依然沒有一套完整的實施方案，怎樣以一 種有效的、有組織的方式來實現，也是目前 所面臨的一個很重要的問題。安全的工作對 我們來說是至關重要的，儘管我們已經針對 安全問題做了太多的事情。我們每一個人都 在發出這樣的驚訝，為什麼我們做了這麼
16 — 2016年8月 — 國際鋼鐵時代
多，還是不夠，還是不能完全杜絕這樣的事 故的發生，這到底是什麼原因導致的。” 對於有些安全事故來說，他們是可以預 防的，預防的手段主要有技術手段或者一些 有意義的運行策略等，常規的處理辦法可以 供TKG公司來使用，從而處理或者避免這些 意外事故的發生。 “被雇傭的員工總是存在 著這樣一種期望，他們希望公司或者公司裡 的管理監督人員能夠處理好任何的安全問 題，這顯然是不現實的。”Eckl博士進行了 這樣的補充。 “而幾乎所有的監管人員都存 在這樣一種觀點，那就是只有安全部門將會 對這些安全問題負全部的責任。同樣的一點 是，在這些全部的意外事故中，有大概75% ThyssenKrupp Gerlach公司 預防事故的成功因素 n 成功得到了高級管理層的承諾，並引起了 他們的興趣，這些都是可以顯而易見的。 n 對 於 這 些 規 章 制 度 進 行 了 新 的 明 確 的 定義。 n 對於目標和期望等問題進行了良好的交流 和溝通。 n 通過一個擴大和升級的模型，保證了遵守 規章制度的可控性。 n 將定期的安全方面的談話討論作為每一個 月到來之前的議論話題。 ……同樣也產生了這樣的一系列結果 n 365天連續不斷的穩定運行，並沒有任何 意外事故的發生。 n 對於事故或者報導的意外情況來說，降低 的數量將會達到將近20%。 n 公司的高管和員工的行為方式發生了巨大 的改變。 n 生產量的增加超過了20%。 n 對於運行過程中的所有其他的關鍵因素都 進行了大量的改進和提高，（這其中包括產 品的質量品質，供給原料，以及運行成本等 相關的問題）。 n 對於公司的員工，以及一些典型的勞動 力，甚至是一些公司的高管來說，對於他們 所得到的一切，他們都是十分自豪的，並由 衷的表示感謝。 n 對於這些安全問題的想像和設想，都已經 變成了現實。
堅決進行自我批評 對於上文所提到的這一個話題，公司與多位 不同的專家進行了深入的探討，在2011年2月 邀請，杜邦公司收到了TKG公司的邀請，對 公司的運行狀況進行了一定量的評估，並在 某些戰略性的問題上達成了一致，並幫助他 們建立了一致的解決方案和設備，這些解決 方案與之前的公司文化是相一致的。 Gerhart Arnold博士，是杜邦公司的一個 高級顧問，在2011年3月，在TKG公司與其 高管針對大量安全事故的問題進行了討論。 該公司立刻就想要做一些措施來改變他們 目前的這樣一種現狀。Gerhart Arnold博士和杜 邦公司提出了針對目前這些狀況的一個緊急快 速的處理方案，也就是所謂的快速實施。 比如說，制定了一系列安全方面的規章 制度。
評價和前進 Eckl博士這樣說：“對於這樣一個快速獲得 成功的方案來說，其代表性和重要性已經變 得十分顯著。對於前面所可能會遇到的任務 來說，我們都必須對此有一個全局可觀的認 識。如今的這些時代，在處理一些關鍵性的 運行問題的時候，這些原理將也能夠對我們 的運行操作產生巨大的影響和幫助，而這些 關鍵性的問題主要包括以下這幾個方面，比 如產品的品質和質量，維護和維修以及對生 產進行控制所產生的成本。 杜邦針對安全管理方面的特點，沒有任 何一種原理是可以在一個完全孤立的條件下 進行開展的，孤立是無法實現的。 對於TKG公司來說，為了貫徹落實他們 的一套新的企業的安全文化，需要把這裡所有 的因素都作為一個首要的因素來進行考慮。 高級管理部門作出了這樣的承諾，這個 全新的安全文化方案，將會通過在線的方式 進行全面的交流，這一點是毫無疑問的，主 要的傳播交流手段為打印機在線傳播，通過 佈告板進行示意和廣而告之，將工作安全等 方面的問題以DVD的形式發放給所有在職的 員工和被聘用的人員，讓他們通過DVD的途 徑來了解其中的所有情況，通過一個小的安 全手冊進行大量的宣傳，這個安全手冊上將 包含10條的安全原則和規範，確保大家可以 隨時隨地掌握這些安全方面的知識，但是， 除了上面所提到的那些方法之外，我們還將 通過一種日常定期的一種安全問題的現場講 座來對各級員工進行安全問題的說明和安全 知識的講解。在這些天裡面，大約有65個公 司高管和產品經理帶領著他們的員工進行了 大量關於安全方面的講座，而這些講座幾乎 都是每月一次的樣子。而進行這些現場講座 的目的都是為了讓這些員工了解和意識到這 www.steeltimesint.com
安全
在內部積極 進行保證 結合相關的領導能力， 一些領導的例子 影響 >> 正在發生
在外部積極 達成一致 規則，過程 和協議
圖1 杜邦公司所提供的Bradley曲線
反應
從屬
n 安全的自然天性 n 承諾是一個目標 n 授權安全方面的管 理人員 n 減少管理方面的混 亂與不足
n 管理的委託 n 僱傭的身份 n 害怕與訓練 n 檢查人員的控制， 強調和目標 n 所有人重視，訓練
“我會遵守這些規章制度，只是因為我必須遵守。”
獨立
30 工程的開始“工作安全文化的轉換”
20 15
15
10
事故發生的頻率， (在工作日≥1天，平均每一個小時來說)
20,7 13,1
10 6
5 0
30 25 20
15
幫助他人遵守 其他人的看守 計算機網絡的貢獻 關注其他的人 組織的自豪感僱傭的身份 害怕與訓練 檢查人員的控制，強調和 目標 n 所有人重視，訓練 n n n n n n n
“我對我自己的安全負有足夠的責任。” “我會遵守這些規章制度，因為這是我自己想要做的。”
事故發生的數量，在工作日≥1天） 25
互助
n 個人的知識，承諾 以及準則 n 組合 n 個人的重視 n 自己的注意 n 練習，習慣，個人 的意識
4
2009/10 2010/11 2011/12 2012/13
1 2013/14
5 0
6,2
3,5
2009/10 2010/11 2011/12 2012/13
0,9 2013/14
圖2 事故發生頻率的發展曲線
些潛在的危險的嚴重性，並希望能夠有效地 預防和處理，以便能夠更好地消除這些安全 隱患，同時還將能夠增加這些員工的安全意 識，提升安全的標準和準則，更好地激勵這 些員工時刻保持清醒的安全態度，可以顯示 出對做的好的方面的表揚和落實責任和義 務，還可以對訓練培訓等方面的效率進行有 效的評價，並且可以對這些評價進行長期不 斷的連續進行，不斷的修正，以保證最終的 訓練的有效性能。
有哪些方面已經發生了改變？ 在過去的三年裡面，對於廣大的TKG公司的 受聘人員和大量員工來說，可以說是發生翻 天覆地的變化，如今已經有大量改變發生在 公司裡。在之前和過去，絕大多數人員想到 的問題都是關於生產單元的投入數量，這些 都是被優先提到的。Frank Nissan，是重壓生 產線第14號線路的團隊領導人，發出了這樣 的評論：“在如今的時候，有一點是十分明 確的，那就是對於一個生產線或者一個運行 的工廠來說，作為最先考慮的因素已經不再 是生產量的多少，而是如何保持工作過程的 穩定安全進行，怎樣盡可能確保所有人員的 www.steeltimesint.com
安全和健康，這些都是最重要的事情和最先 想到的關注點。但是儘管如此，當這些意外 發生的時候，是與其自身相一致的，這些都 不是成功的唯一條件。往往這裡所做的一切 還是杯水車薪，因此，我們對這些問題要引 起足夠的重視，要時刻保持著充分的警覺 性，不能讓這些安全事故發生。” Eckl博士發出了這樣的評論：“工作過程 中的安全問題，也擁有著自己的價值和代價， 但是根據報導，在最近的一整年裡，在我們公 司的總部德國漢堡市，還沒有發生過一起單一 的安全意外事故。同時，甚至更為重要的一點 是，對於我們公司來說，我們的高管經理以及 下屬的各級員工的安全行為都得到了顯著的提 升，這些事情都體現安全工作的顯著落實，對 公司的發展起到了至關重要的作用。而對於我 們的一些其他方面或者過程的改變，上述的這 些事實也提供了大量的好處與優勢。與沒有加 強安全工作的前期過程相比，如今的我們大量 提升對安全的重視程度，儘管我們的生產依然 處在一個更低的水平之上，但是我們依然成功 地提高了我們的產量，在最後一個產業年裡， 我們的財政產量提升了大約20%左右。” Frank Weis，作為該公司安全項目的首
腦，他做出了這樣的解釋：“在2011年，我們 制定了安全事故的零發生率的極高目標。而現 如今，我們離這個目標已經是一步之遙。在公 司未來的發展中，我相信，安全事故的零發生 率將不再是一個夢想，是完全有可能實現的， 但是在TKG公司的內部，我們又制定了一個 全新的目標。在2014年5月，我作為這個項目 的負責人正式接管了這個安全相關的項目工 程，而在接管這個項目之前，我一直作為一個 生產線的產品經理，在生產的第一線上工作了 許多年。在這些年的工作之中，我也必須要改 變我的觀點和態度，充分考慮到安全問題的重 要性。也許正是由於這個原因的存在，對於我 的廣大員工來說，關於安全方面的問題，得到 他們的幾乎相似的積極回應，然而這些也都是 我現在的最主要的工作。” 在2015年，TKG公司將作出重大的調 整，已經決定將這樣一件事提到日程之上， 那就是號稱所謂的“家庭日常行為規範之 首”的全新項目。而這樣一條項目的推進， 將對公司的安全方向的發展起到至關重要的 作用，對於誰將對這些安全事故負有一定的 責任，這樣一個一直沒有解決和明文規定的 問題，該規則將能夠很好地處理這個問題， 將安全責任落實到個人，落實到實處。在接 下來的6個月裡面，TKG公司希望能夠平穩 的運行，每一個員工都應該承擔起他們周圍 的與他們密切相關的安全責任，落實到他們 每一個人的身上，就像他們在自己家裡所面 臨的一樣。 對於這樣一個安全方面的項目，TKG已 經做到了十分成功的效果，但是根據Eckl博 士的話來說，這樣的一切還遠遠沒有結束， 還需要進行不斷的完善和發展。“企業文化 的改變是一個漫長的過程，需要花費大量的 時間。如果在現在之後的一年時間內，我們 不作出任何的行動，那麼可能導致的結果 是，所有的一切都有可能會消失，之前所有 的能力都可能會付諸東流。我們自己的可行 性也會受到挑戰，造成嚴重的損害。在這條 已經開始的路上，我們能夠做到的只有不斷 地保持前進的狀態。而對於所有的員工來 說，我們不得不意識到這樣一個事實，那就 是對於我們公司來說，這將會是一個綜合 的、持續的發展過程，在很長的一段時間 內，這個因素將不會發生改變。” 在前面所說的安全手冊的第一頁的位置 上，已經對這些問題作出了明確的指示，而 這些安全手冊也將會由TKG公司統一發放給 他們的員工，以供他們進行學習。在手冊的 第一頁上，寫下了這樣一句話，那就是： “抓緊你們的時間去做吧，對於任何人和任 何時間都是有效的！”在這個手冊的最後一 頁，用了這樣的一句來進行總結，那就 是：“工廠的安全生產=工廠的不斷壯 大！”為什麼這件事被如此強調。對於TKG 公司來說，安全和生產之間的聯繫，可以看 出是十分清晰明了的。█ 國際鋼鐵時代 — 2016年8月 — 17
特種鋼
冷軋機的最優化 實現利用現代化的冷軋機生產高速的產品的前提，是需要具有可靠性和魯棒性都很好的厚度傳感器。現如今，處於適當位 置上的厚度自動控制（AGC）系統和液壓執行器，都能夠對帶鋼在僅僅幾個毫秒內發生的變化做出相應的反應，因此，準 確的測量結果必須由具有一定可比性的速度所提供。而且，能夠提供高速的測量速度的傳感器也能允許更快的反饋循環， 另外，其更嚴格的平面薄板厚度控制也能導致產品的改進、成本的節約以及冷軋機的優化。克里斯托弗•伯內特 （Christopher Burnett）如是說。 對我們的現代生活而言，薄鋼板是一種不 可或缺的材料，從我們所居住的房屋建 築，我們所駕駛的車到保存和運輸我們日 常所需的食物的容器，無一不需要用到薄 鋼板。因為薄鋼板的強度和靈活性非常 好，因此它已經成為了工業生產和消費者 使用的理想材料。薄鋼板可以被反復的回 收利用，從而減少了垃圾填埋場的垃圾以 及節約了能源。隨著人們對效率和可持續 發展的關注度的日益增長，在這場鋼鐵競 爭性田徑運動的起始圈，鋼鐵生產商們就 努力生產和供應質量為世界級的帶鋼，即 把冷軋機的產量增加到最大限度，並且把 廢料的產出減少到最小限度。薄鋼板的生 產商以及他們的客戶都已經認同了一些標 準，從而來描述薄鋼板材料在貿易過程中 的各種各樣的物理參數，在所有的關鍵變 量中，這些關鍵變量都是定義在一個簡單 的產品貨號中的，其可以利用的標準包括 了薄鋼板的厚度、寬度、硬度以及強度。
冷軋機 軋鋼機的發展已經開始加速，因為相應的 處理器和數字控制的運行速度已經增長了 好幾個數量級。在軋鋼機行業中，需要的 資本成本是非常大的，並且投資者們都明 白，為了實現最大限度的投資回報，也為 了得到最短的回報週期，冷軋機工廠需要
厚度入口
S, T, P 溫度 間隙
以冷軋機所能達到的最快的速度，來生產 出高質量的薄鋼板。費盡心血的生產經理 們總是專注於怎樣才能安全的實現冷軋機 最大限度的產品輸出。為了實現這個目 標，冷軋機工廠一天需要運作24小時， 一周需要運行7天。如果冷軋機工廠的某 一台冷軋機由於任何原因停止了運作，會 計人員需要考慮的東西，不僅包括在冷軋 機閒置時所產生的能源和勞動力消耗，而 且在這一段「浪費的時間」內原本可能被 生產出來的產品的價值，也需要被納入考 慮的範圍內。因此，當我們聽到，冷軋機 工廠能夠在最高的速度下運營的前提條件 是他們的發動機和驅動器能夠允許達到這 個速度，這樣的說法時，也就不足為奇 了。但是，如果生產出來的材料不符合質 量標準，那麼，最初生產出來的產品就算 產量以噸來計，也會變得毫無意義。 許多人認為，帶鋼的質量是從工廠的 熔煉車間開始的，這種看法其實離真正的 真相並不遠。對鋼材的化學過程和熱處理
過程的控制和管理，不僅能保證產生的鋼 材的質量等級能夠滿足最終產品所需的力 學性能，而且還能使得帶鋼本身就處理掉 在其高速軋制過程中大量的壓力和張力。 表1針對每一種類型的冷軋機，總結概括 了其典型的厚度和軋制速度。毫無意外的 是，隨著材料變的越來越薄，冷軋機的軋 制速度顯著地增加。
厚度自動控制（AGC） 人類的平均響應時間大約可以達到四分之 一秒的樣子，在一台冷軋機或者一台箔材 軋機上，在最大的軋制速度條件下，以人 類響應的平均速度算，該機器可以生產出 八米的帶鋼。因此，很容易理解為什麼厚 度自動控制（AGC）是現代軋鋼廠必不 可少的組成部分了。而綜合性的厚度自動 控制（AGC）算法則會從幾十個位於軋 制機周圍的傳感器上讀取數據。 一 部 分 關 鍵 的 厚 度 自 動 控 制 （AGC）輸入參數是速度和張力 （如圖
熱粗軋機
熱精軋機
冷軋機
最大厚度
> 400 毫米
20-50 毫米
3-20 毫米
最好厚度
20-50 毫米
3-20 毫米
0.100 毫米
軋制速度 （米每分鐘）
~ 100
~1000
~2000
表 1. 冷軋機參數的總體概述 圖 1. 針對一台簡 單的單級座冷軋機 而言，所挑選出來 的厚度自動控制 (AGC)輸入變量
厚度出口 速度 張力 功率 匝數
速度 張力 功率 匝數
圖 2. 賽默飛世爾 科技公司(Thermo Scientific™)利用 x射線的帶鋼厚度 測量儀器 克里斯托弗•伯內特（Christopher Burnett）是賽默飛世爾科技公司（Thermo Fisher Scientific）的技術產品經理。電子郵箱：Christopher.burnett@thermofisher.com
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特種鋼 1.02 1.01
真實值
1
x射線傳感器5微秒 (5ms)的響應
0.99 傳 感 0.98 器 的 0.97 響 0.96 應 0.95
同位素傳感器5微 秒(5ms)的響應 同位素傳感器 150微秒(150ms) 的響應
0.94
傳 感 器 的 響 應
150千電子伏特 (150KeV)的光子 40千電子伏特 (40KeV)的光子
0.93 0
500
1000
1500
2000
圖 3. 模擬傳感器250微秒（250ms）的響應，與目標值有1.0%的偏差
1所示）。質量守恆定律規定，單位時間 內進入冷軋機的物質的質量必須等於單位 時間內離開冷軋機的物質的質量。所以， 當鋼板材料被軋制的越來越薄，軋制機的 軋制速度就必須越來越快。如果驅動電動 機停止運轉，即使只是每分鐘停止微小的 幾釐米，帶鋼就可能會發生破壞或者直接 廢棄，其結果都是災難性的。另外，在由 於冷軋機的受力而引起的減速，與由於牽 引（或擠壓）材料穿過缺口而造成的減速 之間，還存在一個微妙的平衡。 厚度測量儀器主要是用來尋找鋼板材 料在厚度方面的急劇的偏差；除此之外， 厚度測量儀器的反饋信息則可以被用來核 對質量流量模型的預測結果。如果發現有 比較微小的變化，就可以通過對速度和張 力的輕微調整來進行糾正，因為我們能夠 很快的控制電動機的功率。但如果發現了 較大的變化，則需要通過液壓汽缸，在薄 板軋機的機座中進行相關的補償，因為液 壓汽缸可以在幾個毫秒之內就做出相應的 反應。 當冷軋機在1800米每分鐘（1800 mpm）的軋制速度下運作時，薄鋼板材 料每毫秒就能夠移動3釐米（3cm）。如 果冷軋機使用的是直徑為0.5米的滾輪， 則滾輪的周長大約就相當於50毫秒。為 了觀察任何與某一滾輪的這個直徑相關的 偏心距或者週期性的事件，我們需要一個 厚度傳感器，且該厚度傳感器不僅需要能 夠在5毫秒（5ms）內運作，而且還要能 夠 用 易 於 控 制 的 信 噪 比 的 值 來 提 供 其 測 量值。
厚度測量儀器的選擇 雖然在厚度測量儀器技術方面，有幾個可 供選擇的方案，但事實上，只有一個選 擇，那就是x射線測量儀，因為當我們對 一台冷軋機進行最優化處理時，其對速度 和準確性兩方面都具有一定的要求。 直接接觸測量儀器具有對合金不敏感 的優勢，但是，測量的鐵筆需要對帶鋼進 行標記，以及框架的機械公差等都阻止了 其對帶鋼中心線附近進行測量。此外，測 www.steeltimesint.com
圖 4. 針對不同的光子能量，傳感器的響應隨帶鋼厚度的變化
量用的鐵筆的測量光斑尺寸較小，從而會 將帶鋼表面的小擾動轉化為一種噪聲信 號。然而，這些小擾動的變化在帶鋼中可 能是真實存在的，因此，信號需要經過一 次過濾，從而來減少噪音，而且對信號進 行過濾將延遲真實長期變化的響應時間。 因此，高速的厚度自動控制（AGC）採 用直接接觸測量儀器是不實際。 非接觸式的以輻射為基礎的厚度測量 儀器，可以使用放射性同位素或者x射線 源。但是，如果要被採用的厚度測量儀器 將在一個閉環厚度自動控制（AGC）系 統中進行測量操作，則在這種情況下，事 實上就只有一個解決方案，那就是採用x 射線。（如圖2所示）x射線放射源發出的 光子的數量大約是可以通過商業購買獲得 的同位素所發出的光子的數量的1000 倍。由於輻射探測具有統計的性質，因此 利用單位時間內能夠產生更多光子數的輻 射源進行測量，會具有更好的信噪比，因 此也能得到一個更真實的測量結果。在對 採用x射線和採用同位素的兩種傳感器的 測量結果進行對比的情況下，我們可以發 現，當兩個傳感器都使用相同的平均時間 時，對同位素傳感器而言，其測得的噪音 水平大約比以x射線為基礎的傳感器所測 得的噪音水平，惡劣20到30倍。統計出 來的在那種級別的噪聲條件下，會產生一 種情況，即在厚度方面的一些較小的變 化，會在噪聲信號中發生丟失。雖然為了 增加信號，可能可以使用具有更高活動性 的同位素顆粒或者同時使用多個同位素顆 粒，但出於監督管理和安全的考慮，這個 選項已經被禁止了。而另一種用來改善以 同位素為基礎的系統中的噪音的方法，是 提高系統的平均時間或者說提高系統的響 應時間。然而，當我們這樣做的時候，產 品厚度變化中較小的瞬時變化，就會被模 糊到完全不可見的程度。（如圖3所示） 在輻射源的選擇過程中，正如較低的 信噪比是一個重要的因素，我們必須非常 小心的選擇一個合適的能量來源，從而來 確保其所發出的信號不會太多。雖然利用 一種單一的放射源類型橫跨許多個軋制
機，可能會保存有一個小小的備件庫存清 單，但仍然有可能會出現嚴重的性能缺 陷。如果一個x射線厚度測量儀器在太高 能量條件下進行操作，探測器所輸出的動 態範圍就會降低，從而限制了儀器測量的 分辨率和精密度。在某種情況下，薄帶鋼 產品生產出來的厚度在250微米左右，當 其在厚度方面發生10微米的變化時，在 光子能量為150千電子伏特（150keV）的 情況下，其使得傳感器的信號所產生的變 化將不到0.2%，然而，在薄帶鋼產品同 樣的厚度變化條件下（10微米），當光 子能量為40千電子伏特（40 keV）時， 其對傳感器的信號將產生超過7%變化（ 如圖4所示）。當統計的噪聲在測量儀器 中顯示為正負0.1%（+/-0.1%）時，很容 易發現，150千電子伏特（150 keV）的 能量源對薄帶鋼材料的測量而言，實在是 太大了。 然而，高速數據的出現意味著，通過 增加探測器的響應時間，就可以減少統計 的噪聲。而輸入的數據則可以通過先進的 過濾器操縱和加工處理，從而來掩飾或者 隱藏其真實的統計性變化。從它們的本質 上來說，輻射測量都具有統計的性質（如 圖3所示）。
所有的噪聲數據都應該提供一個供我 們參考的標準差（Sigmas），或者提供一 國際鋼鐵時代 — 2016年8月 — 19
特種鋼 钢板測試報 31.03.2016 12:22:37 钢板型号： N405600000 长度： 1005,3 米 鍍鋅層 [克每平方米（g/m2）]
產品的實際厚度 厚度x
測量儀器所測量到的產品 的厚度的變化
產品 63% 的實 際厚 度
T0
圖 5. 測量儀器對 產品某個瞬時厚度 變化做出的響應的 圖解表示
時間
測量儀器所測量到的產品的 厚度的變化
平均響應時間 = 在5個TR 時間（5*TR）後， 讀取最終的時間，時間到達最終讀數時間 （99.3%）的63.2%時的時間
個置信級別（CL）。大多數測量儀器的 製造商都會提供一個2σ（2 Sigmas）（ 也就是95%置信級別（CL））的噪聲數 據，但並不是所得的測量儀器製造商都會 提供這個數據。簡單直接的數據處理為我 們提供了一個可預測的結果和一個更好的 過程動力學表示方法。如果在這個過程中 發生了某些變化，先進的濾波方式可能就 會描繪出其中的一部分變化，但不能描述 出全部的變化。由於這些操縱數據，過程 工程師和他們的厚度自動控制（AGC） 算法可能會發生反應過度，或者糾正不足 的情況。
此外，使用這種類型的系統的用戶，通過 利用探測器能夠在1微秒（1 ms）的平均 響應時間內進行相應操作的能力，可以獲 得進一步的受益。探測器能以這個速度運 作，並且其噪音也得到了相應的減少，那 麼過程工程師們就有工具在高速下對數據 進行分析，從而揭示冷軋機的振動和其他 更高頻率的異常現象。 在一 個典 型的冷軋 機 軋鋼工 廠，其 生 產的薄鋼板的厚度為250微米（250 um）， 在10微秒（10 ms）的平均響應時間內， 其噪聲可能會達到正負0.10%（+/0.10% ）（2σ）的樣子。隨著系統信號 處理方式的改進，該系統的噪音將會下降 到正負0.07%（+/-0.07%）（2-σ）的程 度。對一台每年生產2兆噸（2Mt/yr）產 品的冷軋機而言，僅僅在原材料方面，就 可以把這些產品轉換成一筆近二十四萬美 元（$240000）的儲蓄存款（這裡是使用 HRC在美國400美元每噸（$400/ton）的 價格進行換算的)。
數據歸檔
為了合乎職業道德標準（或規矩）的 提高傳感器對變化的響應速度，而不增加 在測量過程中的統計噪聲，需要對傳感器 在實際運用中的物理特性進行優化。首 先，我們必須隔離原始信號，從而來去除 其中盡可能多的電氣噪聲。在一台理想化 的設備中，其能夠對輻射探測器的輸出信 號進行直接的數字化處理。而模擬探測器 的信號，在其距離放射源幾毫米以內，就 能被轉換為一個數字值。因此，這在實際 上已經幾乎消除了電氣噪音影響信號的可 能性。另外，在對比實驗過程中發現，新 設計的探測器的噪聲已經得到了明顯提 高，其噪聲值已經下降到了原來的30%。
20 — 2016年8月 — 國際鋼鐵時代
最後一個好處是，實現了利用強有力的工 具進行數據歸檔的目地。這個理想系統具 有一款可供使用的軟件，該軟件的特點是 能夠將任何測量儀器測量到的數據流存儲 在iba軟件「.dat」格式的文件中。隨著 iba軟件PDA數據分析工具的不斷普及和 獲得認可，這種存儲數據流的格式（. dat）也開始受到大眾的歡迎。說要說明 的是，iba軟件的可視化工具的靈活性， 才是其真正的強大之處。表現該軟件靈活 性的一個簡單的例子，已經在圖6中表示 出來，該圖中顯示了一份卷鋼的測試報 告，其中鋼帶厚度的相關數據是以長度的 函數的形式表示的，而公差和圈數則是以 統計數據的形式呈現的。另外，在該軟件 易於使用的產品特性中，考慮了以時間為 基礎和以長度為基礎的數據分析方法。其 內置的數學工具，比如快速傅立葉變換算 法（FFT），就能夠為過程工程師們指出 可能需要維修的冷軋機的某些組件。在這
數值
公稱值
負公差值 （-Tol）
正公差值 （+Tol）
最小值
平均值
上部
35,0
31,0
42,0
32,6
98,1
最大值 33,4
下部
60,0
57,0
68,0
64,5
65,1
65,6
总体
95,0
88,0
110,0
97,6
98,1
98,7
上部 上部的公稱值 （g/m2） 上部的測量值 （g/m2） 上部的正公差值 （g/m2） 上部的負公差值 （g/m2）
下部 下部的公稱值 （g/m2） 下部的測量值 （g/m2） 下部的正公差值 （g/m2） 下部的負公差值 （g/m2）
上部橫截面 －上部（g/m2）
下部橫截面 －下部（g/m2）
種情況下，冷軋機的停機時間就可以得到 最好的管理，並且其計劃外的停機時間也 得到了大大的減少。
綜合數據分析 數據歸檔的功能，也可以被定義成從冷軋 機軋鋼廠內部的其他傳感器接受和記錄數 據的過程。任何可以被冷軋機軋鋼廠內部 的計算機通過以太網連接而獲得的數據 點，就都可以被系統收集，然後用於全面 的數據分析。 這就允許厚度測量結果的輸出值與冷 軋機的張力和速度進行相應的匹配。然 而，傳統的模擬輸出結果通常會用於測量 儀器的校驗，但同樣地，我們也可以利用 通過以太網或其他手段的數據傳輸，來實 現數據的存檔。
總結 薄平板鋼材在線控制技術研究的進步，使 得一種達到最高水準的以x射線為基礎的 傳感器系統成為了一個必需品，該種傳感 器系統能夠為我們提供較高的運行速度以 及較低的噪聲測量，從而能夠使生產商實 現節約生產材料和改進產品質量的目標。 而理想的傳感器會被安置在一個堅固的框 架上，而該框架是為冷軋機運作時苛刻的 環境條件而專門設計的，因此，其設計已 經將冷軋機的最優化考慮在內，從而能夠 使冷軋機的質量達到世界級的水平，同時 還能在冷軋機的滾輪以最高的轉動速度運 行時，保證其生產出的帶鋼的厚度的均勻 性。這樣的結果，將會給冷軋機的所有者 和投資者一個最大的投資回報。█ www.steeltimesint.com
提高聲譽
不同人對鋼鐵行業 不同的評論與看法？ 鋼鐵行業的前景是不是要從目前的深灰色轉變為更嚴重的黑色？鋼鐵行業給 我們呈現的形像是不是就好比一頭“死了的大象”或者一個“煙囪” (即意味著排放污染物)？每當我們談論到要怎樣提高鋼鐵行業自身的聲譽， 就有一些人認為，全球鋼鐵行業有他們自己行業的裁剪淘汰方法， 但是其他一些人則對該行業持有著比較樂觀的態度。 馬修·莫格里奇(Matthew Moggridge)* 在他的報告中這樣說到。
“由於一項削減成本的規劃，在鋼 鐵行業開始職業生涯，最後很有可 能將以被解僱告終。” Mathias Gierse, CD Wälzholz 如是說。 “有一種觀點認為，在鋼廠工作就像下坑 (在條件最惡劣的地方工作)，但從這些真相 中，並不能得到什麼有用的信息。”這些 話是邁克爾．特里希(Michael Treacy)說 的，邁克爾．特里希(Michael Treacy)是英 國AIC鋼鐵有限責任公司的首席執行官，他 認為在那段時間，能夠擁有一個良好的聲 譽對鋼鐵行業而言就意味著一切 — 邁克 爾．特里希(Michael Treacy)接受FIFA訪問 時的回答。 將在現代鋼鐵行業的職業生涯與在煤礦 的工作進行比較，是毫無意義的，但是這也 表明了，現代機器的性能要求未能使該行業 擺脫“煙囪”(即意味著排放污染物)的形象。 Mathias Gierse博士說過：“針對目前這 種普遍存在的觀點，鋼鐵行業幾乎沒有採取 過任何措施，對其現狀進行改善。”Mathias Gierse博士是德國哈根CD Walzholz(CDW)鋼鐵 加工公司的董事總經理。 國際鋼鐵協會(國際鋼協)也很同意特里西 (Treacy)的觀點，並且認為將在現代鋼鐵行業 工作就等同於“下坑(在條件最惡劣的地方工 作)”這種說法是與現實完全不相符的。“許 多現代的鋼鐵廠通過使用最尖端的技術，已 經成為了具有一流設備設施的工廠。就目前 來說，在鋼鐵廠的工作更像是在實驗室或控 制室的工作，”尼古拉斯．沃爾特斯(Nicholas Walters)如是說到，尼古拉斯． 沃爾特斯 (Nicholas Walters)是國際鋼鐵協會通訊與公共 政策部門的主任。
根據沃爾特斯(Walters)說的，鋼鐵行業的 內部人員對這個行業的看法，可能比不在鋼 鐵行業工作的外行的絕大多數人員，對該行 業的看法都更消極。“這看上去是一個‘自我 價值’和‘自信’有關係的問題。但是，幾十 年來，在鋼鐵行業工作的人們已經看到了全 世界對於該行業的關注（特別是政府政策的 關注）已經從該行業轉換到了其他行業，比 如：信息技術(IT)和通訊行業、汽車和交通運 輸行業、娛樂和零售行業，”他這樣說到。
鋼鐵行業需要更加的透明化 國際鋼鐵協會在2011年實施了一個重要 的全球範圍內的研究項目，並且在2014年對 該項目再次進行了調查研究，研究結果發 現，63%的調查對象 — 這些研究對象分別 來自於政府、金融利益相關者、商人、媒體 和供應鏈 — 對鋼鐵行業持有很強烈的積極 的看法，相比較而言，只有7%的人對鋼鐵 行業持有消極的看法。 “在我看來，鋼鐵行業往往被視為是 一個不斷面臨著生產能力過剩、裁減員工以 及對當地的社區產生負面影響的行業”加雷 思·斯泰斯(Gareth Stace)如是說到。加雷 思·斯泰斯(Gareth Stace)最近剛被任命為英 國鋼鐵公司的主管人。 斯泰斯(Stace)認為，鋼鐵行業需要更高 的透明度。“只有把工廠的生產更大規模的 對公眾開放，讓公眾參觀，鋼鐵行業的負面 印象才能漸漸消除”他說到。
鋼鐵行業仍然具有改進的空間 有人認為，對於鋼鐵業來說，通過提高 其聲譽來改善現狀的作用已經微乎其微了。 “在金融危機之後，全球鋼鐵行業和幾十年 前一樣，已經到了無法處理全球生產能力過 剩狀況的情境了。中國試圖通過增加國內鋼 鐵的出口量來解決產能過剩這個問題，美國 則是推行反傾銷關稅的政策，而歐洲也正在 遭受生產能力過剩的情況，鋼鐵行業幾乎沒 有能夠賺到錢……到目前為止，全球範圍內 的鋼鐵行業都面臨著非常糟糕的境況，” CDW鋼鐵加工公司的Gierse如是說到。 國際鋼鐵協會的成員—尼古拉斯．沃爾 特斯(Nicholas Walters)認為，對於鋼鐵行業而 言，總是存在對其進行改進的余地的。“鋼 鐵這個行業需要繼續努力改革，從而提高作 為至關重要的材料的鋼鐵的境況。在循環經 濟中，在鋼鐵不景氣的背景下，這樣做尤其 準確。另外，所謂的循環經濟，即要求零浪 費，減少使用的材料的量，以及鼓勵對所有 材料進行二次利用和循環利用 — 而這些正 好都是鋼鐵行業的關鍵優勢，可以不斷進行 循環利用而不減小其固有的強度，”他說。 並不是所有的前景看上去都是不好的。 正如托德·婕拉(Todd Zyra) — 克萊因鋼鐵公 司(Klein Steel)的董事長所指出的那樣，從資源 的回收利用和對環境的影響兩方面來說，鋼 鐵行業不僅是最可持續化發展的產業之一， 它還為那些對STEM(科學、技術、工程和數 學)感興趣的人，提供了大量的就業機會。
馬修·莫格里奇（Matthew Moggridge）：當代國際鋼鐵（Steel Times International）雜誌的編輯。
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國際鋼鐵時代 — 2016年8月 — 21
提高聲譽
“鋼鐵行業需要集中精力關注媒 體宣傳，從而向公眾，向現有和 新興的供應鏈推廣利好消息。” 加雷思·斯泰斯 (Gareth Stace) 英國鋼鐵公司 “鋼鐵對現代社會的可持續發展是至關重 要的”國際鋼鐵協會的沃爾特斯(Walters)說 到，“鋼鐵在我們的生活中無處不在，並且， 對於現今社會存在的許許多多的問題，鋼鐵在 它們的解決方案中都扮演著核心的角色。” 因此，我們應該抓住鋼鐵具有普遍存在 的特性，通過那些被掌控的任務，使鋼鐵這 個行業顯得高大上起來。 菲利普．克．貝爾(Philip K Bell)說： “現在的問題是，鋼鐵行業以外的人並不能 完全理解鋼鐵行業對於人類日常生活的重要 影響。 貝爾(Bell)認為，鋼鐵行業以外的人並不 認為如今的鋼鐵行業是現代化的，是技術驅 動型的，並且它的操作比鋼鐵行業歷史上的 任何時候都更加的可持續發展。“鋼鐵代表 著一個國家的基礎設施和繁榮，”貝爾(Bell) 如是說。 那麼，到底應該由誰來負責提高鋼鐵行 業的聲譽呢？ Jean-Pierre Birat說：“應該是 他們所有人一起負責，”Jean-Pierre Birat是 歐洲技術平台(簡稱ESTEP)的秘書長。 當然，鋼鐵協會和鋼鐵製造商則需要最 終對改善鋼鐵行業的聲譽進行負責。Walters認 為，國際協會、國家協會和地區協會在“恰 當、有效地展示鋼鐵行業的優勢。 SMA的Bell認為，鋼鐵行業需要第三個 組分。“我們信仰‘把每一個員工當成一位 大使’的觀念。
鋼鐵行業需要不斷進行創新 CDW鋼鐵加工公司 的Gierse說：“鋼鐵企 業應該更加關注如何促進企業本身的創新 和產品的開發，而各種各樣的鋼鐵協會則 更應該考慮在鋼鐵這個行業中，增值網絡 的重要性。” “這必須要通過協會和行業兩者的結合作 用來實現，”根據英國鋼鐵公司的Stace所說。 克萊恩鋼鐵有限責任公司Klein Steel的 Todd Zyra說：“要提高鋼鐵行業的聲譽， 在真空中(只是說說，而不去做)是無法實現 的。“提升鋼鐵行業的形象，這是鋼鐵協會
“一般來說，我們都會打開鋼 鐵行業的大門，與區域商業和 製造業協會一起，開發旅遊業。” 托德·婕拉 (Todd Zyra) 克萊恩鋼鐵有限責任公司 (Klein Steel)
和企業共同的責任，”他說到。 “一般來說，以一年為基準，我們都會 打開鋼鐵行業的大門，開發旅遊業，與區域 商業和製造業協會一起，參加製造業的節 日，這樣其他人就可以看到一個鋼鐵公司， 第一手的或者最直接的，內部運作的資 料，”Zyra解釋道。 國際鋼鐵協會例舉了“財政的狀況” 和“行業的環境”這兩個需要改進的關鍵領 域。Walters認為，要對前者進行改進並不簡 單，因為在鋼鐵這個行業，不僅生產能力過 剩，生產成本過高，而且物流和行業的透明 度也需要很高的經濟投入。 “我們行業對水、對空氣以及對通過煉 鋼過程生成的副產品，都有一個很明確的環 境定位，”沃爾特（Walters）說。“這不是 一個改善我們的所作所為的問題，而是一個 提高我們的溝通能力的問題。” 我們必須承認，鋼鐵是這個世界上最有 用的工程產品之一，SMA公司的貝爾(Bell)認 為，鋼鐵行業必須時刻提醒不在鋼鐵行業工 作的“外人”，鋼鐵不僅僅是一種商品，而 且還是一種非常萬能的，有用的和可循環利 用的產品。他說到。 Klein’s Zyra例舉了鋼鐵行業的工業安 全、產品創新和員工的發展機會，而英國鋼 鐵公司的斯泰斯(Stace)則建議我們要經常關 注鋼鐵本身的社會效益。CDW鋼鐵加工公 司的Gierse則想要更多的關注鋼鐵產品本身 的創新和其加工工藝。“從提高價值鏈和價 值網絡的靈活性的意義上來說，鋼鐵產品本 身的創新和其加工工藝的成功，就意味著工 業生產的成功，尤其是物流方面的成功，” 他說。
鋼鐵行業需要不斷吸引年輕人加入 鋼鐵行業為年輕人才提供的機會比比皆 是，從熟練的機械師到工程師以及‘最近 剛建立的崗位’—工商管理碩士(MBAs)， 克萊恩鋼鐵有限責任公司(Klein)的Zyra說。 “鋼鐵行業要吸引年輕人加入其中，關鍵 是要向他們說明在鋼鐵行業工作的短期好
處以及長期好處，”他說到。 每當我們將鋼鐵行業與高科技產業相 比，就會發現鋼鐵行業所能提供的福利看上 去並不是那麼的誘人。“如果你問今天的畢 業生，他們是願意在一家鋼鐵公司謀求一個 職位，開展職業生涯呢，還是願意在硅谷進 行創業，開始他們的職業生涯呢，我猜他們 基本上都會選擇後者，”他說。“在當今世 界，當各大新聞媒體的新聞標題都在報導某 家鋼鐵公司的倒閉，而廣告又在大力宣傳制 鋁行業，鋼似似乎已經成為了一個日落西山 的行業。” 歐洲技術平台(ESTEP)的Jean-Pierre Birat 認為，年輕人可能不會把鋼鐵行業作為一個 他們即將要參與其中，並且進行工作的主要 可選產業，而且一般的公眾對鋼鐵行業的看 法，也認為它是一個已經過時了的行業。 在英國，學徒制是朝著某個正確的方向 邁進的一大步，但是斯泰斯Stace認為，鋼鐵 行業需要更大的宣傳力度。“得到報酬，獲 取合格的資格權限以及獲得可轉用的技能， 是學生離開一所學校時，能夠為該學校打出 的一張強有力的廣告牌”他說到。 根據斯泰斯Stace所說的，隨著英國政府 不斷加大其對鋼鐵行業進行職業培訓的關注 力度，吸引年輕人到鋼鐵行業工作，使其在 鋼鐵行業開啟他們的職業生涯，將變得越來 越容易。“越來越多的學徒可以在鋼鐵行業 需要人力協助的地方發揮他們的作用，獻出 他們的一份力，儘管在鋼鐵這個日落西山的 行業，還有許許多多的工作需要我們來完 成，特別是在資金供應和保障工作場所的位 置安排這兩個方面，”他說到。 貝爾(Bell)說，越來越多的SMA成員開始 與當地的院校和大學進行合作，來幫助開發 課程設置和項目，這些課程和項目的設置， 都是為鋼鐵行業量身定制的，從而使得從當 地院校或者大學畢業出來的學生，能夠更好 的適應鋼鐵行業的規範和需求。 在美國，當你聽完安德魯·哈肖 (Andrew Harshaw)說的話後，你會發現吸引 年輕人來鋼鐵行業進行他們職業生涯的問
提高聲譽
“對一些鋼鐵企業來說，很難 評估和理解，對聲譽建設活動 進行投資所帶來的好處。” 拉斐爾·盧比奧 (Rafael Rubio) 拉丁美洲鋼鐵協會 (Alacero) 題，已經具有非常大的緊迫性了。安德魯· 哈肖(Andrew Harshaw)是美國阿塞洛米塔爾 (ArcelorMittal)鋼鐵公司的首席執行官(CEO)。 最近，他在俄亥俄州(Ohio)的克利夫蘭市 (Cleveland)的工業展覽會(AISTech)上進行了 一次講話，他跟在工業展覽會（AISTech） 上的代表們說，他公司全部員工的平均年齡 是57歲，也就是說，他的全部員工數量的 40%，將在未來5年內退休。 紐柯鋼鐵公司(Nucor)的副總裁邁克爾． 李(Michael Lee)表示，他們公司與30多個學 院和大學進行過合作，但大部分的時間都花 費在了盡他們最大的努力，來提高廣大公眾 朋友對鋼鐵行業的看法。面對阿塞洛米塔爾 (ArcelorMittal)美國鋼鐵公司迫在眉睫的僱員 危機，國際鋼鐵協會的成員 — Walters指 出，這(鋼鐵公司在未來5年將存在僱員危 機）並不是一種常態。“我們的大多數成員 (鋼鐵公司)告訴我們，他們公司並沒有存在 將在未來5年將出現僱員危機的情況，”他 說到。 Zyra認為，克萊恩鋼鐵有限責任公司 (Klein)具有的'在鋼鐵行業的市場上第一流信 譽'的稱號，在很大程度上，是由他們自己團 隊的成員以及他們公司最強大的人才招聘工 具，所驅使的。“我們繼續致力委身於我們 團隊成員的專業發展，也對我們團隊成員的 專業發展進行資金投入，這樣也能夠為年輕 人在鋼鐵行業發展職業生涯，並且繼續呆在 克萊恩鋼鐵有限責任公司(Klein)工作，提供 了一個具有重大意義的誘因，”他說到。 克萊恩鋼鐵大學(The Klein Steel University)會給學生提供一系列的在線電子培 訓課程和由導師指導的課堂課程，這些都是 通過被Zyra稱為的“健全的人才管理程序” 這一項目實現的。
鋼鐵行業的榜樣企業 我們問Zyra，國際上哪家鋼鐵公司可以做為 鋼鐵行業的一個榜樣，不僅在自主開發的積 極性方面，該公司聲譽的提高處於所有鋼鐵 公司聲譽提高的前沿，而且該公司的名字可
“鋼鐵行業需要更加努力改革， 從而來提高作為至關重要的材料的鋼鐵 的聲譽。” 尼古拉斯·沃爾特斯 (Nicholas Walters) 國際鋼鐵協會
以通過以美國為基準的金屬服務中心研究所 (Metal Service Center Institute)的檢驗。“在 美國，在很多事情中，尤其在金屬行業的媒 體宣傳中，摩根士丹利資本國際(MSCI)都有 很強的聲望。為了減少公司的稅收負擔，摩 根士丹利資本國際(MSCI)的領導人花費了大 量的時間，在聯邦政府層面，創建一個合情 合理的監督管理框架，從而能夠使鋼鐵公司 在更大範圍內獲取全球的鋼鐵市場，執行貿 易協定等等更多好處”Zyra如是說到。 “另外，在美國的紐柯鋼鐵公司(Nucor) 可能是世界上最具創新性的鋼鐵公司，”英 國鋼鐵公司的加雷思．斯泰斯(Gareth Stace) 這樣說。“它被世界上所有的鋼鐵公司所承 認，都認為在引入新的技術以及培訓和激勵 其員工方面，美國紐柯鋼鐵公司(Nucor)就是 當之無愧的世界領袖。”
鋼鐵行業要在需要信譽的地方講求信譽 SMA公司的貝爾(Bell)對阿塞洛米塔爾 (ArcelorMittal)鋼鐵公司和蓋爾道集團 (Gerdau)具有很好的評價，“因為我認為這 兩個公司進行合作，最優化的組合了企業 的社會責任(CSR)，公共事務以及企業的溝 通這三者，從而來保護和提高他們自己企 業的聲譽”。他對動態鋼鐵公司(Steel Dynamics)和紐柯鋼鐵公司(Nucor)也有“極 其深刻的印象”，因為這兩個公司創建並 且維護了他們公司極其富有特色的企業文 化。“我最近在忙著處理一個事件，在這 個事件中，兩個公司的首席執行官們 (CEOs)都在強調，他們認為他們自己企業 的企業文化是獨一無二的，而且這個獨一 無二的企業文化，也是給他們公司在市場 的競爭上，提供巨大競爭優勢的一個主要 因素”他說到。 國際鋼鐵協會的尼古拉斯．沃爾特斯 (Nicholas Walters)說，在所有鋼鐵公司中，對哪 家鋼鐵公司處於聲譽提高的前沿，進行判斷 的最好辦法，就是去審查各家鋼鐵公司的企 業網站，並且去看一看他們公司的數字社會 媒體站點。“像韓國浦項鋼鐵公司(POSCO)、
奧地利鋼鐵聯合公司(Voestalpine)、美國阿塞洛 米塔爾鋼鐵公司(ArcelorMittal)以及阿根廷特爾 尼翁希德拉爾公司或者稱為阿根廷泰納瑞斯 (Ternium/Tenaris)等公司，當然，例舉的這些 公司名字只是全部鋼鐵公司中的一小部分， 但它們都有卓越的工作積極性，”他說。 奧地利鋼鐵聯合公司(Voestalpine)自2009 年以來，一直集中精力專注於社交媒體，並 且利用各種社交媒體來公佈更多與該公司相 關的事物，包括公司的故事、員工、產品以 及項目。奧地利鋼鐵製造商說，奧地利鋼鐵 聯合公司(Voestalpine)的主要目標不是銷售更 多的產品，而是“讓更多與公司相關的主題 和故事變得實實在在，伸手可觸，從而進一 步實現接觸更多的目標群體的任務。 CDW鋼鐵加工公司的的Gierse聲稱，在鋼 鐵行業或者鋼鐵企業的生存模式中，如果沒有 新鮮的或年輕的形象與其聯繫起來，那麼對於 鋼鐵行業或者企業來說，就很難以吸引到最適 合該行業或者該企業發展的人才。“如果在鋼 鐵行業開始我們的職業生涯，或許會由於削減 成本的計劃，將最終以被解僱告終，”他說 到。“對鋼鐵行業來說，工作的負荷將越來越 集中到更少的人身上，而且該行業未來的前景 是深灰色的，甚至已經在向黑色邁進，因為沒 有人知道哪個鋼鐵公司最終可以生存下來，並 且也不知道這個生存下來的公司將掛名在哪個 鋼鐵牌子的名下。” 英國鋼鐵公司的斯泰斯(Stace)認為，對 於鋼鐵行業而言，為了填補招聘的空缺而需 要做的事，我們一直都做得不夠，因為這個 行業一直處在永恆的壓力之下，在這個不公 平的商業市場(因為該市場，具有很高的能源 成本，不切實際的商業利率，不斷增加的傾 銷可能性以及不斷增加的環境合規成本等特 點)，只有不斷的降低行業成本，才能維持行 業或者企業的競爭力。“因此，技術能力和 招聘信息是我們即將要發布的一大關鍵性主 題，‘金屬產業的工業戰略’一文，將於今 年夏天出版，”他說到。 在美國，貝爾(Bell)認為，大多數的年輕 人不能夠早早的發現在鋼鐵行業開始他們的
提高聲譽 職業生涯的各種好處。他這樣說，社區博覽 會、工廠參觀、項目指導、父母職業的討論 以及更多的STEM(科學、技術、工程和數學) 教育規劃，都將是今後年輕人開始職業生涯 時，需要前進的方向。 從長遠角度來看，行業或者企業能夠長 期盈利的能力，是解決鋼鐵行業招聘缺口問 題的唯一辦法，CDW鋼鐵加工公司的Gierse 如是說。鋼鐵行業一直都面臨著主要技能短 缺的問題，這個問題已經在鋼鐵行業存在了 長達幾十年之久，並且阻止年輕人加入了鋼 鐵這個行業的主要絆腳石就是生產能力過 剩，他如是說。
鋼鐵行業的整體形象 拉斐爾．盧比奧(Rafael Rubio) — 拉美鋼協 (Alacero)或者叫拉丁美洲鋼鐵協會的董事 長，他認為，在過去的很多年裡，鋼鐵行 業從不覺得需要去從事提高行業聲譽的事 情，但從二十一世紀初開始，這個事情(不 覺得需要去從事提高行業聲譽這個事)就發 生了巨大的變化，在那段時間，行業間的 競爭不斷加劇，而且還需要應對當地社區 的環境問題，另外，對於當地社會所關注 的事物也需要納入該行業的考慮範圍之 內，所有的這些問題，促使鋼鐵這個行業
開始重新審查它的整體形象。 “目前，我們可以說鋼鐵行業也有了屬 於自己行業的領導型企業的通信指揮控制情 報系統，從而來應對與行業創新和新技術的 使用相關的最高國際實踐，”Rubio說到。 他認為，無論怎麼樣，對一些鋼鐵公司 來說，都很難評估和也不容易理解對一些項 目進行投資所能給公司帶來的各種好處，這 些投資項目或者活動可能是對聲譽建立活動 的投資，也可能是對發展開放和接受關係的 投資，當然發展出的這種關係是與更廣泛的 利益相關者相聯繫的。 Rubio聲稱，從拉美鋼協(Alacero)或者叫 拉丁美洲鋼鐵協會的新聞發布稿的影響力的 加大以及前來該行業參加面試的人員越來越 多這兩方面來看，鋼鐵行業已經使得各大媒 體都對其產生了更大的興趣，同時也使得各 大媒體都開始意識到鋼鐵的重要性了。 拉美鋼協(Alacero)或者叫拉丁美洲鋼鐵 協會還記錄了對其舉辦的大學生建築設計大 賽感興趣的學生數量的增加值。在2014年， 來自9個拉丁美洲國家的140個建築學院的 1300名學生自行研製工程項目，從而來參加 這個有關建築設計的比賽。 另外，參與拉丁美洲鋼鐵協會(Alacero) 在線課程的建築行業的專業人士的數量，也
開始大大增加了。 鋼鐵行業的行業形象提升，一直以來都 是被鋼鐵製造商和鋼鐵協會所忽略了的事， 因此，鋼鐵製造商和鋼鐵協會只能自己承擔 後果，尤其是當該行業有許許多多積極的信 息需要傳達給普通大眾時，忽略行業的形象 所產生的負面結果就會變得更加嚴重。 國際鋼鐵協會說，鋼鐵是可持續發展的 一個有利的推動者，所謂的可持續發展是指 到2050年的時候，我們的地球所能提供的資 源還能滿足地球上人們生存的基本需求，而 到那個時候，地球上存在的人的數量將達到 90億之多。而鋼鐵是100%可回收利用的一種 資源 — 它不會在不斷的循環使用中失去其 固有的強度 — 另外，還有一個讓人震驚的 數據，即過去所生產的全部鋼材的總量中， 有75%的鋼鐵產品到今天為止，我們仍然還 在使用。 作為所謂的“循環經濟”中不可或缺的 一部分，鋼鐵是這個地球上最“正確”(最應 該鼓勵使用)的產品之一，所以，我們應該去 告訴別人，鋼鐵行業對人類社會發展的各種 好處，從而提升鋼鐵的行業形象。另外，需 要指出，所謂的循環經濟是指促進“零浪 費”，對材料進行二次利用以及回收再循環 利用的經濟系統。█
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24 — 2016年8月 — 國際鋼鐵時代
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