六西格玛在控制彩色涂层钢板膜厚变化中的应用

郝 萌

（首钢京唐钢铁联合有限责任公司， 河北 唐山 063200）

彩色涂层钢板指的是以冷轧钢板、电镀锌钢板或热镀锌钢板作为基板，通过脱脂、化学预处理后，涂覆上有机涂料最后经烘烤、冷却制成的产品，简称彩涂板[1]。彩涂板是钢材生产流程的最后一道工序成品，其具有轻质、美观和良好的防腐蚀性能，又可直接加工。但由于生产成本较高，“降本增效”则作为了重点工作。

近年来，六西格玛管理方法逐渐在钢铁行业广泛应用。六西格玛是一套系统的、集成的业务改进方法体系，是旨在持续改进组织业务流程，实现顾客满意的管理方法。它通过对现有过程进行过程界定（define）、测量（measure）、分析（analyze）、改进（improve）、控制（control）—简称 DMAIC 流程，消除过程缺陷和无价值作业，从而提高质量和服务、降低成本、缩短运转周期，达到顾客完全满意，增强组织竞争力[2]。将六西格玛方法运用在膜厚控制上，为生产提供了更好的服务。

1 现状分析

彩涂板按照涂覆方式分为2/1体系（两层底漆、一层面漆）、2/2体系（两层底漆、一层背漆、一层面漆），由于不同漆种控制方法相同，因此现状分析以底漆膜厚控制为例说明。通过对2017年10—12月的底漆膜厚数据进行收集，利用Minitab工具进行过程能力分析，发现底漆膜厚均值为6.74 μm，与要求的5 μm存在较大偏差，且Cpk=0.66，流程能力较差，需要改善（见图1）。

图1 改善前底漆膜厚的过程能力分析

2 改进过程

2.1 重要因子确定

彩涂板生产工艺以辊涂的方式，开卷后，钢材经过碱液脱酯、漂（刷）洗、干燥，再进行化学预处理，进入涂漆室，由涂机的带料辊沾取液态涂料，经涂覆辊将涂料涂刷到钢材的上、下表面，涂有漆膜的钢材进入烘烤炉加热烘烤，温度由低至高，将漆膜中的溶剂完全挥发出去，并将含溶剂的废气排出送至焚烧炉处理，最后冷却卷取，即流程为：开卷→化学预处理→涂覆→烘烤→冷却、干燥→卷取[3]。通过头脑风暴，从人、机、料、法、环、测六个方面查找影响膜厚变化的因子，结合C&E矩阵共查找出214个因子，将分数由高到低排序，筛选出分数超过160分的，合计46个因子，称为主要因子。通过FMEA分析，对46个重要因子筛选之后，筛选出分数较高（超过100分）的10个重要因子，其中与底漆膜厚控制有关的重要因子有5个，分别为初涂黏度、初涂带料辊压力、初涂涂覆辊压力、初涂带料辊速度、初涂涂覆辊速度。

2.2 数据收集与测量系统分析

收集了2018年1—4月的5个重要因子数据，均为连续型。通过对黏度的测量系统分析得出总变异小于30%，测量系统可接受。其余因子数据来源为设备所显数据，测量系统可靠。针对收集的底漆膜厚和各项重要因子数据分别进行正态性检验，认为数据符合正态性。

2.3 多元回归分析

通过使用Minitab工具对各项重要因子分别进行相关性分析，得出相关系数均小于0.8，各重要因子之间相关性不显著，见表1。

表1 重要因子的相关性分析

使用Minitab中的回归分析，采用逐步回归的方法，对影响底漆膜厚的重要因子进行分析，筛选出影响较大的关键因子，建立回归方程：底漆膜厚=22.30-0.424 7×底漆黏度-0.004 335×初涂带料辊压力（上涂头）+0.005 151×底漆黏度×底漆黏度。

通过回归分析得出影响底漆膜厚的关键因子为底漆黏度、初涂带料辊压力。通过控制上述2个关键因子，达到控制底漆膜厚的目的。利用重叠等值线图还可找到最佳生产条件，并对改善成果进行固化，将成功经验制度化、标准化、文档化，并纳入现有的管理体系，建立过程控制系统。通过六西格玛管理，有效地降低了膜厚，降低了彩涂板的加工成本。

3 效果确认

通过运用六西格玛管理工具，确定了影响彩涂板膜厚的因子，利用Minitab统计软件进行回归分析，得到回归方程，根据重叠等值线图、响应优化器确定了关键因子的控制范围及最佳生产条件，并运用到实际生产中去，掌握了膜厚的变化规律，有效地控制了膜厚变化，降低了加工成本，提高了工艺流程生产的稳定性。项目结束后，对2018年10—12月的底漆膜厚数据进行收集跟踪，通过过程能力分析得出底漆膜厚均值降低至5.45，Cpk提高至0.96，过程能力基本稳定（见图2）。项目在取得良好效果的同时也提高了职工以数据分析为依据，解决实际问题的能力。

图2 改善后底漆膜厚的过程能力分析