提高中碳钢氧位合格率doc.docx

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提高中碳钢氧位合格率doc

YJ0410-提高中碳钢氧位合格率

案例简要说明:

依据国家职业标准和冶金技术专业教学要求，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。

该案例是提高中碳钢氧位合格率的分析案例，体现了转炉炼钢基本原理、工艺流程、提高中碳钢氧位合格率的操作要点等知识点和岗位技能，与本专业炼钢基础知识、炼钢生产课程中脱碳反应及碳氧积、转炉炼钢冶炼工艺单元的教学目标相对应。

案例名称

提高中碳钢氧位合格率

适用说明

本案例适合中职、高职、职业本科等院校冶金技术专业，在转炉炼钢或相似的综合性课程教学中使用，更适合在转炉炼钢工的职工培训中使用。

案例背景

转炉终点钢水氧含量决定了各种合金料的消耗，直接影响生产成本、钢水质量，同时也能够代表产品质量过程控制的稳定性。

某钢厂热轧部转炉车间目前确定中碳钢钢水氧位≤350ppm为合格。

案例所涉及的知识点

转炉炼钢的基本原理、工艺流程及设备

影响转炉中碳钢氧位的因素

案例所涉及的技能点

提高中碳钢氧位合格率的方法

案例工作任务的分解

（1）建立高拉补吹冶炼控制模式，提高转炉终点碳含量。

（2）优化前期造渣制度，增加低温脱磷时间，提高脱磷效率。

（3）定时监测转炉炉衬厚度，关注炉况

（4）维护转炉底吹喷枪，保证底吹效果。

（5）保证转炉后期压枪操作。

（6）对于终点氧位高于500ppm的炉次进行重点关注。

（7）提高工序间信息沟通。

（8）以标准化作业为契机，完善转炉区域各工序的操作标准。

教学目标

（1）了解中碳钢氧位的影响因素；

（2）掌握提高中碳钢氧位合格率的方法；

（3）全面复习所学知识，并将知识转化为能力。

案例建议的教学时间

6~8学时

案例的操作演示

现场调研、问题讨论、点评、案例分析、讲授、课堂练习、大作业。

案例点评

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实工作能力，培养了学生的分析问题、解决问题的能力。

学生通过本案例学习，提升操作水平，提高转炉炼钢标准化水平。

提高中碳钢氧位合格率

1背景介绍

转炉终点钢水氧含量决定了各种合金料的消耗，直接影响生产成本、钢水质量，同时也能够代表产品质量过程控制的稳定性。

某钢厂热轧部转炉车间目前确定中碳钢钢水氧位≤350ppm为合格。

通过推行提高中碳钢氧位合格率，进一步提升班组的操作水平，缩短炼钢班组间的技术水平差异，提高转炉炼钢标准化水平。

2主要内容

2.1现状调查

根据碳-氧平衡曲线（图1）可知，转炉终点氧位与碳含量有一个基本的平衡关系，碳含量越高，氧位越低。

图1终点碳质量分数与氧质量分数关系图

转炉终点碳含量与理论值存在一定的偏差。

图2各班组平均氧位

由图2可以看出：

班组间氧位控制能力有很大的差距，其中甲班3#炉平均氧位最低；丁班2#炉平均氧位最高。

图3氧位合格率与平均氧位关系图

由图3可以看出：

通过以上对比分析可以看出，氧位合格率与平均氧位有着明显的对应关系，平均氧位越高，合格率越低。

图4钢水氧位分布图

由图4可以看出，氧位以小于350ppm为合格，目前合格率为51.7%，不合格率为48.3%，这说明终点氧位的控制能力比较弱。

图5定氧温度与平均定氧氧位对应关系图

对终点氧位与温度进行数据透视分析，通过散点图图5可以发现：

在1600℃～1660℃之间，氧位与温度存在比较明显的线性关系。

随着终点温度的升高，氧位逐渐增加。

图6炉龄与氧位的关系

通过数据筛选，当终点碳含量为0.09%～0.11%时，在1#炉和3#炉各取100炉数据，计算平均氧位如图6所示，高炉龄炉座氧位较高。

分析得出，当炉龄高时，底吹效果差，碳氧不能趋于平衡，势必造成转炉终点氧位升高。

图7冶炼时间与氧位对应关系图

由图7可示：

冶炼时间与平均氧位存在比较明显的线形相关关系。

这说明生产节奏宽松，转炉终点氧位控制能力越强，相反节奏生产紧，为需要保证生产，转炉终点必须以成分、温度为首要控制点，氧位控制受到其它因素的影响。

2.2原因分析

钢水终点氧位的影响因素主要有以下几点：

（1）钢水终点碳含量

（2）钢水终点温度

（3）终点P要求

（4）炉渣的氧化性

（5）原料质量

（6）生产节奏

（7）造渣制度

（8）底吹效果

其中，各影响因素所占比重如图8所示。

图8终点钢水氧位影响因素比重图

从图8中可以看出，影响钢水终点氧含量的主要因素是终点碳含量和终点温度。

2.3改善实施

（1）建立高拉补吹冶炼控制模式，提高转炉终点碳含量。

（2）优化前期造渣制度，增加低温脱磷时间，提高脱磷效率。

之前含铁物料集中中后期加入，仅起化渣降温作用。

改进后，头批料加入含铁物料，延长前期反应时间。

通过改善前期造渣模式，实现转炉高效去磷。

（3）定时监测转炉炉衬厚度，关注炉况

转炉车间自转炉砌筑结束后，定时监测转炉炉衬厚度，一方面摸清炉衬侵蚀规律，另一方面对炉衬薄弱部位予以重点关注。

图92#炉底厚度与护炉渣料消耗变化曲线图

图9为二号炉从开炉到3300炉的炉底平均厚度变化图，从图中可以看出在炉龄1500炉时炉底厚度为695mm，为维护好炉况，转炉车间加大了护炉渣料消耗，使炉况维持在一个较稳定的范围内，保证了生产的稳定。

为整个炉役路况维护奠定了坚实的数据基础，同时为转炉车间制定炉龄大于1000炉开始组织补炉护炉。

（4）维护转炉底吹喷枪，保证底吹效果。

（5）保证转炉后期压枪操作。

确立基本开吹枪位2.2～2.5m，开吹氧压0.82～0.86MPa。

过程枪位控制在1.8～2.2m，终点压枪1.6～1.7m，压枪时间不低于30s。

（6）对于终点氧位高于500ppm的炉次进行重点关注。

（7）提高工序间信息沟通。

（8）以标准化作业为契机，完善转炉区域各工序的操作标准。

2.4关键控制点

（1）留渣控制：

铁水Si＜0.60%，留部分炉渣；Si≥0.60%，不留渣。

（2）炉渣碱度R控制为2.8～3.1。

（3）炉渣MgO控制在8～9%。

（4）炉渣ΣFe控制在11～15%。

（5）高拉补吹工艺，提高终点命中率，控制终点碳含量为0.10%～0.20%之间。

（6）控制一次拉碳温度为1620～1640℃之间。

（7）采用高、低、低枪位控制模式。

（8）一次拉碳磷含量必须小于0.030%。

（9）氧位控制要求大于200ppm，防止炉渣带铁。

3分析路径

该案例是提高中碳钢氧位合格率，本生产案例体现了转炉炼钢基本原理、工艺流程、提高中碳钢氧位合格率的操作要点等知识点和岗位技能，与冶金技术专业《炼钢基础知识》《炼钢生产》课程中脱碳反应及碳氧积、转炉炼钢冶炼工艺单元的教学目标相对应。

根据国家职业标准关于转炉炼钢工的工种要求，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。

采用图片、案例等手段，引导学生通过现场调研、讨论、点评、讲授等方式学习在转炉炼钢中影响中碳钢氧位的因素，掌握提高中碳钢氧位合格率的方法，达到教学目标要求。

4教学目标

（1）了解中碳钢氧位的影响因素；

（2）掌握提高中碳钢氧位合格率的方法；

（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

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：

转炉炼钢的基本原理、工艺流程及设备；

（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炉钢冶炼中碳钢的工艺参数，收集中碳钢氧位记录数据；

（5）学生根据所学知识和实习、调研中获得的资料，总结生产的操作要点；

（6）与技术人员交流，请技术人员准备讲授操作过程中应注意的问题。

（7）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，每人总结一条操作方法要点，按顺时针顺序轮流发言，记录人将操作要点在0开白纸上按影响因素、解决方案、方案实施、结果分析分别记录。

要求每人发言，可以轮空，直到所有人员无法补充为止，时间15～20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提高中碳钢氧位合格率的方法；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8～10分钟；

（4）技术人员讲授实际生产实施方案，时间20分钟；

（5）教师讲授中碳钢氧位合格率的影响因素，提高氧位合格率的方法及生产操作要点，时间45分钟。

5.3课后计划

布置作业，见6.3。

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）为什么要降低钢水的氧含量？

（2）影响钢水氧含量的因素有哪些？

（3）转炉炼钢生产钢水终点C、S、P可以达到什么要求？

如何防止回磷？

（4）什么是高拉补吹工艺？

（5）怎样提高中碳钢氧位合格率？

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

1、（单选）影响吹炼终点钢水中氧含量的主要因素是（）A

A.钢水终点含碳量B.钢水中余锰含量

C.钢水温度D.终点枪位 

2、（单选）下面哪项不是转炉终点钢水含氧量的影响因素（）B

A.终点含碳量B.碱度C.渣中（FeO）含量D.温度

3、（判断）钢按碳含量分为＜0.25%称为低碳钢，0.25%～0.60%中碳钢，＞0.60%高碳钢。

（）√

4.（填空）一般情况下，脱磷主要在冶炼（）进行。

前期

5.（简答）影响钢水氧含量的因素主要哪些？

答：

（1）钢中氧含量主要受碳含量控制。

碳含量高，氧含量就低；碳含量低时，氧含量相应就高；服从碳-氧平衡规律。

（2）钢水中的余锰含量也影响钢中氧含量。

在<0.1%时，锰对氧化性的影响比较明显，余锰含量高，钢中氧含量会降低。

（3）钢水温度高，增加钢水的氧含量。

（4）操作工艺对钢水的氧含量也有影响。

例如高枪位，或低氧压，熔池搅拌减弱，将增加钢水的氧含量，当<0.15%时，进行补吹会增加钢水氧含量;拉碳前，加铁矿石或氧化铁皮等调温剂，也会增加钢水氧含量。

因此，钢水要获得正常的氧含量，首先应该稳定吹炼操作。

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10炉以上转炉冶炼中碳钢的冶炼操作数据。

（2）每人结合自己调研结果，总结提高中碳钢氧位合格率的方案分析。

（3）生产过程中如何来操作以上方案。

（4）改善后的结果分析。

6.4评价

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

0

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

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

（20%）

展示内容全面，条理清楚、语言流畅

4~20

现场教学

评价

（10%）

遵守现场规章制度，有良好的安全意识。

0~10

完成作业（30%）

思路清晰，格式规范，内容正确

自我评价（10%）