兴澄特钢改善高压管坯钢铸坯表面质量攻关-课件

1、江阴兴澄特钢一炼分厂“改善铸坯表面质量”生产技术QC小组创兴澄品牌 保用户满意改善高压管坯钢铸坯表面质量攻关发表人-张广军1一.小组概况小组名称一炼分厂“改善铸坯表面质量”生产技术小组活动时间2019.01-2019.12平均受教育时间18学时成立时间2019年12月小组成员序号姓名性别年龄文化程度职务组内分工张广军男38研究生首席工程师组长2李金贤男2中专连铸作业长副组长3邓新男33大专电炉作业长组员4徐国龙男30中专甲作业长组员5陈雪华男33大专乙作业长组员6黄永生男31本科丙作业长组员7袁杰男32大专丁作业长组员8张国伟男43大专主任工程师顾问 兴澄公司一炼分厂生产技术小组，是专为解决生

2、产过程中存在的质量问题而成立的现场型小组。活动宗旨是：发扬“特别能吃苦、特别能战斗”的职业精神，坚持“细节决定成败，执行力决定竞争力”的职业理念，实现“不断提高产品实物质量，增强顾客满意度”的职业目标。制表人：李金贤 二OO七年一月十三日2 二、选题理由质量方针创兴澄名牌 保用户满意顾客要求改善高压管坯钢铸坯表面质量，减少修磨量，保证销售、轧管和使用需要。存在问题改善高压管坯钢铸坯表面质量管坯钢300*340(320)铸坯表面经常有角裂、结疤、渣坑及凹槽（甚至裂纹）等缺陷。确定课题P-计划阶段制作人：张广军 二OO七年一月十五日3兴澄特钢一炼分厂工艺流程100吨直流电弧炉100吨LF精炼炉10

3、0吨VD真空脱气炉R12m五机五流大方坯连铸机4三、现状调查 高压管坯钢主要钢种有20系列、T系列以及12Cr1MoVG、15CrMoG等，这些钢种成品碳含量都在0.20%以下，其中大部分属于包晶反应钢，由于种种原因在连铸坯表面经常出现角裂、渣坑、结疤、纵横向凹槽甚至裂纹等缺陷，如图一所示。这些连铸坯缺陷，在轧材上相应会产生角裂、横裂和纵裂等缺陷（见图二）图一 高压管坯钢铸坯常见表面缺陷P-计划阶段5续上页：图二 高压管坯钢轧材常见表面缺陷 综上所述，为尽快改善连铸坯表面质量，我们生产技术QC小组决定在生产、工艺、员工技能、设备以及原辅材料等方面找出导致表面质量问题的因素，进行攻关以改变这种不

4、利局面。汇总人：张广军 二OO七年一月二三日问题很严重！ 轧钢分厂要对有问题的炉号进行扒皮修磨处理。裂纹严重不能修磨解决的轧材要做废品处理，统计2019下半年高压管坯钢轧材表面废品率为19.3吨/万吨、轧材扒皮修磨炉数比例为18.6%。项 目2019.72019.82019.92019.102019.112019.12平均废品率，吨/万吨16.411.67.516.922.824.619.3修磨炉数比例,%14.416.78.312.723.420.618.62019年7-12月轧材废品和修磨比例统计表6小组成员在轧钢现场调查研究7四、目标确定 综上，本次活动目标是消除高压管坯钢铸坯表面严重缺

5、陷，具体衡量指标是2019年轧材扒皮修磨率降到10%、每万吨钢表面裂纹废品率降至5吨，见图三。 目标保证条件：公司领导支持、小组成员业务能力高、有对铸坯表面进行酸洗、抛丸以及修磨的装备和检验方法。P-计划阶段 铸坯表面质量水平不易通过数据定量确定,所以攻关目标定性确定为消除高压管坯钢铸坯表面严重缺陷，定量指标间接通过轧材废品率(严重程度)和修磨炉数比例(频繁程度)来确定。 通过查找文献,国内外先进特钢企业的低碳管坯钢类钢种，铸坯轧制圆钢裂纹废品率低于0.005%、修磨比例低于5%。根据调查分析我公司严重铸坯表面缺陷可以控制，轻微表面缺陷（频繁性）短期难以控制。图三 铸坯表面质量现状与攻关目标汇

6、总人：张国伟 二OO七年一月十日8五、原因分析 我们QC小组针对现状调查中存在的高压管坯钢各种铸坯表面缺陷问题，集思广益，多方面分析，做出关联图三。铸坯表面质量差渣坑角裂结疤纵向凹槽横向凹槽保护渣结构不好坯壳热应力大铸坯渣皮导热润滑差保护渣性能不好保护渣添加不好结晶器液面波动大铸坯渣皮薄铸坯渣皮厚钢液体积收缩大钢液气体含量高图三 高压管坯钢铸坯表面缺陷形成关联图钢水温度波动大拉速波动大钢水温度过高钢水温度过低生产节奏不稳结晶器变形水口、辊道对中精度低汇制人：张广军 二OO七年三月三日9六、确定主要原因P-计划阶段1. 保护渣性能不好 结晶器钢液面上保护渣起保温隔热、吸附夹杂物和防止钢水二次氧化

7、作用；结晶器璧和坯壳间隙内渣膜起润滑和控制导热作用（右图）。因此保护渣理化性能的稳定、好坏对连铸生产顺行和铸坯表面质量有非常重要的作用。下表是QC小组在2019年1-2月活动初期对管坯钢使用的两种保护渣主要理化性能指标抽查结果：保护渣1熔点/1300/Pa.sCaO,%SiO2,%Al2O3,%F-,%保护渣2熔点/1300/Pa.sCaO,%SiO2,%Al2O3,%F-,%标准范围113011500.600.80293227305712标准范围111011300.200.40252829324646抽查111340.6530.527.65.621.7抽查111190.2727.330.64

8、.564.2抽查211420.7231.228.46.151.5抽查211240.3426.929.85.114.6抽查311380.7429.829.65.971.7抽查311260.2927.132.15.125.1抽查411400.6730.728.56.431.6抽查411220.3627.830.24.625.6 从上表看出，两种保护渣理化性能稳定、再结合铸坯表面缺陷偶发性的特点，得出结论：“保护渣性能不好”不是主要原因。 汇总人：李金贤 二OO七年二月五日102. 拉速波动大 连铸生产拉速波动一般发生在开浇过程（0.300.65m/min）、换包过程(0.700.500.70m/m

9、in)、烧氧过程(0.500.250.70m/min)、浇注结束过程(0.700.50m/min)以及生产设备事故情况（ 0.700.250.70m/min ）等过程，这些过程往往发生拉速忽高忽低的异常操作，通常伴随钢液面波动大、保护渣结构遭到破坏、铸坯坯壳要承受额外应力和应变，引起铸坯表面纵横向凹槽（裂纹）和渣坑的概率非常大，我们通过现场调查发现了下面几种铸坯表面缺陷与拉速变化的关系。 开浇拉速低形成的渣坑 降低拉速导致的结疤 提高拉速导致的裂纹和横向凹陷 高拉速形成的纵向裂纹 综上所述， “拉速波动大”是主要原因。 汇总人：李金贤 二OO七年二月二五日P-计划阶段113. 结晶器变形 在3

10、00*340结晶器装配完毕试水冷打压过程中，小组成员通过仔细观察发现结晶器内腔有下图所示变形现象，最大内凹量可达2mm，初步分析可能是由于结晶器铜璧厚度（20mm）偏小造成的、如果在生产状态下保持这种变形量，很容易使人得出是横向凹槽产生的主要原因。但是经过仔细计算，在热生产状态下结晶器内壁还要受到钢水静压力和热膨胀力作用，不会有这种明显的变形现象。即使热状态下有如此或相反情况稍许变形，凭借小组力量也无法控制和解决。 根据上面分析，再结合铸坯表面缺陷偶发性的特点，得出结论“结晶器变形”不是主要原因。 汇总人：陈雪华 二OO七年二月一日P-计划阶段12中间包水口浸入深度（140-180mm）和间距

11、（15003mm）调查示意图5流4流3流2流1流1502mm1498mm1497mm1502mm结晶器对中情况调查示意图 在结晶器和扇形段上线时用简易样板再进行一次在线校弧，如果弧度有偏差立即在线调整，确保弧度能对中。P-计划阶段连铸机铸坯运行辊道对中精度调查4.水口、辊道对中精度低 浸入式水口、结晶器和辊道对中程度较好，况且精度提高受设备限制，因此“水口、辊道对中精度低”不是主要原因。135. 钢水温度波动大 经过现场调查和分析得出： 1. 浇炉钢水过热度经常超过45，拉速低，铸坯表面经常产生明显的渣坑、凹陷等缺陷； 2. 低温（过热度低于15），拉速超快液面波动大，非常容易引起角裂、纵裂等

12、缺陷，表面质量恶化明显。 P-计划阶段 3. 经统计轧材产生裂纹废品炉号60%与钢水浇注温度波动大有关，右图表是2019年7-12月180炉管坯钢SA-210C轧材裂纹废品率与浇注过热度的统计关系，从分组正态直方图可以看出3水平29-35平均废品率和偏差最低。14P-计划阶段 结论：“钢水温度波动大”、“钢水温度过高”和“钢水温度过低” ，统一为“钢水温度波动大”是主要原因考虑实际可操作性，过热度设定在25-35内比较好。汇总人：张广军 二OO七年二月五日续上页：156. 保护渣添加不好 现场调查发现，自动加保护渣装置不理想以及员工工作疏忽常导致液渣层暴露，这种情况下也是严重破坏了保护渣结构，

13、液态保护渣流入坯壳与结晶器间隙不连续、不均匀，从铸坯抛丸表面常见到的如图所示渣条缺陷就可说明这一点。P-计划阶段 “保护渣添加不好”是主要原因。汇总人：李金贤 二OO七年二月二五日7. 生产节奏不稳 生产节奏不稳对铸坯表面质量的影响主要体现在：钢水不能按时到达浇注位引起拉速波动、软吹时间不确定导致钢水温度不稳定、精炼时间长短偏差大导致钢水可浇性差引起液面波动，这些都是生产节奏不稳导致的恶性后果，直接影响铸坯表面质量。 下面采用6西格玛卡方检验工具确定生产节奏稳定性与轧材质量的相关性及合理软吹时间范围，以2019年7-12月份871炉低碳Cr-Mo系列管坯钢为例。16续上页“生产节奏不稳” P值

14、等于0.0060.05，生产节奏与铸坯表面质量（轧材质量）相关性强，并且软吹时间在25-35分钟之间比较理想。 “生产节奏不稳”是主要原因。汇总人：邓新 二OO七年三月五日17六、确定主要原因 - -要因确认总结见下表：序号项 目要 因 确 认判断依据要因判断1保护渣性能不好保护渣影响表面质量，经抽查结晶器保护渣理化性能比较稳定抽查分析否2拉速波动大引起铸坯表面纵横向凹槽（裂纹）和渣坑的概率很大现场调查是3结晶器变形管式结晶器壁薄，在水压、钢水静压和热力作用下会有微小变形试验分析否4水口、辊道对中精度低浸入式水口、结晶器和辊道对中程度较好，精度提高受设备限制现场调查否5钢水温度波动大统计分析表

15、明60%铸坯表面缺陷与钢水温度偏差大有关数据分析是6钢水温度过高开浇炉钢水过热度经常超过45，铸坯表面渣坑、凹陷明显调查分析是7钢水温度过低低温快注引起坯壳厚度和导热不均匀度加大，表面质量恶化明显调查分析是8保护渣添加不好自动加保护渣装置不理想以及员工工作疏忽常导致液渣层暴露现场调查是9生产节奏不稳生产节奏不稳常引起钢水质量差、大包烧氧、连铸等钢水、拉浇工艺执行不到位等一系列恶性后果，直接影响铸坯表面质量。现场调查是P-计划阶段制表人：黄永生 二OO七年三月十五日18七、制定对策 小组成员针对上述原因，制定如下对策表。 序号要因对 策目标措 施 时间负责人1生产节奏不稳加强节奏调整意识，稳定生

16、产节奏VD破空软吹时间控制在（305）分钟以内1、教育作业长调控生产节奏的重要性，对责任性生产节奏紊乱事故考核作业长及相关责任人。2、稳定电炉出钢速度，遇到连铸钢水供应紧张时，及早闸流。2019.3 -07.12各班作业长2钢水过热度偏差大摸索生产过程钢包温降规律，提高连铸温度稳定度。将高压管坯钢过热度控制在（305）以内，开浇炉提高5。1、分析以往生产过程抽真空、软吹、大包浇注温降规律，准确预定LF结束钢水稳定。2、对温度变化异常炉次进行分析，不断提高员工温度控制水平。3、教育精炼员工温度控制的重要性，对温度控制失常明显的炉长进行经济考核。2019.2 -07.12邓新张广军P-计划阶段19

17、 续上页： 序号要因对 策目标措 施 时间负责人3拉速波动太大减轻连铸事故性、操作性拉速波动结晶器液面波动小于2mm1、杜绝VD责任性起吊晚。2、开浇和结束根据钢液面高度调拉速。3、开浇、换包、结束浇注过程拉速调整每10秒调0.02m/min。07.3 -07.7李金贤张广军4结晶器保护渣添加效果不好通过加强监督和设备改进改善保护渣添加结晶器液面形成均匀稳定三层保护渣结构1、完善结晶器保护渣添加装置。2、对P3工进行保护渣作用及添加保护渣方面的系统培训，对保护渣添加操作不当现象进行监督考核。7.2 -07.6张国伟张广军创兴澄品牌 保用户满意汇总人：徐国龙 二OO七年三月二十日20八、对策实施

18、、稳定生产节奏 为了保证生产节奏稳定，我们从源头上控制电炉出钢节奏，拉速高的钢种冶炼周期控制在42分左右，拉速慢的钢种以及连铸出现事故需要中断生产时、电炉装料完毕要等待合适的时间；从末端上就是当电炉、精炼的钢水供应紧张时连铸及早闸流。以上这些工作的目的就是控制VD破空后软吹时间在（305）分钟内。 经过一段时间的努力，作业长控制生产节奏的意识和技巧得到了很大程度上的提高。为了量化生产节奏指标，我们将VD破空后所有炉数软吹氩时间的平均值及标准偏差来衡量好坏，标准偏差值越小、生产越稳定，越有利于钢水温度的控制和钢中气体、夹杂物的去除，下表为2019.1-2019.12生产节奏指标走势图。月 份12

19、3456789101112平均软吹时间，分钟34.632.327.229.430.832.631.532.430.533.230.734.2标准偏差，分钟11.19.412.39.810.38.78.69.37.88.08.29.1生 产 炉 数808411313915215615022214454210174D-实施阶段 结论：生产节奏稳定性逐月提高。汇总人：袁杰 二OO八年二月五日21电炉在出钢 连铸在拉坯小组成员在开展培训22、提高连铸钢水温度稳定度 高压管坯钢多为低碳钢，液相线温度比较高、大都在1515左右，过程温降比中高碳钢大，在以往生产过程中低温浇注情况经常发生。经过统计分析认为中

20、包钢水过热度控制在（305）、开浇炉过热度控制在（355）范围内比较好，为此我们分析了历史数据，得出了低碳高压管坯钢正常情况下的温降规律： 式中， T1为LF结束到VD过程温降，正常每分钟降2 、总温降约为10 ； T2为VD抽真空时间过程温降，正常每分钟降2 ，总时间一般为23分； T3为VD破空软吹过程温降，正常每分钟降0.4 ，总时间一般为32分； T4为连铸钢包到中包过程温降，正常温降25 。 因此总过程温降为T=10+46+13+25=95 ，要想达到目标过热度就要求LF精炼结束钢水温度在相应钢种液相线温度以上125左右，另外对于新钢包和开浇炉精炼钢水温度还要在此基础上提高5左右。2

21、3月份101112123456789101112开浇炉数302332111622242728263826103731平均过热度，43.543.141.942.543.241.741.442.140.839.238.936.637.537.736.8标准偏差7.18.46.97.06.87.16.66.96.45.75.24.95.14.64.5 上表为2019.10-2019.12高压管坯钢开浇炉中包钢水过热度情况，温度有下降趋势、且稳定度逐步提高。下图为各月连浇炉平均过热度和标准偏差走势，温度有上升趋势、且稳定度逐步提高。续上页: 结论：连铸浇注钢水温度稳定性以及合理性明显改善。 汇总人：黄

22、永生 二OO八年二月一日243、减轻拉速波动，保证 结晶器钢液面稳定度 为减轻开浇、换大包和中包过程的拉速波动，我们规定中包钢水量达到15吨启铸,拉速确定根据温度水平按正常规定执行；大包浇注结束至中包钢水15吨过程拉速要缓慢逐步降至0.55m/min；拉速调整时每10秒调0.02m/min。由于加强对VD起吊晚影响拉速稳定情况的考核，此现象目前已基本消除。 另外为规范拉速与过热度的对应关系，规定高压管坯钢过热度在25-35范围内执行标准拉速，每升高或降低5、拉速降升0.02m/min。下图为0.70m/min拉速高压管坯钢2019年8-12和2019年1-12月拉速与过热度对应稳定情况示意图。

23、（A）2019年8-12月拉速过热度对应散点图 （B） 2019年1-12月拉速过热度对应散点图D-实施阶段 结论：活动中后期拉速波动度得到了有效控制。 汇总人：李金贤 二OO八年二月十日254、改善结晶器保护渣添加效果单管添加保护渣双管对吹添加保护渣 1） 为了消除结晶器液渣层暴露、过厚或过薄对铸坯表面质量的影响，我们加强了对连铸P3工人工补加保护渣的重要性及操作要点培训，并对保护渣添加效果加强监督考核。 2）另外考虑到单管喷吹加保护渣存在先天不均匀性的缺点，我们联合设备室技术人员设计安装了双管对吹添加保护渣装置，保护渣铺展均匀性明显提高。 结论：通过以上工作，从历次铸坯抛丸效果可看出，渣坑严重程度明显降低，为连铸坯表面质量攻关工作奠定了良好基础。D-实施阶段汇总人：李金贤 二OO七年八月三十日26 九、效果检查 经过QC小组一年的攻关活动，高压管坯钢表面质量得到了很大程度的改善，主要体现在以下三个方面： 1. 轧钢初轧铸坯平均裂纹点数（即每根铸坯出现的明显角裂、纵裂和横裂点数）逐月降低，下图为2019.10-2019.12初轧平均裂纹点数走势。 2. 数次铸坯抛丸检查表明，铸坯表面已