鋼鐵是幾乎所有的產(chǎn)業(yè)不可欠缺的基礎(chǔ)素材,素有“工業(yè)糧食”之稱。而中厚鋼板是鋼鐵工業(yè)五大品種之一,其綜合機(jī)械性能優(yōu)良,主要應(yīng)用于制造業(yè),被廣泛用于大直徑輸送管、壓入容器、鍋爐、橋梁、海洋平臺、各類船艦、坦克裝甲、車輛、建筑構(gòu)件、機(jī)器結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域。其品種繁多,使用溫度要求廣泛(-20℃?600℃),使用環(huán)境要求復(fù)雜(耐候性、耐蝕性等),使用強(qiáng)度要求高(強(qiáng)韌性、焊接性能好等)。隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,中厚鋼板也逐漸成為了國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展所依賴的重要材料,中厚鋼板行業(yè)對社會經(jīng)濟(jì)和其他行業(yè)的影響程度已達(dá)18%。
計量是中厚鋼板產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)保證
計量被稱為“工業(yè)的眼睛”,是中厚鋼板產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵基礎(chǔ)保證。從產(chǎn)品設(shè)計研發(fā)、原材料采購到產(chǎn)品生產(chǎn)過程控制,直到產(chǎn)品質(zhì)量檢驗等所有環(huán)節(jié)都需要可靠的計量來保障,而生產(chǎn)中的原材料損耗、能源消耗、環(huán)境的污染和治理、成本核算,乃至所有量化數(shù)據(jù)的獲取和分析,都離不開精準(zhǔn)的計量。
一方面,在中厚鋼板的生產(chǎn)過程中,計量系統(tǒng)促進(jìn)了高效且具有成本效益的生產(chǎn)流程。對于質(zhì)量的監(jiān)控是通過可靠的計量測試手段來進(jìn)行。由于現(xiàn)代化的中厚鋼板生產(chǎn)是連續(xù)的自動化流程,各個環(huán)節(jié)的工藝參數(shù)是否準(zhǔn)確,對于生產(chǎn)控制來講是至關(guān)重要的,比如生產(chǎn)過程中的成分分析、溫度、壓力、流量、重量、幾何量參數(shù)等,都要通過完備的科學(xué)計量測試手段來完成,這些參數(shù)的變化都會對生產(chǎn)過程產(chǎn)生影響,通過計量檢測,及時、準(zhǔn)確的測得數(shù)值波動,才能根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)的調(diào)整控制,確保生產(chǎn)的正常進(jìn)行,對生產(chǎn)工藝進(jìn)行有效監(jiān)控,為高質(zhì)量的產(chǎn)品提供可靠的支撐。
另一方面,隨著社會的發(fā)展進(jìn)步,現(xiàn)代化的中厚鋼板企業(yè)在生產(chǎn)經(jīng)營過程中,所涉及的數(shù)據(jù)數(shù)值信息越來越多,這些信息是企業(yè)經(jīng)營管理決策的主要依據(jù)。在生產(chǎn)過程、質(zhì)量控制、產(chǎn)品檢驗等環(huán)節(jié),涉及到大量的物理量、幾何量、化學(xué)量等方面的計量測試工作,準(zhǔn)確、一致、可靠地獲取這些數(shù)據(jù),對于企業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營管理、提高企業(yè)素質(zhì)、確保產(chǎn)品或工程質(zhì)量、提高技術(shù)水平是十分關(guān)鍵的。
同時,在這個高速發(fā)展的信息化時代,計量是大量數(shù)據(jù)的來源,可用于為智能工廠或工業(yè)4.0環(huán)境中使用的系統(tǒng)提供動力,促進(jìn)真正的數(shù)據(jù)驅(qū)動生產(chǎn)。為了驅(qū)動產(chǎn)業(yè)的高效生產(chǎn),中厚鋼板生產(chǎn)企業(yè)必須通過整個生產(chǎn)過程的數(shù)字化來提高能力,以提供更具成本效益的產(chǎn)品。為了保持競爭力,推動數(shù)字制造戰(zhàn)略,對于許多制造公司來說至關(guān)重要。其中的核心是數(shù)據(jù)的采集、分析和應(yīng)用。計量在高度數(shù)字化的工廠中的作用是通過互連的設(shè)備、機(jī)器和生產(chǎn)流程持續(xù)收集和共享數(shù)據(jù),以支持每個階段的數(shù)字化生產(chǎn)。大量先進(jìn)在線計量檢測手段的運(yùn)用,能夠促進(jìn) “更快地獲得數(shù)據(jù)”、“更準(zhǔn)地做出判斷”、“更好地做出決策”,可以在過程問題成為代價高昂且耗時的問題之前對其進(jìn)行識別和解決,從而減少返工,提升控制效率,減少質(zhì)量損失。更智能、更靈活、學(xué)習(xí)速度更快的計量系統(tǒng)將促進(jìn)互聯(lián)工廠的發(fā)展,大大減少停機(jī)時間,同時加快生產(chǎn)更具創(chuàng)新性、設(shè)計更好和質(zhì)量更高的產(chǎn)品。例如在支撐我國石化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵材料“臨氫用鋼12Cr2Mo1R”的生產(chǎn)上,用戶提出了極其苛刻的鋼板性能和化學(xué)成分要求。為了使其能夠長期在高溫、高壓、臨氫的惡劣環(huán)境中使用,鋼板生產(chǎn)企業(yè)必須對冶煉中的微量元素(如:As、Sn、Sb等)、P、S、N、0含量以及夾雜物進(jìn)行嚴(yán)格的控制,即鋼板P含量≤0.005%;S含量≤0.003%;N含量≤0.007%;0含量≤0.0018%;夾雜物A類、B類、C類及D類、Ds類均不得大于1.5級,且應(yīng)滿足(A+C)≤2.0,(B+D)≤2.0,夾雜物總數(shù)≤4.0。在“成分檢測→控制參數(shù)測量+控制→成分再檢測→改進(jìn)完善工藝→控制參數(shù)再測量+控制…”的工藝控制環(huán)節(jié)中,成分分析的快速、準(zhǔn)確,過程控制參數(shù)的精準(zhǔn)測量和高效的測量控制系統(tǒng)成為最為關(guān)鍵的保障。
中厚鋼板產(chǎn)業(yè)中的計量短板
鋼鐵工業(yè)是實(shí)現(xiàn)國家工業(yè)化重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),實(shí)現(xiàn)中國制造2025更離不開鋼鐵強(qiáng)國的支撐。目前鋼鐵產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn),只有依靠科技創(chuàng)新,才能推動鋼鐵產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效,實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型發(fā)展;中厚鋼板企業(yè)只有順應(yīng)新一輪科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)變革,才能提升企業(yè)競爭力,實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。在目前國內(nèi)中厚鋼板產(chǎn)業(yè)發(fā)展的過程中,存在眾多未能解決的計量短板:
1.計量管理體系不完善
產(chǎn)業(yè)企業(yè)測量管理體系沒有在產(chǎn)業(yè)中得到全面推行,企業(yè)所設(shè)計的計量管理體系,為表面層次,始終無法深入核心,因此很難做到高效運(yùn)行。同時企業(yè)計量測試部門仍存在落后的思想,只是為機(jī)械性的完成上級部門交代的工作而制定相關(guān)的管理體系,甚至計量工作滿足于管控好強(qiáng)檢計量器具的企業(yè)也大量存在。
2.過程計量保證關(guān)注不夠
中厚鋼板產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展,過程質(zhì)量控制是關(guān)鍵。目前工藝生產(chǎn)過程中所使用的部分測量設(shè)備和測量方法與國際先進(jìn)水平仍存在較大差距,如:電磁探傷儀和部分計量設(shè)備的在線校準(zhǔn)方法等,這些都嚴(yán)重制約了中厚板產(chǎn)品質(zhì)量的升級和生產(chǎn)效率的提高。如何有效地提升測量方法和改進(jìn)測量裝備,是當(dāng)前產(chǎn)業(yè)發(fā)展重大技術(shù)瓶頸,也是產(chǎn)業(yè)發(fā)展重大計量技術(shù)需求。
同時,生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)分析檢測自動化程度低,缺乏精準(zhǔn)的測試和管控,產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)、應(yīng)用等過程參數(shù)存在未量化與檢測,或即使量化了,卻沒進(jìn)行系統(tǒng)的計量保證與控制設(shè)計。
3.檢測設(shè)備研制能力不足
分析檢測技術(shù)與設(shè)備研制上投入不足,計量基礎(chǔ)建設(shè)重視不夠,計量測試方法和裝備落后,高端分析檢測設(shè)備依賴進(jìn)口。如:在線高精度酸值檢測儀和高精度激光測量系統(tǒng)等。
4.檢測基礎(chǔ)能力建設(shè)不夠
在分析檢測技術(shù)和計量設(shè)備方面投入不足,不重視檢測基礎(chǔ)能力建設(shè),計量測試技術(shù)發(fā)展有所停滯,計量方法和裝備落后,加之計量工作的長期弱化,導(dǎo)致許多企業(yè)計量校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)形同虛設(shè),即使有計量校準(zhǔn)機(jī)構(gòu),但在人員及設(shè)備投入方面嚴(yán)重不足,從而導(dǎo)致計量問題解決能力不足。
5.傳統(tǒng)計量服務(wù)模式滿足不了產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求
傳統(tǒng)計量服務(wù)是量值傳遞工作,計量器具多采用企業(yè)送檢或是技術(shù)機(jī)構(gòu)工作人員下廠檢定或校準(zhǔn)模式,沒有直接參加生產(chǎn)企業(yè)對工藝與產(chǎn)品設(shè)計等參數(shù)的量值傳遞計量服務(wù),使得計量部門的高精尖測試設(shè)備沒有在產(chǎn)品設(shè)計階段或是生產(chǎn)過程中發(fā)揮重要作用。因此,新的計量服務(wù)模式要將計量工作下移至一線,服務(wù)于產(chǎn)品研發(fā)、中試與生產(chǎn)工藝中,使計量測試工作全面服務(wù)于產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
6.技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定與創(chuàng)新滯后
目前國內(nèi)中厚鋼板領(lǐng)域部分標(biāo)準(zhǔn)相對于國際標(biāo)準(zhǔn)都有一定的滯后性和不全面性,急切需要計量標(biāo)準(zhǔn)的全面化和創(chuàng)新。主要包括:以爐溫均勻性評定為代表的,企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)眾多卻無統(tǒng)一的行業(yè)測試標(biāo)準(zhǔn);以及生產(chǎn)過程中的其他技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等方面。
搭建產(chǎn)業(yè)計量平臺,助推中厚鋼板產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展
產(chǎn)業(yè)計量是為滿足產(chǎn)業(yè)需求而開展的一系列計量活動的統(tǒng)稱。包括所有利用測量原理、測量器具、測量方法、測量程序、測量結(jié)果為產(chǎn)業(yè)提供技術(shù)創(chuàng)新和服務(wù)的活動。以為產(chǎn)業(yè)提供全溯源鏈、全產(chǎn)業(yè)鏈、全壽命周期以及前瞻性的計量測試服務(wù)為目標(biāo)和任務(wù)。
建立國家中厚鋼板產(chǎn)業(yè)計量測試中心,是適應(yīng)鋼鐵產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的迫切需要?!笆奈濉币?guī)劃下鋼鐵行業(yè)將進(jìn)入由數(shù)量增長向高質(zhì)量發(fā)展轉(zhuǎn)型發(fā)展的關(guān)鍵階段。我國是全球第一大鋼鐵生產(chǎn)和消費(fèi)大國。2020年疫情下,我國鋼鐵供需依舊保持強(qiáng)勢增長態(tài)勢,人均消費(fèi)量持續(xù)增長。2020年,中國生鐵產(chǎn)量達(dá)到887.5百萬噸,同比增長9.65%;粗鋼產(chǎn)量為1064.8百萬噸,同比增長6.97%。同時,我國也是疫情控制得最好的國家之一,各行各業(yè)較早恢復(fù)生產(chǎn)。鋼鐵作為眾多行業(yè)原材料,其需求持續(xù)擴(kuò)大。2020年,我國生鐵表觀消費(fèi)量和成品鋼表觀消費(fèi)量逆勢大增,表觀消費(fèi)量分別為893.1百萬噸和995百萬噸,分別同比增長10.20%和9.11%。但是,全國目前尚無主要針對中厚鋼板產(chǎn)業(yè)實(shí)際需求而提供綜合性計量測試技術(shù)服務(wù)的公共技術(shù)服務(wù)平臺,中厚鋼板產(chǎn)業(yè)企業(yè)檢驗檢測資源整體配置比較薄弱,這與國家鋼鐵產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展是不相適應(yīng)的。
產(chǎn)業(yè)計量推動產(chǎn)品質(zhì)量提升。國家中厚鋼板產(chǎn)業(yè)計量測試中心將根據(jù)國家產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策和高質(zhì)量發(fā)展要求,深入調(diào)查分析產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和重點(diǎn)任務(wù),緊密銜接產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求,聚焦產(chǎn)業(yè)發(fā)展計量測試瓶頸,查找“測不了、測不全、測不準(zhǔn)”的痛點(diǎn)難點(diǎn),梳理產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中的計量測試難題,明確符合產(chǎn)業(yè)需求的計量測試服務(wù)重點(diǎn)和主攻方向。堅持創(chuàng)新驅(qū)動,系統(tǒng)梳理產(chǎn)品設(shè)計、研制、試驗、生產(chǎn)和使用全過程的參數(shù)量值溯源情況,研究分析產(chǎn)品及其相關(guān)試驗、測試設(shè)備的量值保證手段,編制產(chǎn)業(yè)參數(shù)量值溯源體系圖,加強(qiáng)計量測試能建設(shè),提升產(chǎn)品全壽命周期計量保障能力,為產(chǎn)業(yè)提供“全溯源鏈、全產(chǎn)業(yè)鏈、全壽命周期、前瞻性”的計量測試服務(wù),推動產(chǎn)品質(zhì)量提升。
產(chǎn)業(yè)計量促進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。國家中厚鋼板產(chǎn)業(yè)計量測試中心將進(jìn)一步加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)計量測試技術(shù)研究。密切跟蹤當(dāng)前世界科技進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最新趨勢,開展前瞻性計量測試技術(shù)、產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵共性計量技術(shù)研究。根據(jù)國際單位制變革要求,加強(qiáng)應(yīng)用性、創(chuàng)新性、前瞻性計量測試技術(shù)研究,加快產(chǎn)業(yè)測試方法和專用設(shè)備研制,加快傳感技術(shù)、遠(yuǎn)程測試技術(shù)和在線測量技術(shù)等扁平化計量技術(shù)的研究與應(yīng)用。加快海洋船舶、新能源、新材料等重點(diǎn)領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)專用計量測試技術(shù)、方法研究,填補(bǔ)新領(lǐng)域計量測試技術(shù)空白。探索物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈、人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算和5G等新技術(shù)在產(chǎn)業(yè)計量測試領(lǐng)域的應(yīng)用。加強(qiáng)先進(jìn)基礎(chǔ)工藝、關(guān)鍵基礎(chǔ)材料和產(chǎn)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)相關(guān)計量測試技術(shù)研究,為“強(qiáng)基工程”提供計量支撐和保障。
產(chǎn)業(yè)計量提升科技創(chuàng)新能力。國家中厚鋼板產(chǎn)業(yè)計量測試中心將圍繞產(chǎn)業(yè)計量測試問題,通過為產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效、轉(zhuǎn)型升級提供系統(tǒng)解決方案與增值服務(wù),推動計量測試融入產(chǎn)品設(shè)計、研制、試驗、生產(chǎn)和使用等全過程,推動產(chǎn)品制造的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和標(biāo)準(zhǔn)化,加快先進(jìn)計量測試技術(shù)成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用,引領(lǐng)帶動產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。搭建產(chǎn)業(yè)計量測試公共平臺,積極發(fā)揮計量技術(shù)中創(chuàng)新能力和作用,聯(lián)合有關(guān)計量技術(shù)機(jī)構(gòu)、檢驗檢測機(jī)構(gòu)、科研院所、高校和企業(yè)等,共同聚焦產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的計量測試難題,開展重點(diǎn)領(lǐng)域、重點(diǎn)技術(shù)難題的聯(lián)合立項、聯(lián)合攻關(guān)和聯(lián)合應(yīng)用,促進(jìn)計量科研成果在產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)化應(yīng)用和技術(shù)對接,持續(xù)提升計量測試服務(wù)能力和水平,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)間計量測試資源優(yōu)勢互補(bǔ)、交叉融合。