（工商管理专业论文）鞍钢公司连铸辊修复生产过程的质量控制.pdf

西北工业大学硕士学位论文 摘要 连铸设备的使用状况直接影响到钢铁企业的生产能力，而连铸辊又是连铸设 备的核心部件，因此，提高连铸辊的修复质量和使用寿命是直接影响连铸设备作 业率和炼钢生产成本的一个重要课题。 本文从鞍钢质量控制的现状出发，介绍了目前连铸辊修复生产中常用的几种方 法，提出了连铸辊修复生产过程中存在的些问题，并从人、机、料、法、环 ( 4 m 1 e ) 等方面对影响产品生产质量的各个因素进行了分析。根据分析结果，对连 铸辊修复质量有重要影响的材料、生产工序等因素进行质量控制，设置了连铸辊生 产过程中的关键控制点，对影响产品质量的各生产工序进行控制。研究了一些先进 的质量控制方法，通过加强对现场管理，改善了现场的生产环境。在借鉴国外一些 先进的质量控制方法的基础上，结合鞍钢公司的实际情况，制定质量检查的作业指 导书，使生产作业标准化，从而加强了对产品质量的控制，提高了产品质量。对生 产过程中如何应用质量控制工具对产品的质量进行控制，通过实例做了深入的研 究，并对质量改进的效果进行了评价。 关键词：质量控制质量改进生产过程连铸辊 西北工业大学硕士学位论文 a b s t r a c t 1 五el l s t a t u so f0 ) n 血l u o 晒c a s 血ge q i l i p m e n tw i l lc 】【盯d 靶d i r e c c 缸日u c n c c 血e p r o d 删0 n a b m t yo f 咖a n ds t c c l w 1 1 i l e o t i i l u o 吣龃s t i i l g m u e r i s t h e i m p c 呲锄t p a r t0 f 0 0 n 血1 1 0 惦c a s d r i ge q l l i p m 衄t t h e r e f o r c ，i i n p r 咖t h er c p a i r i n gq u a l i 哆锄dt h el i f c 印衄o f o c 呲i l l _ 憾c 勰t i n gf o n c ri sa ne s s e n t i a l 脚i c w h i c hw me x e n 曲e c ti n n u e n c eo nw o r 王【 e 伍c i c n c y0 f 0 0 n 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行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律注明作 者单位为西北工业大学 保密论文待解密后适用本声明。 学位论文作者签名：萋：主：兰 指导教师二名： 7 ，年月日枷叼年 西北工业大学 学位论文原创性声明 秉承学校严谨的学风和优赵的科学道德，本人郑重声明：所量交的 学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所 知，除文中已经注明引用的内容和致谢的地方外，本论文不包含任何其 他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果，不包含本人或他人己 申请学位或其它用途使用过的成果。对本文的研究做出重要贡献的个人 和集体，均已在文中以明确方式标明- 本人学位论文与资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任 学位论文作者签名：童金妥 砷1 辱 a 豺b 西北工业大学硕士学位论文 1 绪论 1 1 问题的提出及背景介绍 我国连铸经历了起步、艰难发展、引进移植、自创体系、快速发展、高效化改造 等阶段。近十几年来，我国连铸发展的速度已达到世界主要产钢国连铸增长的水平， 并且在连铸技术及装备的研究方面取得了突破性进展。1 9 9 0 年，我国第一台完全国 产化的方坯连铸机在凌源钢铁厂问世。1 9 9 4 年8 月，我国自行设计的第一台八机八 流方坯连铸机在武钢落户i 。连铸是衡量钢铁企业冶炼工艺先进性的一个重要标准。 随着冶炼技术的发展，越来越多的钢铁企业实现了全连铸，这成为提高钢产量、降低 能耗、提高成材率的有效途径。把高温钢水连续不断地浇铸成具有一定断面形状和一 定尺寸规格铸坯的生产工艺过程叫做连续铸钢。连续铸钢是一项节能工艺，它具有降 低能量消耗、节省工序、缩短流程、提高金属收得率、生产过程机械化和自动化程 度高、钢种扩大、产品质量高等许多传统模铸技术不可比拟的优点。自从2 0 世纪5 0 年代，连续铸钢技术进入工业性应用阶段后，不同类型、不同规格的连铸机及其成套 设备应运而生。2 0 世纪7 0 年代以后，连铸技术发展迅猛，特别是板、方坯连铸枧的 发展对加速连铸技术替代传统的模铸技术起到了决定性作用。连铸坯的吨数与总铸坯 ( 锭) 的吨数之比叫做连铸比，它是衡量一个国家或一个钢铁企业生产发展水平的重要 标志之一，也是连铸设备、工艺、管理以及和连铸有关的各生产环节发展水平的综合 体现。1 9 7 0 年至1 9 8 0 年，世界平均连铸比从4 4 发展到2 8 4 ，中国的连铸比从 2 1 发展到6 2 ：至1 9 9 0 年，世界和中国的连铸比分别发展到6 2 跳和2 2 4 ；到 2 0 0 1 年，又分别发展到8 7 6 和9 2 0 9 6 。2 0 0 3 年，中国连铸比达到9 6 3 左右，估计 世界平均连铸比2 0 0 3 年接近9 0 9 6 。从统计数字可以看出，中国的连铸技术在近l o 多 年内得到了迅速发展闭。 随着世界各国钢铁企业的大规模技术改造，国内许多钢铁企业也引进宽板连铸、 连轧成套设备。连铸生产工艺可以直接制造出钢坯，比传统的冶炼、浇铸、开坯、轧 制生产方法，具有设备投资低、节约能源、成品率高、生产周期短等优点。连铸连轧 西北工业大学硕士学位论文 技术是综合近年来炼钢、连铸和轧钢的最新技术成果而发展起来的一项新的冶金工艺 技术，其最重要标志之一：连铸坯的热送热装和直接轧制技术，可以使钢在连铸成坯 后，充分利用铸坯的余热，及时进入轧机直接轧制加工成材。其主要优点除了能充分 发挥连续铸钢的技术经济优越性外，还有以下五个优点：( 1 ) 、大幅度节能：( 2 ) 、显 著提高成材率；( 3 ) 、简化生产工艺过程；( 4 ) 、大大缩短了生产时间，提高了劳动生 产率；( 5 ) 、提高生产质量。 连铸连轧是连铸技术在8 0 年代所取得的一项重大成果。国外，在7 0 年代以前，连 铸连轧技术基本上处于工业性试验研究和初步应用阶段。自7 0 年代末到8 0 年代初，在 世界能源危机的促动下，细、薄断面钢坯高速连续轧制新技术得到了重视和发展。这 个阶段的重大突破就是宽带钢大宗产品的连铸直接轧制工艺的正式投入生产，日本新 日铁公司的界厂是世界上第一个正式应用c c d r 的厂家。目前，在美国、日本、瑞 典、前苏联、德国、意大利和英国等主要发达国家，连铸连轧技术基本上处于成熟发 展和应用时期。 连铸连轧是鞍钢生产过程中重要的一部分，鞍钢热轧带钢厂1 7 0 0 生产线是由前 苏联援建，并于1 9 5 8 年7 月1 5 日竣工投产，是我国第一条热轧宽带钢生产线，设计 能力为年产8 0 万吨水平：该生产线投产至今，为鞍钢的发展和国家经济建设做出了 巨大的贡献，截至2 0 0 0 年，累计生产热轧板卷6 7 3 3 万余吨，创利1 1 9 亿多元。1 7 0 0 连铸连轧改造工程的连铸部分自1 9 9 9 年6 月份启动，2 0 0 0 年1 2 月2 5 日，随着鞍钢 实现全连铸，1 7 0 0 连铸连轧工程热负荷试车成功。连轧部分2 0 0 1 年上半年调试生 产。2 0 0 2 年1 月连铸机组拉坯成功。这不仅标志着1 7 0 0 中薄板坯连铸机组热试车成 功，而且意味着1 7 0 0 工程全面告捷这台连铸机热试车成功，标志着一条崭新的、先 进的、经济的短流程连铸连轧生产线在鞍钢诞生。1 7 0 0 热轧生产线设计年产热轧带 钢板卷2 5 0 万吨，连铸生产线设计年产连铸中薄板坯1 4 4 3 万吨。 1 2 本文研究的目的和意义 连铸辊是连铸设矧顿利生产的关键部件，其高温强度和使用寿命直接影响着连铸 的产量。利用堆焊工艺来修复连铸辊，可以提高连铸辊的使用寿命，降低成本。有文 2 西北工业大学硕士学位论文 献报道，修复后的连铸辊，比新的辊子使用寿命可提高2 3 倍其高温强度和耐 磨性均有显著提高。这样可以使更换连铸辊的次数和维修费用，均有大幅度的减少。 堆焊修复方法具有易开展、灵活性好等优点。且堆焊成本仅为生产新辊费用的l 2 l 3 。从对鞍钢的调查及有关资料显示，目前如不采用连铸辊修复技术，每年消耗辊 子的费用，平均每台机组就需要数百万元以上，因此连铸辊的修复工作是至关重要 的。 对连铸辊修复过程进行有效的质量控制，是确保连铸辊修复生产质量的有力措 施，这直接关系到钢铁企业的连铸生产情况。连铸辊修复的质量好，使用寿命长，不 仅可以保证连铸生产线的正常运转，减少因维修更换辊子而造成的停产损失，而且可 以提高钢产量，降低生产成本。反之，连铸辊修复的质量差，将会给钢铁企业带来许 多不必要的损失。只有充分发挥质量控制实施的提高产品质量、消除不良影响因素的 积极作用，才能够保证生产出高质量的连铸辊，使连铸设备能够正常运转，增强钢铁 企业的竞争能力，创造出更大的经济效益。 1 3 质量管理理论综述 质量管理是管理的个方面，具有管理的普遍性；质量管理是在质量方面的一种 有组织、有计划、有目的的管理活动，具有管理的特殊性；质量管理的核心是制定、 实施和实现质量方针与目标；质量管理活动的主要形式是质量策划、质量控制、质量 保证和质量改进嘲。美国最为著名的质量管理专家戴明总结出了1 4 条质量管理原则， 他认为一个公司要想使其产品达到规定的质量水平，必须遵循这些原则。戴明通过他 的链式反应模式( 见图1 1 ) 告诉人们：质量不仅是个技术问题，还是个可以提 高生产力、占领市场，使企业获得发展的重大战略问题。 传统质量管理的缺陷就在于其仅仅局限于技术的单一层面，而没有强调质量与 基本经济目标的联系。结果导致质量过程大都侧重于质量方法却缺乏动机和目的a 质 量改进工作仅仅侧重于对产品性能的协助，而忽略了这种持续优化的最终目标对企业 成本和最终利润的贡献。当质量统计方法有效的解决了产品质量判定的问题后，面对 检验出来的大量不合格品，人们认识到，只有进行全面质量管理，才能有效的保证产 3 西北工业大学硕士学位论文 品质量。由此，导致了全面质量管理t q c 的产生。这种方法最先应用于日本，9 0 年 代以来才逐渐应用到美国等国家。全面质量管理方法的应用，提高了劳动生产率，降 低了产品成本，并且改进了产品的可靠性盯1 。 图1 1 质量链式反应模式 1 3 1 国内外质量管理的现状 质量是企业生存和发展的第一要素，这已经被研究质量问题的学者和国内外大 多数企业所认同。质量管理从2 0 世纪初的质量检验阶段，逐步发展到统计质量管理 和全面质量管理阶段，其总体趋势是积极的。2 0 世纪8 0 年代至2 1 世纪初的这段时 间里，依托于信息技术的新理念和实际需求，企业管理理论与方法的研究进入了一个 繁荣的时期，新方法层出不穷。在这次浪潮中，质量管理借鉴其他管理领域的理论和 方法，也在探索中不断寻求对自我的突破，出现了诸如六西格玛管理，零缺陷质量管 理，客户满意的质量管理，战略质量管理，市场驱动的动态质量管理和基于约束理论 的质量改进原理等一系列质量管理理论和方法上的仓4 新。 在国外一些先进的企业里，质量管理及其发展占据了重要的位置。人们认识 到，控制质量已成为全世界的任务，质量管理体系标准使质量有了可比性。企业不仅 要提高产品质量，还要提高整体服务质量，才能提高其竞争力。因此，国外许多企业 已经不满足通过i s 0 9 0 0 0 标准认证，还要在此基础上铝定并实施有更高要求的质量体 4 西北工业大学硕士学位论文 系标准，如：汽车行业，福特( 德国) 公司采用了q s 9 0 0 0 标准，欧洲汽车制造公司 采用m 6 1 标准。随着全球经济一体化的发展，在q s 9 0 0 0 和v d a 6 1 基础上，又颁 布实施了t s l 6 9 4 9 标准。汽车制造公司对其原材料及零部件供应商也要求进行相应的 标准认证。而且，欧洲企业非常重视综合管理体系建设，认为这是一种最经济的管理 体系，如德国的g o o d r i c h 公司、西门子公司、比利时的s o n a c a 公司都建立了一体化 的综合管理体系，在满足i s 0 9 0 0 0 标准的同时，还关注环境和员工健康安全，通过了 i s 0 1 4 0 0 0 认证和o h s a s l 8 0 0 0 认证。1 9 8 8 年，由欧洲1 4 家大企业发起成立了欧洲质 量管理基金委员会，建立了e f 刚( e u r o p e 锄f o u n d a t i o nf o rq u a l i t y m a n a g e 鹏n t ) 模式，设立e q a 欧洲质量奖，引导企业持续改进，追求卓越。到2 0 0 0 年已有8 0 0 多家企业成为e f 伽成员，其中还包括部分欧洲以外的国家的企业。专家 预测，到2 0 0 8 年，欧洲将取消各种对各企业的单项认证，而代之以e f 铆模式作为认 证要求。 改革开放以来，我国在质量管理方面已经有了很大的进步，许多企业逐步认识到 了产品质量的重要性。为了激励企业的质量管理活动，中国质量协会从2 0 0 1 年开始 设立了“全国质量管理奖”。“全国质量管理奖”是我国质量领域的最高荣誉，每年 组织评选一次，到目前已有4 4 家企业获得该项荣誉。 但是，由于我国质量管理的发展不是随着生产力的发展逐步形成并不断进步的自 然历史过程，而是同所有发展中国家一样，是通过向发达国家学习、引进，形成现有 质量管理的框架。质量管理的发展实际上是个自然历史过程，尽管发展过程中可能 存在着一些无意识的行为，就像自主管理是经济发达水平到了一定阶段后的必然产物 一样，在美国产生了目标管理、工作内容丰富化、提高工作生活质量等方法；而在日 本就出现了q c 小组活动、方针管理。作为发展中国家依靠学习、引进构筑的质量管 理，必须认识到质量管理发展的内在客观规律，必须有意识地按照其客观规律有步骤 地、分阶段地同时又是系统地学习、引进。我们应该学习国外企业的成功经验，但不 能脱离了政治、经济、历史、文化因素孤立地去学。 不少企业在管理方法上盲目追求先进，没有根据自身的水平踏踏实实地落实基础 工作，结果企业质量管理领域用着不少时髦的新名词、新概念，但企业连最基本的过 5 西北工业大学硕士学位论文 程控制乃至检验都还没有健全。进入二十一世纪了，面对这些现象，我国企业在及时 把握世界质量管理发展的最新动态的同时，如何保持清醒的认识，找准自己的位置， 避免犯同样的错误，保证我国企业质量管理能够健康协调的发展就显得非常重要。相 对于西方发达国家来说，我国大部分企业在质量管理上还比较落后，主要表现在以下 几个方面： 第一，质量意识和质量观念的落后。随着近年来市场竞争的全球化，我国在管 理观念上的落后、尤其在生产质量管理和质量控制方面与西方先进国家的巨大差距已 成为我们进入国际市场的主要障碍之一 第二，质量管理体系和考核指标的落后。虽然现在i s 0 9 0 0 0 管理体系在国际上运 行已经比较成熟，但是目前在我国的大多数企业并没有真正的在企业内部进行很好的 运作，一些企业费时费力通过了i s 0 9 0 0 0 认证，但是却很少有企业有兴趣按照要求来 实施质量管理，只是将拥有i s 0 9 0 0 0 证书作为目的，而不是作为推进企业质量提高的 手段。认为这些体系只是进入市场的敲门砖，没有多少实际作用，对其认识不够透 彻，企业的运作还是基于家族式管理。并不注重产品质量的一致性和过程的稳定性， 还是依赖于对产品的检查，持续改进的质量管理体制并不完全。 第三，缺乏产品质量安全责任意识。到目前为止，我国9 0 9 6 以上的企业还没有建 立“产品召回”机制，也没有制订产品质量安全责任方针。没有这些机制的约束，实 际上对人民的生命财产安全造成了严重威胁。 在上述背景下，企业的质量管理体系在实际运行中应具有以下特点：1 重视领 导作用，无论是在实际运行还是在审核过程中，领导作用都是质量管理工作的重点， 要求领导按标准要求规划企业的愿景，提出企业理念，制定政策和战略，确定方针和 目标。同时，要及时倾听顾客、供应商和员工的声音，采取有效的纠正或预防措施， 不断改进。2 重视质量观念的转变，将“质量管理是质量部门的职责”转变为“质量 改进是每个员工的职责”；将“培训是一种负担”转变为“培训是一种未来投资”； 将“一些缺陷是主要的，一些是次要的”转变为“所有缺陷都是不允许的”等等。3 重视质量目标的量化管理，在质量管理体系运行当中，质量目标的制定、实施、检 查、改进是日常工作的重点，将质量目标量化到各个岗位，而且对高层管理者实施质 6 西北工业大学硕士学位论文 量目标考核是2 0 0 0 版i s 0 9 0 0 0 标准的要求，也是保证体系有效运行、持续改进和实 现目标的有效途径。量化到可测量、可检查，并且详细到体系的各方面、各岗位。实 施量化的管理是国外企业质量管理水平的体现，同时也使质量工作可操作、更务实。 4 重视员工培训将培训看作是一项未来投资，为每位员工制定个人职业发展计划，并 结合企业要求制定培训要求和计划，考核培训的效果。5 重视质量工程技术、质量工 具的应用。欧洲企业普遍应用了眦a ，d o e 、f t a 、q f d 、6 0 、路灯法、排列法、鱼 刺图等技术和方法。 1 3 2 统计过程在生产质量管理中的作用 统计过程控制理论是由统计质量控制的奠基 、美国的休哈特博士创建的， 他在1 9 2 4 年提出了过程控制理论以及监控过程的工具控制图。控制图是用于分 析和判断工序是否处于控制状态所使用的带有控制界限的图。控制图通过图形的方法， 显示生产过程随时间变化的质量波动，并分析判断它是由于偶然因素还是由异常因素 造成的质量波动，从而提示操作者及时采取相应的措施，消除异常因素的影响，保持 工序的稳定状态而进行动态控制的统计方法。 由于我国在质量控制方面是由1 9 7 8 年以前的质量检验阶段直接进入全面质量管 理阶段的，没有经过统计质量控制阶段，人们对统计技术应用还缺乏了解，主观上认识 不到统计技术应用的重要性，客观上还尚未掌握统计技术的应用技能。特别是在制造 行业，质量管理的发展是滞后的，没有经过严格意义的检验质量管理和统计质量管理两 个阶段。8 0 年代以靓基本停留在经验型的传统管理方式上，现在的大部分企业质量 管理也还只停留在质量检验阶段，数理统计方法应用上还存在相当大的差距。由于质 量检验属于事后的质量保证，即产品生产完成后，单纯地检验、检查，这样有很大弊 端：一是只能从已生产出的在制品或产品中发现和挑出不合格品；二是有可能产生漏 检或错检；三是至关重要的破坏性检验不可能全数进行，产品是生产出来的，单纯检验 是不能防止产生不合格品的。因此，统计技术的应用显得尤其重要。运用数理统计方 法，可以对收集到的生产过程中大量杂乱无章的数据进行加工整理统计计算，去粗取 精，去伪存真，寻求表示事物质量特征的数据和规律性，找出一种科学的解决问题的方 7 西北工业大学硕士学位论文 法，从而探索产品生产过程中质量问题的所在，分析产生质量问题的确切原因，达到事 半功倍的良好效果。 连铸辊修复生产属于流程性生产方式。是通过流动形式来完成产品生产过程的， 对生产线的日常工序控制，例如温度、硬度等，是凭借生产中各种仪器仪表所指示的 工艺参数值来确定的，操作者根据这些参数值，对一些生产过程中的重点工序、关键 工序或特殊工序进行控制，在实施质量监控中，需要了解以下情况：1 ) 在连续的生产监 控中，有无变化的征兆；2 ) 有无急剧的变化；3 ) 有无越出控制范围的异常值。 通常，操作人员是依靠专业知识和经验来判断这些情况的，但往往会产生失误，于 是需要寻找其他手段来帮助人们进行判断。而统计过程控制( s p c ) 就是应用统计技术 方法，对过程中的各个阶段进行监控，强调全过程的预防原则，从而达到改进与保证产 品质量的目的嘲。 1 4 鞍钢公司简况 鞍山钢铁集团公司是中国特大型国有企业，座落在辽宁省鞍山市。鞍山地区铁矿 石资源丰富，已探明铁矿石储量约占全国储量的四分之一。周围还蕴藏着丰富的菱镁 石矿、石灰石矿、粘土矿、锰矿等，为黑色冶金提供了难得的辅助原料。中长铁路和 沈大高速公路穿过市区，大连港、营口港、鲅鱼圈港与海内外相通，交通运输条件便 利。鞍钢的前身是鞍山制铁所。1 9 4 8 年鞍山钢铁公司成立，翌年7 月9 日在废墟上 开工，迅速恢复了生产，并进行了大规模技术改造和基本建设。现总占地面积1 7 6 平 方公里，其中工业用地1 2 9 1 9 平方公里。集团公司拥有6 座大型铁矿山、4 个选矿 厂、1 个炼铁总厂、2 个炼钢厂、1 3 个轧钢厂和焦化、耐火、机械、动力、运输、建 设、综合利用等辅助配套单位，以及技术中心、设计研究院、自动化公司等科研、设 计单位。生铁、钢、钢材的综合能力均在1 0 0 0 万吨以上。建国以来，鞍钢为国家的 经济建设做出了巨大贡献。1 9 4 9 年至2 0 0 4 年，鞍钢共生产钢3 2 l 亿吨、生铁3 1 6 亿吨、钢材2 2 2 亿吨。上缴利税8 3 5 亿元，相当于国家同期对鞍钢投资的1 5 4 倍， 并向全国冶金行业输送技术人才5 万余人。鞍钢目前能够生产7 0 0 多个品种、2 5 0 0 0 多个规格的钢材产品。全面通过i s 0 9 0 0 0 质量体系认证，船用钢通过9 国船级社认 8 西北工业大学硕士学位论文 证，石油管通过a p i 认证。 鞍山钢铁集团公司作为国有特大型钢铁联合企业，在1 9 7 9 年率先开展了全面质 量管理，先后经历了1 9 7 9 - 1 9 8 1 年的启蒙引进阶段，1 9 8 2 1 9 8 5 年的发展活跃阶段以 及1 9 8 6 - 1 9 9 4 年的整顿巩固阶段，取得了一定的成效，但由于相当一部分员工对全面 质量管理的基本原理、现场质量管理的基本方法、质量改进的基本知识和常用工具方 法等理解不深入，同时由于全面质量管理工作在一定程度上存在着形式主义，因而其 实施效果不容乐观。为了从根本上提高产品质量，扭转生产经营的被动局面，鞍钢从 1 9 9 6 年开始贯彻l s i d 9 0 0 0 标准，并通过i s i ) 9 i 0 质量管理和质量保证体系认证。 鞍钢在建立了质量体系的基础上，完善了一系列的规章制度。例如，对关键生 产工具、测量设备，由设备部门按关键生产工具和测量设备采购、验收、保管和发 放控制程序组织检验判定，对不合格品进行评审、处置。合同要求时，若要使用或 返修不符合规定要求的产品，应向顾客提出让步申请，经顾客书面认可后，记录不合 格和返修的实际状况聊。质检中心坚持做好入厂原燃、材料的质量重点把关，逐步实 现入厂原燃、材料1 0 0 检验的目标。9 8 年对2 8 个品种，1 8 0 余家供货单位，总量达 1 4 6 3 万吨的外购原燃料进行制、化、检验工作，综合采样率达8 5 6 9 6 ，差出外购原燃 料不合格品1 5 6 万吨，堵住较大质量漏洞1 5 次，降低采购成本近8 2 0 万元【1 0 j 。 鞍钢加强了对重点产品的质量改进，对重点产品实行预检查，对不合格品及时采 取措施解决，质检中心配合生产厂技术人员对重点产品的生产过程做了大量跟踪调 查，修订了5 项控制产品质量管理制度，并按制度要求严格控制产品质量，使这些产 品的质量得到了明显提高。在加强质量改进的同时，让职工树立了市场观念、竞争观 念和优质服务意识，自觉提高鞍钢产品信誉，搞好售后服务。制定了鞍钢售出产品 质量异议处理办法、加快质量异议处理速度等五项规定，并制定了9 项实施细 则，完善了售后服务的规章制度。g r i 和g a l l i n l 】认为，对于企业来说，具有创新 性的改善质量的管理应该是企业的主流，即使是在大多数的小公司仍以产品导向占优 势的现在，企业的核心战略也应该是市场导向，应该以质量为核心，加强企业的质量 管理。 鞍钢在完善质量管理制度，加强质量改进，提高质量控制方法等系列措施中， 9 茜北工业大学硕士学位论文 取得了明显的成效，主要表现在以下三个方面： 第一、员工的素质有了明显的提高。产品质量取决于过程质量，过程质量取决 于工作质量，工作质量取决于人的质量。鞍钢通过制订切合实际的质量方针、目标， 并通过多种形式的宣传教育，使全体职工理解和掌握。通过对各类人员的培训和对特 殊岗位人员要求持证上岗，提高了员工的工作能力。 第二、产品的质量有了很大的提高。从实施质量改进以来，生产过程的各个环 节得到有效控制，2 0 项主要质量指标有1 9 项稳定提高，1 3 项为近年来最好水平，原 燃料质量合格率同比上升8 1 3 ，炼钢废品、轧钢废品、轧钢不良品的控制都得到了 明显改善。 第三、赢得了用户的信任，扩大了市场。无缝石油管顺利通过美国石油学会 ( a p i ) 认证，深冲压冷扎薄钢板、大型造船球扁钢、电铲用钢绳等产品通过“金杯 奖”复评。秦山核电站二期工程指挥部、中国高新技术“8 6 3 ”工程实验指挥部分别 来鞍钢大型厂、小型型材厂进行审核，他们对鞍钢产品的质量给予了高度评价，当场 签订合同项目。举世瞩目的三峡工程，对质量的要求程度近于苛刻，他们来鞍钢现场 抽查了4 根螺纹钢到鞍钢技术中心检验，然后将样品送到北京权威部门检验，结果产 品质量远远超过规定指标，为鞍钢树立了良好的企业形象。 1 5 本文研究内容 通过对质量控制理论的研究，结合鞍钢连铸辊修复生产过程中质量控制的现状， 狄管理者、材料、机器、生产工艺和工作环境等方面加以分析，找出生产过程中影响 篷铸辊质量的主要因素，对这些因素加以控制，来提高产品的质量。具体研究内容如 下： 第一部分：介绍鞍钢公司简况和论文研究背景，引出本文研究内容的实际意义。 第二部分：从连铸辊修复生产过程的性质和特点出发，介绍了连铸辊修复的方法 及生产过程。 第三部分：从人员、设备、工艺、材料和环境等方面，分析影响连铸辊修复质量 的因素，确定引起质量缺陷的主要影响因素。 西北工业大学硕士学位论文 第四部分：针对这些主要影响因素，从质量管理体系、原材料和生产工序方面， 对连铸辊的修复生产过程进行质量控制。 第五部分：在质量控制的基础上，对连铸辊修复生产过程进行质量改进。 第六部分：本文的结论。 本论文的结构框架如图1 2 所示 鞍钢公司简介及连铸辊修复问题的提出 i i 连铸辊的修复生产过程 j 影响修复质量的因素分析 i lij 焊接材料工艺及设备人员与环境 l 1 修复过程的质量控制 i， i 焊接材料的控制工序的质量控制质量体系的控制 连铸辊修复生产过程的质量改进 j 结论 图1 2 论文框架图 西北工业大学硕士学位论文 2 连铸辊的修复生产过程 2 1 目前国内外连铸辊修复的常用方法 近年来，国内外有多家研究机构对连铸辊的失效形式展开分析，很多的研究表 明，连铸辊的早期破坏主要是由于以下原因造成的【拯1 4 l ： ( 1 ) 、热疲劳破坏。工作状 态的辊子表面环向温度分布极不均匀，温差高达3 0 0 ，同时由于辊子内部通冷水， 使得辊子截面温差也很大，由此在辊子表面及内部产生了非轴对称不均匀分布的热应 力，并且是周期性变化的，而且在辊子的内外表面处的应力幅值很大，易在辊子表面 产生热疲劳而发生龟裂，在机械应力和热应力的联合作用下，促使裂纹向深处扩展， 导致辊子断裂。( 2 ) 、磨损。造成辊子磨损的直接原因是高温潮湿环境下，表面易发 生氧化腐蚀脱落，使辊子外径减薄，导致辊子报废。( 3 ) 、材质原因。原设计材质虽 然在常温下有很好的屈服强度，但在工作温度下，该材质的屈服强度急剧下降，不适 合连铸辊高温工作条件；此外，在抗热疲劳裂纹性能方面的不足也是原因之一。针对 前两条原因，对连铸辊采取如下的修复措施。 2 1 1 堆焊修复 堆焊作为一种经济有效的表面改性方法是现代材料加工与制造业不可缺少的工 艺手段。为了最大限度地发挥堆焊技术的优越性，优质、高效、低稀释率历来是国内 外堆焊技术的重要研究方向。 在实际生产中，连铸辊堆焊工艺大致有三类，丝极埋弧焊、带极埋弧焊和明弧焊 【柳。据试验，修复后的连铸辊，比新辊使用寿命可提高2 3 倍。其高温强度和耐磨 性均有显著提高。这样，换辊次数和维修费用，均有大幅度的减少。并且，堆焊成本 一般仅为新辊费用的1 2 l 3 。堆焊修复连铸辊的方法具有易开展、灵活性好等优 点。但也有其局限性，一是生产率不高采用单弧堆焊时仅为5 9 k g h ，修复一根 往往须数小时甚至更长。二是堆焊过程中的缺陷难以避免，现场实践表明，即使辊子 堆焊前经过车削，堆焊过程中注意修补，堆焊后进行探伤检查，仍会存在一些焊接缺 1 2 西北工业大学硕士学位论文 陷，从而影响连铸辊的使用寿命。三是我国目前还没有很好满足连铸辊堆焊用的焊 丝、焊带和焊剂。进口焊丝、焊剂对s 、p 等杂质较敏感，对基体成分要求较严。国 内也开发了总体效果不错的相关产品，但仍须提高产品的稳定性，并进一步开发和研 究适应性强的新型陶瓷焊剂。有的工厂采用不同宽度、厚度的薄钢带对不同直径的辊 子进行复合堆焊。该方法具有明显的优点，如生产率相对较高、成分稀释率低、不用 过渡层、质量稳定、寿命长等。不足的是若要获得特定成分的堆焊层，则灵活性不 够：对钢带的要求高且须专门生产。堆焊主要应从以下几点考虑：修复成本、修复生 产率、使用寿命、稀释程度、车削余量、最终焊层对裂纹的敏感程度等。 2 1 2 喷涂修复 喷涂是一种表面强化技术。它采用电弧、等离子弧、燃气等形式的热源，将被 喷涂的涂层材料熔化或半熔化，并在气流的作用下，使之雾化成微细的熔滴或高温颗 粒，以很高的飞行速度喷射到经过处理的基体表面，形成具有某种功能的涂层。由于 各种机械零件的使用工况不同，因而零件磨损的形式也是十分复杂的。为了适应各种 使用要求，需要有各种喷涂设备，并通过不同的工艺来实现。美国的m e r ( 妁公司 在涂层应用指南中将涂层分为耐磨损、耐高温和氧化、防腐蚀涂层、导电涂层或绝缘 涂层、恢复尺寸涂层、间隙控制涂层等等，根据不同的涂层种类，采用不同的设备、 材料、工艺方法进行修复。 根据连铸辊的工作环境，考虑到影响辊子使用寿命的因素，所选用的材料及 喷涂方法应使所得涂层具有耐磨损、抗高温氧化、耐腐蚀等功能。火焰喷涂成本 最低、适合喷涂一些金属或合金等低熔点的材料；电弧喷涂的操作成本低，涂层 质量好于火焰喷涂，但只能喷涂一些能导电的材料；爆炸喷涂的粉末飞行速度很 高，涂层致密，结合强度高，但灵活度较差，用途受到限制。 热喷涂( 焊) 技术的缺点：( 1 ) 、对于薄壁或较小的工件喷涂存在热变形现 象。( 2 ) 、对于某些工艺而言，喷涂层与堆焊层相比，喷涂层与基体的结合强 度较低，不能承受冲击。除了塑料粉末火焰喷涂和喷锌外，其它金属和陶瓷涂层 有少量针孔，用于防腐涂层，需要封孔处理。( 3 ) 、喷涂小孔、深孔存在一定 西北工业大学硕士学位论文 困难。( 4 ) 、喷涂操作的粉尘飞散在空问，对人体有害，因此，工作时要穿戴 好防护服，还需要适当的通风设备。而且由于连铸辊修复需要恢复的尺寸较大， 所以，在连铸辊修复的实际生产中，往往选择堆焊的方法对连铸辊进行修复。 2 1 3 其它连铸辊修复方法 目前，有些企业采用削减辊子直径的方法，将连铸辊表面的裂纹加工掉，改成其 它尺寸的辊子，重新上线使用。复合辊套法在型钢、钢管轧机的轧辊修复中已有成功 的应用。采用离心浇铸修复回转件有许多成功的范例。但这些方法在大板坯连铸辊修 复方面的应用还没有实践过。也未见有使用的报道。曾经有企业采用钢板直接焊接辊 套和加工辊套进行过盈装配来修复辊子，但没有成功。对以上方法可以继续研究和实 验。因连铸辊工作环境的特殊性，任何材料均难以抗拒裂纹的产生。因此在从各外部 因素来严格控制裂纹的产生和扩展的同时，采用修复来提高其再生寿命是目前唯一可 做的事情。辊子修复生产工作做的好，不仅提高了使用寿命，还可以大大地节省维修 费用和停机时间。质量控制是质量管理的体系中的一部分，它贯穿于整个生产过程， 为获得高质量的产品起到极其重要的作用i l q 。本文主要以鞍钢连铸辊的修复为研究 对象，研究连铸辊在堆焊生产过程中的质量控制。 2 2 连铸辊堆焊修复生产过程简介 应用已在我国普遍采用的奥钢联连铸辊修复技术，进行连铸辊的堆焊修复。将 磨损下线的旧连铸辊，由焊接专业工程师根据奥钢联技术制定的堆焊工艺，并由有专 业操作资格的电焊工对其进行w l d c 3 m 2 l 合金的堆焊，然后按照图纸尺寸及精度要求 进行加工。 连铸辊堆焊修复工艺。在车削掉原堆焊层或缺陷后，应先做磁粉或着色探伤检 查，在确认无缺陷后方可堆焊，为取得较为均匀的性能避免开裂，可先在基体上堆焊 过渡层，过渡层的厚度视实际情况而定，关键要确保堆焊层的硬度。堆焊过渡层时， 要先对连铸辊进行预热，预热温度视母体材料而定，熔敷堆焊层时，为了能获得均匀 磨损的堆焊层，必须选择适当的预热温度，使堆焊材料在冷却过程中不发生马氏体转 1 4 西北工业大学硕士学位论文 变，以防下一焊道对前一焊道回火，造成硬度的不均匀。直径较大的连铸辊，预热时 间要长一些，堆焊过程要连续，中间不停顿，否则容易形成缺陷。焊缝搭接一般可取 5 0 ，使堆焊表面光滑，堆焊完成后，应及时做消除应力处理。 2 2 1 修复的工艺流程和质量要求 图2 1 连铸辊堆焊修复的工艺流程图 a 连铸辊堆焊修复工艺流程 连铸辊的堆焊修复过程分为以下几个部分，即：焊接前的准备、堆焊、焊后处理 及无损检验。第一、焊接前的准备。焊接前进行加工，目的是将连铸辊工作表面上的 裂纹、龟裂全部车削掉。原则是消除旧连铸辊表面的任何缺陷，然后除去辊身上的油 污和铁锈。探伤，检测加工后的连铸辊是否合格预热，把没有缺陷的连铸辊放到堆 焊机床上，用三爪卡盘夹紧，开动电机使连铸辊缓慢转动，同时用火管对其进行加 热，为保证整个连铸辊的内外温度均匀，加热必须缓慢，直至温度升至3 5 0 。第 二、堆焊。堆焊材料的选择，根据连铸辊的材质的不同，选择相应的过渡层和合金 层材料。连铸辊堆焊修复采用的是丝、带极埋弧堆焊。所用焊接材料主要有：焊带： h 1 c r l 3 n i m o ；焊剂：s j 1 1 ，1 c r 7 、s ，- 7 0 s 、s j 2 6 1 、田2 6 0 、s i - 5 3 7 ：焊丝： h c r l 5 n i 7 0 、 i c r l 3 n i 6 、h c r l 3 n j 4 、h l c r l 3 n i 锄1 0 、h c r l 3 n i 2 、h 1 c r l 7 、h 1 c r l 3 。 焊接后要为粗车和精加工留有加工余量。第三、焊后处理及无损检验。为了消除堆焊 过程中产生的内应力，防止冷却过程中产生裂纹，应及时进行缓冷处理，这样方可保 西北工业大学硕士学位论文 证焊接材料的物理性能。根据降温要求可采用不同的保温方法，现场如无更好的保温 措旖，堆焊完的连铸辊，要立即用石棉布包裹，使之缓慢冷却。将缓慢冷却后的连铸 辊进行粗加工，用肉眼检查一下表面是否有裂纹、气孔等焊接缺陷，然后探伤仪检测 辊子是否有焊接缺陷的存在。若无缺陷，检验合格入库；若有缺陷，则需把缺陷加工 掉后重新堆焊。 b 成品质量 经过堆焊修复的连铸辊，辊子表面不得存在裂纹、夹渣、气孔和缺肉等缺陷： 辊子表面不得存在软硬不均现象，辊子硬度为h r c 4 2 5 0 ，同一根辊子上面，硬度差 为2 ：辊子加工精度应符合图纸要求；辊子上线使用后，第一个使用周期正常下线 时质量应达到下列要求：辊子表面堆焊层不得出现剥离现象，辊子表面不存在明显软 硬不均现象以及辊子不能发生断裂。 c 需要提供的技术文件及验收 连铸辊修复后，在交付使用的同时，要同时提供焊接后热处理工艺及工艺曲 线、硬度测试报告及成品超声波探伤报告以及堆焊材料材质抽检报告等技术文件。同 时，要根据图纸和技术要求进行验收，加工后辊子进行保护性包装，涂好防护油，在 运输及装卸时避免磕碰、划伤。 2 2 2 堆焊前辊子检查标准 a 新品连铸辊检查标准 新品连铸辊质量检查标准见表2 1 ：该标准适用于检查新制造的初加工辊子质 量，目的是检查焊接前辊子有无异常。 表2 1 新品连铸辊质量检查标准 序号检查项目检查内容判定标准 记录 1 检查辊子送货单与实物对照 数量规格要一致来料登记 d = 标准尺寸+ o 5m 或一1 0 2检查尺寸d 1 = 标准尺寸十1 om 或- 0 5m与图纸尺寸对照 尺寸 d 2 = 标准尺寸+ 1 0l l 】l 或_ o 5m 西北工业大学硕士学位论文 l = 标准尺寸+ 3 om 或一1 om 无黑皮、表面精度、 3 检查外观目视检查辊子表面全数检查 光洁度好 b 旧品连铸辊的检查标准 旧品连铸辊的检查标准见表2 2 ：此标准适用于旧品辊子的外观质量检查。目的 是检查在线使用后的疲劳状态及弯曲情况。 表2 2 旧品连铸辊的检查标准 序号检查项目检查内容判定标准备注 检查上次焊接后 l 检查辊子标识目视检查 与公司辊子标识管理规定致 使用的效果 裂纹和疲劳层掉裂纹开口幅度2 m 掉块检查表面龟裂及 2 检查外观 块的面积 x 5 0my 3 0md 8 n 剥离、粘接状况 表面龟裂用磁粉 3龟裂检查 有线状缺陷不合格全数检查 探伤仪检测 4 弯曲检查辊子表面及轴部按技术要求 全数检查 2 2 3 堆焊后辊子的验收 a 堆焊后辊子的验收标准 堆焊后辊子检查验收标准见表2 3 ：该标准适用于新、旧辊子堆焊后的现场检 查。其目的在于检查进行最终精加工前的焊接质量有无问题。 表2 3 堆焊后辊子检查验收标准 序号检查项目