超微晶互感器鐵芯熱處理過程中產(chǎn)品合格率的提升

高學(xué)功

摘 要：本文對(duì)提升超微晶互感器鐵芯熱處理過程中產(chǎn)品合格率提出具體的解決措施，并進(jìn)行實(shí)踐和效果驗(yàn)證。結(jié)果表明，對(duì)策實(shí)施后超微晶鐵芯產(chǎn)品合格率有顯著提高。

關(guān)鍵詞：超微晶;合格率;熱處理

中圖分類號(hào)：TN249 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2019）34-0053-03

Improving the Qualified Rate of Products in the Heat Treatment

Process of the Core of the Super Microcrystalline Transformer

GAO Xuegong

（Xinyang Nuclear Industry Electric Co.， Ltd.，Xinyang Henan 464000）

Abstract： In this paper， specific measures were put forward to improve the qualified rate of the products in the process of heat treatment of the core of the super microcrystalline transformer， and the practice and effect verification were carried out. The results show that the qualified rate of super microcrystalline iron core products has been significantly improved after the implementation of the countermeasures.

Keywords： super microcrystalline;qualified rate;heat treatment

超微晶鐵芯是以非合金為原料（或?yàn)榛A(chǔ)），經(jīng)超微晶化熱處理而成。經(jīng)熱處理后，使非晶態(tài)組織晶化，產(chǎn)生納米級(jí)尺寸的微細(xì)晶粒，獲得所需的最佳性能。

自1988年日本Yoshizawa推出具有優(yōu)異軟磁性能的納米晶以來，國內(nèi)外對(duì)最典型的鐵基超微晶材料進(jìn)行了大量基礎(chǔ)研究、生產(chǎn)工藝及應(yīng)用研究。在此基礎(chǔ)上，超微晶在小型化的高頻電磁器件上得到應(yīng)用。20世紀(jì)90年代初，又在高頻大功率變壓器中獲得廣泛應(yīng)用。近年來，隨著我國電力事業(yè)的發(fā)展，以及高壓輸電線路的增多，對(duì)電流互感器的要求也相應(yīng)提高，超微晶鐵芯的高性能價(jià)格比被越來越多的用戶所接受。

1 現(xiàn)狀調(diào)查

為進(jìn)一步對(duì)實(shí)際情況進(jìn)行量化分析，筆者對(duì)2018年8月份每爐超微晶鐵芯的產(chǎn)品合格率進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如表1所示。

從表1可知，每爐超微晶鐵芯合格率在54%～73%波動(dòng)較大，且平均合格率為63.26%，處于較低水平。

2 原因分析

根據(jù)超微晶鐵芯的生產(chǎn)工藝流程，公司QC小組在進(jìn)行實(shí)地考察研究后，從材料、操作、設(shè)備、技術(shù)四個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了分析，得到影響超微晶鐵芯合格率的末端因素為：①原材料質(zhì)量缺陷;②纏繞帶材工人技術(shù)不熟練;③帶材加工過程中硅橡膠及護(hù)盒組裝不規(guī)范;④真空退火爐電爐絲導(dǎo)熱不均勻;⑤每爐鐵芯總重過多;⑥熱處理過程中鐵芯擺放方式有誤;⑦熱處理過程中溫度及時(shí)間控制不佳。

3 要因確認(rèn)

3.1 驗(yàn)證末端因素

對(duì)于全部可能因素，QC小組成員以車間大量生產(chǎn)的80/120/30規(guī)格超微晶鐵芯為例，對(duì)第二部分提出的末端因素進(jìn)行逐一驗(yàn)證。

3.1.1 原材料質(zhì)量缺陷。同供應(yīng)商指派有關(guān)技術(shù)人員共同進(jìn)行超微晶鐵芯熱處理，得到的超微晶鐵芯產(chǎn)品每爐都能穩(wěn)定在較高合格率，故將原材料質(zhì)量缺陷歸為非要因。

3.1.2 纏繞帶材工人技術(shù)不熟練。纏繞帶材這一工藝流程本身技術(shù)含量較低，從事該流程的工人在此之前有著多年互感器線圈繞線經(jīng)驗(yàn)，并在從事帶材纏繞工作前統(tǒng)一進(jìn)行了上崗培訓(xùn)。因此，該因素不是導(dǎo)致超微晶互感器鐵芯產(chǎn)品合格率較低的原因，歸為非要因。

3.1.3 帶材加工過程中硅橡膠及護(hù)盒組裝不規(guī)范。通過觀察發(fā)現(xiàn)，工人操作熟練，規(guī)范度高，且組裝出的半成品經(jīng)統(tǒng)一檢驗(yàn)也維持在較高規(guī)范率。因此，將該因素歸為非要因。

3.1.4 真空退火爐電爐絲導(dǎo)熱不均勻。真空退火爐為公司于2018年購入作超微晶鐵芯生產(chǎn)用，設(shè)備較新，且定期維護(hù)日志并未記載電爐絲導(dǎo)熱不均勻等相關(guān)問題，專業(yè)技術(shù)人員現(xiàn)場檢修也未發(fā)現(xiàn)電爐絲存在問題。經(jīng)技術(shù)檢查并未發(fā)現(xiàn)真空退火爐存在電爐絲導(dǎo)熱不均勻問題，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)良好，電爐絲導(dǎo)熱不均勻歸為非要因。

3.1.5 每爐鐵芯總重過多。在一定范圍內(nèi)，增加每爐鐵芯擺放數(shù)量，產(chǎn)品合格率變化不大，超出該范圍后，增加每爐擺放鐵芯數(shù)量，產(chǎn)品合格率明顯下降。在熱處理爐功率恒定的情況下，每爐擺放鐵芯增加到一定數(shù)量后，由于整體質(zhì)量較大，導(dǎo)致鐵芯無法受熱實(shí)現(xiàn)完全晶化，降低產(chǎn)品合格率。每爐鐵芯總重過多歸為要因。

3.1.6 熱處理過程中鐵芯擺放方式有誤。平鋪擺放鐵芯時(shí)，產(chǎn)品合格率明顯高于堆疊較多的鐵芯擺放方式;擺放間隙相同條件下，邊緣位置鐵芯產(chǎn)品合格率略高于中央位置的鐵芯。熱處理過程中鐵芯擺放方式歸為要因。

3.1.7 熱處理過程中溫度及時(shí)間控制不佳。不同熱處理控溫模式得到的超微晶鐵芯產(chǎn)品合格率有顯著差別，熱處理過程中溫度及時(shí)間控制歸為要因。

3.2 要因總結(jié)

根據(jù)以上分析，得出導(dǎo)致超微晶鐵芯產(chǎn)品合格率較低的三個(gè)要因是：每爐鐵芯擺放總重較多;熱處理過程中鐵芯擺放方式有誤;熱處理過程中時(shí)間及溫度控制不佳。

4 制定對(duì)策

針對(duì)上述三點(diǎn)要因，提出具體的對(duì)策。

對(duì)于每爐鐵芯擺放總重較多的問題，要將每爐鐵芯擺放總重控制在合理水平。具體來說，第一，確定每爐可擺放鐵芯最大總重量大致范圍;第二，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，盡可能達(dá)到資源最大化利用。

對(duì)于熱處理過程中鐵芯擺放方式有誤的問題，可以多次嘗試確定適當(dāng)?shù)蔫F芯擺放方式。具體措施為：根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)鐵芯擺放方式進(jìn)行調(diào)整，找出最合適的擺放方式以確保產(chǎn)品合格率。

對(duì)于熱處理過程中時(shí)間及溫度控制不佳的問題，可以根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整熱處理設(shè)定工序。具體來說，第一，從理論上分析熱處理過程中導(dǎo)致鐵芯產(chǎn)品合格率低的原因;第二，聘請(qǐng)專業(yè)技術(shù)指導(dǎo)人員共同探討適當(dāng)?shù)目販啬Ｊ健?/p>

5 對(duì)策實(shí)施

5.1 將每爐鐵芯總重控制在合格率較高的最大水平

根據(jù)第四部分的內(nèi)容確定在維持較高產(chǎn)品合格率前提下，每爐可擺放最大質(zhì)量約為125kg。以此為標(biāo)準(zhǔn)制定每爐超微晶鐵芯總質(zhì)量的擺放標(biāo)準(zhǔn)，并記錄在操作工序中進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。

5.2 確保熱處理過程中鐵芯擺放方式正確

第一，每爐鐵芯以平鋪的方式進(jìn)行擺放，盡量保持鐵芯擺放均勻、無堆疊;第二，根據(jù)鐵芯距邊緣的位置適當(dāng)調(diào)整鐵芯間隙，靠近邊緣的鐵芯擺放較為緊密，靠近中間的鐵芯擺放相對(duì)稀疏，確保每只鐵芯之間應(yīng)該有1～2cm的間隔。

5.3 設(shè)置合理的熱處理控溫模式

在超微晶鐵芯晶化熱處理過程中，最關(guān)鍵的是控制超微晶化處理溫度。在現(xiàn)有技術(shù)中，通常的超微晶化處理溫度（T）控制在高于晶化溫度（Tx），低于化合相（結(jié)晶相）析出溫度（Tx’），因?yàn)榈陀赥x溫度，不能形成超微晶，高于Tx’溫度時(shí)，將析出化合物相，微晶晶粒粗化，導(dǎo)致磁性能嚴(yán)重惡化。為此，超微晶化處理在晶化溫度Tx與化合物相析出溫度Tx’之間的溫度范圍進(jìn)行，一般超微晶晶化處理溫度在晶化溫度（30～80℃）范圍內(nèi)進(jìn)行[1]。

熱處理的爐溫控制范圍過大、爐內(nèi)各點(diǎn)溫度不均勻會(huì)導(dǎo)致鐵芯的導(dǎo)磁特性降低，鐵芯的工作溫升過高，功率損耗過大，對(duì)機(jī)械強(qiáng)度、磁導(dǎo)率都會(huì)產(chǎn)生影響。對(duì)此，公司專門聘請(qǐng)專業(yè)技術(shù)人員實(shí)地研討后進(jìn)行相關(guān)作業(yè)指導(dǎo)。

6 檢查效果

6.1 結(jié)果

對(duì)策實(shí)施后，生產(chǎn)車間現(xiàn)場管理人員同專業(yè)技術(shù)人員一同進(jìn)行了超微晶鐵芯的生產(chǎn)試驗(yàn)，并對(duì)得到的產(chǎn)品進(jìn)行合格率統(tǒng)計(jì)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2所示。

從表2可知，對(duì)策實(shí)施后超微晶鐵芯產(chǎn)品合格率有顯著提高，且每爐產(chǎn)品合格率都能穩(wěn)定在接近100%的范圍內(nèi)。

6.2 效益

6.2.1 經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)過這次技術(shù)改造后，大大提高了超微晶鐵芯產(chǎn)品合格率，同時(shí)也提高了生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)省了原材料，為核工電氣帶來可觀的直接經(jīng)濟(jì)效益。原每爐超微晶鐵芯利潤率為14.65%，項(xiàng)目實(shí)施后每爐超微晶鐵芯利潤率為23.02%，產(chǎn)品合格率的提升幫助公司每爐超微晶鐵芯直接增收57%，考慮到實(shí)際人工及廠房、設(shè)備損耗等成本，實(shí)際率潤率提升58%。

6.2.2 社會(huì)效益。超微晶鐵芯生產(chǎn)是互感器行業(yè)的重要組成部分，通過實(shí)施本次QC項(xiàng)目，公司對(duì)超微晶鐵芯的生產(chǎn)工藝流程進(jìn)行了整改，產(chǎn)生了如下社會(huì)效益。

①本次技術(shù)改造是在與同行的交流學(xué)習(xí)和對(duì)過往同行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，其成功不僅是對(duì)核工電氣公司生產(chǎn)能力與競爭力的提升，更是整個(gè)行業(yè)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)成功案例，能為后面具有同類問題的企業(yè)尋求解決之道提供參考和借鑒。

②超微晶鐵芯的生產(chǎn)屬于低排放、低粉塵、低污染行業(yè)，產(chǎn)品合格率的提升進(jìn)一步減少了原料消耗，降低了單位產(chǎn)品的資源消耗（人力、電力、設(shè)備損耗等），使企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)更加符合綠色發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展的理念。

6.2.3 隱形效益。與此同時(shí)，運(yùn)用質(zhì)量控制方法解決超微晶生產(chǎn)過程中產(chǎn)品合格率低的過程也為公司帶來了顯著的隱形效益。

①細(xì)節(jié)梳理超微晶鐵芯生產(chǎn)工序。本課題的研究，其實(shí)就是一個(gè)深入研究超微晶鐵芯生產(chǎn)工序流程、梳理生產(chǎn)細(xì)節(jié)的過程。這個(gè)研究既有大量的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，又有大量細(xì)致的觀察和邏輯推導(dǎo)。在這個(gè)觀察過程中，發(fā)現(xiàn)了許多以前沒有發(fā)現(xiàn)的問題，特別是熱處理流程的細(xì)節(jié)處理問題，在本次課題中得到了梳理和糾正。

②有效規(guī)范生產(chǎn)行為。本課題的研究，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了許多平時(shí)沒有發(fā)現(xiàn)的員工對(duì)質(zhì)量控制及信息系統(tǒng)的操作問題，糾正了以前的錯(cuò)誤觀念和認(rèn)知，對(duì)廣大車間生產(chǎn)人員進(jìn)行了非常有意義的科普，規(guī)范了期日常生產(chǎn)行為習(xí)慣。

③加強(qiáng)員工節(jié)約意識(shí)。節(jié)約成本是信陽核工電氣有限公司一貫的戰(zhàn)略舉措。而此課題正中靶心，解決了節(jié)約生產(chǎn)中最關(guān)鍵問題：原材料節(jié)約。產(chǎn)品合格率的提高直接提高了原材料利用率，降低生產(chǎn)成本的同時(shí)避免了原料浪費(fèi)，樹立了節(jié)約生產(chǎn)的先進(jìn)觀念。

④積累大量寶貴經(jīng)驗(yàn)。從本課題選題到結(jié)題，核工QC小組積累了大量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)挖掘的寶貴經(jīng)驗(yàn)，以及生產(chǎn)過程中的寶貴經(jīng)驗(yàn)。筆者會(huì)將這些經(jīng)驗(yàn)加以總結(jié)，用以指導(dǎo)以后的生產(chǎn)工作。

7 結(jié)論

通過本次QC小組活動(dòng)，提高超微晶互感器鐵芯平均合格率的效果很顯著，優(yōu)化產(chǎn)品的同時(shí)為公司帶來了新的市場，提高了經(jīng)濟(jì)效益，增強(qiáng)了其用QC方法去發(fā)現(xiàn)問題、研究問題、解決問題的能力，為今后的活動(dòng)積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]全白云，許妍，諸宇.大尺寸超微晶鐵芯退火時(shí)的特點(diǎn)[M].北京：金屬功能材料，1997.