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第 38 卷第 6 期 2016 年 12 月 甘 肃 冶 金 GANSU METALLURGY Vol.38 No.6 Dec.,2016 文章编号:1672-4461(2016)06-0118-04 运用六西格玛方法提升邯钢冷轧汽车用钢 DC03 产品质量 杜艳玲,于光远,郭振国,何 方,杨西鹏 (河北钢铁有限公司邯郸分公司,河北 邯郸 056015) 摘 要:随着钢铁市场竞争化日益激烈,销量提升,用户对汽车板的要求也日趋多样化和个性化,应国内某汽车厂 用户对邯钢 DC03 提出了 160200 MPa 的窄屈服强度空间,并且要求稳定化。 邯钢采用六西格玛管理方法,对邯 钢汽车板 DC03 生产工艺进行了改进,运用 DOE 实验设计,通过消除流程中影响主要因子:C 含量、精轧(F1)温度、 连退平整延伸率的波动因素,通过 DOE 优化试验,使得生产工艺更加稳定,缩小了成品屈服强度的波动范围,最终 邯钢实现了屈服强度按 160200 MPa,屈服强度 PPk 达到 1.0 的目标,较好的满足了用户的特殊需求。 关键字:汽车用钢;屈服强度;稳定化;六西格玛 中图分类号:TG335 文献标识码:B Using 6 Method Improve DC03 of Hansteel Product Quality DU Yan-ling,YU Guang-yuan,GUO Zhen-guo,HE Fang,YANG Xi-peng (Handan Iron and Steel Group Co. Ltd., Handan 056015,China) Abstract: As the iron and steel market competition is increasingly fierce, sales promotion, the user demand for car plates also increasingly diversified and personalized, should be a domestic auto users of hansteel DC03 put forward 160-200 mpa narrow space of yield strength, and stabilization. hansteel using six sigma management method, the hansteel DC03 car plate production process was improved, using DOE experiment design, through the elimination of the influence of process main factors: C content, finishing (F1) temperature, even back flat elongation factors of fluctuations, through DOE optimization experiment, makes the production process is more stable and narrow the range of the finished product yield strength, han- steel realize the yield strength in 160 200 mpa, yield strength of the PKK at 1.0 goals, better meet the special needs of users. Key Words: automotive steel; elongation; stabilization;6 Sigma 1 概述 邯钢成功研发汽车板后,受到国内广大汽车制 造商的青睐。 随着市场份额的提升,汽车用户逐渐 增多,不同地区不同用户对邯钢冷轧汽车板 DC03 提出了屈服强度 160200 MPa 的窄强度区间控制 要求,并且要求屈服强度稳定化。 目前邯钢 99%合 格率条件下成品屈服强度范围为1502101。 按用 户条件交货将导致邯钢 DC03 合格率降低至 85%左 右,为了在不增加生产成本的条件下满足用户个性 化需求,需要将高延伸交货的 DC03 合格率提高至 99%以上,即屈服强度 160200 MPa,PPk 值达到 1. 0 以上。 邯钢针对该用户对 DC03 的特殊需求,按照 6 西格玛 DMAIC1方法进行了质量持续改进。 2 质量改进 2.1 定义阶段 在不增加生产成本条件下满足汽车用户需求, 则需要满足两点:屈服强度控制在 160200 MPa 范围内;屈服强度 PPk 值达到 1.0 以上。 按照客 户要求,对现有 DC03 的屈服强度数据经过分析,目 前状态如图 1 所示。 从图 1 可看出,目前邯钢汽车板 DC03 屈服强 度的均值: 179.64 MPa,准差: 10.2342, PPk: 0.62, 结论: 均值和变异都需要进行质量改进。 万方数据 图 1 邯钢汽车板 DC03 屈服强度现状分布 为了找出影响 DC03 屈服强度的工艺参数,邯 钢组建了 DC03 屈服强度攻关队,梳理了热轧、冷轧 工序的生产过程关键影响因子,炼钢成分以原料输 入作为影响因子,通过树形图网络、识别影响 CTQ/ CTP 的影响因子,具体见图 2 和图 3。 通过 CE 矩阵 筛选出 C 含量、精轧(F1)温度、卷取温度、酸轧压下 率、均热温度29对 DC03 屈服强度影响显著。 图 2 主要生产工艺流程图 2.2 测量阶段 收集过程数据对 DC03 屈服强度波动进行分 析。 针对过程数据收集,制定了详细数据收集计划, 图 3 树形图 收集计划涵盖操作定义、数据来源和位置、收集样本 数量、数据采集时间范围、数据采集方法、数据采集 人员以及同时采集的其他数据。 从总变差形成的两方面分析变差产生的原因, 首先针对 DC03 的屈服强度测量系统进行了 MSA 分析,实验方案为:10 个试样,3 个实验员,每人对随 机试样,实行“盲”测,每个试样进行三次测量。 运 用统计工具分析,结果如图 4 所示。 S2 总变差 =S 2 过程 +S 2 测量 图 4 测量系统分析结果 从分析结果上判断,测量系统的%GR&R = 5. 27%和%P/ T=9.345,因此测量系统 可接受。 2.3 分析阶段 测量系统满足要求,通过 CE 矩阵、鱼骨图、 FMEA、5 个 WHY 等工具分析, 利用变异源10、 911第 6 期 杜艳玲,等:运用六西格玛方法提升邯钢冷轧汽车用钢 DC03 产品质量 万方数据 GLM10、回归10等统计共计筛选、查找出对汽车用钢 DC03 屈服强度显著的因子,具体分析验证见图 5 和 图 6。 从分析结果看出,生产班组的变异、C 含量、平 整延伸率、精轧(F1)温度对屈服强度影响显著。 图 5 多变异分析结果 图 6 一般线性模型(GLM)分析结果 根据分析出的影响因子,其中变异源分析出,生 产班组变异较大,因此对生产班组进行了进一步分 析。 图 7 班组的影响结果分析 从图 7 可看出,虽然在一般线性模型中,生产班 组的 P 值为 0.001,影响显著,班组之间差异较大, 但对 DC03 屈服强度的 R-Sq 值只有 9.07%,生产班 组对屈服强度影响不显著,不作为影响因子予以考 虑。 2.4 改进阶段 针对分析阶段查找出的 C 含量、平整延伸率、 精轧(F1)温度三个因子运用 DOE 进行实验设计方 法,设计了 C 含量、平整延伸率、精轧(F1)温度三因 素两水平的 DOE 实验方案,对成品延伸率进行了改 进,具体方案如表 1 所示。 表 1 改进成品延伸率的 DOE 试验 序号试验设计因子实验低水平值实验高水平值 1C 含量0.0135%0.0155% 2精轧(F1)温度10461064 3连退平整延伸率0.7%0.9% 在进行 DOE 分析时模型出现弯曲,因此采用序 贯设计 RSM 中 CCF 二次进行实验设计。 图 8 屈服强度的散点图 图 9 屈服强度与因子响应曲面回归分析结果 021 甘 肃 冶 金 第 38 卷 万方数据 图形化汇总,强度数据分布范围为 170 193 MPa,在强度目标值 18020 MPa 范围内,构建模型 涵盖目标范围。 初始拟合从图 8 可看出,中心点较 平缓,无较大起伏,变异可接受。 通过简化模型分析 得出:C 含量、 精轧(F1)温度、平整延伸率、C 含量 C 含量、精轧(F1)温度精轧(F1)温度、平整延 伸率平整延伸率、精轧(F1)温度平整延伸率影 响显著,见图 9 所示。 图 10 屈服强度的曲面图和模拟试运行结果 回归方程:屈服强度= 174.835 + 1.478精轧 (F1)温度 + 6.789 平整延伸率 + 6.352 平整延伸 率平整延伸率 + 1.888 精轧(F1)温度平整延伸 率,图 10 是经过计算机回归方程模拟试运行多次后 的结果,屈服强度分布在 172.4186.6 MPa 之间,模 型构建成功,试运行结果完全满足要求。 2.5 控制阶段 经过试运行,邯钢制定了炼钢合金料称量设备 的检验频率,制定了热轧层冷水喷嘴清理周期,优化 了连退排产计划,控制过程中的异常变异得到消除, 生产工艺更加稳定。 通过固化这些消除变异的方 案。 邯钢 DC03 的成品屈服强度最终控制在了 180. 820 MPa 的水平,按照 160200 MPa 交货条件判 定的合格率由最初的 95%提高至 99.86%,图 11 为 改善前后邯钢 DC03 屈服强度的直方图对比,表 2 为改善前后的数据对比,从图形和图表可见改善效 果显著。 图 11 成品屈服强度分布范围 表 2 改善结果汇总 编号输出指标基线目标试运行结果改善幅度 1屈服强度均值178.8MPa180 MPa181 MPa +2.2 2屈服强度 PPk0.621.01.03+0.41 3 结语 通过运用六西格玛 DMAIC 的管理方法,消除流 程中的异常变异源,邯钢汽车板 DC03 的生产控制 稳定程度得到提高,减少了成品屈服强度分布波动 大的问题,通过统计工具,邯钢得出了将屈服强度提 升 160200 MPa 交货条件下的关键影响因素的合 理工艺控制点,以及影响关键控制点的根本原因。 经固化工艺后,所生产出来的 DC03 成品屈服强度 控制在 180.820 MPa 的水平,合格率控制在 99. 86%以上。 既满足了用户高屈服强度要求,又降低 了邯钢 DC03 的降级改判率,在赢得客户的同时,树 立了良好的邯钢汽车板品牌形象。 参考文献: 1 何桢.六西格玛管理M.北京:中国人民大学出版 社,2014. 2 陈银莉.哪些因素影响了微碳铝镇静钢的性能J.金 属世界,2010(5):16-19. 3 胡燕慧,孔凡庆,滕华湘,等.卷取温度对低碳铝镇静钢 热镀锌板抗时效性能的影响J,钢铁,2013(11):57-59. 4 詹 华,吴文林,汪飞松.连续退火工艺对低碳铝镇静 钢性能的影响J.金属热处理,2009(5). 5 常 军,程兴德,徐建中,等.冷轧压下率对低碳铝镇静 钢冷轧板深冲性能的影响J.钢铁钒钛,2000(5). (下转第 132 页) 121第 6 期 杜艳玲,等:运用六西格玛方法提升邯钢冷轧汽车用钢 DC03 产品质量 万方数据 升幅总体高于春夏秋三季。 年平均气温的变率:拉 萨 0.419 /10a,泽当 0.351 /10a,日喀则 0.202 /10a。 对影响气温变化的太阳黑子相对数、CO2浓度 时间序列与气温时间序列的相关分析发现,太阳黑 子相对数与年平均最高气温的相关系数为-0.2459 0.3413,CO2浓度与年平均最低气温的相关系数为 0. 72950.9455。 研究区气温升高的主因可能是 CO2。 另外,气