型号用钢棒共性质量问题管控研究与实施

◎中国运载火箭技术研究院物流中心 李东东 李煦 谷胜民 杨庆功 刘涛

型号用钢棒共性质量问题管控研究与实施

◎中国运载火箭技术研究院物流中心 李东东 李煦 谷胜民 杨庆功 刘涛

全面剖析了航天型号用钢棒发生的共性质量问题，针对问题发生的机理和原因开展了相关试验，通过实地跟产对各个钢棒生产厂家的生产过程进行了摸底，并从钢棒的熔炼、成型、组批、交付及到货验收等多方面提出了针对性控制措施。

随着型号科研生产任务的与日俱增，现有的钢棒质量可靠性水平已经无法满足型号的高速发展需求，钢棒的质量管控水平亟待提高。如果不对钢棒发生的质量问题提出针对性的管控措施，势必会对今后的型号生产任务造成严重的影响。

因此，笔者全面总结近年来中国运载火箭技术研究院型号用钢棒发生的质量问题，对原因进行剖析，结合钢棒生产制造过程的分析与研究，识别钢棒生产制造及验收过程的关键控制点，提出了有效的管控措施，杜绝了钢棒质量问题的重复性发生，显著地提升了型号用钢棒的质量可靠性水平。

一、工作与实践

通过对近年来钢棒质量问题的全面梳理和深度剖析、总结，并对问题发生的机理、原因进行研究，有针对性地开展相关试验，并结合钢棒生产过程的跟产研究，制定钢棒关键生产过程的管控要求，从而降低钢棒质量问题的发生机率，进而提升研究院对钢棒产品的质量管控水平。项目总体思路如图1所示。

1.机理及原因

对近4年钢棒质量问题进行总结，结果表明:致使钢棒发生质量问题的根本原因有异金属夹杂、缩孔残余、疏松和表面缺陷。上述几类缺陷的来源、产生环节等情况，见表1。

从表1中可以看出，导致钢棒发生质量问题的缺陷主要来源于钢棒生产制造过程的熔炼和成型环节。

2.开展试验，识别控制点

针对问题发生的机理、原因，开展相关试验。深入生产厂家生产一线，通过跟产与调研相结合的形式对各个钢棒生产厂家的生产过程进行了摸底与分析，识别需管控的关键环节。

3.制定管控措施

根据获得的试验结果，结合钢棒生产过程的研究，从钢材的熔炼、成型、组批、交付及到货验收等多方面制定关键环节控制要求，提炼针对性的控制要求。

一是通过熔炼（电渣重熔）关键工序管控，从源头防止异金属夹杂缺陷的产生。

异金属夹杂缺陷多数是在电渣重熔末期，由于操作不当将非本钢种的材料熔入钢体所导致，其发生数量占钢棒质量问题的53.8%，通过对电渣重熔关键工序制定管控措施，可起到源头预防的作用。

关键管控措施: 钢锭电渣重熔时，假电极及底板应使用与所熔炼钢材为同种牌号的材料;钢锭电渣重熔时，不得将自耗电极完全熔掉，以避免假电极熔入情况发生。

二是通过头尾管理管控，确保检测取样的有效性、钢棒质量问题的可追溯性。

关键管控措施:对于直径≥50mm的成品钢棒，生产厂应进行头尾管理，应在交付的成品钢棒上进行头尾标识(将相当于钢锭头部的钢棒端面喷刷为“黄色”;将相当于钢锭尾部的钢棒端面喷刷为“绿色”)。

三是通过对低倍组织检测的管控，杜绝钢棒熔炼环节、成型环节产生的缺陷遗留到钢棒产品的可能。

异金属夹杂、缩孔残余、疏松等熔炼环节产生的缺陷多存在于钢锭的头部或尾部，并可以通过低倍组织检测进行有效的识别。

关键管控措施:规定生产厂应对每个重熔子炉的“头、尾”进行低倍检查，保证每个重熔子炉的“头、尾”低倍检查合格。

四是通过对钢棒交货表面状态的管控，消除裂纹、折叠等表面缺陷。

表1 失效原因分析

锻造成型钢棒易产生折叠、裂纹等表面缺陷。

关键管控措施:对于热锻钢棒应车光交货。

五是通过对钢棒组批的管控，降低质量问题发生的机率，缩小其影响范围。

关键管控措施:所有的钢棒应以重熔子炉进行组批。对于直径≥80mm的钢棒(1Cr21Ni5Ti不锈钢棒及高温合金钢棒除外)，当有特殊情况，经供需双方同意并在订货合同中注明时，生产厂允许以母炉进行组批，但生产厂在生产过程中应以重熔子炉为单位进行头尾管理，并且生产厂必须在产品合格证中注明重熔子炉数量及重熔子炉编(批)号;母炉组批要求:以母炉进行组批的钢棒，必须为同一熔炼炉号(即同一电弧炉号或同一非真空感应炉号或同一真空感应炉号);同一熔炼炉号浇铸的钢锭，当生产厂不能以同一重熔炉进行重熔时，可以由不同的重熔炉进行重熔。

4.固化工作成果，建立型号用钢棒质量精细化管控标准

将相关工作成果进一步提炼和完善，兼顾在各试点单位验证过程中遇到的问题制定了型号用钢棒质量精细化管控标准;标准规定了型号用钢棒的低倍组织检查、化学成分检查、交货表面状态、组批、头尾管理等要求，精细了研究院对型号用钢棒的质量管理水平，规范了各个钢棒生产厂家的工作规程，实现了型号用钢棒产品的质量控制点前移至生产厂家的目标。

二、实践效果

一是弥补了现行的国军标、国标等标准无法满足型号质量要求的不足。

航天选用钢棒涉及的标准主要有国军标、国标、冶标，此外还有一些企标。上述标准为了保证其标准的适用性，技术要求不够细化，无法满足航天型号的高质量要求。笔者结合航天型号的使用特点及质量要求，对关键环节进行了细化、完善，弥补了现行的国军标、国标等标准无法满足型号质量要求的不足。推进了研究院型号用钢棒质量管控的精细化水平，使得研究院在型号用钢棒的质量管控能力方面，在行业内处于绝对领先的地位。

二是钢棒质量问题的发生数量显著减少，有效地提升了型号用钢棒的质量可靠性水平。

准确地识别出了钢棒生产、验收过程中的质量控制关键点，提出了针对性的管控措施，显著地减少了钢棒质量问题的发生数量，大大提升了型号用钢棒的质量保障能力。

三是降低了钢棒验收过程下取化验料环节的工作难度。

针对钢棒的头尾管理制定了针对性的管控措施，统一规范了各个生产厂家的头尾管理规则。通过实施，检验员可以立刻确定本批钢棒的“头尾”，大大降低了钢棒验收过程下取化验料环节的工作难度和强度，效果显著。

四是确保了钢棒检测取样的有效性，避免了“错漏检”事故的发生。

创造性地制定了钢棒头尾管理规则，统一规范了各个钢棒生产厂家的头尾管理规则，检验员不再受不同厂家的不同规则所牵制，可以准确无误地识别本批钢棒的头尾位置信息，确保了各检测项目取样位置的正确性，同时，有效地避免了“错漏检”事件的发生。

五是将质量控制点前移，实现生产源头控制。

实现了将型号用钢棒产品的质量控制点前移至生产厂家的目标，为避免研究院型号用钢棒质量问题的重复发生奠定了坚实的基础，为其它种类原材料的质量管控工作树立了榜样。

三、后续思路

实践成果已成功应用于钢棒生产单位，基于本项目成果生产、验收的钢棒产品已经应用于研究院各型号。显著地提高了型号用钢棒的可靠性水平，确保了钢棒质量满足型号使用要求，保障了研究院各型号的研制和批生产任务的顺利进行，经济、军事效益显著。同时，相关技术标准已通过研究院专家组、设计单位、用户的评审，正式发布使用，可以有效地推广在军工领域其他物资质量保证单位，为其提高钢棒质量管控能力提供有力的支撑。