提高钢水化学成分合格率

中国石化集团江汉石油管理局第四机械厂 铸造分厂炼钢QC小组

（湖北 荆州 434024）

1 小组概况

小组概况和小组成员（表1、表2）。

2 选题理由

近年来石油机械生产厂家在国内外市场上的竞争越来越激烈，面对如此严峻的市场局面，提高产品性能和质量就显得尤为重要。中国石化集团江汉石油管理局第四机械厂产品中80%铸钢件都要进行磁粉探伤，技术要求高。力学性能是铸钢件最重要的技术指标之一，而合格的钢水化学成分是保证铸件力学性能最基本的前提。

表1 小组概况

表2 小组成员

查阅2008～2010年的炉前化验记录，钢水化学成分合格率分别为97.4%、96.8%和94.4%，呈现逐年下降的趋势，如果不及时采取措施遏制，化学成分超标现象必将对铸钢件的产品质量造成极大的负面影响。

3 现状调查

3.1 统计月超标次数

小组成员统计了2010年钢水化学成分月超标次数（表3）。从表3中可以看出，2010年钢水化学成分超标率为 5.6%，即钢水化学成分合格率为94.4%。

3.2 统计元素超标次数

小组成员对2010年钢水化学成分元素超标次数进行了统计 （表4）。从表4中可以看出，C占39.8%，Si占29.8%，2项之和为69.6%，说明C和Si这2个元素是“关键的少数项目”，是化学成分超标的主要问题。

表3 2010年钢水化学成分月超标次数

表4 2010年钢水化学元素超标次数

4 目标设定

小组曾在考察其它厂家时，了解到他们铸钢分厂的钢水化学成分月合格率均在98%以上。查阅炉前记录，在2007年4月、2008年9月、2009年3月，钢水化学成分合格率都达到了98%，这说明该厂具备这样的技术实力。小组以此为依据，确定目标值为98%。

5 原因分析

由于C和Si这2个元素存在相互关联的影响因素，因此采用关联图来分析原因（图1）。

6 要因确认

针对12条末端因素，小组成员进行了要因确认（表5）。

表5 要因确认表

续表5

经过以上确认，小组成员确定了4项主要原因：取样时间不当、终点碳过低、电石渣下出钢、考核力度不够。

7 制定对策

8 实施对策

针对4个要因，制定了对策表（表6）。

8.1 对策实施1：完善炼钢工艺

表6 对策表

（1）现场进行工艺验证：以ZG35CrMo为例，根据取样时间不同进行了一组对比试验。根据还原末期钢水的实际成分与规格成分差距，计算出所需合金加入量，然后分别在加合金后5min、10min、15min取样化验。化验结果接近于理论计算值的取样时间，我们将其作为最佳取样时间，试验结果见表7。试验结果表明，加合金后10min取样的化验结果比较接近理论计算值。

表7 加合金后不同时间取样的成分对比表

（2）规定合理的取样时间：经工艺验证后，完善了《电弧炉炼钢工艺》，对取样时间规定如下：①在还原期合金加入后10min取样；②最后一次取样后5min之内若不出钢，必须重新取样分析。

经过几个月实施，取样时间均按新规范实施（表8）。

表8 实施前后还原样取样时间对比

8.2 对策实施2：提高终点碳

（1）规范工人操作步骤。如果终点碳远远低于工艺规定值，必须坚持“先增碳后还原”的原则，在达到规定的终点碳后方可扒渣还原。在接近终点碳规定值时必须停止吹氧，取样化验，化验结果出来之后再继续操作。严禁为抢时间，盲目操作。

（2）规定氧化期取样次数不得少于3次。经过几个月的现场实施，终点碳合格率有了显著的变化（表9）。

8.3 对策实施3：白渣下出钢

电石渣有如下缺点：一是熔渣粘附在钢液上，不易与钢水分离而上浮至钢水表面，从而造成铸件产生夹渣缺陷；二是熔渣中含有大量的碳化钙（CaC2），很容易使钢水增碳。所以炼钢工艺规定不允许在电石渣下出钢。如果出现电石渣，必须在出钢前将电石渣转换为白渣。为杜绝在电石渣下出钢的现象，采取了以下措施：

（1）由主管工程师跟班指导，让炉前操作工掌握如何有效地将电石渣转化为白渣的操作技能。

（2）出钢前由过程检验检查渣况：用铁耙在熔池粘渣，待冷却后看炉渣颜色。如果熔渣呈白色，说明熔渣是白渣；如果呈灰色甚至黑色，则说明熔渣是电石渣或黑渣，此时禁止出钢。

经过几个月的实施，我们取得了良好的效果（表10）。

表9 实施前后终点碳合格率对比

表10 实施前后出钢渣况对比

8.4 对策实施4：加大考核力度

实施前,分厂规定：化学成分允许超标率为2%，在此基数上，化学成分每超一次，扣10元；每减一次，奖10元。在这样的制度下，小组每月奖罚金额均未超过100元，平均每人次奖罚金额在10元以下。可见这样的奖罚力度不足以引起炼钢工对化学成分含量合格的重视程度。

分厂重新修订了考核细则，加大了奖罚力度。2011年分厂规定：以月为考核单位，若钢水化学成分合格率达到100%，分厂奖励小组1 000元；钢水化学成分每超标一次，则扣班组效益工资350元，并对工艺抽查中出现的违规操作，每次扣罚当事人效益工资50元。

在重奖重罚的考核机制激励下，班组成员对钢水化学成分的重视度得到了极大的提升，忽视化学成分的现象得到了及时的制止。 在2011年4～10月的7个月中，炼钢班有3个月份因钢水化学成分合格率达到100%而拿到1 000元的效益奖。

9 效果检查

9.1 目标值检查

通过几个月的对策实施，钢水化学成分月超标次数和去年同期相比，由15次/月降为0.7次/月（表11）。钢水化学成分合格率从实施前的94.4%提高到实施后的99.7%，超过了设定的目标值98.0%（表12、图2）。

表11 实施前后每月钢水化学成分超标次数

表12 实施前后钢水化学成分元素超标次数

9.2 经济效益

2011年4～12月份共开炉458炉，每炉钢水平均重量为3t，浇注铸件1.85t，铸件平均成本为1.72万元/t，钢水化学成分的合格率提高了5.3个百分点，按实施前的情况，其中有约二分之一的不合格钢水浇注的铸件直接报废。

9.3 社会效益

这次活动不仅取得了可观的经济效益，同时也取得了很好的社会效益。钢水化学成分合格率提高的同时，降低了能耗，使吨合格钢水电耗量从2010年的695.98kW/t下降为2011年的616.62kW/t。

10 巩固措施

10.1 完善炼纲工艺，将以下措施纳入到《电弧炉炼钢工艺》中

（1）规定取样时间：合金加入后10min取样；最后一次取样5min之内如果不出钢，必须重新取样分析成分。

（2）控制终点碳：各种牌号的终点碳必须严格控制在工艺规定范围之内，即比标准规格成分下限低0.05%左右。

（3）坚持白渣出钢：电石渣下出钢极易引起钢水增碳，所以必须在出钢前将电石渣转化为白渣。

10.2 修改经济责任制

将活动中的考核细由纳入分厂经济责任制，作为今后的考核依据。

11 总结和下一步打算

这次QC小组活动不仅有效地解决了钢水化学成分超标的问题，同时也使小组对QC活动有了更深刻的认识，增强了小组的凝聚力和集体荣誉感。通过此次活动，虽然钢水化学成分的超标现象大大减少，但还没有完全杜绝，将钢水化学成分的超标现象降到最低，炼出更多的优质钢，将是我们下一步活动的目标和方向。