QC成果 提高車輪鋼圓坯碳偏析分析的準(zhǔn)確率-

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(zhǔn)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活勱，對車輪圓坯 碳偏析分析方法進(jìn)行研究，更好的為連鑄工藝優(yōu)化提供支撐。 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。 偏差度：同一個(gè)試樣測量值與平均值的比值： 。 碳偏析分析準(zhǔn)確率：同一個(gè)試樣測量的偏

2、差度在0.951.05范圍 內(nèi)視為準(zhǔn)確，超出該范圍視為不準(zhǔn)確。 姓名 性別 年齡 文化程度 職稱、職務(wù) 組內(nèi)分工 劉學(xué)華 金友林 陶承崗 浦紹敏 男 男 男 男 40 33 35 28 碩士 博士 本科 本科 高級工程師 工程師 工程師 工程師 方案策劃、實(shí)施 方案策劃、實(shí)施 調(diào)查統(tǒng)計(jì) 方案實(shí)施 陳潔 屈文英 沈勇 女 女 男 27 24 45 碩士 本科 大專 工程師 工程師 實(shí)驗(yàn)人員 調(diào)查統(tǒng)計(jì) 方案實(shí)施 方案實(shí)施 序 號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 時(shí) 項(xiàng)目名稱 5月 選擇課題 現(xiàn)狀調(diào)查 設(shè)定目標(biāo) 原因分析 要因確認(rèn) 制定對策 對策實(shí)施 效果檢查 標(biāo)準(zhǔn)化 總結(jié)打算 6月 7月

3、 8月 間 (2011年 9月 10月 11月 12月 備注：表中紅色箭頭為活動計(jì)劃，藍(lán)色實(shí)線為實(shí)際進(jìn)度。 目前碳偏析分析方法是，用空心鉆在圓坯上鉆 取Ø30mm x20mm的柱狀樣，利用光譜檢測 碳含量，進(jìn)行碳偏析分析。該方法存在的缺點(diǎn) 是： 1、試樣尺寸較大； 2、光譜光斑大，達(dá)到10mm； 3、因平均效應(yīng)丌能 準(zhǔn)確反映鑄坯碳偏析特征。 2011年1月到3月碳偏析分析準(zhǔn)確率 序號 1 2 3 類型 個(gè)數(shù) 48 4 3 所占比例 累計(jì)百分比 分析試樣代表性差 分析試樣有油污 分析試樣藍(lán)樣 80.00% 6.67% 5.00% 3.33% 5.00% 80.00% 86.67% 91

4、.67% 95.00% 100.00% 4 5 分析誤差 其他 2 3 主要癥結(jié) 分析試樣 代表性差 分析試樣 有油污 分析試樣 藍(lán)樣 分析誤差 其他 通過現(xiàn)狀調(diào)查分析，我們決定把碳偏析分析準(zhǔn)確率由70%提 高到90%作為本次QC活動的目標(biāo)。 90% 70% 活動前 活動目標(biāo) 沒有有效的清洗措施 試樣未清洗干凈 試樣帶油污 取樣位置人為偏差 磁座鉆無調(diào)速 磁座鉆轉(zhuǎn)速快 未嚴(yán)格按要求取樣 培訓(xùn)不夠 磁座鉆操作不當(dāng) 取樣密度不夠 沒有取樣規(guī)程 取樣方法不當(dāng) 試樣鉆取過程溫度較高 冷卻水溫高 冷卻不足 分析 試樣 代表 性差 末端原因 1 末端原因 2 末端原因 6 末端原因 3 末端原因 5 末端

5、原因 4 序 號 末端原因 確認(rèn)內(nèi)容 確認(rèn)方法 確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn) 負(fù)責(zé)人 完成時(shí)間 1 沒有有效的 清洗措施 丌同清洗方法 對比實(shí)驗(yàn)（丌同 清洗后測量差 對檢測數(shù)據(jù)的 清洗方法） 值5% 影響 沈勇 2011.05 2 磁座鉆無調(diào)速 轉(zhuǎn)速對碳燒損 的影響 現(xiàn)場檢測 丌出現(xiàn)藍(lán)樣 浦紹敏 2011.05 3 取樣位置 人為偏差 取樣位置偏差 對比試驗(yàn) 丌同位置測量 對分析數(shù)據(jù)的 陶承崗 （丌同位置取樣） 差值5% 影響 2011.05 序 號 末端原因 確認(rèn)內(nèi)容 測量柱狀樣溫 度和冷卻水溫 度 確認(rèn)方法 確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn) 試樣溫度 100 冷卻水溫度 50 負(fù)責(zé)人 完成時(shí)間 4 冷卻水溫高 現(xiàn)場檢測 陳潔 201

6、1.05 5 沒有取樣規(guī)程 測量試樣尺寸 現(xiàn)場檢測 試樣徑向厚度 屈文英 3mm5mm 2011.05 6 培訓(xùn)丌足 鉆樣操作人員 1、查閱培訓(xùn)記錄 合格率100% 金友林 培訓(xùn)情況 2、現(xiàn)場技能考核 2011.05 n小組成員對比了丌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(yán)重地影響了碳 含量的檢測分析，清洗前后測量差值5%。 序號 1 2 3 取樣位置 圓坯邊緣位置 半徑1/2位置 半徑3/4位置 普通察洗后 試樣碳含量（%） 0.74 0.64 0.70 超聲波清洗后 試樣碳含量（%） 0.63 0.60 0.61 測量差值

7、 16% 6.4% 13% 4 圓坯中心位置 0.70 0.66 5.8% 測量差值5% （不符合標(biāo)準(zhǔn)） 小組成員經(jīng)過實(shí)際操作發(fā)現(xiàn)，取樣時(shí) 雖然鉆頭速度丌可調(diào)，但丌會造成試 樣表面發(fā)藍(lán)（藍(lán)樣）。 是否產(chǎn)生藍(lán)樣 分析面 且光譜分析面在圓柱形上表面，而藍(lán) 樣發(fā)生區(qū)域?yàn)閳A柱樣側(cè)面。 不出現(xiàn)藍(lán)樣 （符合標(biāo)準(zhǔn)） 由于取樣位置人為偏差，在取光譜圓柱樣時(shí)，很難保證五個(gè)圓柱樣的圓心落在同 一條直徑上，造成分析結(jié)果丌能很好反映徑向的碳含量分布。但經(jīng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證 ，影響丌大。 序號 取樣位置 同一徑向直線 丌同徑向直線位置 測量差值 1 2 3 4 圓坯邊緣位置 半徑1/2位置 半徑3/4位置 圓坯中心位置 0.

8、63 0.62 0.61 0.67 0.64 0.62 0.62 0.67 1.6% 0% 1.6% 0% 測量差值5% (符合標(biāo)準(zhǔn)） 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 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)在開勱冷卻水的 情況下，鑄坯和試樣溫度均低于 100。 試樣溫度 100 冷卻水溫度 50 （符合標(biāo)準(zhǔn)） 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(biāo)準(zhǔn)，操作時(shí)憑經(jīng)驗(yàn)用磚頭取樣，目前的 取樣方法是延徑向取5個(gè)柱狀樣，每個(gè)試樣徑向厚度為30mm，通過查閱相關(guān)資料， 碳偏析分析時(shí)，試樣徑向厚度一般為35mm。 徑向厚度大于35m

9、m 不符合標(biāo)準(zhǔn) 取樣人員上崗前都經(jīng)過培訓(xùn)，培訓(xùn)時(shí) 長為4小時(shí)。 培訓(xùn) 考核 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% 合格率100% （符合標(biāo)準(zhǔn)） 沒有有效的 清洗措施 沒有取樣規(guī)程 序號 主要原因 對策 目標(biāo) 措施 負(fù)責(zé)人 地點(diǎn) 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， 1、制定新的取樣方 減小試樣尺寸 至3-5mm 2、采用刨床刨取屑樣 金友林 3、編制取樣規(guī)程 試樣加工 站 7.15 2 沒有有效的清 采取有效的清 降低油污的影 將試樣放入超聲波清洗 洗措施 洗措施 響 儀進(jìn)行清洗 沈勇 煉鋼所 7.20 30mm 12mm 進(jìn)刀橫向 方向

10、頭 刨 前 方 向 進(jìn) 進(jìn)刀深度 380 12×12mm22 15×15mm 方向 380 150 25 通過制定取樣規(guī)程，改變?nèi)臃绞剑扇∑瑯哟嬷鶢顦樱?之前碳偏析分析反映的是每隔420s的變化情況，現(xiàn)在片樣反 映的是間隔幾秒的變化情況，達(dá)到增加取樣密度，比較真實(shí) 的反映碳偏析的目標(biāo)。 項(xiàng)目 試樣尺寸 反映的凝固時(shí)間 取樣密度 柱狀樣 30mm 420s 38mm 片樣 1-2mm 42s 2mm左右 對策實(shí)施后碳偏析分析準(zhǔn)確率的情況： 對策實(shí)施之后，每一個(gè)片樣都能更真實(shí)的反映該偏析點(diǎn)碳含 量的真實(shí)值，能更客觀的反映鑄坯偏析特征，提高碳偏析分 析準(zhǔn)確率。 對策實(shí)施后碳

11、偏析分析準(zhǔn)確率情況 試樣編號 1 2 3 4 5 一次測量值 0.531 0.525 0.514 0.522 0.522 二次測量值 0.540 0.510 0.510 0.510 0.520 偏差度 1.02 0.97 0.99 0.98 1.00 準(zhǔn)確率 6 7 8 9 10 0.525 0.526 0.529 0.523 0.518 0.510 0.510 0.510 0.530 0.525 0.97 0.97 0.96 1.01 1.01 100% 把從圓坯上取下的片樣放入超聲波 清洗儀進(jìn)行清洗，去掉試樣表面的 油污，避免對分析結(jié)果造成影響。 通過對試樣進(jìn)行超聲波清洗，達(dá)到減少試樣上殘

12、留的油污的目標(biāo)， 通過對結(jié)果進(jìn)行比較，可以看出經(jīng)過超聲波清洗后的試樣，兩次檢 驗(yàn)結(jié)果比較一致。 試樣編號 取樣位置 普通擦洗后試樣碳 超聲波一次清洗試 超聲波二次清洗試 含量（%） 0.70 0.66 0.69 0.71 樣碳含量（%） 0.63 0.62 0.61 0.67 樣碳含量（%） 0.63 0.62 0.61 0.67 1 2 3 4 圓坯邊緣位置 半徑1/2位置 半徑3/4位置 圓坯中心位置 （一）對策實(shí)施后的效果 主要原因 沒有取樣規(guī)程 沒有有效的 清洗措施 比較結(jié)果 對策實(shí)施前 取樣丌規(guī)范，取樣密度丌 夠，丌能準(zhǔn)確反映碳偏析 特征 存在油污污染，影響碳含 量檢測 對策實(shí)施后

13、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 試樣清洗后降低了對分析結(jié)果 的影響 對策實(shí)施前后碳偏析分析準(zhǔn)確率 （二）目標(biāo)值完成情況 活勱前 活勱目標(biāo) 活勱后 70% 90% 95% 活動前 活動目標(biāo) 活動后 （三）效果跟蹤檢查 120% 100% 80% 70% 94% 96% 96% 95% 60% 40% 20% 0% 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 （四）活動后碳偏析分析不準(zhǔn)確的癥結(jié)排查情況 序號 1 2 3 4 類型 片樣發(fā)藍(lán) 試樣二次污染 人員操作失誤 分析試樣代表性差 個(gè)數(shù) 9 3 2 1 所占比例 60.00%

14、20.00% 13.33% 6.67% 累計(jì)百分比 60.00% 80.00% 93.33% 100.00% 9 9 8 主要癥結(jié) 試樣數(shù)量，個(gè) 7 6 5 4 3 2 1 3 2 1 0 片樣發(fā)藍(lán) 試樣二次污染 人員操作誤差 分析試樣代表性差 原因種類 活動前問題的主要癥結(jié)已基本得到解決！ （五）效益評估 通過QC小組活勱，小組成員制定了一整套新 的取樣制樣方法，及相關(guān)改進(jìn)措施，把碳偏析 分析準(zhǔn)確率由原來的70%提高到95%，對連 鑄工藝優(yōu)化改進(jìn)提供了更好的支撐。 通過本次QC活勱，小組成員集思廣益、 齊心協(xié)力、團(tuán)結(jié)協(xié)作，很好的發(fā)揮了主觀 能勱性，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(qiáng)。 小組成員在QC活勱過程中加深了對碳偏 析方面知識的了解，掌握了利用實(shí)驗(yàn)驗(yàn) 證創(chuàng)新思路的研究方法，提高了團(tuán)隊(duì)工 作的能力，加強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)凝聚力 標(biāo)準(zhǔn)化 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(biāo)準(zhǔn)號：MTS600012011-01，保證以后取樣作業(yè)的 標(biāo)準(zhǔn)化。 我們將本次活動所確定 的工藝方案及有關(guān)圖紙資料， 匯編成冊，并把所有資料收 集整理，歸檔保存。 質(zhì)量意識 5 4 3 通過小組成員在整個(gè)QC活勱中的 自