冶 金 技 术 专 业 - 炉 外 精 炼 -VD 冶 炼 重 轨 钢 处 理 过 程 中 突 发 钢 包 漏 钢 事 故 - 胡 锐 案 例 名 称 VD 冶 炼 重 轨 钢 处 理 过 程 中 突 发 钢 包 漏 钢 事 故 本 案 例 适 合 中 职 高 职 职 业 本 科 等 院 校 冶 金 技 术 专 业, 在 转 炉 炼 钢 炉 外 案 例 说 明 精 炼 连 续 铸 钢 或 相 似 的 综 合 性 课 程 教 学 中 使 用, 更 适 合 在 转 炉 炼 钢 工 炉 外 精 炼 工 连 续 铸 钢 工 等 工 种 的 职 工 培 训 中 使 用 山 西 省 某 大 型 钢 铁 企 业 在 精 炼 炉 投 产 前 期, 采 用 精 炼 包 对 钢 水 进 行 精 炼, 经 案 例 背 景 常 突 发 VD 处 理 过 程 中 钢 包 漏 钢 事 故 生 产 2 3 个 月 左 右 就 会 发 生 一 起 漏 钢 事 故, 损 失 品 种 钢 100 t/a 以 上, 造 成 的 损 失 近 100 万 元 /a 案 例 所 涉 及 的 知 识 点 案 例 所 涉 及 的 技 能 点 案 例 工 作 任 品 种 质 量 钢 种 质 量 要 求 钢 种 生 产 工 艺 路 线 ; 炉 外 精 炼 钢 种 生 产 操 作 要 点 的 制 定 VD 冶 炼 重 轨 钢 的 操 作 要 点, 工 艺 参 数 制 定 务 的 分 解 (1) 了 解 掌 握 钢 包 漏 钢 的 成 因 ; 教 学 目 标 (2) 掌 握 事 故 预 防 措 施 ; (3) 通 过 案 例, 积 极 联 想 所 学 钢 包 内 衬 的 组 成, 砌 筑 等 知 识 ; (4) 学 会 判 断 分 析 事 故 发 生 原 因, 以 及 所 采 取 的 预 防 措 施 案 例 建 议 的 教 学 时 间 案 例 的 操 作 演 示 6~8 学 时 现 场 调 研 问 题 讨 论 点 评 案 例 分 析 讲 授 课 堂 练 习 大 作 业 ( 图 片 等 ) 案 例 教 学 可 实 现 现 场 案 例 与 所 学 理 论 知 识 的 有 机 结 合, 将 书 本 知 识 转 化 为 现 案 例 点 评 实 工 作 能 力, 培 养 了 学 生 的 分 析 问 题 解 决 问 题 的 能 力 ( 结 合 本 案 例 描 述 教 学 效 果 的 提 升 )
VD 冶 炼 重 轨 钢 处 理 过 程 中 突 发 钢 包 漏 钢 事 故 1 背 景 介 绍 案 例 : 山 西 省 某 大 型 钢 铁 企 业 在 精 炼 炉 投 产 前 期, 采 用 精 炼 包 对 钢 水 进 行 精 炼, 经 常 突 发 VD 处 理 过 程 中 钢 包 漏 钢 事 故 生 产 2 3 个 月 左 右 就 会 发 生 一 起 漏 钢 事 故, 损 失 品 种 钢 100 t/a 以 上, 造 成 的 损 失 近 100 万 元 /a 2 主 要 内 容 2.1 重 轨 钢 的 认 知 重 轨 钢 是 生 产 公 称 重 量 大 于 或 等 于 30kg/m 钢 轨 的 钢 种, 我 国 主 要 是 指 生 产 60kg/m~75kg/m 的 重 轨 ( 含 道 岔 ) 使 用 的 钢 种 重 轨 要 承 受 机 车 车 辆 运 行 时 的 压 力 冲 击 载 荷 和 摩 擦 力 的 作 用, 所 以, 要 求 有 足 够 的 强 度 硬 度 和 一 定 的 韧 性 要 适 应 铁 路 重 载 高 速 的 需 要, 除 增 加 重 轨 的 单 重 外, 还 要 提 高 综 合 性 能 要 求 更 高 的 强 韧 性 耐 磨 性 抗 压 溃 性 和 抗 脆 断 性 生 产 过 程 质 量 要 求 严 格, 除 保 证 其 化 学 成 分 外, 还 要 求 检 验 力 学 性 能 落 锤 试 验 和 酸 蚀 低 倍 组 织 检 验 等 钢 轨 钢 化 学 成 分 的 一 般 范 围 :ω[c]=0.65%~0.75%,ω[mn] =0.8%~1.0%,ω[Si]=0.20%~0.25% 重 轨 钢 用 连 铸 大 方 坯 或 模 铸 来 生 产 2.2 重 轨 钢 的 质 量 要 求 随 着 高 速 铁 路 的 发 展, 现 代 铁 路 运 输 重 载 和 高 密 度 的 运 输 方 式 使 重 轨 的 服 役 条 件 趋 于 恶 化, 对 重 轨 质 量 提 出 了 更 高 的 要 求 : (1) 重 型 化,60kg/m 重 轨 将 逐 步 成 为 我 国 铁 路 的 主 要 轨 道, 以 保 证 列 车 的 稳 定 ;
(2) 钢 质 纯 净 化, 重 轨 钢 生 产 过 程 中 应 尽 可 能 降 低 杂 质 稳 定 成 分 改 善 组 织 性 能 ; (3) 强 韧 化, 通 过 对 钢 材 材 质 进 行 热 处 理 或 合 金 化 等 提 高 其 强 度 韧 性, 延 长 重 轨 使 用 寿 命 ; (4) 良 好 的 可 焊 性, 以 适 应 超 长 无 缝 线 路 的 要 求 ; (5) 重 轨 表 面 无 缺 陷 或 少 缺 陷, 减 少 重 轨 因 早 期 损 伤 而 提 前 下 道 ; 平 直 度 高, 以 适 应 高 速 列 车 的 要 求 ; (6) 重 轨 定 尺 化, 提 高 铺 设 及 维 护 换 轨 的 效 率 重 轨 钢 的 典 型 成 分 如 下 表 重 轨 钢 的 化 学 成 分 化 学 成 分 ( 质 量 分 数 )/% 钢 号 C Si Mn P S V Al U71Mn 0.65~0.77 0.15~0.35 1.10~1.50 0.004 0.004 PD 3 0.70~0.78 0.50~0.70 0.07~0.25 0.003 0.3 0.04~0.08 0.004 260 0.65~0.75 0.10~0.50 0.08~1.3 0.025 0.08~0.02 5 残 留 0.004 2.3 钢 种 冶 炼 要 求 为 保 证 重 轨 钢 的 质 量, 对 钢 的 洁 净 度 有 严 格 的 要 求, 钢 中 的 夹 杂 物 是 造 成 重 轨 内 部 损 伤 使 用 中 产 生 疲 劳 破 坏 的 主 要 原 因 如 果 钢 中 非 金 属 夹 杂 物 颗 粒 较 粗 大, 则 塑 性 降 低 轨 面 表 皮 下 串 簇 状 A12O3 夹 杂 物 集 中 之 处 容 易 产 生 应 力 集 中, 是 产 生 疲 劳 裂 纹 的 根 源 因 此 对 冶 炼 工 艺 提 出 了 严 格 的 要 求 : (1) 入 炉 铁 水 应 进 行 预 处 理 (2) 采 用 复 合 合 金 脱 氧 用 硅 - 镁 - 钛 复 合 合 金 代 替 单 一 铝 脱 氧, 钢 中 条 状 氧 化 物 夹 杂 污 染 几 乎 可 以 减 少 2/3; 由 于 镁 和 钛 变 性 和 微 合 金 化 作 用, 使 重 轨 钢 的 塑 性 不 降 低 而 强 度 得 到 提 高, 从 而 改 善 了 钢
材 质 量 (3) 钢 水 进 行 真 空 精 炼 处 理, 降 低 钢 中 气 体 含 量, 尤 其 是 降 低 了 氢 含 量, 使 重 轨 钢 材 成 品 中 的 白 点 有 可 能 消 除 (4) 实 行 全 保 护 浇 注 2.4 工 艺 路 线 (1) 重 轨 钢 生 产 工 艺 路 线 : 铁 水 预 处 理 转 炉 复 合 吹 炼 LF VD WF CC (2) 复 吹 转 炉 冶 炼 所 用 的 中 磷 铁 水 经 过 铁 水 包 喷 粉 脱 硫 及 SRP 法 脱 磷 处 理 后, 半 钢 含 磷 量 0.035%, 含 硫 量 0.01%, 转 炉 钢 水 终 点 含 磷 量 将 0.015% 转 炉 出 钢 采 用 气 动 挡 渣 工 艺 (3) 钢 水 在 LF 内 加 热 提 温 及 成 分 微 调 处 理 (4) 经 过 LF 处 理 后 的 钢 水 进 入 VD 工 位 在 66.7Pa 真 空 下 处 理 约 20min, 使 氢 含 量 降 至 0.0002% 以 下 (5) 在 VD 工 位 备 有 双 线 喂 线 机, 可 根 据 需 要 继 续 对 钢 水 进 行 成 分 微 调, 脱 氧 及 夹 杂 物 变 性 处 理 (6) 严 格 保 护 浇 注, 防 止 二 次 氧 化 增 氮 2.5 事 故 原 因 分 析 (1) 经 精 炼 加 热 的 高 温 钢 水 和 精 炼 渣 在 氩 气 的 作 用 下, 洗 刷 侵 蚀 渣 线 处 的 钢 包 砖, 使 得 渣 线 处 ( 特 别 是 氩 气 冲 刷 部 位 ) 包 壁 侵 蚀 过 快, 在 精 炼 过 程 中 或 真 空 过 程 中 发 生 漏 钢 事 故 (2) 对 于 分 体 式 透 气 芯, 由 于 氩 气 流 带 动 钢 水 冲 刷 的 缘 故, 精 炼 包 透 气 芯 侵 蚀 速 度 比 透 气 底 砖 的 侵 蚀 速 度 快 此 次 漏 钢 原 因 是 渣 线 位 置 侵 蚀 太 过 严 重
3 分 析 路 径 该 案 例 是 山 西 某 大 型 钢 铁 企 业 VD 炉 钢 包 漏 钢 生 产 事 故, 本 生 产 案 例 体 现 了 VD 炉 设 备 包 括 冷 却 水 真 空 系 统 的 日 常 点 检 及 系 统 维 护 ; VD 炉 精 炼 前 的 原 料 准 备 及 开 始 抽 真 空 的 操 作 ; 重 轨 钢 的 成 分 范 围 及 冶 炼 特 点 等 知 识 点 和 岗 位 技 能, 与 冶 金 技 术 专 业 炉 外 精 炼 操 作 与 控 制 课 程 VD 炉 冶 炼 重 轨 钢 的 设 备 认 知 及 准 备 操 作 单 元 的 教 学 目 标 相 对 应 根 据 国 家 职 业 标 准 关 于 精 炼 工 工 种 要 求, 对 应 教 学 目 标, 从 此 生 产 案 例 归 纳 提 炼 出 VD 炉 的 设 备 认 知 及 准 备 操 作 的 知 识 和 技 能 点 采 用 视 频 图 片 等 手 段, 引 导 学 生 通 过 自 学 讲 授 讨 论 对 比 等 方 式, 学 习 VD 炉 的 冶 金 功 能 VD 炉 的 机 械 设 备 功 能 及 结 构 VD 炉 真 空 脱 气 原 理 等 知 识, 掌 握 VD 炉 设 备 包 括 冷 却 水 真 空 系 统 的 日 常 点 检 及 系 统 维 护 ;VD 炉 精 炼 前 的 原 料 准 备 及 开 始 抽 真 空 的 操 作 ; 重 轨 钢 的 成 分 范 围 及 冶 炼 特 点 等 技 能, 达 到 教 学 目 标 要 求 4 教 学 目 标 (1) 了 解 掌 握 钢 包 漏 钢 的 成 因 ; (2) 掌 握 事 故 预 防 措 施 ; (3) 通 过 案 例, 积 极 联 想 所 学 钢 包 内 衬 的 组 成, 砌 筑 等 知 识 ; (4) 学 会 判 断 分 析 事 故 发 生 原 因, 以 及 所 采 取 的 预 防 措 施 5 教 学 方 式 方 法 现 场 调 研 问 题 讨 论 点 评 案 例 分 析 讲 授 课 堂 练 习 大 作 业 具 体 教 学 过 程 设 计 如 下 :
5.1 课 前 计 划 (1) 学 生 掌 握 知 识 :VD 炉 生 产 的 基 本 原 理 工 艺 设 备 ; (2) 学 生 分 组, 指 定 组 长 ; (3) 与 现 场 联 系, 进 行 现 场 教 学 准 备, 包 括 安 全 教 育 劳 保 用 品 行 走 路 线, 现 场 兼 职 教 师, 现 场 教 室 等 ; (4) 安 全 教 育, 教 师 带 领 学 生 下 厂 调 研, 记 录 10 炉 钢 脱 气 生 产 工 艺 参 数, 收 集 事 故 相 关 资 料 ; (5) 学 生 根 据 所 学 知 识 和 实 习 调 研 中 获 得 的 资 料, 总 结 钢 包 钢 事 故 的 产 生 原 因 预 防 措 施 ; (6) 教 室 设 置 成 学 习 岛, 准 备 投 影, 为 每 组 准 备 2 张 0 开 白 纸, 大 号 记 号 笔 1 支 作 业 纸 每 人 2 张 5.2 课 中 计 划 (1) 学 生 按 小 组 就 座 学 习 岛 周 围, 选 举 记 录 人 发 言 人 (2) 采 用 头 脑 风 暴 法, 每 人 总 结 一 条 漏 钢 事 故 的 产 生 原 因 并 提 出 预 防 措 施, 按 顺 时 针 顺 序 轮 流 发 言, 记 录 人 将 操 作 要 点 在 0 开 白 纸 上 按 人 机 料 法 环 分 别 记 录 要 求 每 人 发 言, 可 以 轮 空, 直 到 所 有 人 员 无 法 补 充 为 止, 时 间 8~10 分 钟 ; (3) 整 理 完 成 后, 小 组 发 言 人 上 台 展 示 0 开 白 纸 上 的 记 录, 并 向 全 体 师 生 汇 报 交 流 漏 钢 事 故 的 产 生 原 因 和 预 防 措 施 ; 发 言 学 生 汇 报 完 成 后, 同 组 学 生 可 以 补 充 汇 报 完 成, 本 组 自 评, 其 它 组 进 行 点 评 打 分, 现 场 技 术 人 员 参 与 对 学 生 汇 报 的 操 作 要 点 评 价, 指 出 优 点 和 不 足, 每 组 时 间 5~8 分 钟 ; (4) 技 术 人 员 讲 授 实 际 生 产 中 漏 钢 事 故 案 例, 时 间 20 分 钟 ;( 可 选 )
(5) 教 师 讲 授 漏 钢 事 故 案 例, 引 导 学 生 分 析 本 案 例 漏 钢 的 产 生 原 因, 熟 悉 预 防 措 施, 时 间 30 分 钟 6 思 考 题 及 考 评 6.1 课 前 思 考 题 进 行 现 场 调 研 前, 引 导 学 生 进 行 课 前 思 考, 并 布 置 课 前 作 业 (1) VD 炉 冶 炼 生 产 工 艺 流 程? (2) 钢 包 的 组 成 及 所 用 材 料? (3) 钢 水 炉 渣 等 对 炉 衬 的 侵 蚀 原 理? (4) 如 果 发 生 漏 钢 事 故, 你 会 采 取 什 么 措 施, 以 及 如 何 去 预 防? 6.2 课 堂 练 习 课 堂 进 行 提 问, 以 小 组 为 单 位 进 行 抢 答, 同 时, 起 到 复 习 强 化 巩 固 所 学 知 识 (1) 钢 水 罐 铁 水 罐 和 半 钢 罐 作 用 是 什 么? (2) 钢 包 衬 组 成 结 构? (3) 砌 包 所 用 材 料? (4) 炉 渣 侵 蚀 原 理? (5) 预 防 措 施 学 到 了 哪 些? 为 什 么?
6.3 课 后 作 业 一 填 空 题 1 VD 精 炼 法 又 叫 2 VD 炉 真 空 脱 氢 的 方 程 式 为 : 和 3 VD 炉 是 只 有 真 空 和 手 段 的 钢 包 炉 4 VD 炉 真 空 脱 氮 的 方 程 式 为 : 5 钢 液 在 渣 层 的 覆 盖 下, 脱 气 主 要 在 吹 面 形 成 的 处 进 行 二 选 择 题 1 以 下 ( ) 是 钢 包 吹 氩 法 的 缩 写 A. RH B. VD C. LF D. CaS 2 VD 真 空 精 炼 采 用 ( ) 抽 真 空 A. 化 学 泵 B. 电 子 泵 C. 机 械 泵 D. 蒸 汽 喷 射 泵 3 VD 炉 不 能 完 成 的 精 炼 功 能 是 ( ) A. 脱 气 B. 合 金 微 调 C. 加 热 三 判 断 题 1 炼 钢 使 用 的 LF 和 VD 是 代 表 钢 包 精 炼 和 真 空 精 炼 两 种 钢 水 精 炼 方 式 ( ) 2 VD 法 可 以 对 处 理 钢 液 进 行 加 热 ( ) 3 VD 处 理 前, 对 钢 包 渣 厚 没 有 特 别 要 求 ( ) 4 VD 装 置 的 处 理 时 间 周 期 明 显 比 RH 装 置 长, 与 高 拉 速 板 坯 连 铸 匹 配 很 困 难 ( ) 5 VD 炉 真 空 脱 气 时, 脱 气 反 应 只 发 生 在 钢 水 表 面 层 ( ) 四 综 合 题 1 VD 法 处 理 过 程 为 什 么 要 全 程 吹 氩,VD 法 精 炼 对 钢 包 净 空
有 什 么 要 求? 2 简 述 VD 法 的 真 空 脱 气 原 理? 6.4 评 价 建 议 学 生 考 核 评 价 实 施 表 评 价 方 式 评 价 内 容 评 价 结 果 得 分 迟 到 一 次 及 以 下 8~10 学 生 出 勤 (10%) 迟 到 三 次 5~7 过 程 缺 勤 0 性 评 价 (100% ) 课 堂 参 与 (50%) 小 组 评 价 (20%) 小 组 合 作 融 洽, 讨 论 能 达 到 预 定 的 目 标 小 组 合 作 比 较 融 洽, 讨 论 基 本 达 到 预 定 的 目 标 16~20 10~15 小 组 合 作 相 对 融 洽 或 不 融 洽, 讨 论 未 达 到 预 定 的 目 1~9
标 展 示 评 价 (20%) 展 示 内 容 全 面, 条 理 清 楚 4~20 语 言 流 畅 现 场 教 学 评 价 (10%) 完 成 作 业 (30%) 自 我 评 价 (10%) 遵 守 现 场 规 章 制 度, 有 良 好 的 安 全 意 识 思 路 清 晰, 格 式 规 范, 内 容 正 确 0~10