科技进步奖公示内容

省科技进步奖公示内容

239-403 项目名称：基于大数据的特殊钢棒材品质一致性工艺技术控制

一、提名单位：河北省金属学会

二、项目简介：

主要技术内容：针对我国钢铁行业高端产品的质量稳定性、均质性差、高端齿轮钢淬透带宽控制水平难以稳定在4 HRC以内，高端轴承钢[O]含量控制稳定性差，符合率低等难题，通过构建多功能质量大数据平台，建立齿轮钢不同系列产品端淬预测公式，确定并优化轴承钢关键的控制参数及控制范围，建立关键工序SPC统计过程控制系统、齿轮钢端淬预控现场操作指导模型，制定钢关键控制点智能统筹操作规范，取得如下创新成果：

1、构建了独具特色的多功能质量大数据平台。1）创新地应用互联网+、数字化技术和数据源共享、异构机制实现了从原材料检验到客户使用的全流程的实时数据库、电子表格记录等不同类型数据资源的整合、共享、贯通；2）开发了满足技术管理人员个性化需求的数据查询系统，可实现各工序各参数任意组合查询。3）建立了涵盖质量记录、统计分析、因果分析的多功能报表体系。探寻出一条在基础自动化较低水平上实现工业大数据集成和应用途径。

2、研发了高端齿轮钢窄淬透带控制技术。1）通过数据试验分析确定使用硬度分布函数作为末端淬透性公式预测基础，通过回归分析进行修正形成不同系列齿轮钢端淬预测公式，相对于传统的非线性和SAE J406

方法具有更好的适应性和更高的准确性。2）依据预测公式在生产岗位建立端淬预控模型，从传统的对每个成分目标值的控制方法转变为以端淬目标值为依据对各个成分进行综合控制的方法指导生产操作，达到了高端齿轮钢末端淬透性带宽≤4HRC的目标。

3、研发了高端轴承钢氧含量稳态控制技术。1）以批量数据处理为基础，研究确定了高端轴承钢氧含量控制的关键参数及最优控制范围。2）自主开发建立了转炉一次倒炉终点模型、精炼模型、VD温度控制模型等控制模型对现场实时指导智能统筹。实现了高端轴承钢氧含量的精准控制及稳态控制，高端轴承钢中[O]控制范围达到0.0004%≤[O]≤0.0006%。

4、开发了“一种钢包底吹氮增氮的方法”。通过对钢包底吹氮过程中氩气和氮气混合气体中氮分压的控制，可精确实现对含氮钢种进行增氮，节约高成本氮化合金的使用，避免了分段底吹氮气增氮控制精度偏低的弊端，具有低成本、高命中率、操作简单的特点。

经济技术指标：

1、高端齿轮钢末端淬透性带宽从6-7HRC达到≤4HRC的水平。

2、高端轴承钢中[O]从平均0.0007%、分布区间0.0004%-0.0008%达到平均0.00055%、分布区间0.0004%-0.0006%。

推广应用及效益情况：2015-2017年，三年实现销售高端齿轮钢、轴承钢64.295万吨，吨钢平均增加毛利近200元，累计创造效益1.27亿元。齿轮钢成功应用于宝马奔驰、丰田汽车、德国大众、比利时邦奇、陕西法士特、双环齿轮等高端用户。高端轴承钢批量地向世界著名的SKF 公司、铁姆肯公司、NSK公司等轴承公司供货，出口创汇1.6亿美元。

共获得发明专利3项，软件著作权2项。

三、主要完成单位及推广贡献：

主要完成单位：石家庄钢铁有限责任公司。

推广贡献：研究成果为自动化控制水平低的生产线实现产品均质化控制、生产高端齿轮钢、轴承钢提供了技术支撑，对类似生产线的转型升级，提高产品附加值具有引领和示范作用。

四、推广应用及经济社会效益情况

主要经济效益：2015年大数据系统试运行后，齿轮钢端淬范围缩窄，质量稳定性提高，2015年生产高端齿轮钢3.5万吨，吨钢平均毛利416元/吨，因大数据系统的应用提高了高端齿轮钢的产品质量水平，试运行期间高端齿轮钢产品按吨钢毛利比质量提升前平均多100元/吨计算，共创效益350万元。2015年全年共生产高端轴承钢13.345万吨，因大数据系统的试运行，提高了高端轴承钢的氧含量控制水平，全年在成本不增加的情况下，使得平均毛利提高50元/吨，创效益667万元。2015年合计创效1017万元。同理，测算了2016年和2017年的创效分别为4450万元和7240万元，共计1.27亿元。

其他经济效益：1）工艺技术人员可以便捷获取所需要的各种数据节约了大量的数据收集时间，系统自动生产的电子质量记录、统计分析报表、因果分析报表的共享减少大量的统计及重复统计工作，按从事相关工作的技术人员200人、人均减少1小时/天工作量计算，年节约人力成本：200人*40元/小时*245天/年=196万元。2）如果与专业软件公司合作开发质量大数据平台，技术开发费在200万元以上，由于本项目采用自主研发，所以节约了该项开支。

社会效益：当前钢铁业大数据亟待开发，而业内普遍存在数据不集成不智能、模型少、指导应用差等，河钢石钢基于自身特点，探寻出在基础自动化较低水平上实现工业大数据集成和应用途径。通过大数据的开发应用总结出实现系统高效实用的三个二八定律：1）软件开发人员占工作量20%，工艺人员占工作量80%，实现友好实用；2）将80%系统资源配置给20%的重点工艺参数，抓关键控制点；3）投入20%研发可发挥数据80%功能，变统计为智能。对制造业开展信息化工作提供了实用性思路。

五、代表性论文专著目录

1.河钢石钢智能制造的思考，中国冶金

2.质量大数据技术在河钢石钢的应用与探索，河北冶金

3.大数据在炼铁生产中的应用与愿景，河北冶金

六、主要知识产权证明目录

1.发明，一种棒材弯曲度测量仪，ZL7276.1

2.发明，一种便携式棒材弯曲度激光测量仪，ZL7207.0

3.发明，一种钢包底吹氮增氮的方法，ZL6783.1

4.软件著作权，河钢石钢质量大数据平台软件，2018SR114181

5.软件著作权，河钢石钢质量管理系统，2018SR124888

七、主要完成人情况

1. 迟桂友，正高工，河钢集团有限公司。本项目的总决策人，提出了本项目的研究方法，后进行项目组织并协调项目实施，在研究期间对产生的各类阶段性结果进行了验证，并指导项目的优化，对项目进行了整体评价。