馬貴斌

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司， 山西 太原 030003）

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，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，其與傳統(tǒng)的DMAIC過程的區(qū)別在于它在實(shí)施中結(jié)合了精益的哲理、方法和工具[1]。根據(jù)精益六西格瑪方法解決具體復(fù)雜問題的程度和所用的工具，某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)的理論和方法予以進(jìn)行。

1 項(xiàng)目選題和界定

1.1 選題理由

電渣鋼F 成分的提升是某公司整體發(fā)展戰(zhàn)略的需要；電渣鋼F 成分控制的穩(wěn)定與否直接影響品種質(zhì)量及用戶的滿意度；其成分穩(wěn)定控制才能進(jìn)一步穩(wěn)定后續(xù)VIM-ESR-VAR 三聯(lián)工藝的拓展，從而保證電渣鋼F 成分命中率研究項(xiàng)目達(dá)產(chǎn)達(dá)效。

目前電渣鋼F 渣成分控制很不穩(wěn)定，從2017 年12 月9 日首次電渣到2019 年年底共計(jì)熔煉16 個(gè)品種，共計(jì)1 500 t，成分命中率僅79%，要在較短時(shí)間內(nèi)將電渣成分控制在一個(gè)較穩(wěn)定的水平，以最大限度地滿足下工序要求，也是項(xiàng)目推進(jìn)的終極目標(biāo)。

1.2 項(xiàng)目目標(biāo)

電渣鋼F成分命中率現(xiàn)為79%，項(xiàng)目目標(biāo)確定在85%。

1.3 項(xiàng)目流程

提高電渣鋼F 成分命中率項(xiàng)目流程圖如圖1 所示。

圖1 項(xiàng)目流程圖

1.4 Y 的定義和測(cè)量方法

電渣鋼F 成分命中率（Y）=合格爐數(shù)/總爐數(shù)；測(cè)量方法按支爐進(jìn)行測(cè)量統(tǒng)計(jì)。

2 按爐對(duì)電渣鋼F 成分進(jìn)行統(tǒng)計(jì)

2.1 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。

2.2 查找因子

利用魚骨圖進(jìn)行因子查找，如圖2 所示。

圖2 魚骨圖

2.3 篩選關(guān)鍵因子

利用C&E 矩陣篩選關(guān)鍵因子，如下頁表1 所示。

表1 C&E 矩陣篩選關(guān)鍵因子

2.4 確定重要因子

對(duì)各因子對(duì)成分命中率結(jié)果的影響程度打分后，將總分大于60 分的共5 項(xiàng)因子進(jìn)行FMEA 分析，以進(jìn)一步確定原因并制定改善措施，如下頁表2 所示。

表2 下階段改進(jìn)方案

經(jīng)過團(tuán)隊(duì)成員頭腦風(fēng)暴激烈討論后，認(rèn)為熔速控制、保護(hù)氣氛控制、渣料烘烤及使用這三項(xiàng)中存在快贏機(jī)會(huì)，對(duì)比采取相關(guān)措施后快速改進(jìn)。其余因子在電渣工序外或者通過基礎(chǔ)管控力可以消除，暫不進(jìn)行考慮。

3 分析和改進(jìn)

分析和改進(jìn)階段主要工作：渣料烤用時(shí)間分析改進(jìn)；熔速控制分析改進(jìn)；結(jié)晶器氧含量波動(dòng)區(qū)間分析改進(jìn)。

3.1 渣料烤用時(shí)間與成分命中率的分析改進(jìn)

通過數(shù)據(jù)分析，渣料烤用時(shí)間與成分命中率相關(guān)，烤用時(shí)間越短，命中率越高，原因如下：

1）常用渣系是以CaF2為基礎(chǔ)，配入適當(dāng)?shù)腃aO、Al2O3、MgO、SiO2、TiO2等氧化物組成，每種成分對(duì)應(yīng)其工業(yè)原料為螢石、石灰、工業(yè)氧化鋁、工業(yè)氧化鎂和硅石；工業(yè)原料中其主成分含量和雜質(zhì)含量對(duì)電渣的性質(zhì)和對(duì)電渣錠的質(zhì)量有很大的影響。

2）不穩(wěn)定氧化物易引起氧化元素?zé)龘p；渣料中P、S 以及有色金屬殘余元素會(huì)引起鋼中雜質(zhì)超標(biāo)，室渣料中易產(chǎn)生氣體和揮發(fā)物，如未燒透的石灰中含有CaCO3，其分解后會(huì)放出CO2，存留在鋼中成為氣孔。

3.2 熔速與成分命中率的分析改進(jìn)

通過數(shù)據(jù)分析，熔速控制與成分命中率相關(guān)，熔速保持中低狀態(tài)，命中率會(huì)越高。不同鋼種熔化速度的選擇如表3 所示。

表3 不同鋼種熔化速度的選擇

3.3 結(jié)晶器氧含量波動(dòng)區(qū)間與成分命中率的分析改進(jìn)

通過數(shù)據(jù)分析，結(jié)晶器氧含量波動(dòng)區(qū)間與成分命中率相關(guān)，區(qū)間越窄，命中率越高。

盡管可以采取很多措施來減少向鋼中傳氧，但是由于電渣過程緩慢，爐渣和電極長時(shí)間接觸大氣，因此，在非密閉條件下進(jìn)行電渣重熔，氧的傳遞無法避免。在大多數(shù)情況下，電渣是一個(gè)增氧過程。一般情況下，根據(jù)電極的狀態(tài)不同、鋼種不同、重熔工藝的差別進(jìn)行分析，電渣鋼錠中的氧含量通常比電極的氧含量增加50%～200%[2]。保護(hù)氣氛氧含量測(cè)定方法按照裝配工況確定。

保護(hù)氣氛的作用：可基本避免電極和爐渣的氧化，Ti、Zr、Al、Si 等元素的氧化燒損可以基本避免，且特別有利于含Al、Ti 高溫合金的窄成分控制，可以獲得高潔凈度的鋼錠。

4 影響項(xiàng)目的控制

4.1 控制方法

對(duì)影響相關(guān)電渣鋼F 成分一次命中率的項(xiàng)目進(jìn)行控制，具體方法如下頁表4 所示。

表4 控制方法

4.2 控制效果

進(jìn)行控制改善后，電渣鋼F 成分一次命中率有明顯提高，具體如下頁圖3 所示。

由圖3 可以看出，電渣鋼F 成分一次命中率呈逐月提升趨勢(shì)，最后達(dá)到86.31%。

圖3 2019—2020 逐月電渣鋼F 成分一次命中率對(duì)比

對(duì)改善后電渣過程能力進(jìn)行正態(tài)分析，如下頁圖4所示。

經(jīng)過改善后，電渣鋼F 成分一次命中率控制情況如下：Cpk=0.44（Cpk=1.33～1.67 為標(biāo)準(zhǔn)值，小于此值表示過程能力不足），雖然較改善前有了一定的提高，但能力仍顯不足，需要進(jìn)一步改善。

5 下一步改善措施

1）對(duì)熔速進(jìn)行Xbar-R 管理控制，動(dòng)態(tài)監(jiān)控熔速波動(dòng)情況，對(duì)波動(dòng)大的爐次及時(shí)分析糾正，在工藝包中納入PID 參數(shù)修正，動(dòng)態(tài)調(diào)制參數(shù)微分區(qū)間。

圖4 改善后過程能力正態(tài)分析圖

2）將鎳基合金成分命中率控制的經(jīng)驗(yàn)推廣到其他電渣品種和新品種中，繼續(xù)開展DOE 的試驗(yàn)設(shè)計(jì)，找出影響成分波動(dòng)的關(guān)鍵參數(shù)，構(gòu)建最佳參數(shù)組合。

3）繼續(xù)開展各主控參數(shù)的數(shù)據(jù)積累，實(shí)施回歸分析，開展主效應(yīng)、交互效應(yīng)計(jì)算，把最佳值納入規(guī)程。