鞋包头开裂原因分析及改进.doc

1、YJ0604-鞋包头开裂原因分析及改进案例简要说明: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。本案 例是钢水质暈分析案例，体现了 LF精炼及连铸增氮环节、控制增氮的方法等基木知识点和岗位技能，与木专业连续铸钢等课程事故预防与处理单元的教学 目标相对应。案例名称鞋包头开裂原因分析及改进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、炉外精炼、连续 铸钢、热处理、金相检验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、

2、连续铸钢工、热处理、金相检验工等工种的职工培训中使用。案例背景某大型转炉炼钢厂，拥有三座80t的转炉，采用铁水扒渣、转炉冶炼、LF炉、两台不同 断而的矩形坯连铸机工艺路线，生产鞋包头类优质碳素结构钢。案例所涉及的知识点品种质量一钢种质量要求、影响鞋包头开裂的因素、LF精炼及连铸增氮环节、控制增氮的方法等：品种质呈分析检脸方法一化学成分及氧氮含S检验、金相检验、电镜检脸等。案例所涉及的技能点钢种生产操作要点的制宦，控制増氮关键控制点的管理以及金相分析、电镜分析等。案例工作任务的分解工艺路线选择，炉外精炼、连铸工艺制度选择及工艺参数制左。鞋包头开裂原因分析、化学成分及氧氮含量检验、金相、电镜检脸分

3、析。教学目标(1) 了解高质量钢种冶炼应关注的问题：(2) 掌握IF钢冶炼操作要点；(3) 学习综合考虑钢种质量保证的描施，根摇设备、原材料，选择工艺路线；(4) 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68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。(图片等)案例点评影响鞋包头开裂的因素较多，经化学成分及氧氮含量检脸、金相、电镜检脸分析可知， 某厂鞋包头开裂主要原因为氮含量高所致，控制氮的方法为LF精炼采取减小底吹氟气 流量设置、增加埋弧渣量、合理调整钙处理工艺及软吹工艺、连铸采取中间包开浇前吹 氮排空等全程氮气保护措施。汽车之所以能够安全准

4、确行驶，主要为工艺设计合理、零力Q件安装严格，生产钢种如同生产汽车，每一个微小的环节都有可能影响质量，故每个员 工在生产过程中需要认真、严格的执行每一个操作，本案例可迁移为其他产品质量分析 与控制的教学，学生通过本案例学习，具有夷他产品质量分析、检验、研究与控制的能鞋包头开裂原因分析及改进1背景介绍某大型转炉炼钢厂，拥有三座80t的转炉，采用铁水扒渣、转炉冶炼、LF 炉、两台不同断而的矩形坯连铸机工艺路线。该厂主要普碳钢、优质碳素结构钢。2主要内容21鞋包头材质、工艺路线及成分在冶金、矿山、纺织、水泥.建筑等行业，劳保鞋.安全鞋前端几乎都配有钢质包头来保护脚部安全，目前该厂鞋包头材质主要为50

5、#优钢，采用铁水扒渣f转炉冶炼一LF精炼f方坯连铸机的工艺路线，其主要成分如表1所示。表150#钢水成分表元素,CSiMnPSA1S标准0470550J 7-0.37050080弐030a合格样品500X图4合格样品的显微组织三、气体含量为进一步排查50窄带钢冲压鞋包头A类缺陷开裂原因，对开裂鞋包头.冷轧退火板.热轧板和其他单位冲压完好的冷轧退火板做氮含量分析，由于怀疑退火过程可能存在渗氮，对与A类同期冷轧退火板部分进行了磨削，分别检测了表层和内部氮含量，如表2所示。表2氮含量分析结果（单位：ppm）项目123456平均A类开裂包头86784.889.98&871972.882.5与A类同期冷

6、 轧退火板磨削前71.77L672,280,869262.671.35磨削后63.672.76537L767,061.0666B类开裂包头6635&956.050259259.15&3冲压完好样品M5&444457753.5热轧板54366353354562565.4594从表2可以看出，A类开裂鞋包头样晶氮含量明显偏高，平均在80ppm以 上，磨削前的冷轧退火板较热轧板氮含量高12ppm,开裂鞋包头较热轧板氮含 量高23.1ppm。磨削前后氮含星较中部平均高4.75ppm,由此可以说明热轧板 到鞋包头成品的生产过程中存在吸氮现象。B类开裂鞋包头所取样品氮含量明显偏低，而且吸氮现象也不明显。可

7、以确认B类球化退火工艺确实存在问题，组织呈现带状是导致其部分开裂的原因。四、硬度检测rtl T- B类开裂样品检测氮含量较低，与A类开裂样品差别较大，为进步验证开裂原因，将用户反映使用性能最好的M和一定比例开裂的G两片冷 轧板检测硬度（见表3）,发现G硬度差别很大，极差为21.5HRB,而M硬度 较均匀，极差仅为5.6HRB。结合金相可以确认显微组织呈条带状分布的退火态的珠光体球化组织、且碳化物部分聚集是造成硬度差别的主要原因。表3不同冷轧板硬度检测编号厚度mm使用性能谡度HRBML25良好64.066667364.365.5644696G163一定比例开裂72.264.763772.575.

8、179.9584五、中包气体含量分析为对比与原始铸坯N含量的差异，查找了炼钢厂23炉铸坯氮含量检测结 果，发现铸坯N含量在2672.5ppm,其中有5炉超过60ppm,占21.74%。 经了解下游用户使用氨分解进行罩式退火，不可能控制绝对不增氮；从表1开 裂鞋包头N含量检测结果看，最小值也在71.9ppm,说明N含量超过70ppm, 开裂的机率是非常高的。从现场所取冲压不开裂的冷轧板或鞋包头，其气体含 量最高为68.9ppm. 一半数据均低于60ppm。结合A类开裂样品和M类合格 样品显微组织、硬度，基木可以确认氮含星偏高是造成A类开裂的原因之一。2. 3改进措施经过某次跟踪炼钢连铸环节发现，

9、从LF精炼进站到大包平均吸氮暈达到28ppm.较为严重，其次是从中包到连铸坯，平均吸氮量为7ppm,其中开浇第 一炉次吸氮量较为明显达到了 16ppm,具体见表4。考虑氨分解炉的特性，做 到完全不增氮的可能性很低，需要在炼钢系统各环节加以控制，可以采用炉渣 乳化，分批次小渣量加入等工艺措施可有效缓解精炼钢水的电离增氮作用；定 期更换大包套管及密封垫，保证中间包水口的密封性可有效降低空气对钢水的 污染。严细操作，注重岗位接口沟通。(3)哪些材料造成氮高?影响增氮的关键工艺控制点有哪些?全而复习所学知识，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。

10、具体教学过程设计如下:5.1课前计划学生掌握知识：优钢生产的工艺、设备;(3)学生分组，指定组长;与现场联系，进行现场教学准备，包拾安全教育、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炉优钢转炉.LF精炼、连铸生产工艺参数，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，总结优钢增氮的产生原因、预防措施;（6）与技术人员交流，请技术人员准备讲授LF精炼生产中出现的事故。（可选）（7）教室设置成学习岛，准备投影，为每组准备2张0开口纸，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

11、。（2）采用头脑风暴法，每人总结一条优钢增氮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开口纸上按人、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810分钟;（3）整理完成后，小组发言人上台展示0开口纸上的记录，并向全体师生汇报交流优钢增氮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，木组自评，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，指岀优点和不足，每组时间58分钟;（4）技术人员讲授实际生产中氮高事故案例，时间20分钟；（可选） （5）教师讲授氮高案例，引导学生分析本案例优钢增氮的产

12、生原因，熟悉预防措施，时间30分钟。5.3课后计划布置作业，见6.36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）炼钢系统控制钢水增氮有哪些措施?（2）球化退火过程增氮原理是什么？ （3）优钢生产工艺路线都有哪些?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）（多选题）优钢生产中合金料有（)0 ABCDA硅猛合金B高碳猛铁C硅铁D增碳剂或碳线（2）（多选题）生产优钢过程中增碳所用原料一般有（）等。ABCA增碳剂B.碳化硅C 碳线D.电极头（3）（多选题）优钢增氮的环节主要有（）等。

13、ABCDA吹氮站 B.LF精炼C.钙处理及软吹D保护浇注（4）（多选题）优钢增氮主要原因有（)0 AB CDA合金料带入B吹氮强度大C.软吹控制偏强D保护浇注差（5）（多选题）除合金料、吹氨强度.保护浇注因素外，影响优钢增氮的因素还有（)o AB CDA转炉底吹气体种类及吹气时间B.LF精炼除尘阀门开度C钙线喂入速度D中间包开浇前气体排出(6)发生优钢增氮一定是LF精炼环节出现问题。（）X(7)优钢增氮一定是LF吹fi强度大造成。（）X增碳剂不会对钢水增氮有影响。（）X(10)钙处理后软吹强度要适中，避免钢水与空气接触。（）U中间包开浇前需氮气排空，减少钢水发生二次氧化及吸氮。（）Q(16)当

14、板坯发生卧坯事故时，若铸坯较长，则需要在铸机内充分冷却,分段切割,吊岀。（水平段的铸坯从出坯方向出来，直线段、弧形段从结晶器上方分段）7当板坯发生卧坯事故时，若铸坯较短，在铸机内充分冷却后，可直 接从结晶器上方吊出。（）（18）钢水中的渣子熔点高，比钢水先凝固并嵌在坯壳处形成热阻，使坯 壳变薄，因此，不及时捞渣会发生渣漏。（）4(17)（19）高温强度低和液相温度低的钢种易出现粘结性漏钢。（）a/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炉以上优钢生产操作数据，主要有转炉、LF精炼及连铸。(2)每人结合自己调研结果，选择一个优钢氮高案例结合原理分析原因,提出预防措施。(3)优钢增氮的主要原因是什么？如何防止?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% )