型號用鋼棒共性質量問題管控研究與實施

◎中國運載火箭技術研究院物流中心 李東東 李煦 谷勝民 楊慶功 劉濤

型號用鋼棒共性質量問題管控研究與實施

◎中國運載火箭技術研究院物流中心 李東東 李煦 谷勝民 楊慶功 劉濤

全面剖析了航天型號用鋼棒發(fā)生的共性質量問題，針對問題發(fā)生的機理和原因開展了相關試驗，通過實地跟產對各個鋼棒生產廠家的生產過程進行了摸底，并從鋼棒的熔煉、成型、組批、交付及到貨驗收等多方面提出了針對性控制措施。

隨著型號科研生產任務的與日俱增，現(xiàn)有的鋼棒質量可靠性水平已經無法滿足型號的高速發(fā)展需求，鋼棒的質量管控水平亟待提高。如果不對鋼棒發(fā)生的質量問題提出針對性的管控措施，勢必會對今后的型號生產任務造成嚴重的影響。

因此，筆者全面總結近年來中國運載火箭技術研究院型號用鋼棒發(fā)生的質量問題，對原因進行剖析，結合鋼棒生產制造過程的分析與研究，識別鋼棒生產制造及驗收過程的關鍵控制點，提出了有效的管控措施，杜絕了鋼棒質量問題的重復性發(fā)生，顯著地提升了型號用鋼棒的質量可靠性水平。

一、工作與實踐

通過對近年來鋼棒質量問題的全面梳理和深度剖析、總結，并對問題發(fā)生的機理、原因進行研究，有針對性地開展相關試驗，并結合鋼棒生產過程的跟產研究，制定鋼棒關鍵生產過程的管控要求，從而降低鋼棒質量問題的發(fā)生機率，進而提升研究院對鋼棒產品的質量管控水平。項目總體思路如圖1所示。

1.機理及原因

對近4年鋼棒質量問題進行總結，結果表明:致使鋼棒發(fā)生質量問題的根本原因有異金屬夾雜、縮孔殘余、疏松和表面缺陷。上述幾類缺陷的來源、產生環(huán)節(jié)等情況，見表1。

從表1中可以看出，導致鋼棒發(fā)生質量問題的缺陷主要來源于鋼棒生產制造過程的熔煉和成型環(huán)節(jié)。

2.開展試驗，識別控制點

針對問題發(fā)生的機理、原因，開展相關試驗。深入生產廠家生產一線，通過跟產與調研相結合的形式對各個鋼棒生產廠家的生產過程進行了摸底與分析，識別需管控的關鍵環(huán)節(jié)。

3.制定管控措施

根據(jù)獲得的試驗結果，結合鋼棒生產過程的研究，從鋼材的熔煉、成型、組批、交付及到貨驗收等多方面制定關鍵環(huán)節(jié)控制要求，提煉針對性的控制要求。

一是通過熔煉（電渣重熔）關鍵工序管控，從源頭防止異金屬夾雜缺陷的產生。

異金屬夾雜缺陷多數(shù)是在電渣重熔末期，由于操作不當將非本鋼種的材料熔入鋼體所導致，其發(fā)生數(shù)量占鋼棒質量問題的53.8%，通過對電渣重熔關鍵工序制定管控措施，可起到源頭預防的作用。

關鍵管控措施: 鋼錠電渣重熔時，假電極及底板應使用與所熔煉鋼材為同種牌號的材料;鋼錠電渣重熔時，不得將自耗電極完全熔掉，以避免假電極熔入情況發(fā)生。

二是通過頭尾管理管控，確保檢測取樣的有效性、鋼棒質量問題的可追溯性。

關鍵管控措施:對于直徑≥50mm的成品鋼棒，生產廠應進行頭尾管理，應在交付的成品鋼棒上進行頭尾標識(將相當于鋼錠頭部的鋼棒端面噴刷為“黃色”;將相當于鋼錠尾部的鋼棒端面噴刷為“綠色”)。

三是通過對低倍組織檢測的管控，杜絕鋼棒熔煉環(huán)節(jié)、成型環(huán)節(jié)產生的缺陷遺留到鋼棒產品的可能。

異金屬夾雜、縮孔殘余、疏松等熔煉環(huán)節(jié)產生的缺陷多存在于鋼錠的頭部或尾部，并可以通過低倍組織檢測進行有效的識別。

關鍵管控措施:規(guī)定生產廠應對每個重熔子爐的“頭、尾”進行低倍檢查，保證每個重熔子爐的“頭、尾”低倍檢查合格。

四是通過對鋼棒交貨表面狀態(tài)的管控，消除裂紋、折疊等表面缺陷。

表1 失效原因分析

鍛造成型鋼棒易產生折疊、裂紋等表面缺陷。

關鍵管控措施:對于熱鍛鋼棒應車光交貨。

五是通過對鋼棒組批的管控，降低質量問題發(fā)生的機率，縮小其影響范圍。

關鍵管控措施:所有的鋼棒應以重熔子爐進行組批。對于直徑≥80mm的鋼棒(1Cr21Ni5Ti不銹鋼棒及高溫合金鋼棒除外)，當有特殊情況，經供需雙方同意并在訂貨合同中注明時，生產廠允許以母爐進行組批，但生產廠在生產過程中應以重熔子爐為單位進行頭尾管理，并且生產廠必須在產品合格證中注明重熔子爐數(shù)量及重熔子爐編(批)號;母爐組批要求:以母爐進行組批的鋼棒，必須為同一熔煉爐號(即同一電弧爐號或同一非真空感應爐號或同一真空感應爐號);同一熔煉爐號澆鑄的鋼錠，當生產廠不能以同一重熔爐進行重熔時，可以由不同的重熔爐進行重熔。

4.固化工作成果，建立型號用鋼棒質量精細化管控標準

將相關工作成果進一步提煉和完善，兼顧在各試點單位驗證過程中遇到的問題制定了型號用鋼棒質量精細化管控標準;標準規(guī)定了型號用鋼棒的低倍組織檢查、化學成分檢查、交貨表面狀態(tài)、組批、頭尾管理等要求，精細了研究院對型號用鋼棒的質量管理水平，規(guī)范了各個鋼棒生產廠家的工作規(guī)程，實現(xiàn)了型號用鋼棒產品的質量控制點前移至生產廠家的目標。

二、實踐效果

一是彌補了現(xiàn)行的國軍標、國標等標準無法滿足型號質量要求的不足。

航天選用鋼棒涉及的標準主要有國軍標、國標、冶標，此外還有一些企標。上述標準為了保證其標準的適用性，技術要求不夠細化，無法滿足航天型號的高質量要求。筆者結合航天型號的使用特點及質量要求，對關鍵環(huán)節(jié)進行了細化、完善，彌補了現(xiàn)行的國軍標、國標等標準無法滿足型號質量要求的不足。推進了研究院型號用鋼棒質量管控的精細化水平，使得研究院在型號用鋼棒的質量管控能力方面，在行業(yè)內處于絕對領先的地位。

二是鋼棒質量問題的發(fā)生數(shù)量顯著減少，有效地提升了型號用鋼棒的質量可靠性水平。

準確地識別出了鋼棒生產、驗收過程中的質量控制關鍵點，提出了針對性的管控措施，顯著地減少了鋼棒質量問題的發(fā)生數(shù)量，大大提升了型號用鋼棒的質量保障能力。

三是降低了鋼棒驗收過程下取化驗料環(huán)節(jié)的工作難度。

針對鋼棒的頭尾管理制定了針對性的管控措施，統(tǒng)一規(guī)范了各個生產廠家的頭尾管理規(guī)則。通過實施，檢驗員可以立刻確定本批鋼棒的“頭尾”，大大降低了鋼棒驗收過程下取化驗料環(huán)節(jié)的工作難度和強度，效果顯著。

四是確保了鋼棒檢測取樣的有效性，避免了“錯漏檢”事故的發(fā)生。

創(chuàng)造性地制定了鋼棒頭尾管理規(guī)則，統(tǒng)一規(guī)范了各個鋼棒生產廠家的頭尾管理規(guī)則，檢驗員不再受不同廠家的不同規(guī)則所牽制，可以準確無誤地識別本批鋼棒的頭尾位置信息，確保了各檢測項目取樣位置的正確性，同時，有效地避免了“錯漏檢”事件的發(fā)生。

五是將質量控制點前移，實現(xiàn)生產源頭控制。

實現(xiàn)了將型號用鋼棒產品的質量控制點前移至生產廠家的目標，為避免研究院型號用鋼棒質量問題的重復發(fā)生奠定了堅實的基礎，為其它種類原材料的質量管控工作樹立了榜樣。

三、后續(xù)思路

實踐成果已成功應用于鋼棒生產單位，基于本項目成果生產、驗收的鋼棒產品已經應用于研究院各型號。顯著地提高了型號用鋼棒的可靠性水平，確保了鋼棒質量滿足型號使用要求，保障了研究院各型號的研制和批生產任務的順利進行，經濟、軍事效益顯著。同時，相關技術標準已通過研究院專家組、設計單位、用戶的評審，正式發(fā)布使用，可以有效地推廣在軍工領域其他物資質量保證單位，為其提高鋼棒質量管控能力提供有力的支撐。