采用精益六西格瑪方法提高無磁鋼A磁導率合格率

馬貴斌

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司， 山西　太原　030003）

試（實）驗研究

采用精益六西格瑪方法提高無磁鋼A磁導率合格率

馬貴斌

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司， 山西太原030003）

太鋼型材廠針對無磁鉆鋌用鋼A磁導率合格率低的狀況，特立項采用精益六西格瑪方法，實施“定義—測量—分析—改進—控制”流程，提高無磁鉆鋌用鋼A磁導率合格率。在實施過程中，按照無磁鉆鋌用鋼磁導率合格率為80%的現(xiàn)狀與潛在最佳值之間的差距可提高70%～90%的原則，確定提高磁導率合格率83.3%的目標，對無磁鋼關鍵過程進行改進，并嚴格控制工藝參數(shù)，最終使無磁鋼A系列磁導率合格率已基本穩(wěn)定，2010年第四季度此值保持在97%以上，全年平均達到95.86%。

無磁鋼A磁導率合格率六西格瑪

精益六西格瑪方法包括了精益生產方法和六西格瑪管理方法。精益六西格瑪項目主要是解決復雜問題，把精益生產的方法和工具與六西格瑪?shù)姆椒ê凸ぞ呓Y合起來，實施流程采用新的“定義—測量—分析—改進—控制”流程，稱為DMAIC 1I，與傳統(tǒng)的DMAIC過程的區(qū)別在于它在實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分為精益改善活動和精益六西格瑪項目活動，其中精益改善活動全部采用精益生產的理論和方法。

1　項目的選題和界定

1.1選題理由

無磁鉆鋌用鋼A系列為太鋼新開發(fā)的重點品種，是太鋼型材廠徑鍛投產后的高效產品，該產品為高鉻高錳合結鋼，原料成本較低，但是用于石油鉆具行業(yè)，對材料磁導率要求極高，要求相對磁導率小于1.008，而無磁鋼生產流程較長，并且關鍵環(huán)節(jié)較多，在工藝控制過程中極易出現(xiàn)差錯影響磁導率而形成廢品和降級品。

1.2項目目標

無磁鉆鋌用鋼磁導率合格率現(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率合格率83.3%的目標。

1.3項目的流程（見圖1）

圖1　項目流程圖

1.4Y的定義和測量方法

無磁鋼磁導率合格率Y=磁導率合格支數(shù)÷磁導率檢驗總支數(shù)。

測量方法為按支逐支進行測量統(tǒng)計。

2　提高無磁鋼A的磁導率合格率的實施流程

2.1流程能力

如圖2所示，經(jīng)MINITAB軟件計算，無磁鋼A的磁導率顯著性概率P值＜0.005，符合正態(tài)分布。

圖2　磁導率值的概率圖

如圖3所示，無磁鋼A的磁導率數(shù)據(jù)非正態(tài)分布，經(jīng)BOX-COX轉換后，樣本均值為1.005 2，標準差為0.001，不考慮過程有無偏移時的過程性能指數(shù)Pp值=1.34，考慮過程由特殊原因引起偏差時的過程性能指數(shù)Ppk值=0.91。顯然，過程能力嚴重不能滿足要求。

圖3　磁導率值的過程能力

2.2測量系統(tǒng)分析

經(jīng)分析測量系統(tǒng)符合項目要求。

2.3因子查找

利用如圖4所示的魚骨圖進行因子查找。

圖4　魚骨圖

2.4關鍵因子篩選

通過失效模式分析，對11個重要因子進行了要因分析及風險度打分，對風險系數(shù)NRP在100以上的10項潛在要因進行下一步的針對性改進。經(jīng)過團隊成員頭腦風暴討論后，認為加熱溫度、保溫時間、溫鍛鍛造時淬水時間規(guī)范、磁導率儀操作規(guī)范、檢測環(huán)境以及檢測點狀態(tài)六項存在快贏機會。

2.5重要因子確定

對FMEA找出了10個風險優(yōu)先系數(shù)較高的輸入因子，并進行了部分快速改善，確定了需要在下一階段改善的重要因子，見表1。

表1　下階段改進方案

3　分析和改進

3.1化學成分對磁導率的影響回歸分析

選取57個爐號的無磁鋼，對其Cr、Mn化學成分（見表2）與磁導率值的影響關系進行回歸分析，磁導率小于1.008 0為合格，大于1.008 0為不合格。

表2　無磁鋼A原化學成分　%

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

回歸分析結果顯示自變量Mn含量和Cr含量的P值均為0.000，均小于0.05。可見無磁鋼A的化學成分對其磁導率的影響效果顯著。

從以上分析可以看出：Mn含量越高，磁導率越低；而Cr含量越高，磁導率越低。這也符合鋼材磁性與組織的關系，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Mn的含量，降低Cr的含量是改進的方向。

3.2化學成分改進試驗

對10爐鋼采取了提Mn降Cr的改進試驗。試驗結果為：w（Mn）最低為18.65%，w（Cr）最高為17.49%。經(jīng)檢測，磁導率全部低于標準要求的1.008。

為此，將無磁鋼影響磁導率的關鍵化學成分含量進行了調整，見表3。

表3　無磁鋼A調整后化學成分　%

3.3調整后化學成分改進驗證

1）建立假設：假設一，改進后磁導率合格率沒有提高；假設二，改進后磁導率合格率有所提高。

2）Minitab分析：經(jīng)雙比例檢驗顯示P值為0.024，小于0.05，拒絕假設一，說明改進后磁導率合格率有所提高。

3.4電渣熔速改進

3.4.1熔速設定值改進

電渣冶煉過程（示意圖見圖5）是一個固體逐步熔化后逐步再凝固的過程。

改進前，采用Φ620 mm的冶煉電渣錠，設置熔速為600 kg/h，熔速較大，熔速值基本達到了直徑的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，適當延長熔化時間，改善結晶效果，減少偏析等缺陷。為此，將熔速設定值設置為550 kg/h，此值小于0.9倍的鋼錠直徑。

圖5　無磁鋼A電渣過程示意圖

3.4.2改進效果

對電渣熔速工藝進行改進后，低倍偏析率由20%降至0，偏析問題得以徹底解決，磁導率局部偏高現(xiàn)象再未發(fā)生（見圖6）。

圖6　無磁鋼A低倍效果

3.5分析改進階段小結

本階段主要對化學成分和電渣熔速進行了調整，無磁鋼磁導率合格率提升明顯。2010年7月份和8月份均達到了90%以上，見圖7。

4　控制

4.1控制方法（見表4）

4.2控制效果

通過調整Mn含量和Cr含量并控制電渣熔速，無磁鋼A的磁導率明顯提升并達到預期目標，如圖8所示。最后采用六西格瑪分析工具對改進效果進行了驗證。

圖7　2010年3—8月份無磁鋼磁導率合格率趨勢圖

表4　控制方法

圖8　2010年3—12月份無磁鋼磁導率合格率趨勢圖

4.3控制圖

4.3.1Mn含量的控制圖（見圖9）

4.3.2Cr含量的控制圖（見下頁圖10）

圖9　Mn含量控制圖

5　結論

1）太鋼型材廠利用精益六西格瑪方法作為指導，結合實際生產工藝特點，通過對無磁鋼關鍵過程進行改進，并嚴格控制工藝參數(shù)，無磁鋼A系列磁導率合格率已基本穩(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、實用的制造流程化工藝參數(shù)，提高了產品質量，縮短了制造周期，為無磁鋼的市場開拓創(chuàng)造了良好的條件，取得了預期的效果。

[1]吳嘉晟，鄭太興.制造業(yè)六西格瑪應用手冊[M].北京：中國人民大學出版社，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技術工作，工程師。