基于DOE的铜杆产品体积电阻率合格率改进

DOI:10.16434/j.cnki.zgzl.2013.12.004

钱伟 沈绯红

电工圆铜杆是电线电缆行业主要原料之一，在国民经济发展中起着“工业血管”作用。连铸连轧工艺生产出的铜杆产品由于其具有柔软性好、拉伸率高、无需中间退火等优势，目前已逐步取代了传统生产的铜杆，在国内外电缆行业使用量中占据主导地位。随着我国经济的快速发展，生产电线电缆的企业之间的竞争也日趋激烈。只有不断满足日益提高的市场需求和质量要求，才是企业发展的必由之路，也是提升企业市场竞争力、品牌影响力的根本措施。

安吉南方铜业有限公司2008年成立，是集研发、生产、销售、服务于一体的铜材加工企业，主要产品为连铸连轧工艺生产的Ф8mm 低氧铜杆、Ф3mm 铜线。“体积电阻率”是铜杆产品导电性能的主要体现指标，体积电阻率合格率是产品质量合格率的风向标。提高产品的体积电阻率合格率，对于改进产品的质量、生产工艺水平具有重要意义；引入应用DOE 管理工具有助于提升管理决策的有效性和科学性。

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一、理论概述

实验设计(DOE)是研究如何制定适当的实验方案以便对实验数据进行有效统计分析的一种数学理论与方法，以数理统计分析和概率论为理论基础，对试验数据进行科学分析。自20世纪30年代英国统计学家费希尔（R.A.Fisher ）在农业生产中使用DOE 方法以来，DOE 实验设计法已在美国和日本，被广泛应用于农业、制药、冶金、化工、电子、汽车、航空、航天等工业领域。实验设计可以用来发现变量之间的联系，明确技术要点，也可以在过程改善时研究过程变量间的相互关系，进行过程能力研究、实现流程的持续改进。因而在实际应用中，它常常被用以提高产品质量、

降低成本、改善工艺条件或参数。

二、实验设计

D O E 的析因设计是常用的正交试验设计，实验设计可以通过预期控制输入变量，以研究输入变量对输出变量的影响，其设计遵循随机化、局部控制和重复的原则。

1. 实验目的。

经调查，目前公司的体积电阻率合格率约为94.1%，尚有改进空间，此次实验的目的就是提高铜杆产品的体积电阻率合格率。

2. 确定试验指标。

确定“体积电阻率合格率”为试验指标，该指标越大表明试验条件越好。

表1 正交因素水平表

因素水平水平1水平2水平3

打渣温度（℃）提炼温度（℃）充氧时间（分）搅拌频次（次）

[1**********]0

[1**********]0

859095

152025

现场方法与实践

METHOD AND PRACTICE IN FIELD MANAGEMENT

表2 正交实验组合表

因素打渣温度（℃）

提炼温度（℃）

充氧时间（分）

搅拌频次（次）

实验[1**********]25实验[1**********]20实验[1**********]15实验[1**********]15实验[1**********]25实验[1**********]20实验[1**********]20实验[1**********]15实验9

1150

1240

90

25

表4 数据分析计算表

实验序号

A因子B因子C因子D因子体积电阻率合格率（%）

1111394.82122297.83133194.34212195.65223393.86231295.27313296.88321193.79332394.2

T195.695.194.594.5T294.895.795.996.6T3

94.9

94.5

94.9

94.2

3. 选取因素，确定因素水平。表示最多可以安排4个因素；“3”表示在铜杆生产流程中，影响体积电阻每个因素选取3个不同的水平。正交表率合格率的因素比较多，如原材料、温所选择的试验点在试验空间中呈均匀扩度、充氧量、搅拌频次、人工操作技术散式分布，且其试验结果具有综合可比等。针对我公司的实际情况，选定关键性。

的可控因素：“打渣温度”、“提炼温5. 进行实验，记录数据及结果。度”、“打氧时间”和“搅拌频次”作选定了正交表后，将4个因素放到为正交因素。

正交表对应的列上，将正交表中的每列正交实验采用四因素三水平，正交数字1、2、3换成因素相应的水平，即因素及对应的水平如表1所示。

得到实验组合表（见表2），实验的结4. 选用合适的正交表。

果数据如表3所示。

在本试验中考察4个因素，每个因6. 数据分析结果。

素都具有3个水平，故采用L 9(34) 实验以A 、B 、C 、D 分别代表“打渣温表。其中，“L ”是正交表的代号；度”、“提炼温度”、“打氧时间”“9”表示试验的次数，也就是正交表和“搅拌频次”4个因素，经过反复的行数；“4”表示正交表的列数，也

实验，对数据进行分析计算，考察各

表3 实验结果示意

实验序号体积电阻率合格率（%）

实验194.8实验297.8实验394.3实验495.6实验593.8实验695.2实验796.8实验893.7实验9

94.2

因素水平均值，得到数据分析计算表（见表4）。

可以看出，当A 因子取第一个水平、B 因子取第二个水平、C 因子取第二个水平，D 因子取第二个水平时，实验结果最优。最优的实验组合即打渣温度1120℃、提炼温度1220℃、充氧90分钟、搅拌20次，此时铜杆产品的体积电阻率合格率值取最大值97.8%。因此，我们选取这一最优工艺参数进行炼制。

小结

应用D O E 方法，对影响铜杆产品的体积电阻率合格率进行参数优化设计，最终选定了打渣温度1120℃、提炼温度1220℃、充氧时间90分钟、搅拌次数20次的炼制工艺参数，提升了产品的体积电阻率合格率（由原来的94.1%上升至97.8%），同时也提高了产品的合格率。通过改进实施过程，提升了产品的质量水平和市场影响力，同时也为公司带来了可观的经济效益。

参考文献：（略）

（作者单位：安吉南方铜业有限公司）

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