电炉炼钢质量管理体系的改进

企业要取得总体质量佳绩需要有三个条件作保证：一是生产工艺的极为准确性；二是质量标准考核的极为严格性；三是符合用户及市场需求的定位切实性。组建严格的质量管理体系，并以严明的纪律作为贯彻实施的保证是企业持续获益不可或缺的重要因素。质量管理体系的组建是一项需要慎重对待的工作，只有抓住主要矛盾突破公关才能使此体系更具锋芒破解质量管理问题。
尽管电炉炼钢流程热衷于生产传统钢种的偏向下滑并因铁水取代废钢作为原料的电炉炼钢流程走高而失去往日的辉煌。但用电炉生产优质钢、高合金钢、特殊钢及不锈钢的势头正在成为炼钢的主流。在这种新形势下，虽然其质量管理体系的一些重要问题似乎不难解决，容易满足一般要求，但必需看到这样的一般体系完全是内向观察事物的产物，非常缺乏对动态多变的需求作足够的推敲。当一方面不注重倾听生产一线呼声；另一面方又不注重紧跟用户及市场需求时，就更难以避免一般化的管理。因此在电炉炼钢新形势下应格外注重这两方面问题，将这两个因素纳入质量管理体系，在一般管理体系中纳入这两个因素并不难，但不能忽视其融合于质量体系的更大复杂性。
生产工艺的不断优化会使业已完善的质量管理体系增添新的内容会涉及高端新钢种熔炼所需各个作业环节，例如入炉原料、熔炼、脱氧、合金化、温度控制甚至取样等。因此新场合的质量管理体系应把管控目标锁定在化学成分、温度、添加剂用法用量、搅拌时间各指标的精确值的一整套规则上，并确保炼钢工艺的高效、低成本。
本文重温质量管理体系基本原则及说明这些原则对电炉生产高附加值钢种工艺的影响，探讨及解决这类当代质量管理问题有助于炼钢工艺关系环节（即熔炼、精炼、控渣、出钢及炉位转换）采取可行的适用对策，实现企业更佳总体质量绩效。
1 前言
全球炼钢厂家创业势头一直强劲，无论在体制上，还是在工艺上都鲜明展示出他们所取得的成就。近些年来，为使体制更切实际及生产工艺更加先进，厂家们开发出不少格局完整的方法和手段。大多数这类炼钢厂家都能运用自如地采用1种以上这类方法和手段。
在使制度能巩固业绩效益的同时，还分外注重工艺进步，这种二者兼顾的举措在钢铁业已不新鲜。H公司是印度一家知名电炉钢厂，远在ISO9000质量标准推出之前，于上个世纪70年代就采取这种“双管齐下”方针，创造了令人瞩目的效益。该厂从生产高附加值钢种，增加头一个这种作业环节以来，炼钢生产大为起色。而炼钢这一生产环节，无论是钢水质量，还是产量及生产成本，这些关键绩效因素发生任何缺失都必然影响整个企业绩效，而且这些损失都无法在随后的下道生产作业中（连铸、热轧及进一步加工或处理中）予以弥补或校正。
2 质量管理体系回顾
2012年3月15日是全世界的节日，因为这一天正好是ISO9000系列标准问世25周年。虽然审定的一些持量管理体系标准，例如BS5179、USMIL-Q-9858及NATO（AOAP）已经存在50年，但只是在ISO9000在1987年颁发实施以及经1999、2000及2008年三次修订后，质量管理体系才在世界范围发生大的影响。根据目前统计，现在全球经ISO9000认证的团体及组织已超过数百万家。
凡是在保质量及保绩效方面采纳ISO9001的厂家及团体，其运营效益都在不断提升，在某些经此标准认证的公司那里，ISO9001系列不但起到保质量作用，而且还促进了质量的提升，特别是促进了质量的持续提升，有人说认证不过是钢厂营业的需要，还有人说，认证不能推动生产。有这类看法，绝非是因为标准有误，也不是因为负责认证的机构有所闪失，归根结底问题出在厂家自己。
专家断言，如果你那里是质量管理过硬的团体的一部分，其最佳运作规矩业已标准化并得到普及，那么你那里执行ISO9001就容易得多，尽管起初实绩较小。对于那些用ISO9001作不断进取工具进行运营的厂家来说，ISO9001无疑是有实际保证的底线。
如果我们抛开认证本身不谈，那么应该承认ISO9001确实能保证竞争所需的优越条件。ISO9001的重要作用是：企业不必像以往那样一味追求达到那种要求最少的条件，而是能只考虑如何“采掘”此标准能带来的效益。这也是该标准最大优点所在，尤其是为提高附加值探究每一步生产作业时，这一优点就更为明显。
再者，ISO9001系列流行甚广，已为其它管理体系标准铺平了道路，例如ISO14000环境管理体系及ISO26000及企业社会责任指导手册等无不借鉴了ISO9000，这些标准也对电炉炼钢有约束力。
根据某电炉钢厂首席顾问在担任该厂管理总监期间（1990年以来）的经验，还有一个重要发现：在印度很有名气的第三家公司，仅在执行ISO9001初期是照章行事，数年后这种反映已大为改观，经过每次修订（包括目标的2008年修订）此质量管理体系重要性越来越深入人心，因此取得的改进比从前更为明显，一旦修订后的标准在形式及内容上都全面执行，就会使工厂生产作业从头到尾获得惊人的竞争优越条件，这一点在炼钢环节上表现尤为明显。
更重要的一点是，ISO9001能对企业保持良性金融态势产生积极的正面影响。这是因为ISO9000质量管理体系是按照防范供应链各环失控、确保达到用户要求这一大的原则建立的。简单的说，ISO9000质量管理体系的帮助有：
◆倾听厂内、外用户意见；
◆增加附加值生产作业；
◆说你所作的；
◆做你所说的；
◆达标及改进纪实。
ISO9000标准虽然是在企业质量管理体系编制、实施及其功效提高当中为采纳适宜工艺手段指出方向，但其中也含有审时度事动态满足用户要求这样的用意。
在人力资源方面，ISO9001规定对产品质量达标有影响的工作或操作人员必需进行资格鉴定，在上岗前进行相应的教育、培训及技能加经验的传授使他们真正能胜任本岗位工作及操作。这样的教导及培训不但保证质量也能利于其效率。
任何基于ISO9000建立的质量管理体系应当成为一个企业实施全面质量管理的三大支柱之一，另外两个支柱是质量管理程序及员工的敬业精神。
3 生产工艺评价
企业产品或送给下个生产环节的实物，其质量都取决于生产工艺的质量，企业界有句名言：“能管住你的生产工艺，自然也就管得住产品”。
为保证有精确的生产工艺，必需对生产工艺有全面而详细的了解，不仅要知道生产工艺过程，而且还要了解各操作步骤细节。操作说明通常介绍的是保证生产无差错及无障碍所应遵守的操作方法。在实际炼钢生产中人们也在一成不变地遵循其中的规矩。有些因素例如不断变化的用户需求及市场形势，还有产品某些缺陷及成本对策等作用，经过数年，质量管理概念已增加了改进质量管理内容即按“朱兰三部曲”作适当辩解来改善质量管体系（也就是在质量管理中进行“抓两头，促中间”的逻辑推导。
质量管理体系如果是以一成不变的方式组建及实施就会失去锐气。要克服这种老一套的方式就需直面挑战，探究不断变化的运营环境及时提出有效解决问题的方法，其中包括控制生产工艺方面的质量及应对经济对策等，而ISO9000是实现这一目标的携手。
我们之所以说电炉炼钢重要，是因为这项作业需要为下一道工序，比如连铸供应化学成分合格、温度合适并在最佳时间送到下一工序的优质钢水，而且所炼钢种越多，这类的挑战就越多，这样就需有一种综合性的动态体系。一方面保证同厂内用户密切联系不负其所望，另一方面准确找到输入上的漏洞，弥补其不足。生产各种优质钢需要有极高水平的生产工艺知识、精确汇报操作控制技能以及对生产善变及各种因素制约的快速反应能力。
生产工艺标准可促进管理体系效率明显提升，应涵盖每一具体钢种所需的各个步骤，例如炉料、熔炼、脱氧、合金化、温度检测及取样等，确保所炼钢的化学成分、温度、均质性符合标准的规定值。各项操作应予整合，使之有机衔接，其中的核心是实现影响质量的标准化，同时兼顾生产成本。
4 电炉炼钢
2010年全球电炉炼钢产量为4亿t，约占世界产钢量的30%，其中欧洲及美国份额约50%。印度2010年电炉钢所占比率为35%，预计到2020年将猛增至50%。电炉所用主要原料是废钢及直接还原铁（DRI）。直接还原铁是印度及某些少数国家电炉主要原料。电炉炼钢回收利用废钢是对保护铁矿石这类资源的巨大贡献。
发展中国家经济增长及随之而来的工业化必然导致这此国家对高碳钢合金钢、特殊钢及不锈钢的需求日益增加。生产工艺改进及操作效率提高必将继续在电炉炼钢生产中发挥重要作用。例如：西门子在其新开发的两种电炉EAF及DRI中就再次提高了电炉炼钢生产效率及各项操作指标。西门子声称这两项新开发不仅能大大降低吨钢成本且还可明显减少能耗及温室气体排放。
曾担任于吉诺尔公司研究中心主管的吉因恩-皮埃尔，根据世界钢铁协会组织全球83位业内专家于1999年进行调查所得结果作的分析诊断对最近10年发展形势预测仍然是正确的。83位专家的一致看法是：电炉炼钢各项生产指标会再度上升。
任何一项成功的工艺流程其最终目的都应是在不十分复杂的条件下获得生产及环境效益。生产工艺机动灵活、生产效率高及产品质量优以及环境成本低，这些都是上乘生产工艺的关键因素。
电炉炼钢是一种熔炼工艺，通常炉子将每次所炼的钢称为1个炉次，电炉炼钢生产周期称为“出钢至出钢时间”。一个生产周期有6个步骤，即装料、熔炼、精炼、出钢及转体转换位置。这里结合质量管理问题简介如下。
1）装料
任何一个出钢至出钢周期其第一步都是往炉内装入废钢即装料。一个炉次所需废钢即装几根废钢主要取决于炉子容量及废钢密度。废钢分各种类型，例如车削、打捆废钢及大块废钢等其密度各不相同，需计算各种废钢的配用比例，才能达到废钢炉料的最佳混合。最先进的炉子都是设计为最低废钢装料桶数。
装料阶段是炉子空载时间，此时炉子不通电，因而不进行熔炼。尽可能缩短此空载时间，有利于最大限度提高炉子生产效率。此外，每次敞开炉顶都会造成炉子能量损失约10-220kWh/t。大多数厂家装料操作目标定为每个炉次装废钢2-3桶，并力求不同类型废钢搭配符合熔炼要求。不过只有为数不多的几家电炉炼钢厂家能达到这一水平，C类电炉属连续装料，因而无装料周期问题。
2）熔炼
熔炼作业是电炉炼钢的关键环节，随着熔炼的启动能量立刻输入炉内，能量可以是由电极输入的电能，也可是由氧气-燃料烧嘴及氧气喷枪喷入的化学能，熔炼初期电极电弧起伏波动，不够稳定，电极快速升降的同时，电流发生很大动荡。在炉内气氛升高后，电弧才趋于稳定。而当炉内形成熔池时电弧才完全稳定下来，此时电能输入量逐渐上升。
一旦炉内形成钢水熔池，氧气喷枪便可直接往电炉内熔池内吹氧。这时氧气与炉内一些元素包括硅、锰、磷、碳及铁进行化学反应。而与此相关的放热反应提供补充能量，促进废钢熔化，这当中生成的各种金属氧化物上浮进入熔融金属表面渣层中。
当最后一些废钢也熔尽时，炉壁被暴露在电弧强烈辐射中。生成泡沫渣可埋没电弧于泡沫渣中，将炉壁及炉壳保护起来。此外还可在渣中保存较多能量，使这部分能量转入熔池从而获得更高能效。
3）精炼
电炉精炼作业传统上包括脱磷、硫、铝、锰及碳，当炉内所装废钢被熔清，熔池变得平坦时，即开始进行这些作业。在最新电炉操作方式中，特别是在那些预留上个炉次熔融物的更高水平操作中，几乎在整个精炼过程中都往熔池吹氧。这样一来，有些熔炼及精炼作业就一气哈成变为一步操作。但实践证明在冶炼初期或在钢包炉中进行脱硫可收到更好的效果。
熔池内的金属成分控制相当重要，因为这决定着最终钢产品的性能，通常炼钢定的目标值都比最终产品规定值低。
精炼末期进行钢水温度检测及从熔池取样，温度如果过低则需要为熔池补充能量。现代冶炼车间是用钢包炉进行钢水温度调整，因此无需太多注意出炉钢水温度。
4）除渣
除渣作业目的是从炉中清除各种杂质。熔炼及精炼过程熔池中某些不合意的物质被氧化进入渣中，应当使尽可能多的杂质尽早进入渣中，尽早除渣可避免回磷。
在生成泡沫渣中可往渣中吹碳，一是可使氧化铁还原成金属铁；二是可生成一氧化碳有助于生成泡沫。在造泡沫渣过程中泡沫渣可能从炉门槛外溢流出炉门。
5）出钢
一旦炉内钢水达到要求的化学成分及温度，便打开出钢口使炉体下倾，使炉内钢水流入钢水包里，然后将包内钢水送到下一个作业点，通常是钢包炉或钢包处理站，作进一步的处理。
按照熔池取样化学分析结果及所炼钢种，出钢过程往钢水中添加各种合金。可能需往钢水中加入脱氧剂来减少钢中氧含量，以便对钢水作进一步的处理。常用的脱氧剂是铝及硅，并以硅铁或铝锰合金的形式使用。
6）炉体转换位置
炉体方位转换是炉子出钢后为炼下一个炉次重新装料前的整顿阶段。在这期间，电极及炉顶被提起，必要时进行炉膛、渣带、出钢口及流钢槽的修补。如果是炉底出钢，还需用专用砂料将出钢口封闭。大多数最新电炉越来越多采用水冷式冷却壁板，以求减少两个炉次之间所需的零星修补。
炉体换位时间是电炉出钢至鸳鸯钢周期中的最长空载阶段（断电阶段），由于炉子冶炼操作方法的改进，某些更先进的操作已将此阶段从20分钟减至数分钟。
上述炉子生产周期6个作业步骤是连贯完成的，其中每个步骤对保证炉子所炼每个炉次的作业效率起着重要作用。6个中哪怕有一步骤失误都会造成难以估量的损失。它不但对炉子生产效率及钢的质量会带来很坏的影响，而且还会对下道生产作业造成后果严重的恶劣影响。因此严格实现每步作业的标准化，并将这些标准纳入质量管理体系严格把关就极为重要。
5 辅助设施
除与炉子相关的机械、电气及液压装置外，还有许多辅助的系统是炉子高效运行不可缺少的设备。氧气喷枪装置、喷吹煤粉装置（造泡沫渣用）以及钢水温度检测及取样装置都是非常重要、不可缺少的辅助设施。这些设备具有同等重要性，需有相应维护制度保证其正常运行。
6 质量管理体系及人的因素
为电炉每一作业步骤所定的质量保证体系，如不严格执行就难以收到令人满意的效果。对待每个钢种、每一用途产品及每个用户，需要确保生产设备完备无恙，又要一丝不苟执行相关标准。为达到二者双赢，注重人的因素就格外重要。
强化员工责任意识是全企业范围内的工作，需进行探讨并定出细则实施。虽然有专职部门作培训计划，表面看上去这个计划是独立的，但计划的宗旨是提升员工业务能力，使他们担起落实企业生产大目标应尽的职责，所以此计划只有经过全企业的总发动才能贯彻实施。
对一些钢厂及其业绩进行的研究表明，这些厂家中的佼佼者具有以下五大属性。这些属性在股东当中尽人皆知，始终坚持产生令人瞩目管理效果。
◆分享所获成果；
◆打造创业才干；
◆注重兑现承诺；
◆自强不息；
◆善于管理。
大多数员工，尽管是按一定资格招募来的，也要论功行赏提拔到更高职位于以重用。要通过系统性授课及实际训练来提高员工的业务能力，并在此基础上查明具体原因解决某些员工的工作态度问题。这样就可使企业既注重员工业务能力，又注重员工工作态度，最终使质量得到显著提升。绝大多数博雅企业培训计划都高度注重员工业务能力并且通过所谓“岗上练兵”来达到这目地。虽然提高员工业务能力是必要的，有助于员工较好地履行其职责，但这样只抓一头，并非万万全之计，特别是当员工因工作态度不够端正不能通过上述培训模式领会所授课业时就更难以达到预期的目的。的确需要端正一些员工态度，这不仅能提高员工本人，而且可调动其参加业务改进的积极性，既注重才干又注重态度或责任感，这从一定意义上说，二者同等重要不可偏废。对于电炉炼钢这是最重要的原则。
印度许多企业习惯于每年每个员工脱产一天培训的作法，对于这样一个重要的组成部分存在着对管理不够重视，影响人脱颖而出。因此有必要按全月有28个工作的条件作新的安排。
7 可持续业绩效果
“你如果给员工以学习及成长机会，你就会兴旺发达，并因此使你的整个团体奋发有为”，这是质量管理专家德列钦及克莱斯坦的名言。这二位专家在哈佛大学2012年1-2月号校刊著文，概括了他们过去几年研究结果。他们作出的结论是，凡是受到很大鼓舞及掌握更多知识的人都会变得更有能力，更有朝气。这往往不是因为来组外部压力，而是因为他们热爱自己的工作。这种热爱再加上实实在在的其他积极推动就会变成巨大工作推力。
许多研究证明，上述正面引导效果绝非能一触而就，而是一个积累过程。正确引导并非自然就有，好的员工素质也不是自然生成。对于这类问题质量管理领先团体（企业），包括电炉钢厂，正在下力气探讨，以求圆满解决。
8 战略信念
某些业绩出色企业已将其战略信念的执行情况列为行政会议首项议程。这些企业施政流行的战略信念如下：
◆对所有股东都一视同仁；
◆绝不允许单独行动；
◆纵横两向落实质量管理；
◆全公司通报信息；
◆一揽子质量计划及检查措施；
◆人人参与上层领导工作。
而持续实施引导型管理模式注意员工素质转变，才可保证上述信念的落实。注重员工素质转变的目标是在原有水平上通过素质升格及业绩创新开发劳动者的智慧及才干。
影响素质转变最重要的三个因素是增长常识、提高技能及注意环境。这三大重要因素需有适当条件作支撑，例如管理原则、企业价值观以及人人都有这样一种信念即电炉炼钢绝非与世隔绝而是炼钢车间一环，而炼钢车间又是钢厂重要生产环节，因而电炉炼钢关系到企业生产全局。
9 结语
炼钢是电炉生产高附加值产品的首要环节，冶炼阶段任何闪失都无法在随后的连铸、热轧及冷轧任何生产环节上补救。质量管理体系各项标准能对避免上述闪失起主导作用。但是质量体系需以一整套作业标准为后盾才能起到这种主导作用。钢质量缺失是钢化学成分不合格，温度不合要求，质地不匀，纯度低及引发环境问题等。一旦严细的作业已标准化及定出了适当的管理体系，就需由责任人承诺不折不扣地执行。而兑现承诺只有在责任人素质好，热爱工作的条件下才有可能。这种总体管理体系成效斐然，已在全球电炉钢厂引起巨大反响。