【优秀六西格玛项目】提高转炉钢水一次炼成率

1、提高转炉钢水一次炼成率6SIGMA项目情况汇报黑带 唐洪乐 2007年8月20日1项目背景 梅山铁水含磷量高、脱硫站铁水脱硫能力有限，LF炉仅一座，由于布局问题，温度补偿手段不能充分发挥，为了弥补这些缺陷，转炉一直采用补吹的方式，从而影响钢水一次炼成率。 转炉钢水一次炼成率低，采用补吹方式时，加快了炉衬侵蚀、增加了辅料及脱氧合金消耗；影响钢水质量，导致连铸机拉速不稳定。2项目总纲界定阶段（D）确立项目1. 确定项目指标2.确定相关方，组建团队3.确定项目进度4.画矩阵流程图，找出关键流程5.项目效益的初步分析确定重点关注的流程环节1.确定数据收集计划2. 进行测量系统分析3.确定测量的结果4.

2、找出重点关注的流程环节确定关键的原因1.通过头脑风暴法提出钢水一次炼成率的原因2.采用因果矩阵进行分析并进行分层的关键原因制定改进措施加以实施并验证改进效果1.提出改进措施2.进行工艺参数优化，提出控制Y1-Y2的几个参数值3.制定措施计划表4.进行效果验证固化改进效果1.建立控制小组并分配职责 2.建立缺陷控制计划表 3.控制图的分析和运用4.趋势图的分析和运用5.计算项目的实际收益测量阶段（M）控制阶段（C）改进阶段（I）分析阶段（A）32. 形成团队1.确定指标5.项目收益的初步分析3.确定项目进度4.流程确定，找出关键流程界定阶段4确定指标指标为： 转炉钢水一次炼成率定 义： 转炉一次

3、下枪吹炼到终点,不再下枪吹炼而出钢的炉次叫一次炼成。项目预算收益W转炉多炼成一炉钢水所减少的成本（元/炉） *经测算转炉多炼成一炉钢水所减少的成本为7403.13元/炉 年收益=（Y目Y0）NW =274.65万元Y0当前转炉一次炼成率（%）*当前转炉一次炼成率为93.82 % Y目标改进的转炉目标一次炼成率（%） *改进的转炉目标一次炼成为95.8%N转炉年冶炼总炉数（炉/年）*转炉年冶炼总炉数为18737炉/年52.测量系统分析1.数据收集计划5.问题的关键在哪里?3.测量结果4. 关键流程测量阶段6回硫达到0.0081%，标准差0.00511、对输入铁水、废钢回硫的分析 确定测量的结果7

4、2、测量当前一次炼成率水平 从上图可以看出，1-6月份的补吹率为6.18%，即钢水的一次炼成率为93.82%。Y的SIGMA水平为3.039。 Process Z 加1.5为SIGMA水平83、Y缺陷的分层 YD1：C高于钢种要求YD2：P高于钢种要求YD3：S高于钢种要求YD4：温度T低于要求 9出钢记号AP1360C1（钢种Stw22）补吹炉数占的比例较大。 4、缺陷按钢种、炉号、班组分层10分炉补吹情况 Chi-Square Test: 1号转炉, 2号转炉 Expected counts are printed below observed countsChi-Square contr

5、ibutions are printed below expected counts 1号转炉 2号转炉 Total 1 5879 5711 11590 5916.94 5673.06 0.243 0.254 2 332 244 576 294.06 281.94 4.895 5.105Total 6211 5955 12166Chi-Sq = 10.497, DF = 1, P-Value = 0.001P-Value = 0.0010.05拒绝原假设,表明补吹与转炉相关。 11分班组进行列联表分析 Expected counts are printed below observed cou

6、ntsChi-Square contributions are printed below expected counts 甲班1号炉 甲班2号炉 乙班1号炉 乙班2号炉 丙班1号炉 丙班2号 丁班1号炉 丁班2号炉 Total 1 1460 1459 1495 1407 1418 1426 1506 1419 11590 1456.61 1434.70 1490.90 1405.17 1454.70 1422.31 1514.72 1410.88 0.008 0.412 0.011 0.002 0.926 0.010 0.050 0.047 2 69 47 70 68 109 67 84 6

7、2 576 72.39 71.30 74.10 69.83 72.30 70.69 75.28 70.12 0.159 8.283 0.226 0.048 18.634 0.192 1.010 0.940Total 1529 1506 1565 1475 1527 1493 1590 1481 12166Chi-Sq = 30.959, DF = 7, P-Value = 0.000P-Value = 0.0000.05,有95%的把握说明班组之间有差异. 12四、确定关键流程缺陷类别及比例缺陷存在流程由以上分析看出，主要缺陷是T（温度不合），其次是P、C、S。总计C、P、S、T总计占缺陷总数

8、的91.7%。13测量阶段结论:1)改进前的水平为:93.82%, SIGMA水平是3.0392)主要关注四类缺陷T、P、C、S 3)缺陷的主要钢种为Stw22(出钢记号为AP1360C1)4)班组的补吹差异性显著5)转炉之间补吹有差异。 14 因果图提出原因-因果矩阵筛选原因-统计方法验证原因许多原因少数关键原因分析阶段15根据造成补吹四种缺陷，分别画出因果图 一、提出原因 16二、筛选原因 首先采用因果矩阵进行初步筛选，然后对因果矩阵中按PPN值排选,删除部分不重要的原因：17三、原因验证 2)方法：相关性检验、回归分析、假设检验、DOE1)PPN ：底吹效果不好PPN值为439、氧枪枪龄

9、影响PPN值为408、拉碳枪位高PPN值为373。 1、碳高原因验证 18脱碳速度:底吹效果、枪龄及枪位的影响 Regression Analysis: 速率,C%/min versus 碳氧积 The regression equation is速率,C%/min = 0.118 - 0.00148 碳氧积634 cases used, 7 cases contain missing valuesPredictor Coef SE Coef T PConstant 0.118476 0.006193 19.13 0.000碳氧积 -0.0014803 0.0002711 -5.46 0.00

10、0S = 0.0323273 R-Sq = 4.5% R-Sq(adj) = 4.4%Analysis of VarianceSource DF SS MS F PRegression 1 0.031164 0.031164 29.82 0.000Residual Error 632 0.660474 0.001045Total 633 0.691638此方程有效，碳氧积是影响脱碳速率的主要因子。A.底吹效果对脱碳速度影响19B.枪龄对脱碳影响 Test for Equal Variances: 枪龄120 95% Bonferroni confidence intervals for sta

11、ndard deviations N Lower StDev Upper枪龄120 60 0.0268951 0.0324669 0.0407942F-Test (normal distribution)Test statistic = 0.84, p-value = 0.458Levenes Test (any continuous distribution)Test statistic = 0.27, p-value = 0.607首先进行正态性和方差齐次检验由上面统计分析p-value = 0.6070.05说明两者方差无显著性差异。 20枪龄对脱碳速率影响Two-Sample T-Te

12、st and CI: 枪龄120 Two-sample T for 枪龄120 N Mean StDev SE Mean枪龄120 60 0.0701 0.0325 0.0042Difference = mu (枪龄120)Estimate for difference: 0.00928495% lower bound for difference: 0.000540T-Test of difference = 0 (vs ): T-Value = 1.76 P-Value = 0.040 DF = 138Both use Pooled StDev = 0.0309P=0.040.05说明交互

13、作用不明显。 242、磷高缺陷的验证 1、PPN ：底吹效果不好PPN值为439、温度高影响PPN值为350、操作水平影响的PPN值为373。 2、方法：相关性检验、回归分析、卡方检验、理论分析。25A.底吹效果对终点磷的影响 验证终点磷与碳氧积相关性 Pearson correlation of 碳氧积 and 终点P = 0.025 P-Value = 0.526 P-Value 0.05说明碳氧积与终点磷关系不大。底吹对脱磷影响的理论证明底吹对脱磷有影响。26B.一次拉碳时温度对终点磷影响 从图可以看出,温度对脱磷的影响有两个拐点，1640和1690 。 在冶炼成品磷在0.0120.02

14、0%时,终点温度最好控制在16401660。 Polynomial Regression Analysis: 终点P versus TSO温度 The regression equation is终点P = - 848.1 + 1.524 TSO温度 - 0.000913 TSO温度*2 + 0.000000 TSO温度*3S = 0.00335301 R-Sq = 51.9% R-Sq(adj) = 51.7%Analysis of VarianceSource DF SS MS F PRegression 3 0.0077280 0.0025760 229.13 0.000Error 63

15、7 0.0071616 0.0000112Total 640 0.014889627C.化渣的影响 考察四个班组2座转炉因磷不合格，看有无差异，采用列联表方式，具体如下 Chi-Square Test: 甲1号炉, 甲2号炉, 乙1号炉, 乙2号炉, 丙1号炉, 丙2号炉, 丁1号炉, 丁2号炉 Chi-Square contributions are printed below expected counts 甲1号炉 甲2号炉 乙1号炉 乙2号炉 丙1号炉 丙2号炉 丁1号炉 丁2号炉 Total 1 933 898 967 855 948 901 971 881 7354 929.01

16、893.43 958.66 862.79 949.76 897.38 971.51 891.45 0.017 0.023 0.073 0.070 0.003 0.015 0.000 0.123 2 7 6 3 18 13 7 12 21 87 10.99 10.57 11.34 10.21 11.24 10.62 11.49 10.55 1.449 1.976 6.135 5.950 0.277 1.232 0.022 10.362Total 940 904 970 873 961 908 983 902 7441Chi-Sq = 27.727, DF = 7, P-Value = 0.000

17、P ETA2 is significant at 0.0000The test is significant at 0.0000 (adjusted for ties)结论：P=0.0000，说明含铸造件回硫显著大于自产重废回硫。 A.废钢回硫含铸造件重废回硫不服从正态自产重废回硫情况稳定30B.铁水带渣回硫 在铁水不脱硫情况下，存在不扒渣情况，每炉带渣2.5吨左右，而高炉渣含硫量很高右图。由于高炉渣是还原性的，进入转炉在氧化性气氛下，基本上进入钢到钢水中。如果转炉脱硫率按30%进行计算，将有70%的硫进入钢水中，则增加钢水硫增加0.0142%。 铁水渣中硫呈正态分布，说明铁水渣中硫含量稳定，

18、均值为0.8936%。314、温度低原因验证1)PPN ：底吹效果不好PPN值为439、氧枪枪龄影响PPN值为408、拉碳枪位高PPN值为373。 2)方法：相关性检验、正态性检验、非参数检验。32A.转炉底吹效果对升温速度的影响Correlations: 升温速度,t/min, 碳氧积 Pearson correlation of 升温速度,t/min and 碳氧积 = 0.044P-Value = 0.273检验碳氧积与升温速度是否相关，具体如下：P-Value = 0.2730.05说明转炉底吹效果与升温速度不相关。 33 N Median枪龄100次升温速度,t/min_1 250

19、16.941Point estimate for ETA1-ETA2 is 0.50595.0 Percent CI for ETA1-ETA2 is (-0.885,1.712)W = 28160.5Test of ETA1 = ETA2 vs ETA1 ETA2 is significant at 0.2297The test is significant at 0.2297 (adjusted for ties)结论：P=0.2297，枪龄100在升温速度上没有显著差别。 B.氧枪枪龄对升温速率的影响 由右图可以看出，不同枪龄的升温速度不呈正态分布，对均值进行非参数检验34Mann-Wh

20、itney Test and CI: 升温速率,(枪位1.5m), 升温速率,(枪位1.7m) N Median升温速率,/min(枪位1.5m) 201 22.670升温速率,/min(枪位1.7m) 207 17.391Point estimate for ETA1-ETA2 is 5.44695.0 Percent CI for ETA1-ETA2 is (5.094,5.850)W = 61908.0Test of ETA1 = ETA2 vs ETA1 not = ETA2 is significant at 0.0000The test is significant at 0.00

21、00 (adjusted for ties)P-Value为0.0000说明两者升温速率有显著差异。即在拉碳枪位时有利于升温。 C.不同枪位的升温速率进行正态检验： 不同枪位的升温速度不呈正态分布，对均值进行非参数检验： 35分析阶段小结：影响转炉一次炼成率主要原因底吹效果不好温度高拉碳枪位高氧枪枪龄长操作水平铁水带渣废钢种类361.提出并选择改进措施 2.实施改进措施3.验证改进措施 改进阶段 371.提出并选择改进措施 1）对应针对Y1Y4管理上的原因 2）针对管理原因，首先确定选择改进措施的标准383）针对技术原因应用试验设计找到最佳方案 X：枪龄 120-200枪位 1.3米1.8米碳

22、氧积 1434Y：脱C速度升温速度 39The analysis was done using coded units.Estimated Regression Coefficients for 脱碳速度Term Coef SE Coef T PConstant 0.076221 0.004747 16.057 0.000枪位 -0.011668 0.003150 -3.705 0.004枪龄 0.000017 0.003150 0.005 0.996碳氧积 -0.014993 0.003150 -4.760 0.001枪位*枪位 0.001201 0.003066 0.392 0.704枪龄

23、*枪龄 -0.002971 0.003066 -0.969 0.355碳氧积*碳氧积 -0.007479 0.003066 -2.439 0.035枪位*枪龄 0.000525 0.004115 0.128 0.901枪位*碳氧积 0.004200 0.004115 1.021 0.331枪龄*碳氧积 0.004050 0.004115 0.984 0.348S = 0.01164 R-Sq = 81.9% R-Sq(adj) = 65.7% A)Response Surface Regression: 脱碳速度 versus 枪位, 枪龄, 碳氧积 枪位、碳氧积对脱碳影响是显著的。40Ana

24、lysis of Variance for 脱碳速度Source DF Seq SS Adj SS Adj MS F PRegression 9 0.006150 0.006150 0.000683 5.04 0.009Linear 3 0.004929 0.004929 0.001643 12.13 0.001Square 3 0.000946 0.000946 0.000315 2.33 0.136Interaction 3 0.000275 0.000275 0.000092 0.68 0.587Residual Error 10 0.001355 0.001355 0.000135La

25、ck-of-Fit 5 0.001030 0.001030 0.000206 3.18 0.115Pure Error 5 0.000324 0.000324 0.000065Total 19 0.007505 回归显著有效方程无失拟现象41B)Response Surface Regression: 温升 versus 枪位, 枪龄, 碳氧积 The analysis was done using coded units.Estimated Regression Coefficients for 温升Term Coef SE Coef T PConstant 16.4750 0.8566 1

26、9.233 0.000枪位 -2.3130 0.5683 -4.070 0.002枪龄 -0.0257 0.5683 -0.045 0.965碳氧积 0.4715 0.5683 0.830 0.426枪位*枪位 -0.1172 0.5533 -0.212 0.837枪龄*枪龄 0.8255 0.5533 1.492 0.167碳氧积*碳氧积 0.4020 0.5533 0.727 0.484枪位*枪龄 -1.4695 0.7426 -1.979 0.076枪位*碳氧积 0.0968 0.7426 0.130 0.899枪龄*碳氧积 0.9958 0.7426 1.341 0.210S = 2.

27、100 R-Sq = 72.0% R-Sq(adj) = 46.8%枪位对升温速度有显著性影响42在要求脱碳速度为0.06-0.08/min，升温在15-19/min时，进行碳氧积和枪位的最佳操作搭配。 从右图看出，要想到达理想的脱碳速度和升温速度，在碳氧积低时，拉碳枪位可以160cm，当碳氧积达到24以上是，拉碳枪位在150cm以下，为了氧枪的安全枪位可以控制在140-150cm之间。 碳氧积在26时，要想达到目标值，枪位控制在145cm。 432. 实施改进措施 A.首先小范围实施改进措施，观察改进效果，制定如下实施计划 B.制定大规模改进实施计划44C.对碳高补吹的控制措施1）控制好转炉

28、底吹效果。2）控制好终点拉碳枪位。D.对磷高补吹的控制措施1）控制好转炉底吹效果：经过理论论证并结合国内外情况，控制好转炉底吹效果，有利于提高转炉脱磷率，因此有必要控制好转炉底吹效果。2）优化出钢温度。3)采取总结培训：2号转炉乙班及丁班2号转炉操作要比另外几个班组要差,因此要进行培训或到别的班组进行学习。 E.对硫高补吹的控制措施1）严格按钢种脱硫目标进行脱硫，并规范脱硫后铁水扒渣2）转炉入炉废钢的要求3）对不脱硫炉次的铁水进行扒渣453 .验证改进措施1）改进前后转炉一次炼成率462）对温度、碳、磷、硫缺陷改进后指标变化 Test and CI for Two Proportions （碳

29、改进前后）Sample X N Sample p1 55 4494 0.0122392 127 14017 0.009060Difference = p (1) - p (2)Estimate for difference: 0.0031781195% CI for difference: (-0.000398758, 0.00675499)Test for difference = 0 (vs not = 0): Z = 1.74 P-Value = 0.082运用假设检验中的2P检验进行比较Test and CI for Two Proportions (温度改进前后)Sample X N

30、 Sample p1 92 4494 0.0204722 160 14017 0.011415Difference = p (1) - p (2)Estimate for difference: 0.0090570395% CI for difference: (0.00455886, 0.0135552)Test for difference = 0 (vs not = 0): Z = 3.95 P-Value = 0.00047Test and CI for Two Proportions （磷改进前后）Sample X N Sample p1 62 4494 0.0137962 136 14017 0.009703Difference = p (1) - p (2)Estimate for difference: 0.0040936795% CI for difference: (0.000316967, 0.00787037)Test for difference = 0 (vs not = 0): Z = 2.12 P-Value = 0.034Test and CI for Two Proportions (硫改进前后)Sample X N Sample p1 89 1617