姜金德，王琦，王林，劉立杰

產(chǎn)品質(zhì)量持續(xù)改進(jìn)方法在回轉(zhuǎn)窯大型鑄鋼件生產(chǎn)中的應(yīng)用

Application of Continues Improvement Method of Product Quality in Production of Large Steel Castings Used in Rotary Kiln

姜金德1，王琦2，王林1，劉立杰1

回轉(zhuǎn)窯大型鑄鋼件作為水泥廠主機產(chǎn)品的關(guān)鍵件，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，質(zhì)量控制難度大，關(guān)系到業(yè)主項目的能否順利開展。針對傳統(tǒng)大型鑄鋼工件的質(zhì)量問題，本文從知識共享與質(zhì)量要求匹配的角度提出一個具有持續(xù)改進(jìn)功能的供應(yīng)鏈聯(lián)合質(zhì)量管理方法，并在NJ公司與回轉(zhuǎn)窯鑄鋼件供應(yīng)商LB公司合作中應(yīng)用，實踐表明，知識共享、PDCA循環(huán)與生產(chǎn)過程緊密結(jié)合，將回轉(zhuǎn)窯大型鑄鋼件的質(zhì)量進(jìn)行預(yù)先控制，取得了較好的質(zhì)量控制效果，該方法也可供其他產(chǎn)品在質(zhì)量管控方面借鑒。

知識共享；聯(lián)合質(zhì)量管理；PDCA循環(huán)

1引言

回轉(zhuǎn)窯的大齒圈、輪帶、托輪是該設(shè)備上的關(guān)鍵部件，需要保持長期高負(fù)荷、安全穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的狀態(tài)，其尺寸大，生產(chǎn)周期長，單件訂單生產(chǎn)，既要熱加工又要冷加工，制造工藝復(fù)雜，往往制造出來后經(jīng)檢驗發(fā)現(xiàn)容易存在氣孔、夾渣、裂紋等不符合產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、威脅使用安全的缺陷。缺陷的后續(xù)處理工藝復(fù)雜，有些缺陷甚至無法補救，而若將產(chǎn)品進(jìn)行報廢處理，則因其生產(chǎn)周期長而給用戶項目建設(shè)帶來嚴(yán)重影響。因此在生產(chǎn)策劃和產(chǎn)品實現(xiàn)過程中采取有效措施，減少或避免超標(biāo)缺陷的產(chǎn)生，一次性生產(chǎn)出滿足質(zhì)量要求的產(chǎn)品是合作雙方的理想目標(biāo)。

這需要有合適的質(zhì)量管理方法，傳統(tǒng)質(zhì)量管理是基于對獨立企業(yè)內(nèi)部的質(zhì)量控制方法，一般是通過對供應(yīng)商質(zhì)量管理體系的考核或定期復(fù)審來確認(rèn)其有效運行，或者通過對采購產(chǎn)品的檢驗，掌握其質(zhì)量狀況。其具有明顯的局限性，已無法適應(yīng)供應(yīng)鏈質(zhì)量控制的要求。洪江濤等[1]和張雄會等[2][3]在研究傳統(tǒng)的質(zhì)量管理方法存在問題的基礎(chǔ)上提出了一些新的質(zhì)量管理方法：引入供應(yīng)商聯(lián)合質(zhì)量管理；共享新產(chǎn)品前期質(zhì)量管理各階段的關(guān)鍵知識；共同評估各階段質(zhì)量風(fēng)險；共享生產(chǎn)過程知識；通過三階段升級流程管理共同化解發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量風(fēng)險；把聯(lián)合質(zhì)量管理復(fù)制到次級供應(yīng)商。知識共享是合作雙方改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量的重要基礎(chǔ)，也是個體知識轉(zhuǎn)化為整個供應(yīng)鏈共同知識的知識交換過程。Muthusamy和White[4]研究指出，聯(lián)合背景下的知識共享是一個企業(yè)分享伙伴知識，對其整合、創(chuàng)新后利用，從而獲得競爭優(yōu)勢的過程。

圖1 強矩陣式聯(lián)合質(zhì)量管理組織結(jié)構(gòu)

伙伴關(guān)系是供應(yīng)鏈成員知識共享的基礎(chǔ)，正是由供應(yīng)商關(guān)系向伙伴關(guān)系的發(fā)展鑄就了整個供應(yīng)鏈持續(xù)改進(jìn)的環(huán)境。購買商和供應(yīng)商的高層應(yīng)站在供應(yīng)鏈質(zhì)量戰(zhàn)略的高度建立戰(zhàn)略伙伴關(guān)系，使雙方的質(zhì)量方針和目標(biāo)趨同，明確質(zhì)量定位和組織架構(gòu)（見圖1），使組織結(jié)構(gòu)、知識共享、PDCA循環(huán)相結(jié)合，形成一套具備持續(xù)改進(jìn)質(zhì)量功能的質(zhì)量管理系統(tǒng)（見圖2）。

圖2 持續(xù)改進(jìn)質(zhì)量功能的系統(tǒng)圖

圖3 知識共享、PDCA循環(huán)與產(chǎn)品實現(xiàn)過程結(jié)合運行圖

本文借鑒前人的研究成果，構(gòu)建了強矩陣式聯(lián)合質(zhì)量管理組的戰(zhàn)略伙伴關(guān)系，形成了組織結(jié)構(gòu)、知識共享、PDCA循環(huán)相結(jié)合的具備持續(xù)改進(jìn)質(zhì)量功能的質(zhì)量管理方法，并使之在回轉(zhuǎn)窯大型鑄鋼件生產(chǎn)中進(jìn)行實踐應(yīng)用。

2持續(xù)改進(jìn)的聯(lián)合質(zhì)量管理方法的應(yīng)用

作為購買商的NJ公司與LB公司的初始合作基于NJ公司對LB公司工藝裝備、工藝技術(shù)以及領(lǐng)導(dǎo)重視三個方面的考察。在初次合作時，LB公司執(zhí)行了只簽合同但無定金的生產(chǎn)模式，雙方建立了戰(zhàn)略伙伴關(guān)系和知識共享的聯(lián)合質(zhì)量管理組，聯(lián)合質(zhì)量管理組全程介入工藝設(shè)計、制造過程質(zhì)量監(jiān)控，直至最終產(chǎn)品質(zhì)量檢查、驗收合格。按照戴明博士提出的PDCA循環(huán)理論，融合聯(lián)合質(zhì)量改進(jìn)方法和回轉(zhuǎn)窯大型鑄鋼件生產(chǎn)的工序流程，形成包含四個階段的產(chǎn)品質(zhì)量管理運行圖（見圖3）：明確質(zhì)量要求、質(zhì)量控制策劃（P階段），實施（D階段），質(zhì)量檢查、確認(rèn)（C階段）和處理、改進(jìn)（A階段）。

2.1 設(shè)計階段共享經(jīng)驗，控制原生質(zhì)量風(fēng)險

在產(chǎn)品質(zhì)量的策劃階段，聯(lián)合質(zhì)量管理組根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點、應(yīng)用環(huán)境、使用工況及產(chǎn)品的材料質(zhì)量、熱處理、機械性能、探傷、尺寸精度等要求進(jìn)行充分的交流，在鑄造的工藝設(shè)計、配料、澆鑄操作、溫度控制等方面共同制定有利于實現(xiàn)目標(biāo)的措施，形成由LB公司技術(shù)部、生產(chǎn)部和質(zhì)檢部主管領(lǐng)導(dǎo)會簽的、作為供貨合同的固定組成部分的質(zhì)量協(xié)議。在生產(chǎn)啟動前，聯(lián)合質(zhì)量管理組根據(jù)產(chǎn)品的重要性、復(fù)雜程度和風(fēng)險大小制定質(zhì)量控制計劃（QCP），以便于后續(xù)工作中對重要的質(zhì)量控制點進(jìn)行跟蹤。例如：對于回轉(zhuǎn)窯大齒圈，為使產(chǎn)品最終達(dá)到設(shè)計要求達(dá)到的磁粉檢測和超聲波檢測Ⅱ級標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點，在鑄造工藝設(shè)計上共同確定了以下內(nèi)容：

圖4 大齒圈“局部冒口”與“整圈冒口”工藝模擬比較

采取整圈澆筑工藝，以便鋼水流動、浮渣；根據(jù)鑄鋼件順序凝固補縮，為減少或避免縮孔、縮松等缺陷，在外輪緣處設(shè)計了整圓內(nèi)托角，且外輪緣設(shè)計成間斷式整圓冒口，冒口皮采用發(fā)熱板；輪緣外部放置整圓外冷鐵，以使齒部迅速冷卻，獲得致密組織；連接彈簧板的凸臺中間放置一圓鋼內(nèi)冷鐵，不但利于組織的致密，而且不影響加工后的使用；調(diào)整原零件圖設(shè)計的圓角尺寸，以改善澆筑熱節(jié)；針對整圓冒口熱量集中，冒口部位收縮會引起的輻板傾斜變形，增加了適當(dāng)?shù)拿饔嗔亢头醋冃瘟?；并且要求不允許用芯撐，砂型與毛坯表面接觸處均放置鉻礦砂，型腔全刷鋯英粉涂料，將試棒放在與粗加工不干涉的部位等。

2.2 共享生產(chǎn)過程知識，降低過程質(zhì)量風(fēng)險

在鑄鋼件生產(chǎn)的木模制造、造型制芯、冶煉澆注、落砂清整、熱處理等環(huán)節(jié)共享生產(chǎn)過程知識。

針對LB公司委托專業(yè)廠制造木模，借鑒文獻(xiàn)[1]，加強了對重要次級供應(yīng)商的管理，對木模的材料、結(jié)構(gòu)、表面、尺寸、圓角過渡等加強驗收，使之符合工藝和結(jié)構(gòu)要求。

在造型工藝操作規(guī)程中，對生產(chǎn)前準(zhǔn)備、砂床制作、造型、起模與修理、制芯、合箱等各子環(huán)節(jié)制定了詳細(xì)的要求，特別強調(diào)了所有轉(zhuǎn)角處要做好圓角，飛邊要修光，設(shè)置防裂筋，造型搗實、烘干、排氣，上箱撞砂結(jié)束后在無冒口處設(shè)置排氣孔，合箱后壓鐵的配置等。

冶煉澆注、落砂清整、熱處理等是生產(chǎn)中結(jié)合緊密的幾個環(huán)節(jié)，分別有煉鋼、鑄件澆注、鑄件清理、鑄鋼熱處理等幾個工藝規(guī)程。在冶煉時控制好鋼水質(zhì)量，保證精煉爐鋼水；要控制好C含量、澆注溫度，特別要求S、P含量不大于0.025%；清理時一次冒口切割、正火后二次切割冒口和補塊時均需帶著上道工序的余溫，且在不小于300℃時進(jìn)行；熱處理時要求避免不同種類、不同要求的鑄件混裝爐，鑄件距爐壁、鑄件之間需保持一定的間隙，要求操作者在整個加熱、保溫過程中核實爐膛內(nèi)溫度變化及儀表記錄與熱處理工藝要求的符合程度，確保鑄件熱處理質(zhì)量。

2.3 共同檢查評價，解決質(zhì)量問題

鑄件在清整、修磨后割試棒，然后進(jìn)行機械性能試驗、硬度和磁粉檢查，粗加工后再進(jìn)行硬度檢查和超聲波探傷。對于整個過程中發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量偏差，聯(lián)合質(zhì)量管理組一起查找原因并采取有效的解決措施。首先，把通過目檢和無損檢測發(fā)現(xiàn)的缺陷根據(jù)類型、大小、所在的部位對使用安全的影響分為允許不焊補、允許焊補和不允許焊補三種情況；其次，對于允許不焊補的一些小砂眼、裂紋通過打磨圓滑過渡處理；對允許焊補的缺陷按JB/T5000.7-2007《重型機械通用技術(shù)條件鑄鋼件補焊》標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，要求焊補完成48h后復(fù)檢，同一部位焊補不得超過2次，精加工后不允許焊補；對于缺陷屬于不允許焊補的將直接做報廢處理。針對檢查過程中發(fā)現(xiàn)的具有一定規(guī)律的共性問題，雙方共同查找原因并在下一次采取相應(yīng)的改進(jìn)措施，如初始階段生產(chǎn)的托輪，粗加工后檢查經(jīng)常發(fā)現(xiàn)在冒口側(cè)的托輪端面靠外圓處有幾處裂紋，后對鑄造工藝進(jìn)行修改，在此處增加了積砂槽，有效地消除了該缺陷。借鑒文獻(xiàn)[3]的質(zhì)量偏差三階段升級流程，較好處理了發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量問題。

2.4 共享使用信息，持續(xù)改進(jìn)質(zhì)量

以回轉(zhuǎn)窯托輪為例，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計圖上的三個吊裝孔是沒有加工要求的，后了解到曾有三家公司生產(chǎn)的托輪在剛運到現(xiàn)場或剛投入使用不久就相繼從該處裂開。為了避免類似的情況發(fā)生，聯(lián)合質(zhì)量管理組分析，由于存在凝固速度差異、容易粘砂、不方便探傷以及裝配應(yīng)力的影響，認(rèn)為該處是容易被破壞的薄弱點，應(yīng)重點控制缺陷的產(chǎn)生，決定將該吊裝孔留鑄造余量或鑄實，然后通過機加工手段加工做著色探傷，并要求整體粗加工后進(jìn)行二次回火消應(yīng)力，進(jìn)一步削弱了鑄造應(yīng)力對鑄件質(zhì)量的潛在影響。

表1 大齒圈鑄造采取“局部冒口”與“整圈冒口”的工藝模擬對比結(jié)果數(shù)值

2.5 模擬與應(yīng)用實證

為了證實上述持續(xù)改進(jìn)工藝的有效性，借助“華鑄CAE”軟件，通過工藝的同步模擬和實際的生產(chǎn)結(jié)果對回轉(zhuǎn)窯大齒圈的鑄造質(zhì)量做“縱向”和“橫向”對比，圖4為大齒圈鑄造采取“局部冒口”與“整圈冒口”的工藝模擬對比，模擬結(jié)果的數(shù)值見表1。

通過比較可知，“整圈冒口”較“局部冒口”工藝下的縮孔總體積、縮松總體積、縮孔數(shù)量、縮松數(shù)量均有一定程度的降低。而這一持續(xù)改進(jìn)質(zhì)量的方法在后續(xù)產(chǎn)品的超聲波探傷（UT）和磁粉探傷（MT）檢驗中也得到了驗證。

3結(jié)語

本文在補充前人研究成果的基礎(chǔ)上形成了產(chǎn)品質(zhì)量持續(xù)改進(jìn)方法，并在NJ公司與LB公司合作生產(chǎn)的回轉(zhuǎn)窯大型鑄鋼件中應(yīng)用，取得了一定的效果，供同行們參考。

[1]洪江濤,陳俊芳,劉旭明.供應(yīng)鏈環(huán)境下企業(yè)質(zhì)量管理的案例研究[J].組合機床與自動化加工技術(shù),2006（9）:103-105.

[2]張雄會,黃培.基于知識的新產(chǎn)品前期質(zhì)量管理方法[J].組合機床與自動化加工技術(shù), 2008（1）:95-99.

[3]張雄會,陳俊芳,黃培.基于知識與決策權(quán)的質(zhì)量管理研究[J].組合機床與自動化加工技術(shù),2008（2）:94-98.

[4]Muthusamy S.K,M A White.Learning and Know-ledge Transfer in Strategic Alliances:A Social Exchange View[J].Organization Studies, 2005,26(3):415-441.■

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