刘海文
三一重工股份有限公司
摘要：本文介绍了复合弯管制造过程中质量控制方法与实践，主要描述了复合弯管熔炼过程的质量控制及管理方法。复合弯管混凝土输送泵车的重要部件之一，主要安装在布料杆末端，故而又称“末端弯管”，因其安装的位置末端（如下图所示），泵送料方时，要承受6-9米高的冲击磨擦，很容易出现早期磨损。为了确保复合弯管产品可靠性质量，对形成的关键质量特性的熔炼过程作为核心管控对象：从原材料投入过程的质量控制；熔炼熔料过程的质量控制；浇注过程质量控制；过程参数的管控。通过系统的分析铸造复合弯管产品熔炼的过程存在问题，应用SPC等质量管理工具及4M1E变化的管控，对生产过程质量进行控制与管理，实现了过程持续稳定，有效的提高产品使用寿命。
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关键词：复合弯管；关键过程；铸造；熔炼；可靠性；在线检测；监测；关键质量特性；4M1E变化；铁合金；造渣材料；稀土材料；浇包；炉前分析；
前 言
复合弯管是以双层金属材料通过组合而成的产品，为了有效提高可靠性与使用性能，同时又能降低成本，通过铸造耐磨体作为内层“芯部”。耐磨体主要是高铬并添加镍、钼合金元素，耐磨体经过热加工，获得高硬度、高耐磨性能金相组织。复合弯管外层采用35钢，通过模具推制而成，再经组焊成型，双金属夹层中充注胶泥填充，可减轻复合弯管在使用过程受落差的冲击。
铸件耐磨体复合弯管产品核心部件，也是影响复合弯管产品使用寿命的部件。因此，熔炼复合弯管耐磨体是作为关键过程进行控制。本文根据水玻璃砂铸造复合弯管耐磨体产品的熔炼过程，全面介绍了复合弯管耐磨体产品从熔炼的原材料入炉质量、熔炼过程、浇注质量、参数的监控及4M1E变化的质量控制过程及实践与大家分享。以下是几个方面具体做法：
一、入炉原材料料质量控制
熔炼用的入炉材料是制造高品质量铸件产品的前提条件。入炉材料对铸件质量的影响很大，目前，大多数铸造企业对铸造入炉用材料的检测手段不齐全，一般对铸造用材料的质量控制的就是通过试验、试用及供应商质量审核与生产现场评估，确定稳定的合格供应商来保证入炉材料质量要求。
1、铁合金质量控制
铁合金是影响铸件质量重要因素。铸件中用合金主要是钼铁、硅铁、铬铁、锰铁等常用铁合金材料。为确保铁合金质量，主要采取控制手段：一是对合格供方进行评定与审核，培育与扶持供方，帮助供方培训质量人员，协助建立标准化作业，帮助建立质量检验体系；二是对采购用的铁合金的主要元素进行分析确定铁合金的品质。
而对于熔炼一般用辅料：如造渣材料、变质剂、脱氧与稀土材料等材料，一般采用小批试验与试用进行质量管控，满足使用要求才采购使用。
2、回炉料质量控制
工作中心制造的铸件产品不同钢种的产品相对较多，如果不进行控制，很容易进行混料，造成成份不合格或钢中不有害元素基因遗传，致使铸件中有害元素与杂质元素共存，严重影响铸件质量，严重的产生铸件开裂。对于铸件用回收料进行管理主要管理方式：
2.1、编制《铸造用回收料管理制度》。一般情况对回收料及时清量，对当天熔炼产生的回收料尽量当天处理完。回收料投入量不大于50%。
2.2采用容器化管理：专用容器，标识回收料牌号，使用里一目了然如对材料名称标识。
2.3炉内余料回收料：浇注固定的形状，防错使用。浇包料当班清理，当班回炉。
2.4试验材料及回收料管理：对于产品成份相差成倍时，第一炉要进行洗炉处理，洗炉料用于试验产品前一炉产品回收料的加入。主要目的是确保试验产品成份满足要求。试验产品的回收料统一由研发人员或指定专人对回收料进行标识处置；对于不同材料的回收料不得混放，以防日久混料。通过以上措施的实施与管理，确保回收料正确有序使用，基本上未发生混料事件。
二、熔炼过程质量控制
要获得高品质的铸件产品，熔炼过程至关重要。为确保铸件品质，通过配备数字化在线检测设施、熔炼过程质量监控检查表、对操作员工进行技能培训与认可等管理措施。
1、配料质量与装料质量：
为保证配料精确，采用电子称量，对铁合金配料精确到±10克，专人配料，一次配完，由检查员对配料重量及合金进行检查确定。不同铁合金用专用容器盛装，保证配料质量。
2、熔炼过程质量控制：
熔料化清前一般采用大功率快速熔化，熔炼温度控制在1480-1540℃，在并不停捣料及添加炉料，当大部分炉料熔化后，加入干燥石灰造渣剂；当炉料的熔化达到85-90%时，再加入回炉料；当炉料接近熔清状态时，防止氧化和大量吸氢，要用集渣剂（珍珠砂）覆盖钢液表面。全部熔清后3-5分钟，取样炉前分析，根据化学分析结果，调整成份，在调整锰硅成份时进行预脱氧，采用65MnFe预脱氧剂用量为0.1-0.2%。当化验成份合格时，达到出钢温度，加入铝线（占钢水质量的0.08%-0.10%,垂直插入炉底）进行终脱氧。为检验脱氧效果，采用圆杯试验进行检验。当圆杯中钢液成型有圆弧底时，表示脱氧效果较好，如图一所示。
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三、浇注质量控制
俗话说：七分熔炼，三分浇注，说明浇注质量相当重要。为确保出钢质量，终脱氧约3分钟后要出钢浇注，当测量钢液温度达到1440-1480℃（如图二所示）。捞净炉渣，保持功率在20-30Kw倾炉出钢。同时为了保证炉面上杂物不落入浇包中，出钢前扫净熔炼炉台面，防止杂物同钢液一同浇入产品中。
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用预热好呈红热状的浇包，在浇包中加入补充脱氧铝线，再转接熔炼炉中钢水。准备浇注：浇注前进行挡渣，挡渣棍不离浇包口，严防炉渣及其它夹杂物随钢液混入产品内；浇注时：钢水中间不得断流，不产生涡流，控制浇注速度和浇包嘴与烧口杯之间的距离小于150mm高度，同时避免钢液对铸造型腔的造成剧烈冲击。对一般小型铸件浇注要领：引流稳、浇注快、收流慢、不得断流，达到平稳慢浇，从而确保浇注质量。
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四、过程参数的监测
对于复合弯管产品关键质量特性形成的过程，在以下二个方面进行有效管控：一是控制的过程参数都应有仪器进行检测；二是重要的控制参数都要应用波动图或控制图表进行直观的观察与控制。
1、过程参数的控制
对于关键过程的参数进行持续进行监控与设防。复合弯管产品熔炼的过程参数基本实现数字化管控体系。主要从以下几方进行监测：
1.1、配料质量控制：采用分度10克的电子称量，监控员对配料量进行抽查确认，保证配料理准确性。
1.2出钢与浇注温度参数控制：配备专用高温检测仪，对熔炼每炉钢液进行测定，合格后才能转炉，同时对测温仪器定期进行校准，确保熔温度控制达到工艺要求，保证熔炼质量。
1.3、炉前成份分析控制：为了确保炉前分析的快速检测，公司配备直读光谱仪与光电发射光谱仪，对每炉产品进行炉前分析，必须合格才能进行浇注。同时为了提高分析结果的传送速与结果目视的效果，在熔炼现场配备LED显示屏，让操作员工一目了然的掌控每炉产品熔炼质量。
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2、控制参数的监测
2.1、安排专人对熔炼过程进行连续监控，特别是浇注过程，并记录过程质量；
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3、制造过程中4M1E的管控
影响铸造质量的因素很多，识别影响铸件质量因素的广度和深度，识别4M1E变化点，采取有效控制措施加强对铸件产品熔炼过程的质量管控。
3.1、对人的因素控制，主要通过对熔炼员工进行技能等级认证、标准化考试、建立员工质量工资制、班组质量排名等激励管理措施，对新上岗人员由专人带岗，确保熔炼产品质量；
3.2、对生产用熔炼设备：定期点检与维护，对工装，工具及生产模具定期确认与检查并制定管理要求，对检测与试验设备进行定期校准与检定。
3.3、对原材料控制，按合格供方评定结果优选第一供方，对新供方产品使用，一定要样品确定合格后，才能小批试验。
3.4、图样、标准与工艺控制：标准化作业是保证品质的依据，制定适宜的制造、质量检查标准，并定期进行确认；对过程改善后的工艺保持稳定一定进时期后，进行标准化，并对相关人员进行培训，确保标准有效执行。
3.5、环境对铸件质量的影响较大：公司在各方面尽量改善现场环境，确保铸件产品不受环境影响产生不良品。
总 结
通过以上措施对铸件复合弯管耐磨体的质量进行控制，全面改善复合弯管耐磨体的内在品质，复合弯管早期磨损大幅度下降，故障率从最早的4.3%下降到0.45%以下。
复合材料因其具有超高耐磨性能，在工程机械行业中应用非常广泛，中源公司通过对复合弯管的制造与加工，已积累了大量的制造与品质管理方面的经验。为公司开拓复合材料领域开创先河，公司先后开发复合眼镜板、复合出料口、复合过渡套、复合锥管等高耐磨性能配件已成功应用。为公司泵车提供高品质配件，形成独特的竞争力。
未来对复合材料使用越来越广，一是实现生产过程自动化与标准化，用先进行的设备系统来保证工艺过程的质量和稳定性；二是应用高科技，最大限度提高铸件的内在质量与铸件精度，全面实现精品铸造。