连铸板坯表面纵裂事故分析及预防措施docWord文档下载推荐.docx

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相关资料调研、问题讨论、点评、案例分析、讲授、课堂练习、大作业。

案例点评

在教学中，引入生产实践案例，实现专业技能与职业素养相结合，通过对案例的讲解、分析、讨论，培养学生工作认真负责的态度，实现安全生产，规范操作，形成良好的职业道德和对工作的责任心，同时通过小组合作，培养学生表达能力、沟通能力和团队协作能力；

通过评价考核，培养批评与自我批评能力、客观评价自己和他人的能力；

使学生们毕业后能更快地融入工作岗位中。

1背景介绍

某炼钢厂连铸车间，采用超薄热带生产线，FTSC连铸板坯连铸机，机型直弧形，二冷气水雾化喷嘴，铸机基本半径5m，工作拉速2.8-5.2m/min,生产铸坯厚度87mm,结晶器液面控制方式Cs137射源控制。

主要生产薄板坯。

2主要内容

2.1事故经过

2012年5月，FTSC工艺连铸薄板坯出现了大量的表面纵裂。

特别是浇注的ss400钢的裂纹率明显超高，占有缺陷铸坯的60~70%。

其主要发生在距中心四分之一宽度附近，距离中心300~400mm的区域。

当时，取样反馈的情况滞后于铸机生产，发现裂纹缺陷时已经造成至少两炉钢的裂纹质量缺陷。

因缺少铸坯离线检测的中间环节，这种铸坯纵裂纹对轧钢工序影响较大，最终导致质量异议事件

2.2事故原因分析

连铸板坯的裂纹表面纵裂由于在结晶器内凝固壳的生长不均匀，导致在特定部位拉伸应力的集中而产生。

对于薄板坯连铸来说，由于工艺的特殊性，其原因更为复杂多样。

（见图1）

图1：

铸坯表面纵裂

（1）四孔水口通钢量大，对坯壳冲刷严重，使得在水口射流下方距中心260~430的区域坯壳减薄，导致结晶器出口处坯壳厚度比平均坯壳厚度减薄20%。

（2）钢水射流冲刷作用反映到坯壳表面温度上使得在距中心260~400的区域形成高温区，并随着拉速的增加而被加强，在结晶器出口处铸坯表面横向温度差达到1000C，高温、坯壳薄所造成的应力集中是产生铸坯纵裂纹的一个根源。

（3）结晶器漏斗区宽度为800mm，自由锥度设计较小，漏斗区内坯壳的收缩需要靠挤压窄面进行补充，但过大的局部锥度构成了形成纵裂纹的潜在因素。

（见图2）

图2H2结晶器断面示意图

（4）水口对中不良，导致结晶器内流场发生变化，使局部保护渣熔化不好，坯壳的传热不均匀，引起连铸板坯表面纵裂纹。

图3为水口不对中的典型热像图，从图中可看出结晶器热流极不稳定均匀，这样的传热会造成铸坯凝固后局部应力集中而产生裂纹。

图3水口不对中热像图

（5）浇钢工在浇钢过程中麻痹大意，操作技能不熟练。

未能及时发现，对于缺陷的处理不及时，调整措施不到位。

2.3预防措施

（1）提高结晶器镀层的质量，加强监护，如果发现结晶器铜板镀层剥落，严重划痕等现象，及时更换结晶器。

（2）保证水口的对中，确定合适的水口插入深度，加强水口质量的把关，加强水口烘烤制度，减少水口的损坏。

（3）加强供钢节奏，稳定拉速，禁止拉速大范围波动。

（4）建立完善的冷却制度，加强二冷水嘴的维修维护，加强水质的管理，形成均匀的二次冷却。

3分析路径

本案例是由于生产事故导致产品质量缺陷的案例类型，体现了连铸工及相关岗位的知识点和岗位技能，与冶金技术专业连铸生产课程连铸坯质量缺陷单元的教学目标相对应。

根据国家职业标准关于连铸工种要求，对应教学目标，从此生产案例归纳提炼出所包含的知识和技能点，弱化与教学目标无关的内容，使之与课程学习目标、学习内容一致，成为一个承载了教学目标所要求知识和技能的教学案例。

采用相关资料调研、问题讨论、点评、案例分析、讲授、课堂练习、大作业等手段，引导学生通过调研、自学、讲授、讨论、对比等方式学习专业知识，掌握岗位技能，达到教学目标要求。

4教学目标

（1）进行连铸坯缺陷判定，掌握铸坯缺陷产生原因和预防措施。

（2）严细操作，注重岗位接口沟通，加强岗位责任意识。

（3）全面复习所学知识，并将知识转化为能力。

5教学方式方法

建议采用现场调研、问题讨论、点评、案例分析、讲授、课堂练习、大作业等教学方式方法。

具体教学过程设计如下：

5.1课前计划

（1）学生掌握知识：

连铸坯的质量特征，连铸坯的缺陷分类，连铸坯质量标准与连铸工艺的关系，铸坯的纯净度和夹杂物，连铸坯的表面缺陷。

（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，记录半个班（4小时）的浇钢操作情况，记录相关数据，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，总结连铸坯缺陷产生原因、预防措施；

（6）与技术人员交流，请技术人员准备讲授浇钢生产中常见的连铸坯缺陷，如何做到正确的预防。

5.2课中计划

（1）学生按小组就座，每组选举事故案例发言人和总结记录人，轮流阐述准备的事故案例；

时间10～15分钟；

（2）选取出最典型的事故案例，采用头脑风暴法，每人总结一条连铸坯裂纹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开白纸上按技术原因、操作原因、管理原因分别记录。

要求每人发言，可以轮空，直到所有人员无法补充为止，时间8～15分钟；

（3）整理完成后，各小组发言人轮流上台展示，并向全体师生汇报交流铸坯裂纹缺陷产生的原因和预防措施；

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15～20分钟；

（4）任课教师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8～15分钟；

（5）教师讲授铸坯表面裂纹案例，引导学生分析本案例连铸坯表面纵裂的产生原因和防止措施，熟悉预防措施，出现配料不准时如何进行调整，时间30分钟。

5.3课后计划

布置作业，查阅与铸坯质量、铸坯纵裂纹有关的知识。

6思考题及考评

6.1课前思考题

布置课前思考题，保证学生下厂调研知道找什么材料、看什么操作、思考为什么如此操作。

（1）连铸坯的质量特征是什么?

（2）连铸坯缺陷分类？

（3）连铸操作工艺与铸坯质量的关系？

（4）夹杂物与铸坯质量的关系？

（5）连铸坯的表面缺陷类型。

（6）防止铸坯缺陷的措施？

6.2课堂练习

课堂提问或者集体回答，目的：

及时复习、巩固知识，检查教学效果。

练习题

一、多选题

（1）连铸坯缺陷有哪几种类型：

（）。

ABC 

A.表面缺陷B.内部缺陷C.形状缺陷D.全面缺陷

（2）对连铸钢水质量的主要要求包括方面（）。

ABCD

A.钢水温度B.钢水纯净度C.钢水成分D.钢水可铸性等方面

（3）钢中非金属夹杂物按来源可分为（）。

AB 

A.内生夹杂B.外来夹杂C.额外夹杂

（4）评价连铸坯质量应从以下哪几方面考虑（）。

ABCD 

A.连续坯的纯净度：

是指钢中夹杂物的含量，形态和分布。

B.连铸坯的表面质量：

主要是指连铸坏表面是否存在裂纹、夹渣及皮下气泡等缺陷。

C.连铸坯的内部质量：

是指连铸坏是否具有正确的凝固结构，以及裂纹、偏析、疏松等缺陷的程度

D.连铸坯外观形状：

是指连铸坯的形状是否规矩，尺寸误差是否符合规定要求

（5）连铸钢水温度过高会给生产带来的影响（）。

ABD 

A.会加剧对耐材的浸蚀，钢中外来夹杂增加

B.连铸坯裂纹增加

C.结晶器液面不活跃，会产生表面缺陷

D.钢水二次氧化严重恶化钢质

（6）防止表面纵裂产生的措施有（）。

A.控制好钢液成分

B.选用适宜的结晶器保护渣

C.正确设计结晶器

D.工艺操作方面：

采用浸入式水口并要求水口对中；

控制好注温注速；

控制好结晶器的冷却强度。

（7）连铸坯缺陷有（）。

BCD 

A.拉速不稳定

B.形状缺陷：

鼓肚和菱变

C.表面缺陷：

包括表面纵裂、横裂、皮下夹渣、皮下气孔等

D.内部缺陷：

包括中间裂纹、角部裂纹、夹杂、中心裂纹和偏析等

（8）铸坯纵裂产生的原因（）。

A.水口与结晶器不对中，使结晶器内钢水偏流

B.保护渣性能不良

C.结晶器液面波动

D.钢水中硫磷含量高

（9）下列关于纵裂纹的说法正确的是（）。

ABCDE

A.板坯越宽，由于钢水静压力阻碍坯壳收缩的应力就越大，产生裂纹的可能性也越大

B.当钢种[C]＝0.10％时，凝固过程中，由于发生相变，产生纵裂纹的可能性也比较大

C.钢种硫、磷含量越多，产生纵裂纹的可能性越大

D.浸入式水口浸入深度过深或过浅都会引起铸坯纵裂纹

E.保护渣熔化过快或过慢，也会引起纵裂纹

（10）下列关于钢水纯净度的说法正确的是（）。

BCD

A.钢水的纯净度主要是指钢种非金属夹杂物，不包括气体。

B.提高钢水的纯净度可以改善铸坯质量

C.提高钢水的除净度可以改善钢水的流动性

D.实践表明，凡是铸坯有夹杂物的部位一般都有裂纹产生

二、单选题

（1）板坯表面纵裂产生原因：

A

A.结晶器内初生壳厚度不均，应力集中在坯壳的某一点

B.二次冷却太强

C.二次冷却太弱

（2）非金属夹杂物对钢性能影响程度取决于夹杂物的（）、颗粒大小、形状及分布状态。

D 

A.粘度B.密度C.成份D.数量

（3）冷却应力裂纹一般（）。

C 

A.位于芯部B.位于表面C.可以位于芯部，也可位于表面

（4）连铸机结晶器用Cs-137同位素检测结晶器内（）。

A.凝固层厚度B.钢水质量C.钢液面高度

（5）连铸坯表面横裂纹产生的原因是（）。

B

A.结晶变形B.振痕太深C.钢水硫含量过高D.钢水温度不均

（6）凝固铸坯的脆性转变区的温度在（）℃。

B 

A.600～800B.700～900C.900～1000

（7）为防止纵裂纹产生，在成份设计上应控制好C、Mn、S含量，特别要降低钢中（）含量。

C

A.碳B.锰C.硫

（8）在二冷段，坏壳的厚度渐渐地增加，而坯厚度越大，坏壳表面与内部的温差就（）。

A.越大B.越小C.不变

（9）铸坯（）在结晶器内形成和产生。

A.表面缺陷B.内部缺陷C.鼓肚

（10）铸坯表面与内部的温差越小，产生的温度热应力就（）。

A.越大B.越小C.没关系

三、判断题

（1）控制好矫直温度，避开脆性区，可减少铸坯表面横裂。

（）√ 

（2）提高铸坯质量的措施主要是采用提高铸坯柱状晶的比率。

（）×

（3）内生夹杂物主要是二次氧化产物。

（）√

（4）坯壳表面凹陷越深，纵裂纹出现的几率就越大。

（5）铸坯裂纹与钢水成份无关。

（）×

（6）纵裂纹是来源于结晶器弯月面区初生坯壳厚度的不均匀性。

（7）铸坯的纵裂主要在二冷区产生。

（8）铸坯的表面缺陷主要取决于在二次冷却区铸坯的冷却过程和铸坯的支撑系统。

（9）既要加速铸坯在二冷却段的凝固，但同时又不能出现裂纹，这是确定冷却强度和水量分配时考虑的主要因素。

（10）外来夹杂，主要是指出钢时，加铁合金的脱氧产物和浇铸过程中钢与空气中氧的二次氧化产物。

6.3课后作业

课后作业，复习巩固知识、提升能力。

（1）每人记录半个班（4小时）以上烧结工艺操作数据。

（2）每人结合自己调研结果，选择一个现场事故案例结合原理分析原因，提出预防措施。

（3）造成铸坯表面纵裂的常见原因和防止措施有哪些？

（4）分析板坯表面纵裂纹形成的机理、形态及对成品质量的影响。

（5）论述减少表面纵裂纹的措施？

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

过程性

评价

（100%）

学生出勤

（10%）

迟到一次及以下

8~10

迟到三次

5~7

缺勤

课堂参与

（60%）

小组评价

（20%）

小组合作融洽，讨论能达到预定的目标

16~20

小组合作比较融洽，讨论基本达到预定的目标

10~15

小组合作相对融洽或不融洽，讨论未达到预定的目标

1~9

展示评价

展示内容全面，条理清楚、语言流畅

5~20

现场教学

遵守现场规章制度，有良好的安全意识。

0~20

完成作业

思路清晰，格式规范，内容正确

自我评价