关于改善AISI321连铸生产过程及实物质量的相关建议

关于改善AISI321连铸生产过程及实物质量的相关建议1.前言1.1存在的问题我们厂在生产过程中经常出现因为连铸浸入式水口结瘤而停浇的现象，并且在生产过程中中间包的使用寿命较短。例如在钛稳定化不锈钢AISI321的过程中，出现了严重的连铸浸入式水口结瘤现象，导致浇铸困难，甚至断浇。生产出来铸坯常有表面横裂纹、沾渣等表面质量问题。在最近一次生产该钢种的过程中，在浇铸第一包（20吨）的时候就出现因为水口结瘤而断浇的现象，更换水口、中间包以后再继续浇铸剩下的三包，仍然出现了严重的水口结瘤现象，且部分铸坯表面质量不好。1.2问题分析由于水口结瘤现象出现频繁，在生产AISI321时召开研讨会提出：连铸第一包截流可能是连铸开浇时不慎造成的，但后续三包仍然出现严重的截流现象，经过分析水口结瘤物，得出其中含有TiN，CaO，TiO2，MgO，Al2O3、其他非金属氧化物以及杂质，由此就可以说明不仅仅是连铸的问题，钢水纯净度也存在问题。1.3问题出现可能涉及的领域1.3.1可能涉及的领域普遍的连铸出现了严重的水口结瘤问题，可能涉及的领域包括：⑴冶炼方面冶炼生产出的钢水存在问题，可能的原因是：①冶炼设备不完整或者功能不齐全。②冶炼工艺路径不正确或存在缺陷。③冶炼辅料不合适或存在缺陷。⑵连铸方面连铸生产存在问题，可能的原因是：①连铸设备不完整或者功能不齐全。②连铸生产工艺不正确或存在缺陷。③连铸生产使用的辅料不合适或存在缺陷。1.3.2因为我们现在有的主要设备包括电炉、BOF、AOD、LF、VD。有喂线机、软吹站等辅助设备，在生产AISI321、304、27SiMn、37Mn5等钢种时已经能够满足条件，但仍然出现了严重的截流现象，所以我们有理由认为冶炼设备不完整或者功能不齐全不是我们厂存在的主要问题。经过对我们厂情况的分析，认为我们厂存在的问题主要是：⑴精炼工艺制度存在缺陷。⑵精炼使用的辅料存在缺陷。⑶连铸设备功能不齐全。⑷连铸生产使用的辅料不合适。现在针对AISI321钢种进行研究，在LF精炼的过程中加入Al粉进行脱氧造白渣，并且加入了大量的Si-Ca-Ba进行Ca处理增硅，在出钢前十几分钟加入Ti铁之前并未对钢中的[N]进行处理，在出钢时喂入Si-Ca线进行Ca处理，钢液面产生剧烈的翻腾现象，并且未特意控制钢中w(Ca)∶w(Al)或[%Ca]T/[%0]T的比值。现在我们厂使用的是三流T型中间包直通型浸入式水口，并且只有导流隔墙对钢液流进行控制。由于在生产过程中经常出现结瘤的现象，可以从一定程度上说明：中间包对钢液的净化作用不强，可能的原因是钢液在中间包内的流场不合理，停留时间短，或是存在短路流，杂质上浮不完全。由以上分析得出我们存在的主要问题是：⑴精炼工艺在脱氧造白渣存在不合理之处。⑵中间包钢液流场不合理，去除杂质的功能差。⑶连铸过程中未使用专用的中间包覆盖剂和结晶器保护渣。

2研究现状国内外针对中间包流场、水口结瘤、中间包覆盖剂、结晶器保护渣和AISI321钢种冶炼工艺的研究都很多，所以我们可以将其作为进一步研究的依据。2.1精炼研究2.1.1生产流程大多数研究者提出321不锈钢的生产流程为:电弧炉→AOD炉→钢包底吹氩→连铸。由于我们厂的特殊情况采用的生产流程为:电弧炉→AOD炉→LF→（钢包底吹氩）→连铸。由于冶炼工艺存在差别，所以对于我们厂情况控制钢水质量的重要环节应该是LF，所以本文在该部分的研究重点选定为LF。2.1.2研究方法有学者进行了如下实验，试验在两种冶炼工艺条件下进行:第一种是浸入式水口不用氩气密封,冶炼时采用Al和Ca-Si脱氧（这种方法和我们现在使用的方法相似）;第二种是浸入式水口用氩气密封,冶炼时采用低铝硅铁(ωAl=0·05%)作还原剂、不加Al和Ca-Si脱氧。试验中具有代表性的炉号分别是243炉和301炉（其中243炉采用第一种冶炼工艺,301炉采用第二种冶炼工艺）。冶炼过程及结束后取钢样和使用后的浸入式水口试样(先后共取4支浸入式水口)。将使用过的浸入式水口沿横断面切开,取一小段圆弧制成试样,在光学显微镜下观察其显微结构,利用扫描电镜确定不同物相的化学成分。最后,用X射线微区面探测仪确定其物相。图1第一种方法的结果（a）内侧（b）外侧图2第二种方法的结果（a）内侧（b）外侧2.1.3水口结瘤物的显微结构(1)第一种方法结瘤物分析由水口结瘤物的电镜扫描照片，可看出结瘤物为3层结构:①初始附着层初始附着层是靠近水口壁的一层,由ZrO2、Al2O3和金属组成,图中灰白色部分为ZrO2,浅灰色部分为金属,深色部分为Al2O3。浇铸初期,中间包塞棒头部的ZrO2涂层被初期的钢流冲刷带入浸入式水口后与少量金属一起凝固,在水口内表面形成了此附着层。②中间沉积层深灰色部分为中间沉积层,其宽度为0.2~0.4mm。中间沉积层主要有两种物相,即MgO·Al2O3(镁铝尖晶石)和CaO·TiO2(钙钛矿)交织在一起。浇铸开始后,当钢液流经水口时,钢中原有的CaO·TiO2-MgO·Al2O3双相夹杂物在此沉积,同时,钢中易氧化元素铝、钛等与浸入式水口接口处渗入的空气相遇,氧化后的生成物附着在水口内壁,共同形成了此沉积层。③金属附着层凝固的金属中分布着呈树枝状结构的非金属物相,越往芯部,非金属物相越细小,而且金属相越多。这些非金属物相仍然是两种,即CaO·TiO2和MgO·Al2O3交织在一起,它们主要来自于钢液中的氧化物夹杂。图1(b)中呈树枝状结构的深灰色部分为CaO·TiO2-MgO·Al2O3,灰白色部分为金属。⑵第二种方法结瘤物分析由水口结瘤物的电镜扫描照片，可看出结瘤物为2层结构:①初始附着层该初始附着层由ZrO2、TiN和金属构成，靠近水口壁。浇铸开始时,少量金属,包括其中的TiN夹杂物和塞棒头部的ZrO2涂层物一起凝固,在水口内表面形成了此附着层。②金属附着层金属附着层主要由复合氧化物形成的网络和金属组成[图2(a)上部和图2(b)中深灰色呈树枝状的部分为复合氧化物,灰白色部分为金属]。复合氧化物由固溶有CaO、Al2O3、MgO的TiO2型物相和少量的MgO·Al2O3组成。2.1.4两炉水口结瘤物的物相对比根据扫描电镜和X射线衍射分析结果,将两炉水口结瘤物的物相进行了对比,结果列于表3可以看出:243炉水口结瘤物初始附着层中没有TiN,而301炉水口结瘤物初始附着层中存在TiN。这表明243炉在浇铸过程中,由于浸入式水口没有采用氩气密封而存在二次氧化。在这种条件下,TiN容易被氧化,其反应如下:TiN(s)+2[O]=TiO2(s)+[N]ΔG=-332346+100·60T(J·mol-1)lg(aN/a2O)=-5·255+17360/T(3)2.1.5结果分析通过分析两炉钢冶炼过程钢样中夹杂物类型的变化和冶炼条件的差别时发现:①由于243炉中加铝和Ca-Si脱氧,出钢后钢中存在较多的CaO-SiO2、CaO-SiO2-Al2O3和Al2O3夹杂物。加入钛后,钛还原夹杂物中的SiO2,生成CaO·TiO2;铝还原炉渣和包衬中的MgO生成的镁与夹杂物中的Al2O3、SiO2反应后生成MgO·Al2O3。经反应,上述夹杂物最终转变为CaO·TiO2-MgO·Al2O3双相夹杂物,无保护浇注钢液二次氧化,导致钢中的CaO·TiO2-MgO·Al2O3夹杂物数量增加。这种夹杂物在浇注初期大量附着于水口内表面,形成中间沉积层,并在金属附着层中形成树枝状结构,因而导致浸入式水口严重结瘤。②由于301炉未加铝和Ca-Si脱氧,含少量CaO、MgO、Al2O3的SiO2-MnO-Cr2O3-FeO型复合夹杂物少,加之水口采用氩气密封,避免了二次氧化,所以在浇注初期,水口内壁未形成中间沉积层,且形成的金属附着层也较薄。因此,浇注时浸入式水口出现少量的结瘤。由以上研究可知，和我们现在实行的工艺相似的第一种工艺流程产生了大量的夹杂物，造成严重的水口结瘤，所以我们有理由相信我们现行的工艺存在缺陷，需要进一步地进行优化。2.2中间包流场的研究我们厂现阶段使用的中间包形状如图3所示，其中②为外形数据，因为中间包形状为T型，无括号的数据为中间包（含有永久层的内形）上口尺寸，括号内的为底部尺寸。③为导流隔墙形状，下部两个圆孔为导流孔。④为冲击板尺寸内部含有深度为25mm的圆形凹槽。图3中间包示意图（其中①表示导流隔墙）2.2.1中间包作用及冶金功能⑴中间包的作用通常认为中间包有以下4个作用：①分流作用：对于多流连铸机，由多水口中间包将钢液分流到各个结晶器中。②连浇作用：在多炉连浇时，中间包存储的钢液在换盛钢桶时起到衔接作用。③减压作用：用来稳定钢液浇铸过程，减小钢流对结晶器凝固坯壳的冲刷。④冶金作用：去除钢中非金属夹杂物，防止钢液二次氧化。⑵中间包的冶金功能中间包作为一个钢水精炼容器，还具有以下的精炼功能：①清除钢水再次污染的来源：即防止钢水的二次氧化、减轻钢液对耐火材料侵蚀、减少钢包渣的卷入以及渣中不稳定氧化物的危害。②改善钢水流动条件，最大可能去除钢中非金属夹杂物：防止短路流，减少中间包死区体积，改进钢水的流线方向，增加钢水在中间包中的停留时间。③选择合适的包衬耐火材料和钢液面覆盖剂：既减轻钢液热量的损失又有利于去除钢中的夹杂物。④控制好钢液的温度，必要时可以增加加热措施，使钢水过热度保持稳定。2.2.2中间包的控流装置采用无任何控流装置的中间包来浇注钢，很难满足生产的需求。大量的研究表明，在中间包采用控流装置，可以减少铸坯中的非金属夹杂物数量、降低漏钢的概率、增加铸坯的均匀性、改善中间包加热钢水的热量传递等。通过在中间包中安装一些控流装置，例如挡墙、挡坝、导流隔墙、过滤器、湍流控制器、气幕隔墙等均可以改变钢液在中间包中的流动特性，金属夹杂物的去除率。⑴大容量中间包大容量中间包有两大优点：①增加钢液在中间包内的停留时间，使夹杂物有足够的时间上浮，提高钢液的清洁度。②可以与拉坯速度配合，有利于换包时顺利浇注，改善换包时铸坯的质量。表4中间包容量对钢液清洁度的影响Table4Tundishcapacityonthecleanlinessofliquidsteel⑵挡墙和挡坝中间包内设置挡墙和挡坝是应用最普遍的技术措施之一，是最简便而有效地净化钢液的方法。在中间包中安置挡墙和挡坝，可以有效地改变钢液流向，延长钢液在中间包中的停留时间，促进夹杂物的上浮。①挡墙一般横跨整个中间包宽度，从钢液面上部延伸到距中间包底部一定距离，钢液从挡墙下方流过，其在中间包内的作用是：A.可以控制大包注流冲击区的大小，控制大包注流对中间包钢液的搅拌强度，促进小夹杂物碰撞凝并成大颗粒夹杂物，以便于小颗粒夹杂物的上浮去除。B.挡墙可以将随大包注流进入中间包的炉渣挡在大包注流冲击区内，防止从大包卷入到中间包的渣子流入到中间包水口侧，减少因大包卷渣造成的钢液二次污染。C.可以将大包注流冲击引起的中间包钢液表面波动限制在挡墙的上游，稳定挡墙下游中间包钢液的液面，有利于减少因钢液表面卷渣，二次氧化和冲刷所产生的夹杂量。②挡坝一般横跨在整个中间包宽度，从中间包底部向上延伸至距钢液面之下一定距离。钢液从挡坝上流过。挡坝一般具有以下的作用：A.可以防止中间包短路流的形成，延长钢液在中间包内的流动距离，增加钢液在中间包的平均停留时间。B.挡坝将大包注流的冲击限制在冲击区内，降低钢液的水平流动速度。C.当钢液翻过挡坝时，可以产生指向钢液表面的流动，缩短夹杂物的上浮距离，有利于夹杂物的上浮去除和保护渣吸收夹杂物。⑶导流隔墙和过滤器①导流隔墙在一个将上下游完全隔开的耐火材料壁上设置若干个不同尺寸和倾角的孔洞，使钢液根据需要的方向流过孔洞。当钢液通过导流隔墙时，导流隔墙将中间包的湍动流动限制在一定的范围内，可产生向表面流动的流股，以促进夹杂物与保护渣接触的机会，有利于夹杂物的去除。②过滤器带有微孔结构的隔墙，钢液从微孔流过。在中间包钢液中，对于直径大于50μm的大颗粒夹杂物可以采取简便的净化措施将它们与钢液分离从而使它们上浮去除。但对于直径小于50μm的夹杂物因其上浮速度小而很难去除。过滤器就是用来捕捉这些小颗粒夹杂物，以净化钢液。但使用过滤器的有其自身的缺点：微孔小，容易堵塞；钢液通过过滤器的流量小；过滤器的成本高，在应用上受到限制。⑷中间包吹氩在中间包底部中吹氩可以形成气幕隔墙，可以改善中间包钢液的流动特性，同时气幕可以对夹杂物起到隔离作用，阻止夹杂物流到中间包水口侧。另外，与小气泡碰撞的大、小夹杂物，将随气泡上浮至钢液面上，进入到中间包保护渣中。⑸湍流控制器这种装置安装在大包注流点正下方，能耗散湍动能，降低中间包的湍流程度和速度，从而得到更平静的中间包。中间包采用这种装置后，钢液的飞溅大大降低，减少了因异钢种连浇和换包时液面下降和稳态浇注时所产生的卷渣。2.2.3无控流装置实验由于中间包内存在明显的底部流，所以大部分夹杂物来不及上浮到钢液表面，就在出流的卷吸作用下进入结晶器，对于直径10μm的夹杂物颗粒，其去除率较低，为11.3%，对于直径50μm的夹杂物颗粒，为68.5%，对于直径100μm的夹杂物颗粒，由于其颗粒直径较大，上浮速度快，所以其去除率也有所提高，为85.4%。2.2.4单导流隔墙控流装置实验1999年，M.Jorge等人建立湍流控制器的水模、数模和工厂应用研究。使用的中间包为小方坯中间包，只采用导流隔墙作为控流装置。在多组实验研究中他们发现，只采用导流隔墙的中间包最小停留时间小，特别是靠近大包注流的两个相邻中间包水口最小停留时间分别仅为10秒和24秒，活塞流体积分率仅为2%和5%,死区体积分率高达55%和43%，并且在这两个水口处存在着短路流。该实验情况和我们厂的情况相似，可以从一定程度上说明我们的中间包控流设施不足，钢液流场不合理中间包冶金功能不强。所以我们需要对中间包控流装置进行研究，使得中间包发挥良好的冶金功能。2.2.5挡墙加挡坝控流装置实验由夹杂物颗粒运动轨迹，可以看出，由于挡墙和挡坝的作用，消除了中间包内的底部流，延长了钢液的流动路径，并且由于挡坝的作用，钢液翻过挡坝后斜向上流动直达钢液自由表面，这种向上的流动可以使夹杂物随同钢液一起到达钢液表面而被保护渣吸收。所以其夹杂物的去除率大于无控流装置时夹杂物的排除率，对于直径10μm的夹杂物颗粒，其去除率为22.6%，对于直径50μm的夹杂物颗粒其去除率为72.2%，对于直径100μm的夹杂物颗粒，其去除率为89.5%。2.2.6挡墙挡坝加湍流控制器实验由于挡墙的作用，把钢液的注流区限制在较小的范围内，使挡墙左侧区域钢液的流动平稳，有利于夹杂物的上浮。所以挡墙挡坝加湍流控制器的控流装置下夹杂物的去除率有所提高，对于直径10μm的夹杂物颗粒，其去除率为32.6%，对于直径50μm的夹杂物颗粒，其去除率为82.4%，对于直径100μm的夹杂物颗粒，其去除率为100%。2.2.7单挡坝控流装置实验其运动轨迹与无控流装置下运动轨迹相似，夹杂物到达挡坝时，夹杂物上浮高度已经超过挡坝的高度，然后在出流的卷吸作用下，大部分夹杂物颗粒随钢液进入到结晶器中，对于直径10μm的夹杂物颗粒，其去除率较低，为12.6%，对于直径50μm的夹杂物颗粒，其去除率为69.2%，对于直径100μm的夹杂物颗粒，其去除率为90.6%。2.2.8单挡坝加湍流控制器的控流装置实验可以看出由于湍流控制器的作用，钢液的整体流速较小，钢液到达挡坝时，一部分钢液翻过挡坝形成向上流动的流股，另一部分钢液在挡坝和侧壁交界处沿着侧壁向上流动到自由表面。这两种流动形式均有利于夹杂物的上浮，对于直径10μm的夹杂物颗粒，其去除率为38.6%，对于直径50μm的夹杂物颗粒，其去除率为85.6%，对于直径100μm的夹杂物颗粒，其去除率为100%。2.2.9数据分析对以上五种方案得出的实验数据进行统计分析得出：表2.1五种组合的特征值统计Table2.1fivecombinationsofeigenvaluestatistics死区比例%最短停留时间S钢液的平均停留时间增加%活塞体积%直径10μm%直径50μm%直径100μm%无控流设备的30.82004.511.368.585.4挡墙+挡坝29.855714.717.222.672.289.5挡墙+挡坝+湍12.6311019.720.632.682.4100单挡坝25.8766.813.812.669.290.6单挡坝+湍7.619926.814.738.685.6100图2.2图2图2.2图2.1图2.4图图2.4图2.3图2图2.5由表2.1和图2.1-2.5可以得出如下结果：①挡墙+挡坝+湍流控制器和单挡坝+湍流控制器的死区比例小，且单挡坝+湍流控制器死区比例仅为7.61%。其他控流组合的死区较无控流中间包无明显变化。②各种控流组合的最短停留时间比无控流有明显变化，挡墙+挡坝+湍流控制器和单挡坝+湍流控制器的最短停留时间较长，挡墙+挡坝+湍流控制器的最短停留时间长达110s。③各种控流组合的活塞流体积比无控流有明显变化，且挡墙+挡坝+湍流控制器的的活塞流体积最大。④挡墙+挡坝+湍流控制器和单挡坝+湍流控制器的平均停留时间较长，且单挡坝+湍流控制器的平均停留时间最长。⑤各种直径杂质的去除率可以看出单挡坝+湍流控制器的除杂效果最好。无控流设备为黑色；挡墙+挡坝为棕色；挡墙+挡坝+湍为蓝色；单挡坝为黄色；单挡坝+湍为绿色。图2图2.6图2.9图2.8图2.7图图2.9图2.8图2.7图2.10图2.11图图2.11图210①有挡墙+挡坝+湍流控制器和单挡坝+湍流控制器的流场控制效果优于其他种类的流场控制效果。说明湍流控制器的中间包，钢液的流场要优于无湍流控制器的中间包。分析其原因是因为当中间包中有湍流控制器时，从大包注入的钢液，进入湍流控制器后，全部返流后与来流相撞，能量损失较大，使钢液在中间包中的停留时间延长，夹杂物有更多的时间上浮去除，同时，碰撞后的钢液返流到自由表面后沿自由表面流动，增加了钢液同中间包表面保护渣的接触时间，提高了夹杂物被保护渣吸收的机会。②以水口结瘤钢水纯净度为研究重点时，在有湍流控制器的控流装置中单挡坝与湍流控制器的组合控流装置要优于挡墙挡坝加湍流控制器的组合装置。分析其原因为在挡墙挡坝加湍流控制器的控流装置下，挡墙阻止了中间包的表面流，强制钢液在中间包底部流动，消弱了钢液向上流动流股的可能，因此其夹杂物的去除率低于单挡坝加湍流控制器方案的夹杂物去除率。2.2.10存在导流隔墙的控流装置实验由于前面提到的只采用导流隔墙的中间包最小停留时间小，并且在水口处存在着短路流。数值模拟的结果表明，有导流隔墙的中间包表现出强的循环流动和高的湍动能，流体的速度大。为了改善中间包的流动状况，安装了湍流控制装置以后，中间包死区体积减少，活塞流体积和停留时间增加，中间包各水口的流动行为趋于一致。数值模拟的结果表明流体流动平缓，总体的流动速度降低，湍动能下降。在实际的产生应用中，发现中间包采用湍流控制装置后，注流的冲击受到限制；耐火材料的侵蚀有良好的抵抗能力；更换大包时，中间包的温度变化幅度小。1999年Morales等人对安装了不同控流装置的中间包流场和温度场进行了水模和数模研究。实验结果发现，装有导流隔墙和湍流控制器的中间包比装有下挡墙和导流隔墙或无控流装置的中间包产生了更大体积的活塞流区，能有效地消除钢液表面的湍流和扰动现象，促进夹杂物的上浮，同时减缓了出口流速，降低了注入流温度波动对中间包冶金效果的不利影响。2002年钟良才等人通过水模型实验，最后得出结论：湍流控制器装置的几何结构对中间包流体流动特征有明显影响，方形五顶檐和圆型带顶檐的湍流控制装置能较好地改善中间包钢液的流动特性。范新有也曾经提出湍流控制器对平均停留时间的影响比较显著，采用方形湍流抑制器，较圆型湍流抑制器平均停留时间可提高12s。所以我们有理由相信增加湍流控制器对我们现有的中间包的流场是有好处的，在现有基础上增加方形五顶檐湍流控制器是一种可行的方案。3.研究内容3.1精炼根据我们厂的实际情况进行原因分析得出我们的生产工艺存在的问题是：①因为加入Al进行脱氧所以钢水中的Al2O3和酸溶铝都会增多；②在冶炼期间加入Si-Ca-Ba所以钢水中的CaO、SiO2、CaS会增加；③在喂线时钢液面翻腾剧烈，造成钢液二次氧化，增加了钢水中TiO2、Al2O3、CaO等氧化物夹杂；④在冶炼中加入Ti铁时并未对钢中的[N]进行处理所以TiN在所难免；钢水在精炼出钢后钢中仍然存在较多的CaS、TiN、CaO-SiO2、CaO-SiO2-Al2O3和Al2O3夹杂物。所以到达连铸的钢水中含有较多的CaS、TiN等高熔点物质以及CaO·TiO2-MgO·Al2O3双相夹杂物。为了解决这些问题我们需要具体研究的内容有：①如何降低钢中的[N]含量，减少TiN的生成。②如何更加合理的脱除钢中的[O]含量，减少高熔点氧化物的生成。③如何减少钢中的杂质，减少水口结瘤。3.2中间包结构及流场根据前面的分析以及前辈的研究可知，我们现在正在使用的中间包，造成钢液在其中的流场不够合理，具体问题包括：①钢液在中间包内的停留时间短，杂质没有足够的时间上浮。②钢液流路径不合理，造成杂质去除困难。③钢液对中间包冲刷较大，造成中间包使用寿命短。因而，需要研究：各种控流装置的组合优化，使得钢液流场更加合理化。增加钢液停留时间，为杂质上浮创造条件。减少对中间包的冲刷，增加中间包使用寿命降低成本。创造合理的钢液流路径，促进杂质上浮，减少水口结瘤。4技术路线4.1精炼路线建议4.1.1脱氧方法⑴选用第二种工艺：冶炼时采用低铝硅铁(ωAl=0·05%)作还原剂、不加铝和Ca-Si脱氧，这样可以减少Al2O3、CaO和CaO·TiO2-MgO·Al2O3的量。前面的研究指出：该工艺未加Al和Ca-Si脱氧,所以含少量CaO、MgO、Al2O3的SiO2-MnO-Cr2O3-FeO型复合夹杂物少,加之水口采用氩气密封,避免了二次氧化,所以在浇注初期,水口内壁未形成中间沉积层,且形成的金属附着层也较薄。因此,浇注时浸入式水口出现少量的结瘤。⑵改进第一种工艺如果第二种方法不适用我们需要对现有方法进行改进，可以从以下几个方进行优化：①控制脱氧剂的种类在非必要下杜绝使用Al粉，减少引入不必要的高熔点杂质和水口易结瘤杂质。②选择CaO-SiO2渣系的精炼渣，应用CaO-SiO2渣系,精炼后钢中偶见块状Al2O3夹杂物。使用CaO-Al2O3渣系,精炼后钢中块状Al2O3个数增加是前者的4倍。4.1.2减少TiN的生成①用氩气替换氮气在AOD冶炼的冶炼后期切断氮气，改用氩气减少钢中的[N],为下一步精炼提供条件。②控制钢液温度和氩气如果结瘤物中TiN含量较少我们可以通过控制钢水温度，减少由于高温引起的吸气，同时控制精炼过程中的氩气大小减少钢液面裸露，减少钢液与空气接触的机会减少吸气减少二次氧化。③真空脱气如果结瘤物中TiN含量较多，我们是否考虑可以先进行真空脱气处理然后加Ti铁，这样首先去除钢中的溶解氮[N]，并且同时控制好氩气和钢液温度，可以大幅减少钢中的溶解氮[N]，减少TiN的生成。4.1.3.改善Ca处理效果①确定Ca的用量使其在一个能够生成容易上浮去除的低熔点液态夹杂物并且成本较低的范围内。由其它文献得知：[%Ca]T/[%0]T大于0.6，生成CA和液态的12CaO·7A12O3;[%Ca]T/[%0]T大于0.77或更大时，生成为12Cao·7A1203。我们可以将其作为参考对我们厂条件进行实验分析确定最佳范围。②控制钢液中[S]含量当向钢水中喂Ca线时,除发生反应[Ca]+[S]=CaS(s)ΔG°=-530900+116·2T(3)外,钙还将参与脱硫反应3CaO+3[S]+2[Al]=Al2O3+3CaSΔG°=-859200+288·9T(4)。所以我们因该控制钢液中[S]含量，例如37Mn5在1570℃③确定最佳喂线速度随着喂线速度的增大，钢中钙含量也增加，钙的回收率也相应的增大;相反，即使喂线量较大，但喂线速度较低时，钢中钙含量也较低，确定合理的喂线速度是达到最佳钙处理效果的一个关键因素，最佳喂线速度为:V=（H-0.15)/t(2)，v喂线速度，m/s；t为铁皮化熔时间s；H为钢包钢水的深度m。4.2中间包控流装置建议有前面的研究可以看出：单挡坝与湍流控制器的组合和单导流隔墙与湍流控制器的组合最为合理。4.2.1单导流隔墙与湍流控制器的中间包控流组合生产不易结瘤的钢种时，采用该控流组合较为合适。因为我们现有的控流装置是单导流隔墙，所以该方法是最经济的。较少钢液对中间包的冲刷，延长中间包使用寿命。并且能够产生较合理的中间包流场，促进杂质的上浮净化钢水。4.2.2单挡坝与湍流控制器的中间包控流组合生产易结瘤的钢种时，采用该控流组合较为合适。因为从前面的研究可以看出，该种组合的优点是：死区面积小、停留时间长、去除夹杂物能力强，流场合理对中间包的冲刷小，延长中间包使用寿命。5、预期结果5.1预期生产结果AOD冶炼后期适用氩气替换氮气减少钢中的[N]含量，给LF提供[N]含量低的钢水。精炼时采用低铝硅铁(ωAl=0·05%)作还原剂、不加铝和Ca-Si脱氧，这样可以减少Al2O3、CaO和CaO·TiO2-MgO·Al2O3的量。控制氩气和钢水温度减少吸气、杜绝钢水裸露产生二次氧化。出钢前喂线严格控制喂线速度为:V=（H-0.15)/t(2)，喂线量控制在[%Ca]T/[%0]T在0.8-0.85之间，使得生成为12Cao·7A1203液态夹杂物容易上浮。在软吹站严禁钢液面裸露并保证软吹时间15min。良好的中间包流场、较长的停留时间等多因素综合作用使中间包发挥了良好的冶金作用，进一步的净化钢水。良好的保护性浇铸，杜绝了因为二次氧化和吸气产生的夹杂物。良好适用的保护渣能够进一步的发挥其作用。该方法从根源上减少了夹杂物的产生，全程保护尽可能地避免引入其他杂质，在整个过程中又具有很强的除杂等冶金功能。所以有理由相信它可以解决实际生产中遇到的问题。5.2理论方面结果能够使得员工明白出了什么问题、问题出在哪里、为什么会出这个问题以及解决方法。进一步的加强了员工的理论认识。促进员工将理论联系实际，把理论用于生产，解决生产中遇到的问题。5.3效益5.3.1节约成本①减少对耐材的侵蚀，增加中间包的使用寿命。②减少了水口结瘤，增加水口使用寿命。③减少因为无法浇铸而作废的合格钢量。④减少了因为断浇换包而产生的加热电耗、物料消耗、钢包耐材侵蚀以及由于加热引起的碳含量超标废品。⑤提高了生产效率，降低生产的人力资源成本。⑥设备连续运转降低了平均吨钢能耗，生产相同质量钢坯，设备的预热耗能减少。⑦因为生产顺利劳动量减少，可以减少岗位员工数量。5.3.2产生效益①顺利生产提高实际生产能力和产量，满足更大的客户要求。②高纯精度、高质量钢带来的市场信誉和客户。③减少废品（耐材），带来环境效益。④设备功能齐全可以冶炼更高品质、更高附加值的钢种。

附录资料:不需要的可以自行删除什么是目视管理目视管理是利用形象直观而又色彩适宜的各种视觉感知信息来组织现场生产活动，达到提高劳动生产率的一种管理手段，也是一种利用视觉来进行管理的科学方法。所以目视管理是一种以公开化和视觉显示为特征的管理方式。综合运用管理学、生理学、心理学、社会学等多学科的研究成果。目视管理的特点◆以视觉信号显示为基本手段，大家都能够看得见。◆要以公开化，透明化的基本原则，尽可能的将管理者的要求和意图让大家看得见，借以推动自主管理或叫自主控制。◆现场的作业人员可以通过目视的方式将自己的建议、成果、感想展示出来，与领导、同事以及工友们进行相互交流。所以说目视管理是一种以公开化和视觉显示为特征的管理方式，也可称为看得见的管理，或一目了然的管理。这种管理的方式可以贯穿于各种管理的领域当中。目视管理的水准目视管理可以分为3个水准：初级水准：有表示，能明白现在的状态中级水准：谁都能判断良否高级水准：管理方法（异常处理等）都列明目视管理三要点1、无论是谁都能判明是好是坏（异常）2、能迅速判断，精度高3、判断结果不会因人而异目视管理的目的目视管理的目的：以视觉信号为基本手段，以公开化为基本原则，尽可能地将管理者的要求和意图让大家都看得见，借以推动看得见的管理、自主管理、自我控制。目视管理的类别1．红牌红牌，适宜于5S中的整理，是改善的基础起点，用来区分日常生产活动中非必需品，挂红牌的活动又称为红牌作战。2．看板用在5S的看板作战中，使用的物品放置场所等基本状况的表示板。它的具体位置在哪里？做什么，数量多少，谁负责，甚至说，谁来管理等等重要的项目，让人一看就明白。因为5S的推动，它强调的是透明化、公开化，因为目视管理有一个先决的条件，就是消除黑箱作业。3．信号灯或者异常信号灯在生产现场，第一线的管理人员必须随时知道，作业员或机器是否在正常地开动，是否在正常作业，信号灯是工序内发生异常时，用于通知管理人员的工具。信号灯的种类：发音信号灯适用于物料请求通知，当工序内物料用完时，或者该供需的信号灯亮时，扩音器马上会通知搬送人员立刻及时地供应，几乎所有的工厂的主管都一定很了解，信号灯必须随时让它亮，信号灯也是在看板管理中的一个重要的项目。异常信号灯用于产品质量不良及作业异常等异常发生场合，通常安装在大型工厂的较长的生产、装配流水线。一般设置红或黄这样两种信号灯，由员工来控制，当发生零部件用完，出现不良产品及机器的故障等异常时，往往影响到生产指标的完成，这时由员工马上按下红灯的按钮，等红灯一亮，生产管理人员和厂长都要停下手中的工作，马上前往现场，予以调查处理，异常被排除以后，管理人员就可以把这个信号灯关掉，然后继续维持作业和生产。运转指示灯检查显示设备状态的运转、机器开动、转换或停止的状况。停止时还显示它的停止原因。进度灯它是比较常见的，安在组装生产线，在手动或半自动生产线，它的每一道工序间隔大概是1-2分钟，用于组装节拍的控制，以保证产量。但是节拍时间隔有几分钟的长度时，它用于作业。就作业员的本身，自己把握的进度，防止作业的迟缓。进度灯一般分为10分。对应于作业的步骤和顺序，标准化程序，它的要求也比较高。4．操作流程图操作流程图，它本身是描述工序重点和作业顺序的简明指示书，也称为步骤图，用于指导生产作业。在一般的车间内，特别是工序比较复杂的车间，在看板管理上一定要有个操作流程图。原材料进来后，第一个流程可能是签收，第二个工序可能是点料，第三个工序可能是转换，或者转制，这就叫操作流程图。5．反面教材反面教材，一般它是结合现物和柏拉图的表示，就是让现场的作业人员明白，也知道他的不良的现象及后果。一般是放在人多的显著位置，让人一看就明白，这是不能够正常使用，或不能违规操作。6．提醒板提醒板，用于防止遗漏。健忘是人的本性，不可能杜绝，只有通过一些自主管理的方法来最大限度地尽量减少遗漏或遗忘。比如有的车间内的进出口处，有一块板子，今天有多少产品要在何时送到何处，或者什么产品一定要在何时生产完毕。或者有领导来视察，下午两点钟有一个什么检查，或是某某领导来视察。这些都统称为提醒板。一般来说，用纵轴表示时间，横轴表示日期，纵轴的时间间隔通常为一个小时，一天用8个小时来区分，每一小时，就是每一个时间段记录正常、不良或者是次品的情况，让作业者自己记录。提醒板一个月统计一次，在每个月的例会中总结，与上个月进行比较，看是否有进步，并确定下个月的目录，这是提醒板的另一个作用。7．区域线区域线就是对半成品放置的场所或通道等区域，用线条把它画出，主要用于整理与整顿，异常原因，停线故障等，用于看板管理。8．警示线警示线，就是在仓库或其它物品放置处用来表示最大或最小库存量的涂在地面上的彩色漆线，用于看板作战中。9．告示板告示板，是一种及时管理的道具，也就是公告，或是一种让大家都知道，比方说今天下午两点钟开会，告示板就是书写这些内容。10．生产管理板生产管理板，是揭示生产线的生产状况、进度的表示板，记入生产实绩、设备开动率、异常原因（停线、故障）等，用于看板管理。目视管理的内容1、规章制度与工作标准的公开化为了维护统一的组织和严格的纪律，保持大工业生产所要求的连续性、比例性和节奏性，提高劳动生产率，实现安全生产和文明生产，凡是与现场工人密切相关的规章制度、标准、定额等，都需要公布于众；与岗位工人直接有关的，应分别展示在岗位上，如岗位责任制、操作程序图、工艺卡片等，并要始终保持完整、正确和洁净。2、生产任务与完成情况的图表化现场是协作劳动的场所，因此，凡是需要大家共同完成的任务都应公布于众。计划指标要定期层层分解，落实到车间、班组和个人，并列表张贴在墙上；实际完成情况也要相应地按期公布，并用作图法，是大家看出各项计划指标完成中出现的问题和发展的趋势，以促使集体和个人都能按质、按量、按期地完成各自的任务。3、与定置管理相结合，实现视觉显示资讯的标准化在定置管理中，为了消除物品混放和误置，必须有完善而准确的资讯显示，包括标志线、标志牌和标志色。因此，目视管理在这便自然而然地与定置管理融为一体，按定置管理的要求，采用清晰的、标准化的资讯显示符号，将各种区域、通道，各种辅助工具（如料架、工具箱、工位器具、生活柜等）均应运用标准颜色，不得任意涂抹。4、生产作业控制手段的形象直观与使用方便化为了有效地进行生产作业控制，使每个生产环节，每道工序能严格按照期量标准进行生产，杜绝过量生产、过量储备，要采用与现场工作状况相适应的、简便实用的资讯传导信号，以便在后道工序发生故障或由于其它原因停止生产，不需要前道工序供应在制品时，操作人员看到信号，能及时停止投入。例如，“广告牌”就是一种能起到这种作用的资讯传导手段。各生产环节和工种之间的联络，也要设立方便实用的资讯传导信号，以尽量减少工时损失，提高生产的连续性。例如，在机器设备上安装红灯，在流水线上配置工位元元故障显示幕，一旦发生停机，即可发出信号，巡回检修工看到后就会及时前来修理。生产作业控制除了期量控制外，还要有质量和成本控制，也要实行目视管理。例如，质量控制，在各质量管理点（控制），要有质量控制图，以便清楚地显示质量波动情况，及时发现异常，及时处理。车间要利用板报形式，将“不良品统计日报”公布于众，当天出现的废品要陈列在展示台上，由有关人员会诊分析，确定改进措施，防止再度发生。5、物品的码放和运送的数量标准化物品码放和运送实行标准化，可以充分发挥目视管理的长处。例如，各种物品实行“五五码放”，各类工位器具，包括箱、盒、盘、小车等，均应按规定的标准数量盛装，这样，操作、搬运和检验人员点数时既方便又准确。6、现场人员着装的统一化与实行挂牌制度现场人员的着装不仅起劳动保护的作用，在机器生产条件下，也是正规化、标准化的内容之一。它可以体现职工队伍的优良素养，显示企业内部不同单位、工种和职务之间的区别，因而还具有一定的心理作用，使人产生归属感、荣誉感、责任心等，对于组织指挥生产，也可创造一定的方便条件。挂牌制度包括单位挂牌和个人佩戴标志。按照企业内部各种检查评比制度，将那些与实现企业战略任务和目标有重要关系的考评专案的结果，以形象、直观的方式给单位元挂牌，能够激励先进单位更上一层楼，鞭策后进单位奋起直追。个人佩戴标志，如胸章、胸标、臂章等，其作用同着装类似。另外，还可同考评相结合，给人以压力和动力，达到催人进取、推动工作的目的。7、色彩的标准化管理色彩是现场管理中常用的一种视觉信号，目视管理要求科学、合理、巧妙地运用色彩，并实现统一的标准化管理，不允许随意涂抹。这是因为色彩的运用受多种因素制约：（1）技术因素不同色彩有不同的物理指标，如波长、反射系数等。强光照射的设备，多涂成蓝灰色，是因为其反射系数适度，不会过分刺激眼睛。危险信号多用红色，这既是传统习惯，也是因其穿透力强，信号鲜明的缘故。（2）生理和心理因素不同色彩会给人以不同的重量感、空间感、冷暖感、软硬感、清洁感等情感效应。例如，高温车间的涂色应以浅蓝、蓝绿、白色等冷色为基调，可给人以清爽舒心之感；低温车间则相反，适宜用红、橙、黄等暖色，使人感觉温暖。热处理设备多用属冷色的铅灰色，能起到降低“心理温度”的作用。家具厂整天看到的是属暖色的木质颜色，木料加工设备则宜涂浅绿色，可缓解操作者被暖色包围所涌起的烦躁之感。从生理上看，长时间受一种或几种杂乱的颜色刺激，会产生视觉疲劳，因此，就要讲究工人休息室的色彩。如纺织工人的休息室宜用暖色；冶炼工人的休息室宜用冷色。这样，有利于消除职业疲劳。（3）社会因素不同国家、地区和民族，都有不同的色彩偏好。例如，我国人民普遍喜欢绿色，因为它是生命、青春的象征；而日本人则认为绿色是不吉祥的。总之，色彩包含着丰富的内涵，现场中凡是需要用到色彩的，都应有标准化的要求。目视管理的三个发展阶段随着科技发展及社会生产水平的提高，先后出现了三种不同的生产方式：①大批量的生产方式；②多品种少量的生产方式；③柔性生产方式。为了适应这些不同的生产方式，目视管理借助了一些先进的管理方式以及网络的技术，也出现了三个发展阶段的变化。第一个阶段：少品种大批量生产（做固定型自动化）它的特点是事后对策，异常、个别等两种不同的管理，还有强调产品质量、成本、招集、服务这些个人项目。这种少品种大批量的生产，它的缺点是没有体系，事后再来总结，就事论事，一次性，所以它在手法上必须活用目视管理，甚至目视管理还要做到越简单越好。第二个阶段：强调多品种而又少量（灵活型自动化）它有几个特点，系统化、重点化、全员参与，集中、物流、原价等三种不同的管理，它的缺点是比较复杂，所以数据也处理得比较慢，它必须靠人为的决策，这就是目视管理发展的第二个阶段。第三个阶段：变种变量（柔性自动化）它有几个特点，事前管理、员流管理、成本经营、通讯技术多媒体的运用，国际化大生产，但有几个缺点就是复杂化，它必须靠网络来支持和运用计算机。所以，它的手法是比较复杂的，比方说五官要活用，就是说你不但要用眼睛去看，还要用你的触觉、嗅觉去做。目视管理的作用（1）迅速快捷地传递信息目视管理的作用，用很简单的一句话表示：就是迅速快捷地传递信息。（2）形象直观地将潜在的问题和浪费现象都显现出来目视管理依据人类的生理特征，充分利用信号灯，标识牌，符号颜色等方式来发出视觉信号，鲜明准确地刺激人的神经末梢，快速地传递信息，形象直观地将潜在的问题和浪费现象都显现出来。不管是新进的员工，还是新的操作手，都可以与其他员工一样，一看就知道、就懂、就明白，问题在哪里。它是一个在管理上，具有非常独特作用的好办法。（3）特别强调的是客观、公正、透明化有利于统一的识别，可以提高士气，让全体员工上下一心去完成工作。要做的理由，工作的内容或担当者，工作场所，时间的限制，把握的程度，具体的方法，这些都是管理中的5W2H。（4）促进企业文化的建立和形成目视管理，通过对员工的合理化建议的展示，优秀事迹和对先进的表彰，公开讨论栏，关怀温情专栏，企业宗旨方向，远景规划等各种健康向上的内容，能使所有员工形成一种非常强烈的凝聚力和向心力，这些都是建立优秀企业文化的一种良好开端。目视管理的优点1.目视管理形象直观，有利于提高工作效率现场管理人员组织指挥生产，实质是在发布各种信息。操作工人有秩序地进行生产作业，就是接收信息后采取行动的过程。在机器生产条件下，生产系统高速运转，要求信息传递和处理既快又准。如果与每个操作工人有关的信息都要由管理人员直接传达，那么不难想象，拥有成百上千工人的生产现场，将要配备多少管理人员。目视管理为解决这个问题找到了简捷之路。它告诉我们，迄今为止，操作工人接受信息最常用的感觉器官是眼、耳和神经末梢，其中又以视觉最为普遍。可以发出视觉信号的手段有仪器、电视、信号灯、标识牌、图表等。其特点是形象直观，容易认读和识别，简单方便。在有条件的岗位，充分利用视觉信号显示手段，可以迅速而准确地传递信息，无需管理人员现场指挥即可有效地组织生产。2.目视管理透明度高，便于现场人员互相监督，发挥激励作用实行目视管理，对生产作业的各种要求可以做到公开化。干什么、怎样干、干多少、什么时间干、在何处干等问题一目了然，这就有利于人们默契配合、互相监督，使违反劳动纪律的现象不容易隐藏。例如，根据不同车间和工种的特点，规定穿戴不同的工作服和工作帽，很容易使那些擅离职守、串岗聊天的人处于众目睽睽之下，促其自我约束，逐渐养成良好习惯。又如，有些地方对企业实行了挂牌制度，单位经过考核，按优秀、良好、较差、劣等四个等级挂上不同颜色的标志牌；个人经过考核，有序与合格者佩戴不同颜色的臂章，不合格者无标志。这样，目视管理就能起到鼓励先进，鞭策后进的激励作用。总之，大机器生产既要求有严格的管理，又需要培养人们自主管理、自我控制的习惯与能力。目视管理为此提供了有效的具体方式。3.目视管理有利于产生良好的生理和心理效应对于改善生产条件和环境，人们往往比较注意从物质技术方面着手，而忽视现场人员生理、心理和社会特点。例如，控制机器设备和生产流程的仪器、仪表必须配齐，这是加强现场管理不可缺少的物质条件。不过，如果要问：哪种形状的刻度表容易认读？数字和字母的线条粗细的比例多少才最好？白底黑字是否优于黑底白字？等等，人们对此一般考虑不多。然而这些却是降低误读率、减少事故所必须认真考虑的生理和心理需要。又如，谁都承认车间环境必须干净整洁。但是，不同车间（如机加工车间和热处理车间），其墙壁是否应“四白落地”，还是采用不同的颜色？什么颜色最适宜？诸如此类的色彩问题也同人们的生理、心理和社会特征有关。目视管理的长处就在于，它十分重视综合运用管理学、生理学、心理学和社会学等多学科的研究成果，能够比较科学地改善同现场人员视觉感知有关的各种环境因素，使之既符合现代技术要求，又适应人们的生理和心理特点，这样，就会产生良好的生理和心理效应，调动并保护工人的生产积极性。推进目视管理的注意事项对事不对人当出现问题时要协助当事人来共同查找原因并进行改善，千万不要说以下伤害感情的话，比如：◆“你是怎么搞的？你还想不想干了？”◆“我从来没见过像你这么笨的人。”◆“我告诉你这样做，你却偏要那样做，又出毛病了吧，你自己看着办吧。”这些话都是比较伤人感情的话。要特别注意，进行目视管理的目的是使这个企业、团队都能更好。所以人犯了错，你要针对事情去解决问题，千万注意要对事而不是对人，因为语言稍微不慎，就很有可能在企业内部造成不良影响。尤其是有的同事平常有各种嫌隙的，在推进或者审核过程中就应该更加注意。我们只是判定事情对或不对，而不是根据这个人来判定他做的事情对或错。要标准化、制度化◆问题出现了，很多主管都会习惯地这么说，我都跟他们说过了，他们也会注意的，时间一长或人员一旦发生变动，老问