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建设中厚钢板产业计量测试中心 助推基础材料领域高质量发展

2022-06-06 14:50:38

来源:市场监督管理总局

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钢铁是几乎所有的产业不可欠缺的基础素材,素有“工业粮食”之称。而中厚钢板是钢铁工业五大品种之一,其综合机械性能优良,主要应用于制造业,被广泛用于大直径输送管、压入容器、锅炉、桥梁、海洋平台、各类船舰、坦克装甲、车辆、建筑构件、机器结构等领域。其品种繁多,使用温度要求广泛(-20℃600℃),使用环境要求复杂(耐候性、耐蚀性等),使用强度要求高(强韧性、焊接性能好等)。随着国民经济的高速发展,中厚钢板也逐渐成为了国民经济发展所依赖的重要材料,中厚钢板行业对社会经济和其他行业的影响程度已达18%。


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计量是中厚钢板产业的基础保证

计量被称为“工业的眼睛”,是中厚钢板产业的关键基础保证。从产品设计研发、原材料采购到产品生产过程控制,直到产品质量检验等所有环节都需要可靠的计量来保障,而生产中的原材料损耗、能源消耗、环境的污染和治理、成本核算,乃至所有量化数据的获取和分析,都离不开精准的计量。

一方面,在中厚钢板的生产过程中,计量系统促进了高效且具有成本效益的生产流程。对于质量的监控是通过可靠的计量测试手段来进行。由于现代化的中厚钢板生产是连续的自动化流程,各个环节的工艺参数是否准确,对于生产控制来讲是至关重要的,比如生产过程中的成分分析、温度、压力、流量、重量、几何量参数等,都要通过完备的科学计量测试手段来完成,这些参数的变化都会对生产过程产生影响,通过计量检测,及时、准确的测得数值波动,才能根据数据进行精准的调整控制,确保生产的正常进行,对生产工艺进行有效监控,为高质量的产品提供可靠的支撑。

另一方面,随着社会的发展进步,现代化的中厚钢板企业在生产经营过程中,所涉及的数据数值信息越来越多,这些信息是企业经营管理决策的主要依据。在生产过程、质量控制、产品检验等环节,涉及到大量的物理量、几何量、化学量等方面的计量测试工作,准确、一致、可靠地获取这些数据,对于企业生产和经营管理、提高企业素质、确保产品或工程质量、提高技术水平是十分关键的。

同时,在这个高速发展的信息化时代,计量是大量数据的来源,可用于为智能工厂或工业4.0环境中使用的系统提供动力,促进真正的数据驱动生产。为了驱动产业的高效生产,中厚钢板生产企业必须通过整个生产过程的数字化来提高能力,以提供更具成本效益的产品。为了保持竞争力,推动数字制造战略,对于许多制造公司来说至关重要。其中的核心是数据的采集、分析和应用。计量在高度数字化的工厂中的作用是通过互连的设备、机器和生产流程持续收集和共享数据,以支持每个阶段的数字化生产。大量先进在线计量检测手段的运用,能够促进 “更快地获得数据”、“更准地做出判断”、“更好地做出决策”,可以在过程问题成为代价高昂且耗时的问题之前对其进行识别和解决,从而减少返工,提升控制效率,减少质量损失。更智能、更灵活、学习速度更快的计量系统将促进互联工厂的发展,大大减少停机时间,同时加快生产更具创新性、设计更好和质量更高的产品。例如在支撑我国石化产业结构转型升级的关键材料“临氢用钢12Cr2Mo1R”的生产上,用户提出了极其苛刻的钢板性能和化学成分要求。为了使其能够长期在高温、高压、临氢的恶劣环境中使用,钢板生产企业必须对冶炼中的微量元素(如:As、Sn、Sb等)、P、S、N、0含量以及夹杂物进行严格的控制,即钢板P含量≤0.005%;S含量≤0.003%;N含量≤0.007%;0含量≤0.0018%;夹杂物A类、B类、C类及D类、Ds类均不得大于1.5级,且应满足(A+C)≤2.0,(B+D)≤2.0,夹杂物总数≤4.0。在“成分检测→控制参数测量+控制→成分再检测→改进完善工艺控制参数再测量+控制…”的工艺控制环节中,成分分析的快速、准确,过程控制参数的精准测量和高效的测量控制系统成为最为关键的保障。

中厚钢板产业中的计量短板

钢铁工业是实现国家工业化重要的基础产业,实现中国制造2025更离不开钢铁强国的支撑。目前钢铁产业转型发展面临严峻挑战,只有依靠科技创新,才能推动钢铁产业提质增效,实现转型发展;中厚钢板企业只有顺应新一轮科技创新和产业变革,才能提升企业竞争力,实现可持续发展。在目前国内中厚钢板产业发展的过程中,存在众多未能解决的计量短板:

1.计量管理体系不完善

产业企业测量管理体系没有在产业中得到全面推行,企业所设计的计量管理体系,为表面层次,始终无法深入核心,因此很难做到高效运行。同时企业计量测试部门仍存在落后的思想,只是为机械性的完成上级部门交代的工作而制定相关的管理体系,甚至计量工作满足于管控好强检计量器具的企业也大量存在。

2.过程计量保证关注不够

中厚钢板产业的高质量发展,过程质量控制是关键。目前工艺生产过程中所使用的部分测量设备和测量方法与国际先进水平仍存在较大差距,如:电磁探伤仪和部分计量设备的在线校准方法等,这些都严重制约了中厚板产品质量的升级和生产效率的提高。如何有效地提升测量方法和改进测量装备,是当前产业发展重大技术瓶颈,也是产业发展重大计量技术需求。

同时,生产制造环节分析检测自动化程度低,缺乏精准的测试和管控,产品设计、生产、应用等过程参数存在未量化与检测,或即使量化了,却没进行系统的计量保证与控制设计。

3.检测设备研制能力不足

分析检测技术与设备研制上投入不足,计量基础建设重视不够,计量测试方法和装备落后,高端分析检测设备依赖进口。如:在线高精度酸值检测仪和高精度激光测量系统等。

4.检测基础能力建设不够

在分析检测技术和计量设备方面投入不足,不重视检测基础能力建设,计量测试技术发展有所停滞,计量方法和装备落后,加之计量工作的长期弱化,导致许多企业计量校准机构形同虚设,即使有计量校准机构,但在人员及设备投入方面严重不足,从而导致计量问题解决能力不足。

5.传统计量服务模式满足不了产业发展需求

传统计量服务是量值传递工作,计量器具多采用企业送检或是技术机构工作人员下厂检定或校准模式,没有直接参加生产企业对工艺与产品设计等参数的量值传递计量服务,使得计量部门的高精尖测试设备没有在产品设计阶段或是生产过程中发挥重要作用。因此,新的计量服务模式要将计量工作下移至一线,服务于产品研发、中试与生产工艺中,使计量测试工作全面服务于产业发展。

6.技术标准的制定与创新滞后

目前国内中厚钢板领域部分标准相对于国际标准都有一定的滞后性和不全面性,急切需要计量标准的全面化和创新。主要包括:以炉温均匀性评定为代表的,企业标准众多却无统一的行业测试标准;以及生产过程中的其他技术标准等方面。

搭建产业计量平台,助推中厚钢板产业高质量发展

产业计量是为满足产业需求而开展的一系列计量活动的统称。包括所有利用测量原理、测量器具、测量方法、测量程序、测量结果为产业提供技术创新和服务的活动。以为产业提供全溯源链、全产业链、全寿命周期以及前瞻性的计量测试服务为目标和任务。

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建立国家中厚钢板产业计量测试中心,是适应钢铁产业快速发展的迫切需要。“十四五”规划下钢铁行业将进入由数量增长向高质量发展转型发展的关键阶段。我国是全球第一大钢铁生产和消费大国。2020年疫情下,我国钢铁供需依旧保持强势增长态势,人均消费量持续增长。2020年,中国生铁产量达到887.5百万吨,同比增长9.65%;粗钢产量为1064.8百万吨,同比增长6.97%。同时,我国也是疫情控制得最好的国家之一,各行各业较早恢复生产。钢铁作为众多行业原材料,其需求持续扩大。2020年,我国生铁表观消费量和成品钢表观消费量逆势大增,表观消费量分别为893.1百万吨和995百万吨,分别同比增长10.20%和9.11%。但是,全国目前尚无主要针对中厚钢板产业实际需求而提供综合性计量测试技术服务的公共技术服务平台,中厚钢板产业企业检验检测资源整体配置比较薄弱,这与国家钢铁产业的快速发展是不相适应的。

产业计量推动产品质量提升。国家中厚钢板产业计量测试中心将根据国家产业发展政策和高质量发展要求,深入调查分析产业发展现状和重点任务,紧密衔接产业发展需求,聚焦产业发展计量测试瓶颈,查找“测不了、测不全、测不准”的痛点难点,梳理产业发展过程中的计量测试难题,明确符合产业需求的计量测试服务重点和主攻方向。坚持创新驱动,系统梳理产品设计、研制、试验、生产和使用全过程的参数量值溯源情况,研究分析产品及其相关试验、测试设备的量值保证手段,编制产业参数量值溯源体系图,加强计量测试能建设,提升产品全寿命周期计量保障能力,为产业提供“全溯源链、全产业链、全寿命周期、前瞻性”的计量测试服务,推动产品质量提升。

产业计量促进产业转型升级。国家中厚钢板产业计量测试中心将进一步加强产业计量测试技术研究。密切跟踪当前世界科技进步和产业发展的最新趋势,开展前瞻性计量测试技术、产业关键共性计量技术研究。根据国际单位制变革要求,加强应用性、创新性、前瞻性计量测试技术研究,加快产业测试方法和专用设备研制,加快传感技术、远程测试技术和在线测量技术等扁平化计量技术的研究与应用。加快海洋船舶、新能源、新材料等重点领域产业专用计量测试技术、方法研究,填补新领域计量测试技术空白。探索物联网、区块链、人工智能、大数据、云计算和5G等新技术在产业计量测试领域的应用。加强先进基础工艺、关键基础材料和产业技术基础相关计量测试技术研究,为“强基工程”提供计量支撑和保障。

产业计量提升科技创新能力。国家中厚钢板产业计量测试中心将围绕产业计量测试问题,通过为产业提质增效、转型升级提供系统解决方案与增值服务,推动计量测试融入产品设计、研制、试验、生产和使用等全过程,推动产品制造的数字化、网络化、智能化和标准化,加快先进计量测试技术成果转化应用,引领带动产业创新发展。搭建产业计量测试公共平台,积极发挥计量技术中创新能力和作用,联合有关计量技术机构、检验检测机构、科研院所、高校和企业等,共同聚焦产业发展中的计量测试难题,开展重点领域、重点技术难题的联合立项、联合攻关和联合应用,促进计量科研成果在产业的转化应用和技术对接,持续提升计量测试服务能力和水平,实现产业间计量测试资源优势互补、交叉融合。