QC成果提高車輪鋼圓坯碳偏析分析的準確率

1、提高車輪鋼圓坯碳偏析分析準確率*課題背景 車輪是馬鋼的拳頭產(chǎn)品，由于它的特殊用途，考慮到安全性等因素，所以對鑄坯質(zhì)量有較高的要求。 車輪鋼在連鑄過程中因電磁攪拌和選分結(jié)晶等的作用，在鑄坯的近表面和1/2半徑處區(qū)域存在明顯的碳偏析，它直接影響到車輪輪轂踏面及附近區(qū)域的硬度，最終影響車輪的使用性能。 我們在對碳偏析研究過程中發(fā)現(xiàn)碳偏析分析的準確率對碳偏析研究顯得尤為重要。因此，我們成立QC小組開展QC活動，對車輪圓坯碳偏析分析方法進行研究，更好的為連鑄工藝優(yōu)化提供支撐。課題背景*課題背景名詞解釋碳偏析：凝固過程中碳元素分布不均勻的現(xiàn)象，稱之為碳偏析。碳偏析分析準確率：同一個試樣測量的偏差度在0.9

2、51.05范圍內(nèi)視為準確，超出該范圍視為不準確。偏差度：同一個試樣測量值與平均值的比值： 。* 小組名稱：煉鋼工藝研究所QC小組小組成立時間：2011年5月課題類型：攻關型活動時間：2011年5月2011年12月姓名性別年齡文化程度職稱、職務組內(nèi)分工劉學華男40碩士高級工程師方案策劃、實施金友林男33博士工程師方案策劃、實施陶承崗男35本科工程師調(diào)查統(tǒng)計浦紹敏男28本科工程師方案實施陳潔女27碩士工程師調(diào)查統(tǒng)計屈文英女24本科工程師方案實施沈勇男45大專實驗人員方案實施小組簡介 制表人：浦紹敏 制表時間：2011年5月小組成員概況表*序號項目名稱時 間 (2011年)5月6月7月8月9月10月

3、11月12月1選擇課題2現(xiàn)狀調(diào)查3設定目標4原因分析5要因確認6制定對策7對策實施8效果檢查9標準化10總結(jié)打算備注：表中紅色箭頭為活動計劃，藍色實線為實際進度。QC小組活動計劃表 制表人：陳潔 制表時間：2011年10月選擇課題*提高車輪鋼圓坯碳偏析分析準確率選擇課題目前，車輪鋼圓坯碳偏析的分析準確率僅為70%現(xiàn)行采用的碳偏析分析檢測方法不合適，準確率低，且不能準確反映鑄坯凝固過程中碳偏析特征?，F(xiàn)狀存在問題選定課題*現(xiàn)狀調(diào)查現(xiàn)狀調(diào)查目前碳偏析分析方法是，用空心鉆在圓坯上鉆取30mm x20mm的柱狀樣，利用光譜檢測碳含量，進行碳偏析分析。該方法存在的缺點是：1、試樣尺寸較大；2、光譜光斑大，

4、達到10mm；3、因平均效應不能 準確反映鑄坯碳偏析特征。*70.0%現(xiàn)狀調(diào)查現(xiàn)狀調(diào)查2011年1月到3月碳偏析分析準確率準確率70%*序號類型個數(shù)所占比例累計百分比1分析試樣代表性差4880.00%80.00%2分析試樣有油污46.67%86.67%3分析試樣藍樣35.00%91.67%4分析誤差23.33%95.00%5其他35.00%100.00%現(xiàn)狀調(diào)查現(xiàn)狀調(diào)查問題主要癥結(jié)排查QC小組成員針對碳偏析分析不準確的部分，進行癥結(jié)排查分析，結(jié)果如下：碳偏析分析不準確的癥結(jié)排查表 制表人：浦紹敏 制表時間：2011年6月* 影響圓坯碳偏析分析準確率的原因排列圖分析試樣代表性差分析試樣 有油污分

5、析試樣 藍樣分析誤差 其他可見，影響圓坯碳偏析分析準確率的主要癥結(jié)是：分析試樣代表性差現(xiàn)狀調(diào)查N=6001020304050600%20%40%60%80%100% 48432380%86.7%91.7%95%100%制圖人：浦紹敏 制圖時間：2011年6月主要癥結(jié)*90%目標設定及可行性分析70%活動前活動目標目標設定 目標設定通過現(xiàn)狀調(diào)查分析，我們決定把碳偏析分析準確率由70%提高到90%作為本次QC活動的目標。*目標設定1、車輪鋼圓坯碳偏析最嚴重的區(qū)域是白亮帶以及柱狀晶和等軸晶交界處，由于目前取樣方法的試樣過大，不具代表性，只要采取有效措施，特別是加大以上兩個偏析帶的取樣密度，就可以實現(xiàn)

6、目標；2、相關領導對我們課題很重視，提供有力的技術支持和資源保障，并且親自參與其中；3、小組成員具備豐富的檢驗、質(zhì)量、工藝等方面的知識和相關經(jīng)驗；4、目標值預測： 通過原因排查可以看出分析試樣代表性差占80%， 我們只要解決這種問題的90%，則理論分析準確率就可以提高到90%以上；70.0%+(1-70.0%)80.0%90.0%91.6%90%可行性分析：完成目標可行！目標設定及可行性分析*原因分析法環(huán)料人分析試樣代表性差機試樣鉆取過程溫度較高冷卻不足取樣密度不夠取樣方法不當磁座鉆操作不當培訓不夠磁座鉆轉(zhuǎn)速快磁座鉆無調(diào)速試樣帶油污試樣未清洗干凈未嚴格按要求取樣取樣位置人為偏差 分析試樣代表性

7、差的因果圖制圖人：陳潔 制圖時間：2011年6月原因分析冷卻水溫高沒有取樣規(guī)程沒有有效的清洗措施*取樣位置人為偏差磁座鉆無調(diào)速沒有有效的清洗措施培訓不夠冷卻水溫高 沒有取樣規(guī)程末端原因4末端原因1末端原因5末端原因6末端原因3末端原因2原因分析原因分析*要因確認序號末端原因確認內(nèi)容確認方法確認標準負責人完成時間1沒有有效的清洗措施不同清洗方法對檢測數(shù)據(jù)的影響對比實驗（不同清洗方法）清洗后測量差值5%沈勇2011.052磁座鉆無調(diào)速轉(zhuǎn)速對碳燒損的影響現(xiàn)場檢測不出現(xiàn)藍樣浦紹敏2011.053取樣位置人為偏差取樣位置偏差對分析數(shù)據(jù)的影響對比試驗（不同位置取樣）不同位置測量差值5%陶承崗2011.05

8、 要因確認表*要因確認序號末端原因確認內(nèi)容確認方法確認標準負責人完成時間4冷卻水溫高測量柱狀樣溫度和冷卻水溫度現(xiàn)場檢測試樣溫度100冷卻水溫度50陳潔2011.055沒有取樣規(guī)程測量試樣尺寸現(xiàn)場檢測試樣徑向厚度3mm5mm屈文英2011.056培訓不足鉆樣操作人員培訓情況1、查閱培訓記錄2、現(xiàn)場技能考核合格率100%金友林2011.05 制表人：浦紹敏 制表時間：2011年6月*要因確認沒有有效的清洗措施1序號取樣位置普通察洗后試樣碳含量（%）超聲波清洗后試樣碳含量（%）測量差值1圓坯邊緣位置0.740.6316%2半徑1/2位置0.640.606.4%3半徑3/4位置0.700.6113%4

9、圓坯中心位置0.700.665.8%要因 測量差值5%（不符合標準）小組成員對比了不同清洗方法對試樣檢測結(jié)果的影響，發(fā)現(xiàn)超聲波清洗過的試樣碳含量顯著下降，數(shù)據(jù)證明試樣加工過程中沾染的油污嚴重地影響了碳含量的檢測分析，清洗前后測量差值5%。*磁座鉆無調(diào)速2要因確認不出現(xiàn)藍樣（符合標準）且光譜分析面在圓柱形上表面，而藍樣發(fā)生區(qū)域為圓柱樣側(cè)面。小組成員經(jīng)過實際操作發(fā)現(xiàn)，取樣時雖然鉆頭速度不可調(diào)，但不會造成試樣表面發(fā)藍（藍樣）。是否產(chǎn)生藍樣分析面非要因*要因確認取樣位置人為偏差3由于取樣位置人為偏差，在取光譜圓柱樣時，很難保證五個圓柱樣的圓心落在同一條直徑上，造成分析結(jié)果不能很好反映徑向的碳含量分布。

10、但經(jīng)試驗數(shù)據(jù)驗證，影響不大。序號取樣位置同一徑向直線不同徑向直線位置測量差值1圓坯邊緣位置0.630.641.6%2半徑1/2位置0.620.620%3半徑3/4位置0.610.621.6%4圓坯中心位置0.670.670%非要因 測量差值5%(符合標準）*要因確認冷卻水溫高4試樣溫度100冷卻水溫度50（符合標準）小組成員利用測溫槍現(xiàn)場測量了鑄坯和試樣的溫度，發(fā)現(xiàn)在開動冷卻水的情況下，鑄坯和試樣溫度均低于100。小組成員測量冷卻水溫度，冷卻水溫度為2040。冷卻水溫度試樣溫度非要因*沒有取樣規(guī)程5要因確認試樣直徑30mm由于目前對碳偏析的檢測及分析沒有統(tǒng)一的標準，操作時憑經(jīng)驗用磚頭取樣，目前

11、的取樣方法是延徑向取5個柱狀樣，每個試樣徑向厚度為30mm，通過查閱相關資料，碳偏析分析時，試樣徑向厚度一般為35mm。要因徑向厚度大于35mm不符合標準*培訓不足6要因確認 合格率100%（符合標準）通過查閱培訓記錄和現(xiàn)場技能考核，鉆樣操作人員的操作合格率為100%取樣人員上崗前都經(jīng)過培訓，培訓時長為4小時。培訓考核非要因*要因確認要因沒有取樣規(guī)程沒有有效的清洗措施*制定對策序號主要原因?qū)Σ吣繕舜胧┴撠熑说攸c完成日期1沒有取樣規(guī)程 制定取樣規(guī)程增加取樣密度，減小試樣尺寸至3-5mm 1、制定新的取樣方 2、采用刨床刨取屑樣 3、編制取樣規(guī)程金友林試樣加工站7.152沒有有效的清洗措施采取有效

12、的清洗措施降低油污的影響將試樣放入超聲波清洗儀進行清洗沈勇煉鋼所7.20根據(jù)“5W1H”制定對策實施表*對策實施要因：沒有取樣規(guī)程對策：制定取樣規(guī)程，碳偏析試樣取樣方法由取柱狀樣改為取片樣。對策實施一30mm12mm*對策實施制定取樣方案：對策實施一：*對策實施對策實施對策效果通過制定取樣規(guī)程，改變?nèi)臃绞?，由取片樣代替柱狀樣，之前碳偏析分析反映的是每?20s的變化情況，現(xiàn)在片樣反映的是間隔幾秒的變化情況，達到增加取樣密度，比較真實的反映碳偏析的目標。項目柱狀樣片樣試樣尺寸30mm1-2mm反映的凝固時間420s42s取樣密度38mm2mm左右達到增加取樣密度的目的！*對策實施對策實施后碳偏

13、析分析準確率的情況：對策實施之后，每一個片樣都能更真實的反映該偏析點碳含量的真實值，能更客觀的反映鑄坯偏析特征，提高碳偏析分析準確率。試樣編號一次測量值二次測量值偏差度準確率10.5310.5401.02100%20.5250.5100.9730.5140.5100.9940.5220.5100.9850.5220.5201.0060.5250.5100.9770.5260.5100.9780.5290.5100.9690.5230.5301.01100.5180.5251.01 對策實施后碳偏析分析準確率情況*對策實施要因：沒有有效的清洗措施對策：采取有效的清洗措施，采用超聲波清洗儀對試樣進

14、行清洗對策實施二：把從圓坯上取下的片樣放入超聲波清洗儀進行清洗，去掉試樣表面的油污，避免對分析結(jié)果造成影響。*小組成員發(fā)明的試樣自動風干裝置：對策實施*對策實施對策實施對策效果達到降低油污影響的目標！通過對試樣進行超聲波清洗，達到減少試樣上殘留的油污的目標，通過對結(jié)果進行比較，可以看出經(jīng)過超聲波清洗后的試樣，兩次檢驗結(jié)果比較一致。試樣編號取樣位置普通擦洗后試樣碳含量（%）超聲波一次清洗試樣碳含量（%）超聲波二次清洗試樣碳含量（%）1圓坯邊緣位置0.700.630.632半徑1/2位置0.660.620.623半徑3/4位置0.690.610.614圓坯中心位置0.710.670.67*效果檢查

15、效果檢查：效果檢查！沒有取樣規(guī)程取樣不規(guī)范，取樣密度不夠，不能準確反映碳偏析特征統(tǒng)一取樣規(guī)程，取樣方法有效，取樣密度增加，基本符合碳偏析特征沒有有效的清洗措施存在油污污染，影響碳含量檢測試樣清洗后降低了對分析結(jié)果的影響比較結(jié)果主要原因?qū)Σ邔嵤┣皩Σ邔嵤┖螅ㄒ唬Σ邔嵤┖蟮男Ч?效果檢查：效果檢查實施前活動中實施后70%85%95%對策實施前后碳偏析分析準確率*活動前活動目標活動后活動前活動目標活動后70%90%95%圓滿完成活動目標！（二）目標值完成情況效果檢查：效果檢查*效果檢查： 碳偏析分析準確率統(tǒng)計，始終能保持在小組目標值90%以上，證明我們采取的措施效果很好，達到預期目標。目標實現(xiàn)鞏固

16、期小組目標效果檢查（三）效果跟蹤檢查*效果檢查序號類型個數(shù)所占比例累計百分比1片樣發(fā)藍960.00%60.00%2試樣二次污染320.00%80.00%3人員操作失誤213.33%93.33%4分析試樣代表性差16.67%100.00%活動后碳偏析分析準確率上升到95%，我們對不準確的進行癥結(jié)排查分析，活動前的癥結(jié)：分析試樣代表性差已經(jīng)由原來的80%降低到現(xiàn)在6.7%，主要癥結(jié)已轉(zhuǎn)變成片樣發(fā)藍?；顒雍筇计龇治霾粶蚀_的癥結(jié)排查表 制表人：浦紹敏 制表時間：2011年9月效果檢查：（四）活動后碳偏析分析不準確的癥結(jié)排查情況 *效果檢查：效果檢查 活動后影響圓坯碳偏析分析準確率的原因排列的柱狀圖活

17、動前問題的主要癥結(jié)已基本得到解決！主要癥結(jié)60%20%13.33%6.67%*通過QC小組活動，小組成員制定了一整套新的取樣制樣方法，及相關改進措施，把碳偏析分析準確率由原來的70%提高到95%，對連鑄工藝優(yōu)化改進提供了更好的支撐。有形效益評估效果檢查車輪圓坯碳偏析分析準確率提高了25.00%（五）效益評估 *通過本次QC活動，小組成員集思廣益、齊心協(xié)力、團結(jié)協(xié)作，很好的發(fā)揮了主觀能動性，大大提升了小組成員提出、分析和解決問題的能力，綜合素質(zhì)得到增強。 無形效益評估效果檢查小組成員在QC活動過程中加深了對碳偏析方面知識的了解，掌握了利用實驗驗證創(chuàng)新思路的研究方法，提高了團隊工作的能力，加強了團隊凝聚力提升綜合素質(zhì)：加強團隊意識：*措施一：為了固化對策措施，特制定了圓坯碳偏析試樣取樣方法，標準號：MTS60001-2011-01，保證以后取樣作業(yè)的標準化。制定鞏固措施 標準化標準化 * 我們將本次活動所確定的工藝方案及有關圖紙資料，匯編成冊，并把所有資料收集整理，歸檔保存。 標準化*下一步計劃總結(jié)及下一步打算：一、小組團隊及個人收獲：解決問題