提高车轮钢圆坯碳偏析准确率

提高车轮钢圆坯碳偏析分析准确率单位：马鞍山钢铁股份有限公司技术中心

小组名称：炼钢工艺研究所QC小组

2012年6月27日1课题背景

车轮是马钢的拳头产品，由于它的特殊用途，考虑到安全性等因素，所以对铸坯质量有较高的要求。

车轮钢在连铸过程中因电磁搅拌和选分结晶等的作用，在铸坯的近表面和1/2半径处区域存在明显的碳偏析，它直接影响到车轮轮毂踏面及附近区域的硬度，最终影响车轮的使用性能。我们在对碳偏析研究过程中发现碳偏析分析的准确率对碳偏析研究显得尤为重要。因此，我们成立QC小组开展QC活动，对车轮圆坯碳偏析分析方法进行研究，更好的为连铸工艺优化提供支撑。课题背景课题背景名词解释碳偏析：凝固过程中碳元素分布不均匀的现象，称之为碳偏析。碳偏析分析准确率：同一个试样测量的偏差度在0.95~1.05范围内视为准确，超出该范围视为不准确。偏差度：同一个试样测量值与平均值的比值：。小组名称：炼钢工艺研究所QC小组小组成立时间：2011年5月课题类型：攻关型活动时间：2011年5月——2011年12月姓名性别年龄文化程度职称、职务组内分工刘学华男40硕士高级工程师方案策划、实施金友林男33博士工程师方案策划、实施陶承岗男35本科工程师调查统计浦绍敏男28本科工程师方案实施陈洁女27硕士工程师调查统计屈文英女24本科工程师方案实施沈勇男45大专实验人员方案实施小组简介

制表人：浦绍敏制表时间：2011年5月小组成员概况表序号项目名称时间(2011年)5月6月7月8月9月10月11月12月1选择课题2现状调查3设定目标4原因分析5要因确认6制定对策7对策实施8效果检查9标准化10总结打算备注：表中红色箭头为活动计划，蓝色实线为实际进度。QC小组活动计划表

制表人：陈洁

制表时间：2011年10月选择课题提高车轮钢圆坯碳偏析分析准确率选择课题目前，车轮钢圆坯碳偏析的分析准确率仅为70%现行采用的碳偏析分析检测方法不合适，准确率低，且不能准确反映铸坯凝固过程中碳偏析特征。现状存在问题选定课题现状调查现状调查目前碳偏析分析方法是，用空心钻在圆坯上钻取Ø30mmx20mm的柱状样，利用光谱检测碳含量，进行碳偏析分析。该方法存在的缺点是：1、试样尺寸较大；2、光谱光斑大，达到10mm；3、因平均效应不能准确反映铸坯碳偏析特征。70.0%现状调查现状调查2011年1月到3月碳偏析分析准确率准确率70%序号类型个数所占比例累计百分比1分析试样代表性差4880.00%80.00%2分析试样有油污46.67%86.67%3分析试样蓝样35.00%91.67%4分析误差23.33%95.00%5其他35.00%100.00%现状调查现状调查问题主要症结排查QC小组成员针对碳偏析分析不准确的部分，进行症结排查分析，结果如下：碳偏析分析不准确的症结排查表

制表人：浦绍敏制表时间：2011年6月

影响圆坯碳偏析分析准确率的原因排列图分析试样代表性差分析试样有油污分析试样

蓝样分析误差其他可见，影响圆坯碳偏析分析准确率的主要症结是：分析试样代表性差现状调查N=6001020304050600%20%40%60%80%100%48432380%86.7%91.7%95%100%制图人：浦绍敏制图时间：2011年6月主要症结90%目标设定及可行性分析70%活动前活动目标目标设定

目标设定通过现状调查分析，我们决定把碳偏析分析准确率由70%提高到90%作为本次QC活动的目标。目标设定1、车轮钢圆坯碳偏析最严重的区域是白亮带以及柱状晶和等轴晶交界处，由于目前取样方法的试样过大，不具代表性，只要采取有效措施，特别是加大以上两个偏析带的取样密度，就可以实现目标；2、相关领导对我们课题很重视，提供有力的技术支持和资源保障，并且亲自参与其中；3、小组成员具备丰富的检验、质量、工艺等方面的知识和相关经验；4、目标值预测：通过原因排查可以看出分析试样代表性差占80%，我们只要解决这种问题的90%，则理论分析准确率就可以提高到90%以上；70.0%+(1-70.0%)×80.0%×90.0%＝91.6%>90%可行性分析：完成目标可行！目标设定及可行性分析原因分析法环料人分析试样代表性差机试样钻取过程温度较高冷却不足取样密度不够取样方法不当磁座钻操作不当培训不够磁座钻转速快磁座钻无调速试样带油污试样未清洗干净未严格按要求取样取样位置人为偏差

分析试样代表性差的因果图制图人：陈洁

制图时间：2011年6月原因分析冷却水温高没有取样规程没有有效的清洗措施取样位置人为偏差磁座钻无调速没有有效的清洗措施培训不够冷却水温高没有取样规程末端原因4末端原因1末端原因5末端原因6末端原因3末端原因2原因分析原因分析要因确认序号末端原因确认内容确认方法确认标准负责人完成时间1没有有效的清洗措施不同清洗方法对检测数据的影响对比实验（不同清洗方法）清洗后测量差值≤5%沈勇2011.052磁座钻无调速转速对碳烧损的影响现场检测不出现蓝样浦绍敏2011.053取样位置人为偏差取样位置偏差对分析数据的影响对比试验（不同位置取样）不同位置测量差值≤5%陶承岗2011.05

要因确认表要因确认序号末端原因确认内容确认方法确认标准负责人完成时间4冷却水温高测量柱状样温度和冷却水温度现场检测试样温度≤100℃冷却水温度≤50℃陈洁2011.055没有取样规程测量试样尺寸现场检测试样径向厚度3mm~5mm屈文英2011.056培训不足钻样操作人员培训情况1、查阅培训记录2、现场技能考核合格率100%金友林2011.05

制表人：浦绍敏制表时间：2011年6月要因确认没有有效的清洗措施1序号取样位置普通察洗后试样碳含量（%）超声波清洗后试样碳含量（%）测量差值1圆坯边缘位置0.740.6316%2半径1/2位置0.640.606.4%3半径3/4位置0.700.6113%4圆坯中心位置0.700.665.8%要因

测量差值≥5%（不符合标准）小组成员对比了不同清洗方法对试样检测结果的影响，发现超声波清洗过的试样碳含量显著下降，数据证明试样加工过程中沾染的油污严重地影响了碳含量的检测分析，清洗前后测量差值≥5%。磁座钻无调速2要因确认不出现蓝样（符合标准）且光谱分析面在圆柱形上表面，而蓝样发生区域为圆柱样侧面。小组成员经过实际操作发现，取样时虽然钻头速度不可调，但不会造成试样表面发蓝（蓝样）。是否产生蓝样分析面非要因要因确认取样位置人为偏差3由于取样位置人为偏差，在取光谱圆柱样时，很难保证五个圆柱样的圆心落在同一条直径上，造成分析结果不能很好反映径向的碳含量分布。但经试验数据验证，影响不大。序号取样位置同一径向直线不同径向直线位置测量差值1圆坯边缘位置0.630.641.6%2半径1/2位置0.620.620%3半径3/4位置0.610.621.6%4圆坯中心位置0.670.670%非要因

测量差值≤5%(符合标准）要因确认冷却水温高4试样温度＜100℃冷却水温度＜50℃（符合标准）小组成员利用测温枪现场测量了铸坯和试样的温度，发现在开动冷却水的情况下，铸坯和试样温度均低于100℃。小组成员测量冷却水温度，冷却水温度为20~40℃。冷却水温度试样温度非要因没有取螺样规程5要因确届认试样直奏径30m成m由于目榴前对碳泄偏析的误检测及倚分析没疏有统一摸的标准拦，操作丹时凭经碧验用砖志头取样纽奉，目前桥的取样凳方法是东延径向插取5个柱拘状样我，每短个试唉样径腊向厚驼度为30m能m，通过金查阅相排关资料扔，碳偏雪析分析膊时，试乳样径向欠厚度一驻般为3~璃5m忆m。要因径向厚脂度大于3~5竖mm不符合卸标准培训丢不足6要因确送认合格率100门%（符合斜标准）通过查阅培训记录和现场技能考核，钻样操作人员的操作合格率为100%取样人员上岗前都经过培训，培训时长为4小时。培训考核非要爷因要因传确认要因没有取姜样规程没有有姻效的清洗措品施制定对策序号主要原因对策目标措施负责人地点完成日期1没有取样规程

制定取样规程增加取样密度，减小试样尺寸至3-5mm1、制定新的取样方2、采用刨床刨取屑样3、编制取样规程金友林试样加工站7.152没有有效的清洗措施采取有效的清洗措施降低油污的影响将试样放入超声波清洗仪进行清洗沈勇炼钢所7.20根据懂“5W1杏H”制定挥对策实扯施表对策实施要因：没剪有取择样规并程对策：制浑定取榴样规吩程，吼碳偏甩析试浊样取妖样方聋法由取柱状翻样改为取片草样。对策实那施一Φ30加mm1~2距mm对策实施制定取样方案：对策册实施娃一：对策实止施对策实施对策效痛果通过盒制定描取样帜规程成，改倦变取样夸方式跪，由取片样英代替柱妨状样，之卧前碳英偏析分析反映的是每隔420锈s的变欺化情纺况，现在夕片样绿反映的是低间隔歉几秒寸的变套化情墙况，孕达到增加取样密度，择比较真猪实的反转映碳偏析郑的目标你。项目柱状样片样试样尺寸Φ30mm1-2mm反映的凝固时间420s42s取样密度38mm2mm左右达到增寺加取样密度的目的冰！对策实施对策实施后碳俯偏析肌分析肤准确里率的驻情况长：对策绘实施疑之后蹦，每酒一个绒片样吗都能辟更真判实的兴反映滚该偏堪析点句碳含轻量的怒真实扶值，添能更速客观窄的反盆映铸纤坯偏易析特伶征，果提高段碳偏轨析分堂析准骆确率艳。试样编号一次测量值二次测量值偏差度准确率10.5310.5401.02100%20.5250.5100.9730.5140.5100.9940.5220.5100.9850.5220.5201.0060.5250.5100.9770.5260.5100.9780.5290.5100.9690.5230.5301.01100.5180.5251.01对策驴实施麦后碳纵偏析段分析慰准确虏率情嚼况对策实施要因：没有女有效的妙清洗措离施对策：采恼取有宫效的膝清洗琴措施就，采歉用超护声波弯清洗钢仪对誉试样庸进行驳清洗对策实变施二：把从唱圆坯啦上取正下的片疤样放入超隐声波符清洗劳仪进扬行清棒洗，末去掉试样摆表面红的油污，票避免对飞分析结肌果造成既影响。小组成土员发明企的试样逃自动风隆干装置请：对策实施对策怀实施对策实施对策付效果达到鲜降低妈油污奸影响应的目希标！通过潜对试诊样进荐行超症声波幅清洗，达房诚到减传少试样上花残留的拔油污的防目标，防通过对啦结果进矛行比较活，可以奶看出经化过超声罗波清洗吸后的试档样，两响次检验绞结果比庙较一致塑。试样编号取样位置普通擦洗后试样碳含量（%）超声波一次清洗试样碳含量（%）超声波二次清洗试样碳含量（%）1圆坯边缘位置0.700.630.632半径1/2位置0.660.620.623半径3/4位置0.690.610.614圆坯中心位置0.710.670.67效果检查效果邪检查锹：效果检瘦查！没有取样规程取样不规范，取样密度不够，不能准确反映碳偏析特征统一取样规程，取样方法有效，取样密度增加，基本符合碳偏析特征没有有效的清洗措施存在油污污染，影响碳含量检测试样清洗后降低了对分析结果的影响比较结果主要放原因对策实须施前对策实雅施后（一）街对策实榴施后的嘴效果效果检擦查：效果检查实施前活动老中实施称后70%85%95%对策取实施前后姑碳偏升析分届析准税确率活动前活动目标活动后活动前活动目标活动后70%90%95%圆满完铃成活动猴目标！（二）朽目标值笨完成情苦况效果检做查：效果检查效果检唇查：碳偏析想分析对准确错率统合计，始终正能保持串在小组目标乔值90厘%以上，颈证明我们鸭采取盖的措戴施效长果很责好，独达到下预期码目标默。目标实现巩固期小组目标效果检查（三捕）效茶果跟初踪检硬查效果检查序号类型个数所占比例累计百分比1片样发蓝960.00%60.00%2试样二次污染320.00%80.00%3人员操作失误213.33%93.33%4分析试样代表性差16.67%100.00%活动波后碳寺偏析型分析锡准确浊率上研升到95蜜%，我们腥对不准引确的进夸行症结透排查分泄析，活动湿前的回症结威：分析试严样代表镜性差已经晃由原松来的80尺%降低届到现旋在6.内7%，主要症结已转变候成片样发蓝。活动趟后碳偏析分析不专准确的雁症结排汪查表制表人：浦较绍敏讲制表遗时间：20母11年9月效果撇检查同：（四舍）活饼动后喝碳偏龙析分泼析不高准确杆的症拐结排榆查情龄况效果姜检查烧：效果检查活动烫后影劣响圆躺坯碳饶偏析粪分析宾准确昼率的日原因排列的签柱状图活动前问喜题的世主要身症结俭已基哨本得欢到解侨决！主要授症结60%20%13.耽33%6.6电7%通过QC小组活动，小组成员制定了一整套新的取样制样方法，及相关改进措施，把碳偏析分析准确率由原来的70%提高到95%，对连铸工艺优化改进提供了更好的支撑。有形效益评估效果检查车轮圆监坯碳偏喉析分析码准确率提高了25评.0逗0%（五）最效益评敬估通过本次QC活动，小组成员集思广益、齐心协力、团结协作，很好的发挥了主观能动性，大大提升了小组成员提出、分析和解决问题的能力，综合素质得到增强。无形效益评估效果检查小组成军员在QC活动叼过程洒中加甩深了牛对碳饱偏析侦方面傲知识惠的了舱解，樱掌握册了利备用实拘验验惠证创以新思局路的隆研究捉方法院，提微高了阶团队春工作雹的能停力，岂加强歼了团游队凝扰聚力提升贼综合文素质颠：加