鋼企大型檢測(cè)設(shè)備穩(wěn)定性控制

呂鐵軍

（湖南華菱漣源鋼鐵有限公司，湖南 婁底 417009）

直讀光譜儀和X-熒光光譜儀作為鋼企生產(chǎn)檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)配套檢測(cè)設(shè)備，直接用于煉鐵、煉鋼生產(chǎn)過(guò)程樣檢測(cè)，為鋼企生產(chǎn)提供技術(shù)指導(dǎo)，是鋼鐵企業(yè)的重要資產(chǎn)，也是重要檢驗(yàn)和生產(chǎn)工具。利用光譜儀隨機(jī)所帶的標(biāo)準(zhǔn)樣品對(duì)直讀光譜儀的標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化和利用標(biāo)準(zhǔn)樣品或者已知含量的控制樣品進(jìn)行類型標(biāo)準(zhǔn)化，是保證檢測(cè)準(zhǔn)確的前提。設(shè)備經(jīng)檢定/校準(zhǔn)合格，只是保證其在相應(yīng)周期的有效期限內(nèi)處于合格狀態(tài)的一項(xiàng)基本措施，但這并不等于檢定/校準(zhǔn)合格的檢驗(yàn)儀器設(shè)備在有限期限內(nèi)的準(zhǔn)確度始終保持不變。相反，由于檢驗(yàn)儀器設(shè)備自身的漂移或所處環(huán)境的影響等原因，儀器設(shè)備隨著其不斷使用或時(shí)間的推移而變化的，因此采用合適的過(guò)程監(jiān)控手段監(jiān)視設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)成為穩(wěn)順生產(chǎn)的重要手段。文章將討論如何利用簡(jiǎn)易的方法的更好進(jìn)行X-熒光光譜儀和直讀光譜儀的運(yùn)行能力控制和改善。

1 過(guò)程能力指數(shù)Cp概述

1.1 過(guò)程能力指數(shù)Cp度量

根據(jù)AIAG的SPC手冊(cè)，在用SPC進(jìn)行過(guò)程控制和改善的時(shí)候，Cp表征的是當(dāng)過(guò)程平均值和過(guò)程目標(biāo)值重合時(shí)候該過(guò)程的能力，其公式如下：

從上式可以看出，Cp的值是這個(gè)過(guò)程允許的公差（USL-LSL）和這個(gè)過(guò)程的控制范圍（UCL-LCL）之間的比值。式中σC表征的是過(guò)程的離散程度。

1.2 Cp與不合格率

以過(guò)程平均值和過(guò)程目標(biāo)值重合時(shí)的過(guò)程分布為例，見(jiàn)圖1。

圖1紅色的區(qū)域都代表超出LSL和USL的區(qū)域，是不合格的區(qū)域，即當(dāng)（USL-LSL）相對(duì)于（UCLLCL）縮小了的時(shí)候，產(chǎn)生不合格的概率增加了。Cp越大，產(chǎn)生不合格的幾率越小，檢測(cè)能力越高。表1是對(duì)于中間值和目標(biāo)值重合的過(guò)程，其Cp和不合格率之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

表1 Cp與不合格率對(duì)應(yīng)關(guān)系

2 將Cp導(dǎo)入大型檢測(cè)設(shè)備控制管理

在大型檢測(cè)設(shè)備控制管理中應(yīng)用Cp概念和計(jì)算公式過(guò)程中，如何定義（USL-LSL）和σc是有效性使用的關(guān)鍵。

考慮到X-熒光光譜儀和直讀光譜儀的檢驗(yàn)特性和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，實(shí)驗(yàn)室針對(duì)直讀光譜儀和X-熒光光譜儀檢測(cè)，各設(shè)備使用站室按檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)、以周為單位，對(duì)檢測(cè)樣品的某一典型低含量段進(jìn)行Cp計(jì)算。選取被檢測(cè)元素的再現(xiàn)性R作為（USL-LSL）的替代值使用，選擇以一周內(nèi)一個(gè)典型控樣30≤n?≤?50樣本數(shù)量的測(cè)量數(shù)據(jù)的SD值作為σC使用，即關(guān)鍵檢測(cè)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程能力指數(shù)公式調(diào)整如下：

檢測(cè)設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量水平按Cp可劃分為5個(gè)等級(jí)。按其等級(jí)的高低，在管理上可以作出相應(yīng)的判斷和處置，Cp的分級(jí)判斷和設(shè)備管理處置參考見(jiàn)表2。

表2 Cp與設(shè)備控制管理線

3 Cp過(guò)程監(jiān)控常見(jiàn)問(wèn)題及對(duì)策

（1）部分檢測(cè)元素Cp不足，數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表3 某兩型設(shè)備周運(yùn)行穩(wěn)定性能力監(jiān)控表

如表3所示，化一室QSG750直讀光譜儀在第4周出現(xiàn)P元素異常，第5周Si、P元素出現(xiàn)檢測(cè)能力不足，其余被監(jiān)控元素未見(jiàn)異常。經(jīng)調(diào)查，QSG750直讀光譜儀整體運(yùn)行未出現(xiàn)明顯異常，本次異常是設(shè)備機(jī)長(zhǎng)在此期間年休，且年休前未對(duì)設(shè)備進(jìn)行必要地描跡標(biāo)準(zhǔn)化，從而導(dǎo)致部分被檢元素的能力不足。

化三室M10直讀光譜儀從第2周開始出現(xiàn)C、P、S元素異常，第3周和第4周運(yùn)行能力持續(xù)下降，第5周時(shí)C元素檢測(cè)能力持續(xù)下降，P、S元素因檢驗(yàn)?zāi)芰?yán)重不足停機(jī)檢修。經(jīng)調(diào)查原因?yàn)橛糜跍y(cè)量C、P、S元素的第5#和第6#CCD檢測(cè)器老化導(dǎo)致，更換后恢復(fù)檢測(cè)能力。

（2）全部檢測(cè)元素Cp下降，如表4所示。

表4 某型設(shè)備周運(yùn)行穩(wěn)定性能力監(jiān)控表

由表4知，化三室M10直讀光譜儀從第3周開始出現(xiàn)Cu、S元素異常，第4周和第5周整體運(yùn)行能力持續(xù)下降，后期幾周基本保持在第5周水平。經(jīng)更換氬氣凈化管、氬氣室重新充裝氬氣、透鏡清理和凈化器置換后仍無(wú)能力提升。設(shè)備維護(hù)人員判斷，認(rèn)為屬于設(shè)備的共用電氣部分出現(xiàn)異常，直至與廠家聯(lián)系由廠家工程師整體更換分光系統(tǒng)后恢復(fù)。

（3）部分檢測(cè)元素Cp持續(xù)3周以上下降，數(shù)據(jù)見(jiàn)表5。

表5 某型設(shè)備周運(yùn)行穩(wěn)定性能力監(jiān)控表 Cp

如表5所示，化一室MXF2400型 X射線熒光光譜儀在第2周開始出現(xiàn)SiO2、Al2O3檢測(cè)能力的持續(xù)下降，第5周進(jìn)行了設(shè)備的基礎(chǔ)維護(hù)后，趨于穩(wěn)定狀態(tài)，但同時(shí)P元素出現(xiàn)異常波動(dòng)。考慮到Al2O3、P兩元素仍出現(xiàn)檢測(cè)能力不足，邀請(qǐng)廠家工程師對(duì)設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)檢查，結(jié)論為Si、Al、P的檢測(cè)器內(nèi)存在飛塵類異物導(dǎo)致檢測(cè)能力下降?？紤]到該設(shè)備的工作環(huán)境和被檢樣品為燒結(jié)礦，暫不做檢測(cè)器更換，作持續(xù)監(jiān)控處理。

4 結(jié) 語(yǔ)

經(jīng)過(guò)多年實(shí)際運(yùn)用，得出了一系列的檢測(cè)設(shè)備穩(wěn)定性運(yùn)行監(jiān)控和持續(xù)改進(jìn)的使用經(jīng)驗(yàn)如下：

（1）重金屬元素是進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性判斷的關(guān)鍵元素，設(shè)備整體能力下降與否，需對(duì)多個(gè)重金屬元素綜合判斷，輕元素只能作為參考；

（2）設(shè)備的部分元素的檢測(cè)能力遠(yuǎn)高于1.67時(shí)，并不代表該元素的檢測(cè)能力過(guò)剩，此時(shí)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注其它低指數(shù)的元素，進(jìn)行整體評(píng)估；

（3）設(shè)備整體運(yùn)行無(wú)異常，僅部分元素出現(xiàn)檢測(cè)能力下降，可以通過(guò)加強(qiáng)維護(hù)或更換該部分元素的檢測(cè)組件恢復(fù)檢測(cè)能力；

（4）全部元素出現(xiàn)檢測(cè)能力下降，一般可判斷為公用部分如光學(xué)、電氣部分或配套設(shè)備出現(xiàn)異常，需對(duì)設(shè)備進(jìn)行全面維護(hù)及整體排查；

（5）不論是否滿足檢測(cè)能力Cp＞1.33，對(duì)持續(xù)三周連續(xù)下降的都需做重點(diǎn)監(jiān)控，如有必要，安排應(yīng)急檢修；

（6）設(shè)備穩(wěn)定性運(yùn)行監(jiān)控不能替代檢測(cè)精密度的控制，僅可認(rèn)為是檢測(cè)精密度控制一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。