提高車輪鋼圓坯碳偏析準確率

提高車輪鋼圓坯碳偏析分析準確率單位：馬鞍山鋼鐵股份有限公司技術(shù)中心

小組名稱：煉鋼工藝研究所QC小組

2012年6月27日1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0.95~1.05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(guān)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(wù)組內(nèi)分工劉學(xué)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11月12月1選擇課題2現(xiàn)狀調(diào)查3設(shè)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?30mmx20mm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，達到10mm；3、因平均效應(yīng)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(shè)定及可行性分析70%活動前活動目標目標設(shè)定

目標設(shè)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(shè)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)目標；2、相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)對我們課題很重視，提供有力的技術(shù)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(guān)經(jīng)驗；4、目標值預(yù)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(shè)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(xùn)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(xùn)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(zé)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

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(zé)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3mm~5mm屈文英2011.056培訓(xùn)不足鉆樣操作人員培訓(xùn)情況1、查閱培訓(xùn)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三確認取樣三位置三人為三偏差3由于三取樣三位置三人為三偏差三，在三取光譜三圓柱三樣時，很三難保三證五個圓三柱樣三的圓三心落三在同三一條三直徑三上，造三成分析三結(jié)果三不能很好反映徑向的碳三含量三分布三。但三經(jīng)試三驗數(shù)三據(jù)驗三證，三影響不大三。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%非要三因測量三差值三≤5%(符合三標準三）要因三確認冷卻三水溫三高4試樣三溫度三＜10三0℃冷卻三水溫三度＜50℃（符三合標三準）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20~40℃。冷卻水溫度試樣溫度非要三因沒有三取樣三規(guī)程5要因三確認試樣三直徑30三mm由于三目前三對碳三偏析三的檢三測及三分析三沒有三統(tǒng)一三的標三準，三操作三時憑三經(jīng)驗三用磚三頭取三樣，三目前三的取三樣方三法是三延徑三向取5個柱三狀樣三，每三個試三樣徑三向厚三度為30三mm，通三過查三閱相三關(guān)資三料，三碳偏三析分三析時三，試三樣徑三向厚三度一三般為3~三5m三m。要因徑向三厚度三大于3~三5m三m不符三合標三準培訓(xùn)三不足6要因三確認合格三率10三0%（符三合標三準）通過查閱培訓(xùn)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(xùn)，培訓(xùn)時長為4小時。培訓(xùn)考核非要三因要因三確認要因沒有三取樣三規(guī)程沒有三有效三的清洗三措施制定對策序號主要原因?qū)Σ吣繕舜胧┴撠?zé)人地點完成日期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3-5mm1、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)三“5W三1H”制三定對三策實三施表對策實施要因：沒三有取三樣規(guī)三程對策：制三定取三樣規(guī)三程，三碳偏三析試三樣取三樣方三法由取柱三狀樣三改為取片三樣。對策三實施一Φ30三mm1~三2m三m對策實施制定取樣方案：對策三實施三一：對策三實施對策實施對策三效果通過三制定三取樣三規(guī)程三，改三變?nèi)尤绞饺?，由取片三樣代三替柱三狀樣，之三前碳三偏析分析反映的是每?2三0s的變?nèi)槿龥r，現(xiàn)在三片樣三反映的是三間隔三幾秒三的變?nèi)槿龥r，三達到增加取樣密度三，比三較真三實的三反映碳偏三析的三目標三。項目柱狀樣片樣試樣尺寸Φ30mm1-2mm反映的凝固時間420s42s取樣密度38mm2mm左右達到三增加取樣密度三的目的三！對策實施對策實施后碳三偏析三分析三準確三率的三情況三：對策三實施三之后三，每三一個三片樣三都能三更真三實的三反映三該偏三析點三碳含三量的三真實三值，三能更三客觀三的反三映鑄三坯偏三析特三征，三提高三碳偏三析分三析準三確率三。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對策三實施三后碳三偏析三分析三準確三率情三況對策實施要因：沒三有有三效的三清洗三措施對策：采三取有三效的三清洗三措施三，采三用超三聲波三清洗三儀對三試樣三進行三清洗對策三實施三二：把從三圓坯三上取三下的片三樣放入超三聲波三清洗三儀進三行清三洗，三去掉試樣三表面三的油污三，避三免對三分析三結(jié)果三造成三影響三。小組三成員三發(fā)明三的試三樣自三動風(fēng)三干裝三置：對策實施對策三實施對策實施對策三效果達到三降低三油污三影響三的目三標！通過三對試三樣進三行超三聲波三清洗，達三到減三少試樣三上殘三留的三油污三的目三標，三通過三對結(jié)三果進三行比三較，三可以三看出三經(jīng)過三超聲三波清三洗后三的試三樣，三兩次三檢驗三結(jié)果三比較三一致三。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效果檢查效果三檢查三：效果三檢查三！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)果主要三原因?qū)Σ呷龑嵤┤皩Σ呷龑嵤┤螅ㄒ蝗θ邔嵢┖笕男Ч龣z查三：效果檢查實施三前活動三中實施三后70三%85三%95三%對策三實施前后三碳偏三析分三析準三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%圓滿三完成三活動三目標三！（二三）目三標值三完成三情況效果三檢查三：效果檢查效果三檢查三：碳偏析三分析三準確三率統(tǒng)三計，始三終能三保持三在小三組目標三值90三%以上三，證三明我們?nèi)扇∪拇肴┬苋?，三達到三預(yù)期三目標三。目標實現(xiàn)鞏固期小組目標效果檢查（三三）效三果跟三蹤檢三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%活動三后碳三偏析三分析三準確三率上三升到95三%，我三們對三不準三確的三進行三癥結(jié)三排查三分析三，活動三前的三癥結(jié)三：分析三試樣三代表三性差已經(jīng)三由原三來的80三%降低三到現(xiàn)三在6.三7%，主要癥結(jié)已轉(zhuǎn)三變成三片樣發(fā)藍三?；顒尤筇计龇治鋈粶嗜_的三癥結(jié)三排查三表制表人：三浦紹三敏三制三表時三間：20三11年9月效果三檢查三：（四三）活三動后三碳偏三析分三析不三準確三的癥三結(jié)排三查情三況效果三檢查三：效果檢查活動三后影三響圓三坯碳三偏析三分析三準確三率的三原因排列三的柱三狀圖活動前問三題的三主要三癥結(jié)三已基三本得三到解三決！主要三癥結(jié)60%20三%13三.3三3%6.三67三%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(guān)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三圓坯三碳偏三析分三析準三確率提高三了25三.0三0%（五三）效三益評三估通過本次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三成員三在QC活動三過程三中加三深了三對碳三偏析三方面三知識三的了三解，三掌握三了利三用實三驗驗三證創(chuàng)三新思三路的三研究三方法三，提三高了三團隊三工作三的能三力，三加強三了團三隊凝三聚力提升三綜合三素質(zhì)三：加強三團隊三意識三：措施三一：為三了固三化對三策措三施，三特制定了