采用精益六西格瑪方法提高合金鋼A鍛材的成材率

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合金鋼A鍛材的成材率

馬貴斌

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司， 山西 太原 030003）

針對(duì)合金鋼A鍛材成材率低的狀況，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)，通過立項(xiàng)對(duì)合金鋼A關(guān)鍵過程進(jìn)行改進(jìn)，并嚴(yán)格控制工藝參數(shù)，最終得到一套較為科學(xué)實(shí)用的制造流程化工藝參數(shù)，成材率已基本穩(wěn)定，項(xiàng)目結(jié)束時(shí)成材率達(dá)81.75%，比預(yù)定的81.5%提高了0.25%，不僅提高了產(chǎn)品質(zhì)量，而且縮短了制造周期。

合金鋼A 成材率 六西格瑪 關(guān)鍵因子

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，其實(shí)施流程采用新的“定義—測(cè)量—分析—改進(jìn)—控制”流程，稱其為DMAIC 1I，與傳統(tǒng)的DMAIC過程的區(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)目選題和界定

1.1 選題理由

合金鋼A鍛材為太鋼型材廠主要戰(zhàn)略品種之一，年產(chǎn)量為3 000余噸，市場(chǎng)需求量相對(duì)穩(wěn)定，且盈利能力較好，屬于公司重點(diǎn)培育的品種。隨著用戶對(duì)合金鋼A鍛材質(zhì)量要求的提升及鋼種本身特性的影響，使得其綜合成材率水平比普通品種低3%～5%。提高合金鋼A鍛材成材率不僅可以降低成本，而且會(huì)大大縮短型材產(chǎn)品合同交貨期，使用戶滿意度得以提高。

1.2 項(xiàng)目目標(biāo)

2015年，根據(jù)綜合考慮，項(xiàng)目組確定將合金鋼A鍛材綜合成材率由2014年（1—9月份）的79.07%提高到81.5%以上。

1.3 項(xiàng)目流程（見圖1）

圖1 項(xiàng)目流程圖

1.4 合金鋼A鍛材綜合成材率Y的定義和測(cè)量方法

根據(jù)鍛材成材率報(bào)表及ERP數(shù)據(jù)對(duì)合金鋼A鍛材綜合成材率Y進(jìn)行測(cè)量。

2 測(cè)量過程

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

通過失效模式分析，對(duì)8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)度系數(shù)NRP在100以上的6項(xiàng)潛在要因進(jìn)行針對(duì)性改進(jìn)。經(jīng)過團(tuán)隊(duì)成員頭腦風(fēng)暴討論后，篩選出鍛造工藝的合理設(shè)計(jì)、原料錠型的合理選擇、電渣工藝參數(shù)的合理設(shè)計(jì)、工藝流程的合理選擇、退火工藝的執(zhí)行、煉鋼工藝的優(yōu)化改進(jìn)等6個(gè)重要因子。

2.4 確定重要因子

用FMEA對(duì)6個(gè)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)較高的輸入因子進(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（見表1）。

表1 下一階段改進(jìn)方案

3 分析和改進(jìn)

3.1 電渣工藝優(yōu)化改進(jìn)

合金A作為電渣的重要產(chǎn)品，如果存在電渣錠頭部波紋狀偏析、液析等缺陷，就會(huì)造成沖擊功不均勻的后果。因其碳當(dāng)量和合金含量相對(duì)較高，所以固液相線相差很大，約150℃，而當(dāng)熔池溫度高及凝固時(shí)間長(zhǎng)時(shí)，各種偏析就會(huì)出現(xiàn)。因此，通過以下優(yōu)化補(bǔ)縮工藝，以達(dá)到減少偏析、縮孔等缺陷和提高電渣成材率的目的。

1）將原熔速控制改為功率控制，提高程序反應(yīng)速度。

2）減少電極插入渣池深度，提高電壓、降低電流，提高熱源，增加結(jié)晶速度。

3）在分降功率階段、保溫階段進(jìn)行補(bǔ)縮，加強(qiáng)對(duì)保溫階段的監(jiān)控，保證在渣池活躍的條件下，盡量降低熔速，以達(dá)到補(bǔ)縮質(zhì)量要求。

如圖3所示，改進(jìn)后合金A帶狀組織和液析均有明顯改善。

3.2 鍛造工藝改進(jìn)

3.2.1 鍛造壓下量?jī)?yōu)化改進(jìn)

一般情況下，為保證鍛造內(nèi)部質(zhì)量，使鍛造開坯壓下量盡可能大，但對(duì)于合金鋼A系列品種來說，在生產(chǎn)初期，為保證探傷合格率，最大壓下量達(dá)到150 mm以上，表面開裂非常嚴(yán)重，裂口深達(dá)40 mm以上，因此對(duì)不同壓下量鍛造設(shè)計(jì)試驗(yàn)，最終將鍛造開坯壓下量控制在50～80 mm之間，而鍛造成材時(shí)由于溫度低，必須降低鍛造壓下量，減小因變形抗力帶來的開裂程度。

圖3 改進(jìn)前后合金A帶狀組織和液析對(duì)比

3.2.2 鍛造流程優(yōu)化改進(jìn)

常規(guī)鍛造時(shí)，為了提高鍛造速度，一般采用多次開坯加適當(dāng)?shù)估獾姆椒?，而根?jù)現(xiàn)場(chǎng)觀察，如果采用此方法，棱角溫度會(huì)迅速降低，鍛造后期開裂風(fēng)險(xiǎn)會(huì)加大，因此改變常規(guī)鍛造方法，通過采用交替倒棱的方法，減小棱角的溫降，防止裂口的產(chǎn)生，而且應(yīng)在鋼錠鍛造開坯時(shí)先鍛造帽口，因?yàn)槊笨诙艘组_裂。

3.3 分析和改進(jìn)階段小結(jié)

如圖4所示，改進(jìn)后合金鋼A成材率得到明顯提高。

通過對(duì)影響合金鋼A系列鍛材成材率因素進(jìn)行改進(jìn)，并嚴(yán)格控制規(guī)程，該系列品種質(zhì)量得到了明顯改進(jìn)，鍛材綜合成材率穩(wěn)步提升，10月份該系列鍛材綜合成材率達(dá)81.74%，完成了預(yù)定目標(biāo)。

圖4 2015年型材合金鋼A系列鍛材綜合成材率完成情況

4 控制

4.1 控制方法（見表2）

表2 控制方法

4.2 控制效果

如圖5所示，控制效果達(dá)到預(yù)期要求。

圖5 合金鋼A鍛材改進(jìn)效果

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)，通過對(duì)合金鋼A關(guān)鍵過程進(jìn)行改進(jìn)，并嚴(yán)格控制工藝參數(shù)，成材率已基本穩(wěn)定，項(xiàng)目結(jié)束時(shí)成材率達(dá)81.75%。

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，為合金鋼A鍛材市場(chǎng)開拓創(chuàng)造了良好的條件，取得了預(yù)期效果。

[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）

To Increase the Yield of Alloy Steel A Forging by Lean Six Sigma Method

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

As to the low yield of alloy steel A forgings,the steel mill of TISCO uses Lean Six Sigma methodology as a guide,combines with the characteristics of actual production,and through the project,the key process of alloy steel A is improved,and the process parameters are strictly controlled.A set of scientific and practical manufacturing process parameters is obtained,and the yield has been basically stable.At the end of the project the yield reaches 81.75%, which is 0.25%higher than the predetermined 81.5%,not only improves the quality of product but also shortens the manufacturing cycle.

alloy steel A,yield,Six Sigma,key factor

TG142.77

A

1672-1152（2017）01-0011-02

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.01.05

2016-12-28

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。