深井铸造企业开工第一课

工贸行业（深井铸造）

安全生产培训20**年2月背景01改进措施与建议04典型&共性问题0203目录行业重大隐患解读01背景连续铸造是以一定的速度将金属液浇入到结晶器内并连续不断地以一定的速度将铸锭拉出来的铸造方法。如只浇注一段时间把一定长度铸锭拉出来再进行第二次浇注叫半连续铸造。与锭模铸造相比，连续（半连续）铸造其铸锭质量好、晶内结构细小、组织致密，气孔、疏松、氧化膜废品少，铸锭的成品率高。由于半连续铸造的优越性，使其被广泛应用于现代铝加工行业，特别是深井（立式）半连续铸造，在铝加工行业有不可替代的地位。深井（立式）半连续铸造在铝加工行业应用广泛背景近年来，国内铝深井铸造企业屡有发生熔融铝遇水爆炸事故，引起铝熔铸行业及有关部门高度重视。背景2019年10月31日，常熟市支塘镇工业园江苏凯龙铝业有限公司熔铸车间发生一起爆炸事故，造成4人死亡，2人重伤。

2018年8月28日，江阴市易泽铝业有限公司铸造车间在铝棒浇铸作业时，发生一起爆炸事故，造成5人死亡，1人重伤，直接经济损失约713.2万元。

2018年4月3日，山西永济市云海铝业公司车间发生铝棒铸井爆炸事故，事故造成3人死亡，3人受伤。

事故案例2020年9月6日，白银市白银区甘肃宏达铝型材有限公司熔铸车间发生一起爆炸事故，造成4死6伤。爆炸事件现场厂房顶棚被甩至马路边。铸盘飞到旁边厂房屋顶。

为什么熔融铝会如此大爆炸事故呢，这和熔融铝遇水爆炸的特殊性有关。熔融铝遇水爆炸在国内很多认为只是“蒸汽爆炸”，而事实上熔融铝遇水“蒸汽爆炸”不足产生那么大爆炸威力和传输距离，实际上熔融铝遇水爆炸应该物理爆炸和化学爆炸两部分。它们爆炸机理如下：物理爆炸（蒸汽爆炸）

物理爆炸，即蒸汽爆炸，由于两种液体密切接触，温差巨大，且水的沸点远远低于熔融铝的熔体温度，由于快速的热运动，其温度迅速达到沸点以上并达到一种过热状态，水瞬间蒸发为气体，体积膨胀1600倍，（水在100℃，一个标准大气压下，水的的体积比分别为：液态下0.00104344m³/Kg，气态下（蒸汽）1.6736m³/Kg）。特别在铸井狭小的空间条件下，形成一定幅值的压力波，需要释放膨胀产生能量，随即发生爆炸，使高温熔融铝飞溅，最远可飞出爆炸中心点30m，造成伤害事故。但蒸汽爆炸威力不大，飞溅一般不会造成最严重的伤害，而最主要伤害来自于下面化学（氧化）反应所爆炸。熔融铝遇水爆炸的机理（成因）背景化学爆炸（氧化爆炸）

化学爆炸，即氧化爆炸，众所周知，铝是一种化学反应非常活跃的金属元素，在自然界中铝几乎总是和氧结合在一起，若要将铝﹣氧键破坏，需要巨大的能量，为什么电解铝生产1吨原铝需要13000度以上电是同样的道理；相反熔融铝与水或空气中氧发生氧化反应，将释放同样巨大能量，其反应式如下。

2Al＋3H2O＝Al2O3＋3H₂＋1.65MJ

（1）

4Al＋3O2＝2Al2O3＋3.3MJ

（2）⑴氧化反应释放能量上述反应据有关资料介绍以及热动力计算来看：熔融铝氧化反应释放能量为15.5千焦/克。即1Kg熔融铝遇水氧化反应后释放的能量相当于3Kg的TNT炸药爆炸所释放的能量，若我们将200Kg的熔融铝泄漏入铸井，其中有10%与水发生氧化反应，其释放能量为60KgTNT炸药，相当于1200颗手榴弹，在井坑这样相对封闭的空间，爆炸破坏性将被进一步放大。可见熔融铝遇水氧化爆炸产生巨大威力，其危害是巨大的。因此，熔融铝遇水爆炸最主要是氧化爆炸，其次才是蒸汽（物理）爆炸。⑵熔融铝碎末化作用金属铝是非常活泼的金属因素，一旦暴露于空气中，铝的表面急速氧化，表面形成致密的氧化膜，使表面钝化，阻止进一步氧化。因此，铝氧化在一般条件是不会发生爆炸。那为什么熔融铝遇水会发生爆炸呢？这主要是高温熔融铝遇水碎末化的作用。下图是模拟铸造过程中熔融铝漏铝下泄产生碎末化的过程示意图，实际过程比模拟图要复杂得多。背景熔融铝遇水爆炸的机理（成因）背景熔融铝遇水爆炸的机理（成因）模拟铸造过程中熔融铝漏铝下泄过程示意图熔融铝碎末化作用过程：第一步直接凝固：当熔融铝在铸造过程中突然漏铝，起初，下泄的熔融铝相对于冷却水来说，占比较少，很快就凝固了，不会发生熔融铝遇水爆炸。第二步形成保护膜：随着时间的推移（这个时间也非常短），熔融铝下泄量急剧增大，加之水温也快速上升，金属凝固的表面温度也非常高，造成下泄熔融铝凝固的表面遇水后形成一层气体保护膜（幕）。第三步形成蒸汽压：由于保护膜作用大大减缓了对下泄熔融铝的冷却水效果，使冷却作用无法穿透到下泄漏铝的中心部位和被大量固体遮挡或包裹的部分熔体，熔融铝与水及水蒸气充分混和的过程。致使漏铝中心部位的熔融金属很难全部凝固，在压力的作用下，使少部分水和水蒸气通过凝固缝隙进入下泄熔融铝的中心区域，其造成下泄熔融铝中心区域熔融铝、高温水滴、水蒸气混和在一起。此时中心部位高温液体水滴和水蒸气被熔融铝包裹、覆盖，这时候被包覆盖水瞬间蒸发为气体，气体急速膨胀，产生巨大的压力。第四步形成熔融铝碎末化：由于巨大的压力作用下，形成一定幅值的压力波，压力在释放过程产生急速热运动，此时在蒸汽膨胀和热运动作用下，对被包裹、覆盖的未凝固熔融铝进行充分切割、破碎，使熔融铝急速碎末化，第五步形成熔融铝碎末铝与水氧化反应：熔融铝碎末化后，其每一个细小的熔融铝颗粒比表面急剧增大，这样碎末化的熔融铝颗粒急速与水蒸气充分混和后，使碎末化熔融铝颗粒与水蒸汽（水滴）进行了急速充分的氧化反应，类似高浓度熔融铝粉与水蒸气的氧化反应，瞬间产生巨大化学能，这些能量的释放，形成威力巨大爆炸。爆炸在铸井狭小空间被进一步放大，这和粉尘爆炸完全相类似，由于是高温熔融铝颗粒，其爆炸威力甚至超过铝粉尘爆炸的威力，爆炸威力传输距离远，可达200米开外，极可能造成巨大的人员伤亡和财产损失。

因此，熔融铝碎末化是熔融铝遇水发生氧化反应而产生爆炸的主要原因。背景熔融铝遇水爆炸的机理（成因）02典型&共性问题1.安全管理人员配备：企业注册安全工程师配备不足。2.安全生产责任制：企业全员安全生产责任制不健全，或未结合企业实际情况制定，发布不规范等问题较为突出。3.安全生产规章制度：企业存在安全生产规章制度建立不完善或部分安全管理制度未及时更新等问题。4.岗位安全操作规程：企业存在岗位操作规程制定不规范和不健全的问题，如电工、焊工等岗位操作规程不规范问题，后勤、保洁等辅助岗位操作规程缺少对燃气、电、水方面管理内容。5.设备设施管理：企业设备设施台账信息及维护保养记录不全，缺少设备规格型号、使用责任人等信息。6.安全保险：未缴纳工伤社会保险，或未办理安全生产责任险的问题较为突出。7.安全教育培训：企业存在教育培训管理档案不健全或档案不完善，企业安全人员考试培训合格证书过期，或者参加培训未取证问题。8.安全生产工作计划：企业存在安全生产工作计划和专项工作方案不健全或不完善问题。

典型&共性问题—基础管理类9.安全生产标准化建设：企业存在未开展安全生产标准化创建或过期未进行复审等问题。10.安全生产检查与隐患排查治理：企业存在安全生产检查管理不规范，单位领导带队检查、安全生产管理人员检查、班组日常安全检查记录不全问题。11.危险作业管理：企业危险作业管理存在安全措施不全、审批不规范、作业票内容不全等问题。12.相关方管理：企业存在未制定相关方管理制度，或相关方安全管理协议书签订不规范，无乙方企业公章等相关方管理不规范的问题。13.事故管理：企业生产安全事故管理不规范，存在未建立安全事故档案、台账，或事故管理档案、台账记录不全，缺少事故类别、级别、事故性质、损失工作日等信息的问题。14.“双重预防体系”建设：企业“双重预防体系”建设不完善，或无“双重预防体系”运行评估报告。15.应急管理：企业存在应急救援队伍人员信息不全，或未赋予相关人员决策权和指挥权问题，应急预案缺少部分专项应急预案，或预案内容缺乏针对性。

典型&共性问题—基础管理类

典型&共性问题—现场管理类

采用固定式浇铸炉，铝水出口未设置机械锁紧装置。1.联锁装置缺少锁紧装置可靠手动机械锁紧装置锁紧装置未可靠锁紧锁紧后无法更换

典型&共性问题—现场管理类

设置深井铸造“五点联动”功能存在缺项或者将自动和手动混为一谈，不能完全实现自动联锁功能。1.联锁装置应急水只有手动阀手动排放保温炉（熔保一体炉）出口液位控制联动；供流流槽与铸盘（模盘）或分配流槽入口液位控制联动；铸盘（模盘）或结晶器水套冷却水突然下降控制联动；铸造机突然停电联动；铸造井出水口（回水）水温突升联动。五点联动供流流槽与铸盘搭接口液位传感器设置远离铸盘搭接口

企业传感器和报警装置方面主要存在缺少液位控制和联锁，以及液位传感器位置设置不合理问题。缺少浇铸炉出口液位控制和联锁

典型&共性问题—现场管理类2.传感器和报警装置3.作业环境（1）原铝锭等原铺材料存放防潮防水措施不足。缺少原材料入厂含水、含油等检查制度与标准。带腔体废料、打包料、碎屑等可能存在吸水、吸潮原铺材料露天堆放，无防潮、防水措施。（2）作业场所存在产生非生产性积水隐患。铸造机冷却水喷溅，冷却水系统密封问题，未采取围挡等措施，造成铸井周边地面潮湿。将回水管、水管和应急水水管等无关水管设置于流槽或铸盘上部。

典型&共性问题—现场管理类4.监测装置（1）应急水箱及应急水控制阀问题。

典型&共性问题—现场管理类应急水箱普遍存在高度不够，压力不足问题。

企业应急水控制阀设置不合理，或未并联安装常闭电磁阀，或手动控制阀设置远离铸造机、位于地下室等，紧急情况下不便于及时操作。4.监测装置（2）冷却水系统进出水温度、进水压力、进水流量监测和报警装置问题。

典型&共性问题—现场管理类缺少冷却水系统监测装置或监测装置位置设置不合理未设置铸造盘冷却水压力或流量传感器，或传感器设置位置不合理，不能反应铸盘或结晶器冷却水压力或流量变化，部分企业排（回）水温度监测装置设置远离铸井排水口，甚至设置在循环水池位置。监测装置报警参数设置不合理。多家企业只是将排（回）水温度报警参数设置为固定温度值报警，没有根据进水温度、合金、规格、工艺设置进出水温度变化为报警参数。4.监测装置（3）监测系统联锁问题。

典型&共性问题—现场管理类监测系统未与流槽上的快速切断阀和紧急排放阀联锁。部分企业未实现监测系统与流槽上的快速切断阀和紧急排放阀联锁。缺少联锁参数设置。部分企业缺少联锁参数设置，有的企业冷却水控制参数未与自动控制系统实现联锁，有的企业供流流槽与铸盘搭接口液位传感器仅设置高液位报警联锁，未设置最重要、最关键的低液位联锁报警，不明白入口液位突降才是铸盘或结晶器下泄漏铝重要参数标志。5.应急储存设施

典型&共性问题—现场管理类紧急排放闸板位置设置不合理紧急排放槽设置不合理切断和排放闸板结构和材质不合理应急储存池容量不足，材质不符合要求排放闸板远离主流槽，或采用挡板、硅毡棉堵死排放闸板。紧急排放槽设置高度接近或高于切断位置流槽上缘高度。切断和排放闸板材质普遍采用钢板。应急储存池容量不足，或采用水泥、普通砖等材质。6.钢丝卷扬系统

典型&共性问题—现场管理类钢丝绳夹配备不足钢丝绳铸造机夹只有2个，不满足至少3个的要求。钢丝绳管理制度不完善缺少铸造机钢丝绳变细、断股、发毛等检查、维护、保养、更换的标准与制度。应急电源设置不规范铸造机系统未设置或设置应急电源不符合要求。

企业铸造现场人员控制制度不完善，未明确铸造现场人员配置、岗位职责，普遍缺少有效的人员隔离控制措施，或隔离设施未完全覆盖熔融铝爆炸极易发生人员伤亡的主要影响区域。

7.铸造车间人员控制

典型&共性问题—现场管理类8.有限空间

典型&共性问题—现场管理类有限空间作业审批不规范无铸造井有限空间实际作业票。有限空间警示标识内容不全照抄照搬，缺少名称或危害因素辨识不全，与实际不相符合。缺少有限空间应急物资企业普遍缺少三脚架、安全绳。9.天然气使用管理

典型&共性问题—现场管理类天然气管道阀组的电源线及信号控制线套管封堵不严。天然气管道阀组法兰盘跨接导线设置不规范。部分企业熔炼炉天然气管道放散管、吹扫管、取样头等配置不全。熔铸车间燃气报警探头位置设置不合理。用电设备的电源线敷设不规范，未走穿线管或电缆桥架。设备电机或电源箱没有接地线或有接地线但断开。部分企业配电室验电器、高压绝缘手套、绝缘靴等安全物资配备不全。10.电气方面

典型&共性问题—现场管理类03行业重大隐患解读按照《工贸行业重大生产安全事故隐患判定标准》（2017版），诊断检查发现3类重大隐患：熔炼炉的炉体开裂问题；燃气管道未设置高低压监测与快速切断阀联锁问题；未对有限空间进行辨识问题。1.诊断发现重大隐患情况

行业重大隐患解读深井铸造企业重大隐患该征求意见稿与铝加工（深井铸造）领域相关的重大隐患判定标准为专项类重大事故隐患的第（三）、（四）项。2.工贸行业重大生产安全事故隐患判定标准（2021征求意见稿）

行业重大隐患解读1.未对有限空间作业进行辨识、提出防范措施，并建立有限空间管理台账。2.未在有限空间作业场所设置明显的安全警示标志。3.未制定有限空间作业方案或方案未经审批擅自作业。4.未根据有限空间存在的危险有害因素为作业人员提供符合要求的检测报警仪器、呼吸防护用品、全身式安全带等劳动防护用品。（三）存在有限空间作业的行业领域（共4条）1.固定式熔炼炉铝水出口未设置机械或自动锁紧装置。固定式、倾动式熔炼炉的铝水出口与流槽、流槽与铸造模盘两处接口位置，未配置液位监测和联锁报警装置。2.配置的液位传感器未与铝水流槽上的快速切断阀和紧急排放阀联锁。倾动式熔炼炉在紧急状态下不能自动复位。3.放置入炉原材料的地面潮湿，熔炼炉、保温炉及铸造等作业场所存在非生产性积水或放置易燃易爆物品。4.深井铸造结晶器的冷却水系统未配置进出水温度、进水压力、进水流量监测报警装置；监测报警装置未与流槽上的快速切断阀和紧急排放阀联锁，未与倾动式熔炼炉控制系统联锁。冷却水系统未设置应急水源；应急水源管道未并联安装2个控制阀，或缺少常闭电磁阀（自动控制阀）。5.铝水铸造流程未规范设置紧急排放或应急储存设施。6.钢丝卷扬系统未设置不间断应急电源；引锭盘托架钢丝绳未定期检查和更换。7.铸造车间现场未严格控制人数，未控制非生产人员进入。（四）采用深井铸造工艺的铝加工行业领域（共7条）（四）采用深井铸造工艺的铝加工行业领域（共7条）021版）1.固定式浇铸炉铝液出口未设置机械锁紧装置；铝液出口处和铸造模盘入口处，未配置液位监测报警装置。倾动式浇铸炉不能自动复位，铸造模盘入口处未配置液位报警装置。2.铝液流槽未安装快速切断装置和紧急排放装置。快速切断装置和紧急排放装置未与液位监测报警装置联锁。3.熔炼炉、保温炉及铸造等作业区域存在非生产性积水或放置易燃易爆物品。4、深井铸造结晶器的冷却水系统未配置进出水温度、进水压力、进水流量监测报警装置；监测报警装置未与流槽上的快速切断装置和紧急排放装置联锁，或未与倾动式浇铸炉控制系统联锁。5.紧急排放处未设置应急储存设施；冷却水系统未设置应急水源；监测报警联锁装置未设置应急电源。6.钢丝绳铸造系统未定期检查和更换钢丝绳；液压铸造系统未定期检查管路。7.铸造区域未控制生产人员，未控制非生产人员进入。2.工贸行业重大生产安全事故隐患判定标准（2021版报审稿）

行业重大隐患解读1.固定式熔炼炉铝水出口未设置机械锁紧装置；倾动式熔炼炉控制系统未与铸造系统联锁，未实现自动控流。2.固定式熔炼炉高温铝水出口和流槽接口位置未配置液位传感器和报警装置，液位传感器未与流槽上的快速切断阀和紧急排放阀实现联锁。3.存放铝锭的地面潮湿，熔炼炉、保温炉及铸造等作业场所存在非生产性积水或存放易燃易爆物品。4.深井铸造结晶器的冷却水系统未配置进出水温度、进水压力、进水流量监测和报警装置；监测和报警装置未与固定熔炼炉流槽上的快速切断阀和紧急排放阀实现联锁，未与倾动式熔炼炉控制系统联锁。5.铝水铸造流程未规范设置紧急排放或应急储存设施。6.钢丝卷扬系统引锭盘托架钢丝绳未定期检查和更换，卷扬系统未设置应急电源；液压铸造系统未设置手动泄压系统。7.铸造车间现场未严格控制人数，未控制非生产人员进入。

由上可见，新版铝加工（深井铸造）重大隐患判定标准虽未正式印发，但判定标准已基本显现，会越来越严格。3.铝加工（深井铸造）企业安全生产执法检查重点事项（铝7条）

行业重大隐患解读04改进措施与建议企业管理层面01加强人才队伍建设02落实安全生产责任03完善制度体系建设04强化管理体系运行05增强教育培训质效06提升应急处置能力07优化作业现场管理08实施安全技术改造改进措施与建议

加强主要负责人、安全管理人员考试培训取证管理。按照《安全生产法》《山东省安全生产条例》等法律法规要求，委派安全总监和注册安全工程师。鼓励安全管理人员考取注册安全工程师或相关职业技能证书，提高安全管理队伍专业性。完善用人机制，从薪酬待遇标准、职业晋升渠道等激励措施方面给安全管理人员提供保障。1.加强人才队伍建设改进措施与建议—企业管理层面依据《安全生产法》《山东省安全生产条例》《山东省生产经营单位全员安全生产责任清单》等相关法律法规，充分结合企业实际情况，建立“横向到边、纵向到底”的全员安全生产责任制体系。通过制定企业安全生产目标、逐级签订安全生产目标责任书、落实安全生产考核、与奖惩制度紧密结合等方式方法，促进安全生产责任制落实。2.落实安全生产责任按照相关法律法规、标准规范内容，结合深井铸造行业的安全风险特点和企业实际情况，梳理安全管理制度建立情况，查缺补漏，建立健全包括熔炼铸造风险辨识管控、隐患排查治理、应急处置、教育培训、现场作业人员管理、现场带班管理、紧急中断浇铸或停止浇铸、钢丝绳管理、铸造系统维护保养、安全奖惩等各类安全生产规章制度。细化岗位安全操作规程，安全操作规程制定应注重实用性与可操作性，便于员工执行，有效规范员工安全生产行为。安全管理制度体系文件应规范存档，正式发布，并进行贯彻培训。每年至少一次对安全生产规章制度、操作规程和安全生产事故应急预案等文件的适宜性、有效性和执行情况进行评估，并根据评估结果、安全检查、事故情况等及时修订。3.完善制度体系建设改进措施与建议—企业管理层面强化安全生产标准化体系与“双重预防体系”的建设与运行，将两者有机结合起来。依据《企业安全生产标准化基本规范》（GBT33000-2016）《企业安全生产标准化建设定级办法》（应急〔2021〕83号）等相关法规、标准规范的要求，企业应当自主开展标准化建设。加强风险分级管控及隐患排查治理“双重预防体系”建设。4.强化管理体系运行加强员工理论知识普及，结合典型案例，普及深井铸造行业风险，强化有限空间作业、天然气使用管理等方面的教育培训。利用岗位操作规程、班前班后会、工作群推广、“送出去学、请进来教”等多种培训相结合的方式，加强对从业人员的安全生产理论教学与实践技能培训，使特种作业人员具备岗位作业的专业技能，使班组长、车间主任具备一线岗位安全管理的知识和能力，使一线从业