李春麗，楊光磊

（內(nèi)蒙古科技大學(xué)，內(nèi)蒙古包頭 014030）

0 引言

釹鐵硼磁性材料是由釹、鐵、硼形成的四方晶系晶體物質(zhì)，是目前磁能積最大的物質(zhì)。釹鐵硼磁體現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于各類電子產(chǎn)品，如硬盤、手機(jī)、電池。在醫(yī)療、航天、軍事等領(lǐng)域也被廣泛應(yīng)用。釹鐵硼磁性材料在各行業(yè)的工業(yè)生產(chǎn)中具有重要意義。中國在全球范圍已占據(jù)釹鐵硼磁性材料生產(chǎn)約87%的市場份額，成為世界最大的釹鐵硼磁性材料的生產(chǎn)國。

現(xiàn)有的釹鐵硼磁體生產(chǎn)工藝主要有三種，分別為燒結(jié)釹鐵硼、粘結(jié)釹鐵硼、熱變形釹鐵硼。其中，燒結(jié)釹鐵硼具備最優(yōu)的永磁特性和高性價比，是永磁材料里增長最快的品種。但是在燒結(jié)釹鐵硼的生產(chǎn)過程中，對于爐體內(nèi)的氧含量的要求極其嚴(yán)格，有工藝繁瑣、生產(chǎn)周期長、工藝不易把控、生產(chǎn)過程風(fēng)險點(diǎn)多等特點(diǎn)，因而使用先進(jìn)的生產(chǎn)經(jīng)營管理辦法，以提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率顯得尤為重要。

某公司隸屬于包鋼股份，成立于1963 年，隸屬冶金工業(yè)部。在燒結(jié)釹鐵硼工藝研究領(lǐng)域以及新產(chǎn)品開發(fā)已有30 余年的歷程，積累了雄厚的研發(fā)力量以及豐富的經(jīng)驗(yàn)。自2013 年成立試運(yùn)行，于2014 年正式投入生產(chǎn)，以N 系列磁體為主要生產(chǎn)產(chǎn)品，其涉及工藝較為單一，在質(zhì)量管控、生產(chǎn)管理、安全生產(chǎn)經(jīng)營、反饋機(jī)制等方面尚在摸索階段。

根據(jù)公司生產(chǎn)經(jīng)營特點(diǎn)，將該單位的操作工藝流程分解為熔煉工段、氣流磨制粉工段、壓型工段、燒結(jié)工段4 個主要崗位。采用FMEA（Failure Mode and Effect Analysis，故障類型與影響分析）的方法，對現(xiàn)場設(shè)備、操作、人員等方面開展對嚴(yán)重度（S）、發(fā)生度（O）、可探測度（D）的分析、整理，得出風(fēng)險系數(shù)（RPN=S×O×D）。并對各崗位中各項(xiàng)問題的重要程度進(jìn)行排列，對于過高風(fēng)險系數(shù)的隱患內(nèi)容進(jìn)行落實(shí)積極整改。整改后，再計算出新的風(fēng)險系數(shù)，并進(jìn)行前后對比，以總結(jié)整改效果及經(jīng)驗(yàn)。

1 各生產(chǎn)工段生產(chǎn)經(jīng)營管理的FMEA 分析

1.1 熔煉崗位

熔煉崗位發(fā)生的潛在失效模式主要包括：①合金配比環(huán)節(jié)，如合金配比計算錯誤或合金原材料與使用要求存在偏差，導(dǎo)致產(chǎn)出的合金含量與要求不符，產(chǎn)品性能無法達(dá)到預(yù)期；②設(shè)備真空系統(tǒng)無法滿足使用要求，導(dǎo)致合金表面氧化或局部氧化，不能達(dá)到產(chǎn)品性能要求；③設(shè)備輔助系統(tǒng)，如循環(huán)水冷速及風(fēng)冷系統(tǒng)故障，導(dǎo)致合金粘連，無法送入后續(xù)加工環(huán)節(jié)（表1）。

表1 熔煉崗位FMEA 分析

1.2 氣流磨崗位

氣流磨崗位發(fā)生的潛在失效模式包括備品及輔助設(shè)備的使用。如高溫軟連接管路故障，導(dǎo)致合金粉末內(nèi)含有雜質(zhì)；超細(xì)粉導(dǎo)致的管路故障；空氣壓縮機(jī)故障；混料罐體密封狀況等（表2）。

表2 制粉崗位FMEA 分析

1.3 壓型崗位

壓型崗位包含磁場取向成型壓機(jī)和等靜壓機(jī)2 個設(shè)備種類，發(fā)生的潛在失效模式主要包括等靜壓機(jī)液壓站故障、模具使用、設(shè)備密封狀況、壓頭位移4 個方面（表3）。

表3 壓型崗位FMEA 分析

1.4 燒結(jié)崗位

燒結(jié)崗位是整個釹鐵硼磁性材料生產(chǎn)經(jīng)營中最重要的環(huán)節(jié)。由于燒結(jié)釹鐵硼工藝為全程無氧工藝，且燒結(jié)溫度普遍高于1000 ℃，所以對溫度控制以及真空要求極其嚴(yán)格，其潛在失效模式包括真空系統(tǒng)故障、循環(huán)水系統(tǒng)故障、測溫系統(tǒng)故障以及氮?dú)?、氬氣使用過程的失效模式（表4）。

表4 燒結(jié)崗位FMEA 分析

2 各生產(chǎn)工段生產(chǎn)經(jīng)營管理的改進(jìn)完善措施及再評估

2.1 熔煉崗位

以循環(huán)水系統(tǒng)環(huán)節(jié)為例，造成發(fā)生潛在失效模式的情況主要體現(xiàn)在，由于循環(huán)水管長期使用造成的管壁龜裂，進(jìn)而導(dǎo)致地溝被滲漏水沖泡。為此，可加強(qiáng)點(diǎn)檢巡查力度，同時在地溝距地面20 cm 高度處加裝水位報警裝置，如果該隱患發(fā)生，應(yīng)立即停止操作，從而避免電機(jī)損壞、設(shè)備大修等影響，降低熔煉爐體的循環(huán)冷卻系統(tǒng)風(fēng)險系數(shù)。例如，水冷輥使用（序號1-6），可通過分步驟打磨的方式，降低表面龜裂的概率。熔煉崗位的改進(jìn)措施見表5。

表5 改進(jìn)實(shí)施后的熔煉崗位FMEA 分析

2.2 氣流磨崗位

氣流磨粉碎是經(jīng)壓縮空氣干燥后，通過噴嘴高速噴射入粉碎腔，在多股高壓氣流作用下使物料反復(fù)碰撞、摩擦而粉碎，再經(jīng)風(fēng)機(jī)抽力作用使粗細(xì)物料分離，符合粒度要求的顆粒將被收集?？赏ㄟ^加強(qiáng)超細(xì)粉清理頻率、加裝罐體壓力表對壓升率進(jìn)行密封測試、并聯(lián)加裝空壓機(jī)組等手段，以達(dá)到降低超細(xì)粉燃燒、降低罐體漏氣概率以及保證氣體供應(yīng)系統(tǒng)正常使用的目的，最終降低氣流磨崗位的RPN 值。氣流磨崗位的改進(jìn)措施見表6。

表6 改進(jìn)實(shí)施后的制粉崗位FMEA 分析

2.3 壓型崗位

壓型崗位直接關(guān)系著產(chǎn)品外型尺寸優(yōu)劣，是收率的重要保證。模具的正確使用和設(shè)備的良好狀態(tài)也就至關(guān)重要。以模具內(nèi)壁劃傷這一潛在失效模式為例，其導(dǎo)致的結(jié)果就是所壓制的生坯磁體存在外表破損，從而影響加工收率。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，可通過將硬脂酸鋅脫模機(jī)改換為氣霧式干性脫模劑，并在模具維保管理中建立相應(yīng)制度，在降低產(chǎn)破損壞頻率方面做工作。同時在模具定制過程，通過邊打磨、邊試壓的措施，確定合理的模具間隙，降低該崗位RPN 數(shù)值。壓型崗位的改進(jìn)措施見表7。

表7 改進(jìn)實(shí)施后的壓型崗位FMEA 分析

2.4 燒結(jié)崗位

在燒結(jié)釹鐵硼磁體生產(chǎn)線中，燒結(jié)工段作為至關(guān)重要崗位，是性能形成的重要環(huán)節(jié)。其失效模式主要體現(xiàn)在爐體使用、真空系統(tǒng)與循環(huán)水系統(tǒng)的使用。其潛在失效模式結(jié)果主要體現(xiàn)在爐體真空效果、爐內(nèi)溫區(qū)偏差、冷卻效果等方面，最終直接關(guān)系到磁性材料產(chǎn)品質(zhì)量。為此可采取的措施有：增加石墨料盒氧化時間以減少氧化粉末附著、使用除垢劑配合循環(huán)泵清理管道雜質(zhì)、更換熱交換機(jī)等，以保證設(shè)備正常使用，降低生產(chǎn)經(jīng)營風(fēng)險RPN值。燒結(jié)崗位的改進(jìn)措施見表8。

表8 改進(jìn)實(shí)施后的燒結(jié)崗位FMEA 分析

3 對各生產(chǎn)工段生產(chǎn)經(jīng)營管理的改進(jìn)建議

某公司釹鐵硼磁性材料生產(chǎn)線以高性能磁體生產(chǎn)為主，采用故障類型與影響分析方法是為使其生產(chǎn)經(jīng)營風(fēng)險系數(shù)降低、最終達(dá)到提高產(chǎn)能及生產(chǎn)效率的目的。經(jīng)一系列改進(jìn)措施實(shí)施后，各工藝段生產(chǎn)已趨于穩(wěn)定，為此建議今后堅持以下工作：

（1）為確保各系數(shù)打分的準(zhǔn)確性，建議加強(qiáng)各工段點(diǎn)檢、維修、生產(chǎn)記錄的信息采集，建立相應(yīng)數(shù)據(jù)庫。同時增加部分設(shè)備水壓、真空度的傳感裝置，定期制作形成數(shù)據(jù)趨勢圖。

（2）建議由維檢人員、各工段負(fù)責(zé)人、設(shè)備負(fù)責(zé)人、生產(chǎn)工藝負(fù)責(zé)人組成相應(yīng)的FMEA 分析組，定期對工藝流程進(jìn)行分析梳理，不斷更新完善FMEA 表格。

（3）完善管理制度、細(xì)化獎懲措施，避免一切人為且可控的潛在失效模式造成損失。

（4）從上述表格可以發(fā)現(xiàn)，該生產(chǎn)線部分失效模式可通過加強(qiáng)巡檢提前避免，因而建議加強(qiáng)點(diǎn)檢管理，建立相應(yīng)工作記錄，將點(diǎn)檢工作制度化、規(guī)范化。

4 結(jié)論

本文通過FMEA 分析法，結(jié)合現(xiàn)有數(shù)據(jù)，分析某公司釹鐵硼磁性材料生產(chǎn)運(yùn)營中各工藝段的潛在隱患，并提出整改完善措施，降低設(shè)備、人員、工藝等重要因素所導(dǎo)致的生產(chǎn)經(jīng)營隱患，提高生產(chǎn)效率，強(qiáng)化責(zé)任落實(shí)，可以為行業(yè)同仁提供相關(guān)參考。