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​华菱湘钢:高端特钢产品构建“六化型”产品研发及质量管理模式的实践

2023-02-28 09:26:32

来源:中国钢铁工业协会

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一、成果摘要

在国家推进供给侧结构性改革和高质量发展战略指引下,湘钢为深入打造“双一流”产品,充分分析高端特钢产品研发的模式及质量管理存在的问题,提出了高端特钢产品构建“六化型”产品研发及质量管理模式。

湘钢以“质量零缺陷”为指导原则,以“六化型”标准的特钢产品质量管理要求为目标,通过“六化型”标准为基础特钢质量管理理念灌输,营造良好的“人人重视高质量、人人创造高质量、人人享受高质量”的全员质量管理氛围,倚重“IPD”集成产品研发模式,全面支撑新的平衡体系。运用先进的质量管理工具和方法,通过多体系融合的质量管理体系,增强质量管理实力。完善人才培养机制,引进高端技术人才,加大智能制造步伐,通过“数字化、信息化、智能化” 的设备升级为“零缺陷”特钢产品质量管理提供装备保障。将“零缺陷”质量管理理念衍生到原辅材料和理化检测环节,原辅材料做到精细管理、理化性能检测做到精准精确管理。以达到特钢产品质量稳定、品质品牌提升、顾客持续满意的管理目的。2021年新开发特钢产品60多个,特钢产品合计销量146.99万吨,较实施前增加了47.39万吨,创效2.1亿元,客户满意度91分,比2020年提高0.4分。


二、成果提出的背景

(一)是贯彻落实国家战略、适应时代发展的需要

经济发展进入新常态、推进供给侧结构性改革和高质量发展,是以习近平同志为核心的党中央综合分析世界经济发展周期和我国发展阶段性特征及其相互作用后做出的重大战略判断和战略部署,三者一脉相承浑然一体。走高质量发展道路,是新时代赋予我们的新使命。中国经济由高速增长阶段转向高质量发展阶段,需要我们在质量提升上主动作为,这是时代要求。

(二)是适应外部市场、提升企业核心竞争力的需要

国内钢铁市场面临“三高”形势——高供给、高需求、高库存。2020年中国粗钢产量10.53亿吨,同比增长5.2%,首次突破10亿吨大关,产量高企的背后,是需求的快速增长,据中钢协测算,2020年我国粗钢表观消费量同比增长9%,MYSTEEL显示钢材库存总量处于2000万吨左右的高位。面对新常态的挑战,钢铁企业纷纷调整战略,着手优化工艺、调整结构、增加高附加值产品比例,客观上形成了钢铁企业战略趋同、产品同质化竞争格局。

在行业环境快速变化、新冠疫情全球蔓延、国内大循环为主体的大背景下,湘钢通过认真分析论证,认识到发展不能再简单地走规模扩张之路,必须进一步聚焦全方位、全要素、全过程的效率变革上来,在品种、质量、服务、市场反应速度上大做文章,优化产品结构,发展“高精专特”产品,增强企业对市场需求变化的反应和调整能力,提高企业资源要素配置效率和竞争力。

(三)是构建内部新平衡体系、走高质量发展的需要

从内部看,内部工作困难增多。2022年湘钢本部将构建1400 万吨钢生产平衡体系,形成新的生产格局,铁钢材之间生产衔接将更加刚性,供产销运系统联动要求更高,如何确保新平衡体系运行稳定高效,将全面考验湘钢内部支撑保障能力。环保治理、城企融合、产线升级等项目全面铺开,施工组织、安全管理、资金保障等压力将进一步增大。

湘钢正处于重要战略机遇期,站在迈向“千亿收入、百亿利润”企业的起点上,坚定不移走高质量发展道路,是湘钢适应新形势新要求的战略抉择;将湘钢发展成全省大型国企高质量发展的一面旗帜,是湘钢作为省属国企“排头兵”的使命担当,是实现湘钢战略目标的现实需要,更是推进企业转型升级、实现内涵发展、打造“百年湘钢”的必由之路。


三、主要创新点及理论依据

主要创新点:

1.全面推进以“六化”为基础的特钢文化,为湘钢线棒“优转特”注魂

2.完善人才培养机制,引进高端技术人才,提升研发能力

3.建立建全管理体系,运用体系管理思维规范新产品研发管理过程

4.依托IPD集成产品研发模式,实现销、研、产一体化规划型管理

5.先进技术为“六化型”特钢产品开发提供核心保障

6.快速精确检测为“六化型”特钢产品开发提供测量保障

7.原辅料精细管理为“六化型”特钢产品开发提供材料保障

8.炼钢、轧钢工艺技术开发创新为“六化型”特钢产品开发提供关键技术保障

理论依据:

全员质量管理模式、IPD集成产品研发模式、“零缺陷”质量管理。


四、预设目标

1.全年成功开发“六化型”高质量新品种>30个;

2.重点品种吨钢创效较2020年增加50元/吨。

3.重点品种创效总额较2020年增加>20000万元。


五、成果的实施

(一)全面推进以“六化”为基础的特钢文化,为湘钢线棒“优转特”注魂。

1.营造氛围树理念,转变员工观念,树牢“特钢”思想

公司把质量视为生存的“饭碗”,围绕质量主题在全公司上下开展“我与质量”大反思、大整改、质量征文、演讲赛等“头脑风暴”,拧紧“质量弦”,增强品牌意识。扎实深入开展质量劳动竞赛,在竞赛现场设立“竞赛指标分解榜”、“竞赛达标排行榜”、“竞赛明星展示榜”、“竞赛奖励公示榜”等,以质量“软实力”促进质量“硬实力”的提升。引导职工树立“把本职工作做到极致就是品牌”的理念,大力营造“品牌在身边、品牌在岗位、品牌在日常”的良好氛围。克服安于现状、固步自封思想,敢于啃特钢研发、生产、销售的“硬骨头”,千方百计向高附加值产品要效益。增强责任意识,充分认清迈向特钢需要依靠销、研、产系统联动、特钢生产收益大风险也大的特点,彻底转变“差不多就行”的敷衍态度,勇挑品种研发、市场拓展的重担,在抓质量时不讲情面、不搞“下不为例”,营造不折不扣执行标准、把工作做到极致的特钢文化氛围。

2.健全机制,推动特钢文化落地

特钢市场入门门槛高,技术难度大,质量要求高,而且品种数量多,单个订单小,对销、研、产联动提出更高要求。公司下大决心抓标准落实与行为改进,引导职工将特钢文化“内化于心、外化于行”,推动生产研发、市场运营能力实现质的跃升;强化激励机制,提高销研产团队的积极性和创造力,加强以专业带头人为代表的人才队伍建设,为加快“双一流”建设、线棒材迈向特钢提供有力支撑;精心制作特钢宣传视频,设计特钢产品宣传册,以特钢产品介绍、终端产品展示、湘钢特钢文化、职工语录等为主要内容的文化建设落地,全方位展示特钢形象,提升特钢品牌价值和行业影响力。

(二)完善人才培养机制,引进高端技术人才,提升研发能力

1.完善人才培养机制,促进线棒技术进步

湘钢大力倡导“三个第一”人才观念,即人才资源是推进湘钢高质量发展的第一资源、人才培养是打造“百年湘钢”的第一支撑、党政“一把手”是人才培养第一责任人。坚持深入解放思想,打造高素质管理人才。坚持加大人才引进力度,多途径培养人才技能,持续优化职工队伍技能结构,目前中高技能人才占比39%。坚持激励创新创造,持续培养高科技人才。坚持弘扬工匠精神,大力培养高技能人才。依托省市平台,在公司新建2-3个技能大师工作室,用于技能人才建设和培养。

2.聘请知名专家团队,特钢品种研发取得重要突破

聘请行业知名的特钢专家团队,利用专家们的工作经验,在市场客户开拓方面提供了强有力的支撑,在新产品研发设计及工艺制定上给予了关键性指导,促进品种研发的快速实现。使湘钢产品快速进入汽车用弹簧钢、齿轮钢、轴承钢、非调钢等特钢产品市场,并成功开发了多家新客户,产品品牌效益日益彰显。

(三)建立建全管理体系,运用体系管理思维规范新产品研发管理过程

1.建立建全多体系融合的质量管理体系

目前湘钢已建立信息化和工业化融合管理体系、能源管理体系ISO 50001、质量管理体系ISO 9001(GB/T19001)、环境管理体系ISO14001(GB/T 24001)、汽车用钢体系IATF 16949、测量ISO 10012(GB/T 19022)、职业健康安全管理体系ISO 45001(GB/T 45001)、军友武器质量管理体系GJB9001、APIQ1等九大管理体系,管理体系建设已取得了重大进展。持续开展多体系联合内审和管理评审,坚持“日监控、周总结、月分析”体系流程管理,不断提高公司贯标体系的适宜性、充分性、有效性和符合性。这都是湘钢实现高质量发展道路的基础。

2.汽车用钢五大核心工具在新产品开发中的应用

借鉴五大工具在汽车用钢的应用,湘钢将其运用到新产品研发上来,解决了新产品研发过程的很多问题。

(四)依托IPD集成产品研发模式,实现销、研、产一体化规划型管理

湘钢引进IPD集成产品研发模式,为新产品研发和市场推广打通销售、研发、生产几个环节中的壁垒,取得了不错的成绩。IPD模式使项目组“责-权-利”更加统一;有利于项目组从“事务性”工作中解放出来,集中精力“冲锋陷阵”;更有利于实施IPD项目组之间的“赛马机制”,实现“优胜劣汰”。

(五)先进技术为“六化型”特钢产品开发提供核心保障

1.充分利用模拟软件先期计算掌握特钢产品关键特性

湘钢通过与钢铁研究总院、北京科技大学等高校和研究机构合作,在产品开发前期充分利用Thermo-Calc、FactSage、JMatPro等热力学软件对特钢的产品特性、冶炼及轧制过程控制关键参数进行模拟计算,获得包括精炼渣系控制、连续冷却转变曲线(即C曲线)、产品金相组织、力学性能等在内的产品关键特性,为线棒材特钢新产品的设计和生产提供理论支撑,进一步缩短特钢产品开发到稳定生产的周期。

2.充分利用装备优势提升线棒材特钢产品质量水平

拥有高品质的炼钢装备及钢坯表面处理设备、拥有两条高速线材生产线和一条大盘卷/高速线材生产线,拥有精品中小棒特钢生产线及全国先进的大棒生产线以及多条棒材内外部探伤生产线。装备优势加上工艺不断优化,快速提升线棒特钢产品质量水平达到“六化”要求。

3.“数字化、信息化、智能化”升级,提升生产精细化水平

湘钢建设了“ERP 数据中心、生产指挥中心、设备能源中心”三大数据中心和“基础办公支撑平台、智能生产运营平台、智慧生活服务平台”三大基础工程建设,继续推广“AI+机器人”运用,为打造智慧产线、推进全流程智能化改造奠定基础。采用了自动化技术和装备升级置换,逐步实现工厂操作集中化、设备运行自动化、高危岗位无人化。重点打造了“智能库房管理”“五米板厂全自动轧钢”等示范应用场景,建设了高线厂电气集控中心、五米板厂智慧中心、宽厚板厂炼钢集控中心、炼钢厂炼钢集控中心、炼钢厂连铸集控中心,以数字化方式嵌入企业全流程生产和设备运行系统,建设钢铁行业“灯塔工厂”。“湘钢5G智慧工厂”项目成功入选工信部5G 案例集,公司荣获湖南省第一批“5G+工业互联网”示范工厂称号。

4.信息系统升级改造,提升企业管理效率

湘钢建设了线棒MES系统、ERP系统、LIMS系统、产销系统、原燃料管理等信息系统及生产过程自动化系统。同时,通过对关键设备进行智能化改造提升,实现了原燃辅料进厂-生产制造过程-产品检化验-发运全过程的质量跟踪管理。为提高线棒材质量和新产品开发提供了有力支撑。

(六)快速精确检测管理为“六化型”特钢产品开发提供测量保障

1.开展理化检测及时率攻关。检测及时率整体大幅提高,在线检测220秒内发送数据比例稳定在了65%以上,综合检测及时率达到94%以上。

2.配合公司新材料使用、品种研发、配煤配矿、固废利用等工作,完成高标轴承钢用硅铁中低钛含量测定、钢中低氧分析技术、转炉石墨球检测方法、高纯石墨碳材和低氮类石墨增碳剂中氮元素分析检测方法、烧结脱硫浆液化学成分检测方法等分析技术的开发。

(七)原辅料精细管理为“六化型”特钢产品开发提供材料保障

对原辅料制定了不同的管理措施,如对铁水、废钢、合金、石灰等造渣料、结晶器保护渣等原辅料根据合金元素及有害元素含量进行分级、分类管理、分区域堆放,对不同种类的合金根据每批次进料的有害元素检测情况进行分类管理,生产时根据不同钢种产品质量和有害元素的要求进行选用,有效确保了“六化型”特钢产品开发对原辅料的要求。

(八)工艺技术开发创新为“六化型”特钢产品开发提供关键技术保障

1.炼钢工艺技术开发创新

通过优化“合金加入模型”,有效提升成分合格率和稳定性,窄成分综合命中率稳定在95%以上。通过如下大包加盖、动态轻重压下等主要技术运用,实现低过热度浇注、降低铸流间温度差、改善铸坯断面等轴晶及柱状晶分布区域,改善成分偏析。从原料、耐材、精炼渣系、中包流场及保护浇注等全程进行控制,形成了15项核心技术,有效降低钢中气体含量,提高了夹杂物控制水平。

2.轧钢工艺技术开发创新

通过严格控制加热炉加热温度及在炉时间、高压水除鳞技术、轧线精度的持续监控调整、线材热眼(HotEye)设备及棒材在线表面检测仪实时检测钢材表面质量、线材产品外包装防护、棒材产品表面漏磁探伤并对发现缺陷的部位进行修磨处理、产品吊装及运输过程防护等措施,杜绝表面缺陷出厂。通过提高KOCKS三辊轧机使用、优化轧制孔型设计、轧制过程中线检的运用、高精度尺寸控制管理制度等措施,生产出高尺寸精度的产品。开发了全流程轧钢温度精准控制评价模型,开展奥氏体稳定性控制和平衡组织转变精准控制技术研究,开展控制轧制技术攻关使产品获得均匀的组织和良好的综合性能。


六、实施效果


(一)经济效益明显


重点品种指标

2020年

2021年

增量

增幅

年销量,万吨

99.60

146.99

47.39

47.58%

月均销量,万吨

8.30

12.25

3.95

占比

23.82%

31.96%

8.14%

34.17%

创效总额,万元

44619

85204

40585

完成预设目标

90.96%

吨钢创效,元/吨

447.98

579.66

131.68

完成预设目标

29.39%

内部损失总额,万元

1799

1169

-630

-35%

外部损失总额,万元

328

303

-25

-7.6%

吨钢内部损失,元/吨

18.06

7.95

-10.11

-55.98%

吨钢外部损失,元/吨

3.29

2.06

-1.23

-37.39%


成果创效总额=2021年重点品种销量×(重点品种吨钢创效增量-重点品种吨钢内部损失增量-重点品种吨钢外部损失增量)

=146.99×[131.68-(-10.11)-(-1.23)]≈21023(万元)。

(二)管理效益显著

1.产品质量稳定,质量指标大幅提升

“六化”要求

主要指标

实施前

实施后

成分精确化

窄成分合格率

67%

85%

成分均匀化

碳偏析指数

0.90-1.12

0.95-1.05

断面碳极差

≤0.07%

≤0.04%

高纯净度化

转炉终点过氧化率

≤26%

≤15%

软吹时间≥15min比例

≥68%

≥85%

月均塞棒上涨炉数

≤10

≤3

表面质量零缺陷化

表面探伤合格率

82%

95%

外观质量异议起数

16

5

尺寸高精度化

尺寸精度符合率

93.63%

99.81%

组织均匀化

带状组织级别

2.5-3.5

1.5-2.0

晶粒度级差

≤2

≤1

2.产品品质品牌大幅提升,新产品开发、重点客户认证取得重大突破。新开发60多个新品种,开发定制化个性产品178个,通过卡特彼勒、惠州日铁、贺尔碧格、贵阳中车、北京新光凯乐、东风、长安、吉利、通用等40余家高端客户审核和产品认证。

3.顾客满意度提升:2021年湘钢顾客满意度综合评分为91分(满分100分),较2020年提升0.4分。

4.专利成果丰硕。2021年,湘钢获得国家授权专利38项,其中:发明专利11项,实用新型专利27项。其中本管理创新项目获得的相关发明专利4项,实用新型专利12项。

(三)社会效益突出

1.人均收入和劳动生产率双提升;

2.运营成本、产品不良率双下降;

3.发挥了较好的绿色低碳减排效应


(四)示范效益增加

1.制定、修订多个《企业标准》。

2.对钢铁产品高质量要求的细化。各钢铁企业提高产品品质的方向也是朝向“六化型”产品方向。

3.本管理创新项目的做法,其它钢铁企业可以参考借鉴。