降低孔裂纹废品-提高预焙阳极合格率

1重庆拓源华冠碳素有限公司西河分厂QC成果发布材料降低孔裂纹，提高预焙阳极焙烧合格率发布人：王中祥降低孔裂纹，提高预焙阳极焙烧合格率QC小组二○○五年五月十五日2一、前言重庆拓源华冠碳素有限公司生产的渝冠牌预焙阳极是用于电解铝时的阳极材料。西河分厂36室环式焙烧炉经过两年多的生产运行，炉体破损变形严重，产品质量回落。经过2004年10月—2005年1月的生产情况统计，预焙阳极成品的合格率每月落差很大，平均合格率达不到公司计划96%的指标。致使公司的发货量、发货时间很难按计划完成，影响公司的信誉和企业的经济效益，为了解决这一系列问题，分厂生产科于1月底成立了提高预焙阳极焙烧合格率的QC小组，决心在短期内攻克难关。QC小组成员及概况表表1小组名称降低孔裂纹，提高预焙阳极焙烧合格率QC小组小组成立时间2005年1月30日小组登记号CT-05-01小组类型现场型小组人数7人活动时间2005年2月1日活动结束时间2005年5月10日活动频率5次/月组长王中祥姓名性别年龄文化程度组内分工职务王中祥男30大专组长生产科长李超国男36高中副组长焙烧车间主任肖中伟男31高中组员工艺员池华涛男35高中组员工艺员王正德男37高中组员调温班长赵代学男32初中组员装炉班长张红旗男28高中组员调温工二、选题理由1、根据公司生产计划要求和焙烧炉投产以来的合格率比较，说明要提高焙烧炉的合格率是可行的。2、同样间隙式焙烧炉的产品合格率都能达到97%以上，现焙烧炉使用了高科技的自动控制设备。其温度和负压控制精度更高，其产品质量应更好。3、全面保证公司经营计划，客户的交货量及交货期。4、降低企业的生产成本、提高经济效益、增强市场竞争力。三、现状调查根据小组对36室环式焙烧炉2004年10月—2005年1月的产品出炉统计4个月的平均合格率，只有93.1%，废品量总数为274.868吨，详细统计资料见表2。2004年10月—2005年1月出炉产品情况统计表表2时间总出炉量（T）合格品（T）废品（T）合格率孔裂纹废品Ｔ产品量百分数10月2205.3122018.081187.23191.51%122.5245.56%11月2260.4082047.534212.87490.58%136.7526.05%12月2315.7042144.805170.89992.62%108.3644.68%31月2286.8722044.006242.86689.38%164.9577.21%合计9068.2968254.426813.87091.03%532.5975.87%91.5190.5892.6289.3891.039686889092949610月11月12月1月平均公司要求预焙阳极合格率%2004年10月—2005年1月出炉产品合格率柱状统计图从图1可看出，2004年10月—2005年1月的合格率波动较大，说明生产工艺很不稳定。四、确定目标从表2和图1可以看出，36室环式焙烧炉的产品合格率不稳定，4个月平均合格率只有91.03%。通过现场对预焙阳极的废品分析情况看，大部分是炭阳极产生裂纹造成废品，而裂纹废品中又主要是孔裂纹废品。见于此环式焙焙烧炉投产两年多以来合格率曾有7个月达到了96%以上。公司计划每月的平均合格率为96%。故QC小组成员通过全面分析讨论，决定把攻关目标定为97%以上，力争把废品率控制在3%以内，使企业效益步上一个新的台阶。100905091.03%97%2004年10月-2005年1月现状确定目标（图2）2004年10月-2005年1月预焙阳极合格率及目标柱状图4五、分析原因：1、确定原因在QC小组成员对废品经过分析如下图3：从图3可看出，裂纹废品占了整个废品量的95.42%，碗孔裂纹废品又占65.44%。如何减少裂纹废品，尤其是碗孔裂纹废品是今后提高焙烧阳极产品合格率的首要任务。碗孔裂纹废品与升温制度、装炉部位、几何尺寸有直接关系。如不同型号阳极碗孔裂纹废品在炉内的分布见表3、表4。表3碗孔裂纹废品在炉内垂直分布表5#6#8#12#13#合计块数频率上层01252413016218.60%中层24003912758.61%下层12637319127763472.79%合计15016227243289871100%表4碗孔裂纹废品在炉内水平分布表5#6#8#12#13#合计块数频率A箱37250565917720.32%B箱2423018319611.02%C箱18602530799.07%65.44%19.83%5.56%4.58%3.23%1.36%65.44%85.27%90.83%95.41%98.64%100%0.00%10.00%20.00%30.00%40.00%50.00%60.00%70.00%80.00%90.00%100.00%孔裂纵裂横裂底裂氧化其它废品类型百分比例（%）数量（块）各废品类型占总废品的比例累计废品5D箱1224719339510.91%E箱742035129611.02%F箱24350316715718.03%G箱31280496116919.40%小计块数1531839233293871100%频率17.57%21.01%1.03%26.75%33.64%从表3、4可看出碗孔裂纹废品主要集中在宽度大必须侧立装的760㎜宽5#块、725㎜宽12#块、850㎜宽13#块，靠边火道的A、F、G料箱，炉室垂直分布的底层最多，其次是上层，中层很少。为了找到造成预焙阳极在焙烧过程中产生孔裂纹的原因，2005年2月5日QC小组成员运用人、机、料、法、环的分析方法，采用头脑风暴法对可能产生预焙阳极裂纹的原因进行了全面细致的分析，详细情况见下列图4。2、确定主要原因：通过QC小组成员对36室环式焙烧炉的合格率低和不稳定的分析讨论。得知其预焙阳极在焙烧过程中，产生孔裂纹的主要原因是下面几种引起：（1）焙烧炉体破损、裂缝，缝使炉室及火道漏风，造成负压损失和热量损失，使温度和负压难于控制，而造成制品在挥发期升温过快而造成制品裂纹。（2）部分员工的责任心不强，装炉及升温过程不按升温曲线和工艺要求，也是造成孔裂纹废品过多的原因。预焙阳极孔裂纹合格率低人热天装炉时温度高炉体变形裂缝调温工责任心不强制品挥发期温度控制不稳定装出炉时灰尘大大负压控制不合理出炉温度过高装炉方法不当碗孔纸板装法不当设备料填充料粒度比例未达标填充料湿度过大上工序质量差火道墙竖缝不均负压控制不稳定温度控制不稳定环法填充料覆盖厚度不够（图4）预焙阳极孔裂纹产生的因果分析图6（3）装炉对宽度较宽而必须侧立装的产品，由于碗孔面易产生裂纹应在装炉时距火道墙稍远一点，底面距火道墙80~100㎜。但实际装炉有时恰恰相反，如29#室下层12#块，棒孔面距火道墙120㎜，底面反距火道墙150㎜，这样在焙烧过程中距火道墙近的棒孔就会因过速受热升温产生捧孔裂纹废品。（4）次高温段升温过快。从二焙烧升温数据可知炉室刚移至次高温架时，两边道温度一般在810～830℃左右；而中间几条火道在850℃左右。这时中间料箱上层温度不过680℃左右，根据经验次高温初始时料箱上下温差在80~100℃左右，下层料箱温度大约在600℃左右,边料箱肯定就更低。这时虽然大量的挥发分已排除，但还有少量挥发分要排除，且煤沥青缩聚反应加快，制品导热系数又低，如果升温过猛，易造成制品应力大产生裂纹废品。所以现采用的240h或280h升温曲线要求每班升温速度为30℃/班，即使最短的180h升温曲线，也控制升温速度60℃/班，但从孔裂废品最多的2#室（18块）、12#室（13块）、36#室（9块），升温速度大多超过升温制度要求见表5。表5次高温炉室升温速度情况123456736#8238.454.374.945.543.990.32#129.492.9134.175.7106.496.3123.912#126.7132121.4117.2124.4117.9106.7由表5看出不按工艺升温曲线要求升温，不可避免要产生裂纹废品了。（5）负压波动大。如果负压不稳定，时高时低，造成下游温度时高时低，使下游中温段挥发分在短时间内急剧分解逸出，挥发分过速扩散使扩散应力超过制品强度极限产生裂纹废品，且造成制品结焦率低，孔隙度大，强度差，电阻高。所以应控制各条火道的负压均匀稳定在规定值±5pa之间。经采集2#室、21#室、12#室、36#室在挥发分排除的中温阶段对应的测温测压架上负压的波动较大的情况（见表6）也从一定程度上证明了上述原因的存在。表６负压波动情况１２３４５６７８最高最低最高最低最高最低最高最低最高最低最高最低最高最低最高最低2#147.881.1127.683.9114.786.3100.659.497.473.995.176.892.377.2121.189.412#112.499.194.97796.470.793.879.495.677.689.270.286.27611591.621#1018782.480.686.377.383.778.182.565.683.477.184.78299.783.736#136.610499.291.694.187.8102.580.410674.299.983.38280.683.971.6（6）出炉温度过高，使制品出炉发生急剧的收缩，而在制品粘结力蒲弱环节的碗孔处产生裂纹。六、制定对策通过对主要原因的确定，QC小组成员制定了有针对性的对策，详细情况见表74。对策表表７序号要因对策目标措施执行人检查人时间1炉体破损裂缝严重。出炉后严格组织补炉，并使用农膜覆盖．满足炉体密闭要求，以控制负压和温度。1、每出１室，严格要求补炉，并进行验收；2、进入焙烧系统时，使用农膜覆盖。肖中伟赵代学王中祥李超国200５.２2员工责任心不强。加强教育，落实单室承包制。装炉和升温要达到工艺要求。1、加强检查监督；2、产品合格率直接和工资挂钩。李超国王正德王中祥池华涛200５.２3装炉达不到要求。调温工检查不合格不签字，重新装炉方能进入焙烧。达到工艺要求的装炉情况。1、调温工检查签字认可方能进入焙烧。2、装炉不合格的必须重新按要求装炉，否则加倍处罚。赵代学王正德李超国肖中伟200５.２4次高温段升温过快。要求严格按工艺要求升温。百分之百达到工艺要求。1、制定完善严格的工艺纪律。2、升温过程中随时检查处理。王正德张红旗王中祥李超国200５.２5负压波动大。要求严格稳定负压。控制负压在规定要求的±5Pa内波动。1、制定完善严格的负压控制纪律。2、焙烧过程中随时检查处理。李超国王正德王中祥肖中伟2005.2６出炉温度过高要求严格达到出炉温度要求后方能出炉。控制出炉温度在400℃以下１、制定完善严格的出炉工艺纪律。２、冷却温度经检查，达到要求后方能出炉。李超国赵代学池华涛肖中伟2005.2针对以上这些问题，QC小组成员重点抓，对其它影响因素也要重视，同时采取措施解决。七、实施对策步骤一：理论培训1、通过QC小组成员制定的对策，按照成员各自的分工，首先由王中祥、李超国对焙烧车间的全体职工分工种进行了每月各2次的预焙阳极焙烧过程的理论学习。从根本上使广大职工了解预焙阳极在焙烧过程中的理化变化，焙烧过程中的低温预热阶段、挥发份排除、结焦三个阶段。其中排除挥发份的中温阶段尤其重要，必须控制好升温速度和负压波动，否则将是产生裂纹的主要原因。及装炉、焙烧、冷却及出炉各个工序过程中对制品质量的影响。2、制定严格的升温曲线，负压制度和冷却曲线，其中任一环节，如不按工艺8要求，都会产生裂纹现象。步骤二：现场检查、测试制品在焙烧过程中，装出炉、升温速度、负压波动情况及出炉要求是否达到工艺要求是非常重要的，组长王中祥、副组长李超国与QC小组其他成员分工，从２月5日开始，进行了全天候的测试、记录，发现了在移架的次高段赶温度导致了负压波动大，中温段升温过快。并对这一现象进行了现场纠正，直到达到工艺规定的升温速度为准。步骤三：通过QC小组成员的各自分工，分别对其它影响因素按对策制定的方法进行了完成，到５月10日止，所有影响炭阳