馬貴斌

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司， 山西　太原　030003）

試（實(shí)）驗(yàn)研究

采用精益六西格瑪方法提高無(wú)磁鋼A磁導(dǎo)率合格率

馬貴斌

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司， 山西太原030003）

太鋼型材廠針對(duì)無(wú)磁鉆鋌用鋼A磁導(dǎo)率合格率低的狀況，特立項(xiàng)采用精益六西格瑪方法，實(shí)施“定義—測(cè)量—分析—改進(jìn)—控制”流程，提高無(wú)磁鉆鋌用鋼A磁導(dǎo)率合格率。在實(shí)施過(guò)程中，按照無(wú)磁鉆鋌用鋼磁導(dǎo)率合格率為80%的現(xiàn)狀與潛在最佳值之間的差距可提高70%～90%的原則，確定提高磁導(dǎo)率合格率83.3%的目標(biāo)，對(duì)無(wú)磁鋼關(guān)鍵過(guò)程進(jìn)行改進(jìn)，并嚴(yán)格控制工藝參數(shù)，最終使無(wú)磁鋼A系列磁導(dǎo)率合格率已基本穩(wěn)定，2010年第四季度此值保持在97%以上，全年平均達(dá)到95.86%。

無(wú)磁鋼A磁導(dǎo)率合格率六西格瑪

精益六西格瑪方法包括了精益生產(chǎn)方法和六西格瑪管理方法。精益六西格瑪項(xiàng)目主要是解決復(fù)雜問(wèn)題，把精益生產(chǎn)的方法和工具與六西格瑪?shù)姆椒ê凸ぞ呓Y(jié)合起來(lái)，實(shí)施流程采用新的“定義—測(cè)量—分析—改進(jìn)—控制”流程，稱為DMAIC 1I，與傳統(tǒng)的DMAIC過(guò)程的區(qū)別在于它在實(shí)施中加入了精益的哲理、方法和工具。[1-2]根據(jù)精益六西格瑪方法解決具體復(fù)雜問(wèn)題的程度和所用的工具，太鋼型材廠把精益六西格瑪活動(dòng)分為精益改善活動(dòng)和精益六西格瑪項(xiàng)目活動(dòng)，其中精益改善活動(dòng)全部采用精益生產(chǎn)的理論和方法。

1　項(xiàng)目的選題和界定

1.1選題理由

無(wú)磁鉆鋌用鋼A系列為太鋼新開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)品種，是太鋼型材廠徑鍛投產(chǎn)后的高效產(chǎn)品，該產(chǎn)品為高鉻高錳合結(jié)鋼，原料成本較低，但是用于石油鉆具行業(yè)，對(duì)材料磁導(dǎo)率要求極高，要求相對(duì)磁導(dǎo)率小于1.008，而無(wú)磁鋼生產(chǎn)流程較長(zhǎng)，并且關(guān)鍵環(huán)節(jié)較多，在工藝控制過(guò)程中極易出現(xiàn)差錯(cuò)影響磁導(dǎo)率而形成廢品和降級(jí)品。

1.2項(xiàng)目目標(biāo)

無(wú)磁鉆鋌用鋼磁導(dǎo)率合格率現(xiàn)狀為80%，按照現(xiàn)狀與潛在最佳之間的差距提高70%～90%的原則確定提高磁導(dǎo)率合格率83.3%的目標(biāo)。

1.3項(xiàng)目的流程（見(jiàn)圖1）

圖1　項(xiàng)目流程圖

1.4Y的定義和測(cè)量方法

無(wú)磁鋼磁導(dǎo)率合格率Y=磁導(dǎo)率合格支數(shù)÷磁導(dǎo)率檢驗(yàn)總支數(shù)。

測(cè)量方法為按支逐支進(jìn)行測(cè)量統(tǒng)計(jì)。

2　提高無(wú)磁鋼A的磁導(dǎo)率合格率的實(shí)施流程

2.1流程能力

如圖2所示，經(jīng)MINITAB軟件計(jì)算，無(wú)磁鋼A的磁導(dǎo)率顯著性概率P值＜0.005，符合正態(tài)分布。

圖2　磁導(dǎo)率值的概率圖

如圖3所示，無(wú)磁鋼A的磁導(dǎo)率數(shù)據(jù)非正態(tài)分布，經(jīng)BOX-COX轉(zhuǎn)換后，樣本均值為1.005 2，標(biāo)準(zhǔn)差為0.001，不考慮過(guò)程有無(wú)偏移時(shí)的過(guò)程性能指數(shù)Pp值=1.34，考慮過(guò)程由特殊原因引起偏差時(shí)的過(guò)程性能指數(shù)Ppk值=0.91。顯然，過(guò)程能力嚴(yán)重不能滿足要求。

圖3　磁導(dǎo)率值的過(guò)程能力

2.2測(cè)量系統(tǒng)分析

經(jīng)分析測(cè)量系統(tǒng)符合項(xiàng)目要求。

2.3因子查找

利用如圖4所示的魚(yú)骨圖進(jìn)行因子查找。

圖4　魚(yú)骨圖

2.4關(guān)鍵因子篩選

通過(guò)失效模式分析，對(duì)11個(gè)重要因子進(jìn)行了要因分析及風(fēng)險(xiǎn)度打分，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)NRP在100以上的10項(xiàng)潛在要因進(jìn)行下一步的針對(duì)性改進(jìn)。經(jīng)過(guò)團(tuán)隊(duì)成員頭腦風(fēng)暴討論后，認(rèn)為加熱溫度、保溫時(shí)間、溫鍛鍛造時(shí)淬水時(shí)間規(guī)范、磁導(dǎo)率儀操作規(guī)范、檢測(cè)環(huán)境以及檢測(cè)點(diǎn)狀態(tài)六項(xiàng)存在快贏機(jī)會(huì)。

2.5重要因子確定

對(duì)FMEA找出了10個(gè)風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先系數(shù)較高的輸入因子，并進(jìn)行了部分快速改善，確定了需要在下一階段改善的重要因子，見(jiàn)表1。

表1　下階段改進(jìn)方案

3　分析和改進(jìn)

3.1化學(xué)成分對(duì)磁導(dǎo)率的影響回歸分析

選取57個(gè)爐號(hào)的無(wú)磁鋼，對(duì)其Cr、Mn化學(xué)成分（見(jiàn)表2）與磁導(dǎo)率值的影響關(guān)系進(jìn)行回歸分析，磁導(dǎo)率小于1.008 0為合格，大于1.008 0為不合格。

表2　無(wú)磁鋼A原化學(xué)成分　%

回歸方程為：磁導(dǎo)率=0.993-0.003 4w（Mn）+ 0.004 38w（Cr）。

回歸分析結(jié)果顯示自變量Mn含量和Cr含量的P值均為0.000，均小于0.05?？梢?jiàn)無(wú)磁鋼A的化學(xué)成分對(duì)其磁導(dǎo)率的影響效果顯著。

從以上分析可以看出：Mn含量越高，磁導(dǎo)率越低；而Cr含量越高，磁導(dǎo)率越低。這也符合鋼材磁性與組織的關(guān)系，即Mn含量越高越容易形成非鐵磁性的奧氏體組織，而Cr含量越高越容易形成鐵磁性的鐵素體組織。因此提高M(jìn)n的含量，降低Cr的含量是改進(jìn)的方向。

3.2化學(xué)成分改進(jìn)試驗(yàn)

對(duì)10爐鋼采取了提Mn降Cr的改進(jìn)試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果為：w（Mn）最低為18.65%，w（Cr）最高為17.49%。經(jīng)檢測(cè)，磁導(dǎo)率全部低于標(biāo)準(zhǔn)要求的1.008。

為此，將無(wú)磁鋼影響磁導(dǎo)率的關(guān)鍵化學(xué)成分含量進(jìn)行了調(diào)整，見(jiàn)表3。

表3　無(wú)磁鋼A調(diào)整后化學(xué)成分　%

3.3調(diào)整后化學(xué)成分改進(jìn)驗(yàn)證

1）建立假設(shè)：假設(shè)一，改進(jìn)后磁導(dǎo)率合格率沒(méi)有提高；假設(shè)二，改進(jìn)后磁導(dǎo)率合格率有所提高。

2）Minitab分析：經(jīng)雙比例檢驗(yàn)顯示P值為0.024，小于0.05，拒絕假設(shè)一，說(shuō)明改進(jìn)后磁導(dǎo)率合格率有所提高。

3.4電渣熔速改進(jìn)

3.4.1熔速設(shè)定值改進(jìn)

電渣冶煉過(guò)程（示意圖見(jiàn)圖5）是一個(gè)固體逐步熔化后逐步再凝固的過(guò)程。

改進(jìn)前，采用Φ620 mm的冶煉電渣錠，設(shè)置熔速為600 kg/h，熔速較大，熔速值基本達(dá)到了直徑的1倍。經(jīng)參考理論資料，確定將熔速值控制在直徑的0.9倍以下，適當(dāng)延長(zhǎng)熔化時(shí)間，改善結(jié)晶效果，減少偏析等缺陷。為此，將熔速設(shè)定值設(shè)置為550 kg/h，此值小于0.9倍的鋼錠直徑。

圖5　無(wú)磁鋼A電渣過(guò)程示意圖

3.4.2改進(jìn)效果

對(duì)電渣熔速工藝進(jìn)行改進(jìn)后，低倍偏析率由20%降至0，偏析問(wèn)題得以徹底解決，磁導(dǎo)率局部偏高現(xiàn)象再未發(fā)生（見(jiàn)圖6）。

圖6　無(wú)磁鋼A低倍效果

3.5分析改進(jìn)階段小結(jié)

本階段主要對(duì)化學(xué)成分和電渣熔速進(jìn)行了調(diào)整，無(wú)磁鋼磁導(dǎo)率合格率提升明顯。2010年7月份和8月份均達(dá)到了90%以上，見(jiàn)圖7。

4　控制

4.1控制方法（見(jiàn)表4）

4.2控制效果

通過(guò)調(diào)整Mn含量和Cr含量并控制電渣熔速，無(wú)磁鋼A的磁導(dǎo)率明顯提升并達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，如圖8所示。最后采用六西格瑪分析工具對(duì)改進(jìn)效果進(jìn)行了驗(yàn)證。

圖7　2010年3—8月份無(wú)磁鋼磁導(dǎo)率合格率趨勢(shì)圖

表4　控制方法

圖8　2010年3—12月份無(wú)磁鋼磁導(dǎo)率合格率趨勢(shì)圖

4.3控制圖

4.3.1Mn含量的控制圖（見(jiàn)圖9）

4.3.2Cr含量的控制圖（見(jiàn)下頁(yè)圖10）

圖9　Mn含量控制圖

5　結(jié)論

1）太鋼型材廠利用精益六西格瑪方法作為指導(dǎo)，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)無(wú)磁鋼關(guān)鍵過(guò)程進(jìn)行改進(jìn)，并嚴(yán)格控制工藝參數(shù)，無(wú)磁鋼A系列磁導(dǎo)率合格率已基本穩(wěn)定，第四季度保持在97%以上，全年平均達(dá)到95.86%。

圖10　Cr含量控制圖

2）利用精益六西格瑪方法得到一套較為科學(xué)、實(shí)用的制造流程化工藝參數(shù)，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，縮短了制造周期，為無(wú)磁鋼的市場(chǎng)開(kāi)拓創(chuàng)造了良好的條件，取得了預(yù)期的效果。

[1]吳嘉晟，鄭太興.制造業(yè)六西格瑪應(yīng)用手冊(cè)[M].北京：中國(guó)人民大學(xué)出版社，2004.

[2]張馳，張永嘉.精益六西格瑪[M].深圳：海天出版社，2010.

（編輯：胡玉香）

Improving the Qualification of Magnetic Conductivity of Nonmagnetic Steel A Based on the Method of the Lean Six Sigma

MA Guibin
（Taigang Stainless Steel Co.，Ltd.，Taiyuan Shanxi 030003）

According to the status of low qualification of magnetic conductivity of the steel A of non-magnetic drill collar，Section Steel Plant of Taigang implemented“definition—measuring—analysis—improvement—control”with Lean Six Sigma to improve the the qualification of magnetic conductivity of nonmagnetic steel A.During the implementation，according to the principal of the gap between current situation of 80%qualification and better rate to improve 70%～90%，the plant made the target of improving qualification of 83.3%to improve key process and technical parameter.At last，the the qualification of magnetic conductivity of nonmagnetic steel A is stable and the rate in forth quarter keeps above 97%，the annual average is to 95.86%.

nonmagnetic steel A，magnetic conductivity，qualified rate，Six Sigma

TG142.77

A

1672-1152（2016）04-0034-04

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2016.04.12

2016-06-22

馬貴斌（1971—），男，于山西太鋼不銹鋼股份有限公司型材廠從事生產(chǎn)技術(shù)工作，工程師。