提高车轮热处理工序合格率 - 图文-

1、提高车轮热处理工序合格率马钢车轮公司车轮4#炉热处理线QC小组一小组活动背景车轮公司4#炉热处理线为车轮热处理主线,每年承担了近40万件车轮热处理生产任务。这些任务中包含了车轮公司95%以上非常规车轮(出口车轮、高精尖车轮以及一些异型轮件的热处理生产任务。因此提升生产线产能,提升热处理质量控制水平是该生产线永恒的课题。二小组概况本QC小组成立于2005年,2005-2008年期间主要开展了提升生产线产能方面的活动。从2009年开始,小组将活动主题转为提升热处理质量控制水平方面。小组成员组成及活动基本情况见表1。表1小组名称车轮4#炉热处理线QC小组课题名称提高车轮热处理工序合格率课题类型现场型

2、小组人数9人活动次数14次本次活动时间2010.1月-11月姓名性别年龄组内分工文化程度岗位程德利男38策划协调(组长大学分厂副厂长张志平男41统计工具应用大专质量工程师强坤男39调查、统计大专区工国新春男23统计、会议记录大学区工雍军男43调查、对策实施、跟踪大专作业长、技师张宝良男47调查、对策实施、跟踪大专作业长、技师费苏东男52调查、对策实施、跟踪高中作业长、技师李敏勇男47调查、对策实施、跟踪高中作业长、高级工叶云峰男47调查、对策实施、跟踪大专作业长、技师三工艺流程及产品简介 工艺流程简介 产品部位名称简介四选题理由 99.77%99.82%99.81%99.79%100.00%公

3、司指标统计数据 选择课题99.85%2010统计、制图:国新春2009年1-12月热处理工序合格率99.85%99.75%99.84%99.89%99.78%99.84%99.82%99.80%99.65%99.70%99.75%99.80%99.85%99.90%99.95%1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月2010年车轮公司下达指令:热处理工序合格率指标为99.85%提高车轮热处理工序合格率99.81%年指标2009年全年平均值 图1五活动计划: 图2活动计划表(计划拟定:程德利时间:2010元月1日六目标值设定车轮公司2010年热处理工序合格率考核指标为99.85%。

4、因此小组将活动目标值确定为:热处理工序合格率达到99.85%。 2009年实际值目标值S199.81%99.85%99.79%99.80%99.81%99.82%99.83%99.84%99.85%热处理工序合格率七目标可行性分析1.现状小组首先对2009年1-12月份热处理废品进行分项统计分析:表2(数据来源:信息中心2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月合计热处理废品率在废品中所占比率表面硬度废品657089.6%合计8573865371492821454943406430.19%根据分项统计结果,小组对2009年的热处理废品做饼分图分析: 从分析可知,表面硬度废品率高是导致2

5、009年热处理工序合格率低的主要症结。表面硬度废品率高人设备物料方法环境 大平差炉加热时间控制波动大,车轮实际加热时间有波动加热工对每件车轮实际加热时间无法跟踪淬火台调整不符合要求淬火工岗位责任心不强考核系统不完善4#、5#均匀性差炉度场不均匀炉子况差火水不能均匀覆盖整个踏面待淬火车轮表层有脱碳火后表面硬度低加热后,车轮存在脱碳层检测时表面完全去除待淬火车轮辋高散差大辋求淬火台喷嘴调整没有标准化工艺参数设计不合理淬火台喷嘴调整方式没统一淬火台喷嘴调整方式不合理工艺参数制定合理性受工艺员个人业务能力影响大没有建立工艺评审制度夏季淬火水温高,冷却能力下降淬火采用循环水,加入新水少,水温容易升高没有

6、淬火水冷却装置2.目标制定依据八原因分析小组对造成“表面硬度废品率高”的原因进行多次讨论、分析,经整理绘制因果图如下:图5表面硬度废品率高因果分析图(整理、制图:张志平日期:2010元月18最终寻找到9个末端因素:表3末端因素末端因素末端因素1加热工岗位技能培训不够4炉子热工状况差7淬火台喷嘴调整方式不合理2加热工对每件车轮实际加热时间无法跟踪5未对淬火前车轮辋高作工艺控制要求8没有建立工艺评审制度3质量考核系统不完善6车轮硬度检测时表面脱碳层没完全去除9没有淬火水冷却装置九要因确认:为了找出导致表面硬度废品率高的主要原因,小组对9个末端因素按照定方法、定标准、定人、定地点、定时间五个方面制定

7、了要因确认计划表,开展了要因确认:表4编号末端因素确认方法确认标准确认人确认地点确认时间1加热工岗位技能培训不够查询相关人员技能档案,培训记录以及工作业绩情况岗位技能评价在60分以上为合格雍军教育培训室以及分厂办公室2010年元月2加热工对每件车轮实际加热时间无法跟踪现场跟踪,临时记录一批车轮装出炉时间要求符合产品工艺,同一装炉批次加热时间波动不能超过工艺中限15分钟强坤作业现场2010年元月3质量考核系统不完善查询作业区质量考核办法,现场检查淬火台调整情况查询考核办法中是否有专门针对淬火台调整质量的考核内容雍军分厂办公室和作业现场2010年元月4炉子热工状况差查询2009年特殊过程设备能力评

8、价数据(黑匣子数据要求温度均匀性在10以内国新春研发部2010年元月5未对淬火前车轮辋高作工艺控制要求查询工艺和现场实物抽查车轮实际辋高波动控制在1mm内强坤作业现场2010年元月6车轮硬度检测时表面脱碳层没完全去除查询取样数据和现场跟踪检测车轮外侧面碳含量是否比轮辋芯部低0.03%以上国新春研发部、作业现场2010年元月7淬火台喷嘴调整方式不合理现场跟踪现场确认喷嘴的调整方式是否简便程德利作业现场2010年元月8没有建立工艺评审制度查询工艺评审情况,检查现场工艺执行情况是否有工艺评审记录程德利作业现场研发部2010年元月9没有淬火水冷却装置现场查看以及查询淬火水温记录是否有冷却装置以及水温是

9、否符合工艺要求低于35国新春作业现场2010年元月要因确认1:加热工岗位技能培训不够小组对4#炉在岗加热工从技能级别、在岗工作年限、特殊工种复审情况、岗位培训记录、2009工艺违规次数、岗位技能评价等方面进行了调查,调查结果如下:姓名技能级别在岗工作年限特殊工种复审岗位培训2009年工艺违规次数岗位技能评价吕刚高级工12正常合格无87洪艳高级工11正常合格无81黄瑞跃高级工14正常合格无92杨军高级工14正常合格无90慕刚技师10正常合格无90李萍高级工11正常合格无85李春飞高级工11正常合格无82徐俊技师12正常合格无92小组最终确认:加热工岗位技能培训不够不是要因。要因确认2:加热工对每

10、件车轮实际加热时间无法跟踪(以下简称:每件车轮实际加热时间波动影响小组对现场实际操作进行跟踪调查,1月16日白班,人工跟踪调查一炉ZD840-SZ车轮的实际加热时间,共计44件,最长加热时间2h58min,最短加热时间2h26min,波动为32min,其中有部分车轮实际加热时间低于工艺要求下限2h30min,不符合工艺要求。跟踪数据见下表:序号装炉时间出炉时间加热时间序号出炉时间加热时间序号装炉时间出炉时间加热时间113:3516:1502:401616:3502:353114:2416:5002:26213:3616:1602:401716:3602:353214:2517:0502:403

11、13:3816:1702:391816:3702:343314:2717:0702:40413:4016:1802:381916:3802:333414:2917:1102:42513:4116:1902:382016:3902:333514:3017:1502:45613:4316:2002:372116:4002:323614:3217:3002:58713:4516:2202:372216:4102:313714:3417:3202:58813:4616:2302:372316:4202:313814:3517:3302:58913:4816:2402:362416:4302:30391

12、4:3717:3402:571013:5016:2502:352516:4402:294014:3917:3602:571113:5116:2602:352616:4502:294114:4017:3702:571213:5316:2902:362716:4602:284214:4217:3802:561313:5516:3002:352816:4702:274314:4417:3902:551413:5616:3302:372916:4802:274414:4517:4002:551513:5816:3402:363016:4902:27现场对4#炉淬火工进行询问调查,反映每炉车轮装满后,操

13、作工只能对每炉第一件车轮实际加热时间进行跟踪确认,而其他车轮加热时间受淬火节奏,设备故障等因素的影响,操作工只能进行估测。小组最终确认:每件车轮实际加热时间波动影响是主要因素。要因确认3:质量考核系统不完善淬火台调整质量主要指淬火台各单台水压极值大小调整和淬火台各喷嘴出水状态调整,调整方法是手动,不能留下客观数据。调整好与坏很难进行针对性评价。淬火台调整质量因人存在较大差异。跟踪元月15-17日淬火台实际调整情况见下表。表7(信息来源:淬火现场制表:雍军15日16日17日波动范围标准要求0.04大夜班54405白班103小夜班2查询分厂质量考核办法,里面没有专门针对淬火台调整质量的考核内容。小

14、组最终确认:质量考核系统不完善是主要因素。要因确认4:炉子热工状况差小组调取了2009年特殊过程设备能力年度评价中的4#、5#炉黑匣子测温曲线: 小组最终确认:炉子热工状况差非要因。要因确认5:未对淬火前车轮辋高作工艺控制要求小组对车轮粗加工工艺进行了调查,工艺上对粗加工工序的辋高控制作了明确要求,要求控制在1mm范围内。 图8小组成员强坤现场抽测了部分粗加工车轮的辋高实际值(表值,抽查结果显示,粗加工辋高控制符合工艺要求,也符合淬火台要求。要因确认6:车轮硬度检测时表面脱碳层没完全去除2009年小组发现部分车轮外侧面硬度偏低较多,取样进行表面化学成分分析时,发现表层组织有脱碳现象,表层金属碳

15、含量最大比芯部低0.17%。 图9车轮外侧面化学成分梯度分析图10车轮外侧面金相组织照片分析脱碳原因时,发现和轧前加热关系密切,当轧制不顺,加热时间较长时,脱碳层将显著加深。对于此因素,本小组无法从源头控制,但是本小组可以在检测工序进行跟踪,及时分析表面硬度不合格车轮表面脱碳层是否完全消除,同时能对本小组活动提供准确数据。小组最终确认:车轮硬度检测时表面脱碳层没完全去除为主要因素。要因确认7:淬火台喷嘴调整方式不合理小组现场跟踪淬火台喷嘴调整情况时发现,喷嘴调整非常不方便,喷嘴出水方向调节完全靠人工搬动喷管来完成,调节随意性很大。并且在开始淬火时,喷水飞溅厉害,工人操作环境差,淬火工调节喷嘴的

16、积极性不高。 图11现场淬火水喷溅厉害小组最终确认:淬火台喷嘴调整方式不合理为主要因素。要因确认8:没有建立工艺评审制度工艺参数制定由研发部负责,本小组不能控制。以前虽然有发现这类问题,但是发生机率很小,近几年只在2008年发现一起存在此类问题: 查询研发部工艺评审制度已经完善。小组最终确认:没有建立工艺评审制度非要因。要因确认9:没有淬火水冷却装置现场调查冷却塔已投入使用,同时研发部在工艺上对水温要求作了明确规定,不同水温有不同的工艺参数要求。当水温高于35时,停止淬火。检查2009年7-9月淬火记录,水温没有出现超过35情况 图13冷却塔图14热处理工艺对水温要求小组最终确认:没有淬火水冷

17、却装置非要因。根据以上对末端因素的具体分析,小组找到了造成2009年表面硬度废品率高4个主要因素:表9要因表序号要因1每件车轮实际加热时间波动影响2质量考核系统不完善3车轮硬度检测时表面脱碳层没有完全消除4淬火台喷嘴调整方式不合理十制定对策:小组对4个要因,按照“5W1H”原则制定了对策表:表10对策表序号要因对策目标措施地点完成人完成日期1每件车轮实际加热建立一种跟踪方法,跟踪每件车每批次车轮加热时间波动控制在1.规范4#炉装炉方式办公室和现场2010.3.10强坤国新时间波动影响轮的实际加热时间10min内,且符合工艺要求2.设计4#炉单件跟踪制度春2质量考核系统不完善优化质量考核系统,强

18、化对淬火台调整质量的考核淬火台单台水压极值控制不大于0.04MPa;喷嘴出水情况完好。1.设计一个新的针对淬火台调整质量的考核指标2.四班宣贯新的考核指标办公室2010.3.15程德利、张志平、雍军3车轮硬度检测时表面脱碳层没有完全消除对表面硬度不合车轮进行辋面返工重新测试硬度表硬不合格品二次返工测试合格率大于50%1.建立车轮一次表面硬度不合格台帐2.返工测试前要求加工工序将车轮辋面金属余量全部去除检测线现场2010.2.5国新春、强坤4淬火台喷嘴调整方式不合理改进淬火台喷嘴的调整方法调整简便,调整方式统一。现场没有淬火水喷溅。1.设计一种新喷嘴2.重新设计喷嘴调节方式淬火现场2010.3.

19、30程德利、5位作业长十一对策实施过程:实施一:每件车轮实际加热时间波动影响对策实施4#炉淬火线为自动生产线,理论上生产应该是匀速装出炉,操作工记录好每装炉批第一件车轮的装出炉时间,就可以推算出其它车轮的实际加热时间。但实际生产时,因设备、操作等因素影响,人工干涉较多,淬火节奏波动较大,装出炉并不是匀速的。当装炉量大,淬火节奏较慢时,车轮实际加热时间易超出工艺要求时间,当装炉量较少,淬火节奏较快时,车轮实际加热时间就会低于工艺要求时间。小组针对此情况,制定了两项对策,一是规范4#炉装炉方式;二是制定4#炉单件跟踪制度。通过规范4#炉装炉方式,匹配4#炉和淬火台小时产量,稳定淬火节奏。通过制订4

20、#炉单件跟踪制度,控制每件车轮实际加热时间符合工艺要求。1、规范4#炉装炉方式A.计算每个角度可以装炉数量,确定布料方式公式:每个角度装炉数量=3600*X*T2/(T1+70/55其中:淬火时间T1将单位换算成秒;加热时间T2将单位换算成小时,T2数值按照工艺时间的上下限取中值(如工艺2-2.5小时,T2取2.25小时备注:最终确定的每角度装炉数量不能超过车轮外径确定的装炉数量B.根据淬火台小时产量,确定一炉最多装炉数量公式:一炉最多装炉数量=3600*X*T2/(T1+70备注:按照A公式得出的布料方式装炉,装一炉总数量不超过公式计算值。X-能同时开启的淬火台数,T1-淬火时间,T2-加热

21、时间2、制定4#炉单件跟踪制度小组人员根据4#炉现场控制情况,建立了4#炉人工单件跟踪制度:a对4#炉梅花桩进行编号,保证每个角度梅花桩都有一个固定的号码;b在炉底画面上清晰标明每个加热段区间;c将淬火台操作室炉底装炉画面传送到4#炉加热工操作室,保证加热工能清楚看到装炉情况;d设计4#炉装出炉记录表,跟踪每个角度车轮的装出炉时间、每炉钢的装炉方式和装炉数量;e设计4#炉生产时温度异常情况记录表,对温度异常车轮进行跟踪,并通知淬火工在出炉淬火时进行标识。 图154#炉装出炉记录表图164#炉生产时温度异常情况记录表 图174#炉梅花桩编号对策实施效果验证:对策实施后,根据4#炉装出炉记录表的数

22、据进行统计,同批次每件车轮的实际加热时间波动可以稳定控制在10分钟以内,且符合工艺要求。3月14日小组安排组员强坤对现场实际生产情况进行抽查,抽查时生产车轮规格为KNR860CY-2,抽查件数为29件。抽查实际情况见下表。图18现场填写的4#炉装出炉记录表序号装炉时间出炉时间加热时间序号装炉时间出炉时间加热时间118:3821:0902:311719:2021:5202:32 218:4021:1302:331819:3022:0102:31 318:4321:1602:331919:3222:0402:32 418:4521:1902:342019:3522:0802:33 518:4821

23、:2202:342119:3822:1002:32 618:5021:2502:352219:4022:1302:33 718:5221:2702:352319:4322:1702:34 818:5521:2902:342419:4622:1902:33 918:5821:3102:332519:5022:2502:35 1019:0021:3302:332619:5522:2702:32 1119:0221:3502:332719:5822:2902:31 1219:0421:3802:342820:0122:3202:31 1319:0621:4002:342920:0422:3502:3

24、11419:1021:4402:34最长加热时间02: 351519:1421:4602:32最短加热时间02: 311619:1721:4902:32工艺要求时间2:303:00对策实施后车轮淬火实际加热时间现场实测记录(2010年3月14日,KNR860CY-2实施二:质量考核系统不完善对策实施1.新指标设计考虑到淬火台调整质量对车轮表面硬度稳定性有直接影响,小组在质量考核系统中增加一个对表面硬度稳定性控制的评价指标,指标的分班数据采集节点设定在淬火台工序点,用该指标评价四班当月淬火台调整质量高低,以此来强化当班对淬火台的关注度,增强淬火工岗位责任心。新指标设计方法:参照CPk的计算方法,

25、以每炉在线检测表面硬度数据为数据源,计算每炉表面硬度30HB波动分布比率(X,以这个分布比率为指标,进行模拟Cp值计算(统计公式下限定为92%:CpL=(AVG(X-0.92/(3*S。用该Cp值来评价四班车轮表面硬度 控制稳定性。2.新指标宣贯新指标设计完后,组织作业长、生产骨干以及淬火工学习,让其领会新指标设计的目的。对策实施效果验证:新的评价方法实施后,四班都将淬火台单台水压极值控制和喷嘴出水调整作为一个关键的控制点来关注。项目班别12345波动范围标准喷嘴出水情况(不出水或漏水(个甲0000000乙000000丙000000丁000000从表中数据可以看出,目标已经实现,淬火台调整质量

26、有了明显改善。小组同时对四班1-3月份表面硬度稳定性控制Cp值作对比走势分析,如下图: 值也提升明显。实施三:车轮硬度检测时表面脱碳层没有完全消除对策实施车轮表面脱碳层主要在轧前加热形成,热处理工序无法进行补救。小组根据此情况,安排强坤和国新春两位组员负责建立车轮一次表面硬度不合格台帐,跟踪二次测试结果当发现表面硬度偏低车轮时,要求加工工序对外侧面的金属余量全部去除,重新测试,尽可能在硬度测试时,将车轮表面脱碳层消除。 图20对策实施效果验证:统计2010年2-8月份车轮表面硬度一次测试不合格品返修情况,返修合格率达到了72.5%,效果明显。统计情况见表8:表13(数据来源:检测中心统计制图:

27、国新春返修后二次测试合格数量返修合格比率异常情况调查2月503264%高Si 钢车轮表硬超上限12件3月291551.7%高Si 钢车轮表硬超上限9件总计794759.5%从表中数据可以看出,2-3月份表硬返工合格率达到了59.5%,超过了目标值50%。对策实施过程中发现新问题后的PDCA循环:问题描述:在对策实施过程中,2月份发现DL936和GE-P3两种高Si材质车轮表面硬度超上限较多,当月一共有12件表面硬度废品(见表9,这种情况和脱碳层导致表面硬度偏低不同。规格炉号材质一次测试二次返修测试小组汇报研发部,取样一件送技术中心分析,发现外侧面表层组织存在贝氏体组织(见图17。小组根据检测结

28、果分析,判定是淬火水直接喷到了外侧面,因为高Si钢淬透性较好,造成表层组织发生了贝氏体转变。 图21外侧面金相分析(含贝氏体制定对策:制定喷嘴调整新要求,要求四班在生产高Si钢材质车轮时,淬火水不能直接喷到外侧面。实施:从3月份开始,将针对高Si钢车轮的喷嘴调整要求写入作业文件,监督四班执行。检查:从3月份开始,高Si钢车轮表面硬度废品逐月减少。对2-4月份高Si钢车轮表面硬度超上限废品数量统计(见图18: 实施四:淬火台喷嘴调整方式不合理对策实施在小组讨论过程中,小组人员一致认为淬火台喷嘴调整方式急需改进。现在淬火台喷嘴的调节方式不合理,喷嘴出水方向调节靠人工扳动连接喷嘴的喷管来完成,调节困

29、难,难以对其进行标准化,淬火质量受人为影响较大。同时喷嘴喷出来的水压力较大,水飞溅厉害,现场操作环境恶劣,工人劳动强度大。小组充分讨论后,最终确定的淬火台改进方案:1.将淬火喷水方向从切向改成沿车轮径向2.改进喷嘴调节方式,喷嘴可根据轮辋高度变化沿喷管轴线进行旋转调整改进喷嘴喷水方式,从以前的高压雾化喷嘴改为低压大流量喷嘴3. 图23喷嘴调节示意和喷水方向示意 图24改造后的淬火台喷水效果图对策实施效果验证:淬火台喷水系统改进后,喷嘴调整变得简单,容易操作;同时喷水没有了喷溅,现场工作环境明显改善,操作工劳动强度大幅降低。操作工能将大部分注意力集中到淬火台调整、淬火质量控制上。 图25改进前淬

30、火图26改进后淬火淬火台喷水系统改进方案确定后,报请公司技术中心和车轮公司研发部相关部门评审,评审记录如图。评审结果:低压大流量喷嘴效果达到要求,按照方案改进有利于标准化操作。 图27淬火台改造工艺评审表十二效果检查:检查一:统计2010年1-8月热处理工序合格率2010年1-8月热处理工序合格率统计分析:表15(数据来源:信息中心热处理合格率191212699.71%296302399.76%3164262399.86%4203121699.92%5197462199.89%6182691999.90%7222451399.94%8410581499.97%合90%

31、 检查二:统计2010年1-8月表面硬度废品率变化趋势19121240.26%29630180.19%316426150.09%420312140.07%519746160.08%618269100.05%722245100.04%841058130.03%合计1568071200.08% 注:0.1275%=0.17*(1-25%从图上可以看出,小组活动效果显著,通过各项对策的实施,热处理表面硬度废品率降到了0.08%,完成了小组设定的表面硬度废品率降到0.1275%以下的基本目标。检查三:小组对对策实施前后的热处理工序合格率和表面硬度废品率分别作对比统计分析:2010年1-3月和4-8月热处理工序合格率对比统计分析:月份总产量热处理废品数热处理工序合格率191212699.71%296302399.76%3164262399.86%1-3月小计351777299.80%4203121699.92%5197462199.89% 2010年1-3月和4-8月表面硬度废品