◎中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院物流中心 李東東 李煦 谷勝民 楊慶功 劉濤

型號(hào)用鋼棒共性質(zhì)量問題管控研究與實(shí)施

◎中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院物流中心 李東東 李煦 谷勝民 楊慶功 劉濤

全面剖析了航天型號(hào)用鋼棒發(fā)生的共性質(zhì)量問題，針對(duì)問題發(fā)生的機(jī)理和原因開展了相關(guān)試驗(yàn)，通過實(shí)地跟產(chǎn)對(duì)各個(gè)鋼棒生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)過程進(jìn)行了摸底，并從鋼棒的熔煉、成型、組批、交付及到貨驗(yàn)收等多方面提出了針對(duì)性控制措施。

隨著型號(hào)科研生產(chǎn)任務(wù)的與日俱增，現(xiàn)有的鋼棒質(zhì)量可靠性水平已經(jīng)無法滿足型號(hào)的高速發(fā)展需求，鋼棒的質(zhì)量管控水平亟待提高。如果不對(duì)鋼棒發(fā)生的質(zhì)量問題提出針對(duì)性的管控措施，勢(shì)必會(huì)對(duì)今后的型號(hào)生產(chǎn)任務(wù)造成嚴(yán)重的影響。

因此，筆者全面總結(jié)近年來中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院型號(hào)用鋼棒發(fā)生的質(zhì)量問題，對(duì)原因進(jìn)行剖析，結(jié)合鋼棒生產(chǎn)制造過程的分析與研究，識(shí)別鋼棒生產(chǎn)制造及驗(yàn)收過程的關(guān)鍵控制點(diǎn)，提出了有效的管控措施，杜絕了鋼棒質(zhì)量問題的重復(fù)性發(fā)生，顯著地提升了型號(hào)用鋼棒的質(zhì)量可靠性水平。

一、工作與實(shí)踐

通過對(duì)近年來鋼棒質(zhì)量問題的全面梳理和深度剖析、總結(jié)，并對(duì)問題發(fā)生的機(jī)理、原因進(jìn)行研究，有針對(duì)性地開展相關(guān)試驗(yàn)，并結(jié)合鋼棒生產(chǎn)過程的跟產(chǎn)研究，制定鋼棒關(guān)鍵生產(chǎn)過程的管控要求，從而降低鋼棒質(zhì)量問題的發(fā)生機(jī)率，進(jìn)而提升研究院對(duì)鋼棒產(chǎn)品的質(zhì)量管控水平。項(xiàng)目總體思路如圖1所示。

1.機(jī)理及原因

對(duì)近4年鋼棒質(zhì)量問題進(jìn)行總結(jié)，結(jié)果表明:致使鋼棒發(fā)生質(zhì)量問題的根本原因有異金屬夾雜、縮孔殘余、疏松和表面缺陷。上述幾類缺陷的來源、產(chǎn)生環(huán)節(jié)等情況，見表1。

從表1中可以看出，導(dǎo)致鋼棒發(fā)生質(zhì)量問題的缺陷主要來源于鋼棒生產(chǎn)制造過程的熔煉和成型環(huán)節(jié)。

2.開展試驗(yàn)，識(shí)別控制點(diǎn)

針對(duì)問題發(fā)生的機(jī)理、原因，開展相關(guān)試驗(yàn)。深入生產(chǎn)廠家生產(chǎn)一線，通過跟產(chǎn)與調(diào)研相結(jié)合的形式對(duì)各個(gè)鋼棒生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)過程進(jìn)行了摸底與分析，識(shí)別需管控的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

3.制定管控措施

根據(jù)獲得的試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合鋼棒生產(chǎn)過程的研究，從鋼材的熔煉、成型、組批、交付及到貨驗(yàn)收等多方面制定關(guān)鍵環(huán)節(jié)控制要求，提煉針對(duì)性的控制要求。

一是通過熔煉（電渣重熔）關(guān)鍵工序管控，從源頭防止異金屬夾雜缺陷的產(chǎn)生。

異金屬夾雜缺陷多數(shù)是在電渣重熔末期，由于操作不當(dāng)將非本鋼種的材料熔入鋼體所導(dǎo)致，其發(fā)生數(shù)量占鋼棒質(zhì)量問題的53.8%，通過對(duì)電渣重熔關(guān)鍵工序制定管控措施，可起到源頭預(yù)防的作用。

關(guān)鍵管控措施: 鋼錠電渣重熔時(shí)，假電極及底板應(yīng)使用與所熔煉鋼材為同種牌號(hào)的材料;鋼錠電渣重熔時(shí)，不得將自耗電極完全熔掉，以避免假電極熔入情況發(fā)生。

二是通過頭尾管理管控，確保檢測(cè)取樣的有效性、鋼棒質(zhì)量問題的可追溯性。

關(guān)鍵管控措施:對(duì)于直徑≥50mm的成品鋼棒，生產(chǎn)廠應(yīng)進(jìn)行頭尾管理，應(yīng)在交付的成品鋼棒上進(jìn)行頭尾標(biāo)識(shí)(將相當(dāng)于鋼錠頭部的鋼棒端面噴刷為“黃色”;將相當(dāng)于鋼錠尾部的鋼棒端面噴刷為“綠色”)。

三是通過對(duì)低倍組織檢測(cè)的管控，杜絕鋼棒熔煉環(huán)節(jié)、成型環(huán)節(jié)產(chǎn)生的缺陷遺留到鋼棒產(chǎn)品的可能。

異金屬夾雜、縮孔殘余、疏松等熔煉環(huán)節(jié)產(chǎn)生的缺陷多存在于鋼錠的頭部或尾部，并可以通過低倍組織檢測(cè)進(jìn)行有效的識(shí)別。

關(guān)鍵管控措施:規(guī)定生產(chǎn)廠應(yīng)對(duì)每個(gè)重熔子爐的“頭、尾”進(jìn)行低倍檢查，保證每個(gè)重熔子爐的“頭、尾”低倍檢查合格。

四是通過對(duì)鋼棒交貨表面狀態(tài)的管控，消除裂紋、折疊等表面缺陷。

表1 失效原因分析

鍛造成型鋼棒易產(chǎn)生折疊、裂紋等表面缺陷。

關(guān)鍵管控措施:對(duì)于熱鍛鋼棒應(yīng)車光交貨。

五是通過對(duì)鋼棒組批的管控，降低質(zhì)量問題發(fā)生的機(jī)率，縮小其影響范圍。

關(guān)鍵管控措施:所有的鋼棒應(yīng)以重熔子爐進(jìn)行組批。對(duì)于直徑≥80mm的鋼棒(1Cr21Ni5Ti不銹鋼棒及高溫合金鋼棒除外)，當(dāng)有特殊情況，經(jīng)供需雙方同意并在訂貨合同中注明時(shí)，生產(chǎn)廠允許以母爐進(jìn)行組批，但生產(chǎn)廠在生產(chǎn)過程中應(yīng)以重熔子爐為單位進(jìn)行頭尾管理，并且生產(chǎn)廠必須在產(chǎn)品合格證中注明重熔子爐數(shù)量及重熔子爐編(批)號(hào);母爐組批要求:以母爐進(jìn)行組批的鋼棒，必須為同一熔煉爐號(hào)(即同一電弧爐號(hào)或同一非真空感應(yīng)爐號(hào)或同一真空感應(yīng)爐號(hào));同一熔煉爐號(hào)澆鑄的鋼錠，當(dāng)生產(chǎn)廠不能以同一重熔爐進(jìn)行重熔時(shí)，可以由不同的重熔爐進(jìn)行重熔。

4.固化工作成果，建立型號(hào)用鋼棒質(zhì)量精細(xì)化管控標(biāo)準(zhǔn)

將相關(guān)工作成果進(jìn)一步提煉和完善，兼顧在各試點(diǎn)單位驗(yàn)證過程中遇到的問題制定了型號(hào)用鋼棒質(zhì)量精細(xì)化管控標(biāo)準(zhǔn);標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了型號(hào)用鋼棒的低倍組織檢查、化學(xué)成分檢查、交貨表面狀態(tài)、組批、頭尾管理等要求，精細(xì)了研究院對(duì)型號(hào)用鋼棒的質(zhì)量管理水平，規(guī)范了各個(gè)鋼棒生產(chǎn)廠家的工作規(guī)程，實(shí)現(xiàn)了型號(hào)用鋼棒產(chǎn)品的質(zhì)量控制點(diǎn)前移至生產(chǎn)廠家的目標(biāo)。

二、實(shí)踐效果

一是彌補(bǔ)了現(xiàn)行的國軍標(biāo)、國標(biāo)等標(biāo)準(zhǔn)無法滿足型號(hào)質(zhì)量要求的不足。

航天選用鋼棒涉及的標(biāo)準(zhǔn)主要有國軍標(biāo)、國標(biāo)、冶標(biāo)，此外還有一些企標(biāo)。上述標(biāo)準(zhǔn)為了保證其標(biāo)準(zhǔn)的適用性，技術(shù)要求不夠細(xì)化，無法滿足航天型號(hào)的高質(zhì)量要求。筆者結(jié)合航天型號(hào)的使用特點(diǎn)及質(zhì)量要求，對(duì)關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行了細(xì)化、完善，彌補(bǔ)了現(xiàn)行的國軍標(biāo)、國標(biāo)等標(biāo)準(zhǔn)無法滿足型號(hào)質(zhì)量要求的不足。推進(jìn)了研究院型號(hào)用鋼棒質(zhì)量管控的精細(xì)化水平，使得研究院在型號(hào)用鋼棒的質(zhì)量管控能力方面，在行業(yè)內(nèi)處于絕對(duì)領(lǐng)先的地位。

二是鋼棒質(zhì)量問題的發(fā)生數(shù)量顯著減少，有效地提升了型號(hào)用鋼棒的質(zhì)量可靠性水平。

準(zhǔn)確地識(shí)別出了鋼棒生產(chǎn)、驗(yàn)收過程中的質(zhì)量控制關(guān)鍵點(diǎn)，提出了針對(duì)性的管控措施，顯著地減少了鋼棒質(zhì)量問題的發(fā)生數(shù)量，大大提升了型號(hào)用鋼棒的質(zhì)量保障能力。

三是降低了鋼棒驗(yàn)收過程下取化驗(yàn)料環(huán)節(jié)的工作難度。

針對(duì)鋼棒的頭尾管理制定了針對(duì)性的管控措施，統(tǒng)一規(guī)范了各個(gè)生產(chǎn)廠家的頭尾管理規(guī)則。通過實(shí)施，檢驗(yàn)員可以立刻確定本批鋼棒的“頭尾”，大大降低了鋼棒驗(yàn)收過程下取化驗(yàn)料環(huán)節(jié)的工作難度和強(qiáng)度，效果顯著。

四是確保了鋼棒檢測(cè)取樣的有效性，避免了“錯(cuò)漏檢”事故的發(fā)生。

創(chuàng)造性地制定了鋼棒頭尾管理規(guī)則，統(tǒng)一規(guī)范了各個(gè)鋼棒生產(chǎn)廠家的頭尾管理規(guī)則，檢驗(yàn)員不再受不同廠家的不同規(guī)則所牽制，可以準(zhǔn)確無誤地識(shí)別本批鋼棒的頭尾位置信息，確保了各檢測(cè)項(xiàng)目取樣位置的正確性，同時(shí)，有效地避免了“錯(cuò)漏檢”事件的發(fā)生。

五是將質(zhì)量控制點(diǎn)前移，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)源頭控制。

實(shí)現(xiàn)了將型號(hào)用鋼棒產(chǎn)品的質(zhì)量控制點(diǎn)前移至生產(chǎn)廠家的目標(biāo)，為避免研究院型號(hào)用鋼棒質(zhì)量問題的重復(fù)發(fā)生奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為其它種類原材料的質(zhì)量管控工作樹立了榜樣。

三、后續(xù)思路

實(shí)踐成果已成功應(yīng)用于鋼棒生產(chǎn)單位，基于本項(xiàng)目成果生產(chǎn)、驗(yàn)收的鋼棒產(chǎn)品已經(jīng)應(yīng)用于研究院各型號(hào)。顯著地提高了型號(hào)用鋼棒的可靠性水平，確保了鋼棒質(zhì)量滿足型號(hào)使用要求，保障了研究院各型號(hào)的研制和批生產(chǎn)任務(wù)的順利進(jìn)行，經(jīng)濟(jì)、軍事效益顯著。同時(shí)，相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)已通過研究院專家組、設(shè)計(jì)單位、用戶的評(píng)審，正式發(fā)布使用，可以有效地推廣在軍工領(lǐng)域其他物資質(zhì)量保證單位，為其提高鋼棒質(zhì)量管控能力提供有力的支撐。