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CL0106-加热炉掉坯停机

案例简要说明:依据国家职业标准和金属材料及热处理技术、材料成型与控制技术专业教学要求，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。该案例是轧钢生产中加热炉生产事故案例，体现了加热炉操作及设备使用与维护等知识点和岗位技能，与本专业加热炉生产课程中常见加热炉事故的处理及预防单元的教学目标相对应。

唐山科技职业技术学院 李媛媛
案例名称
加热炉掉坯停机
适用说明
本案例适合中职、高职、职业本科等院校金属材料及热处理技术、材料成型与控制技术专业，在冶金概论、加热炉生产、轧钢机械设备、热轧带钢生产、轧钢生产等课程或相似的综合性课程教学中使用，更适合在加热工工种的职工培训中使用。
案例背景
某轧钢厂，主要生产中厚板产品。该厂采用三段式推钢连续加热炉（两座）对板坯进行加热。燃料采用高炉煤气，通过空气、煤气双蓄热燃烧。供热方式为侧部上、下供热供热。坯料自原料库吊到上料辊道上，然后在称重辊道上进行称重（需要改尺的坯料经火切机切割后称重）,称重后坯料送加热炉入炉辊道，经检查后，再由推钢机逐块推到加热炉内加热,加热到1150~1250℃,加热好的钢坯由托出机顺序托出放在出炉辊道上，送向除鳞箱。
案例所涉及的知识点
加热炉操作——加热炉内部结构、加热炉掉坯操作；
加热炉生产工艺。
案例所涉及的技能点
加热炉生产操作及检修维护要点的制定
案例工作任务的分解
加热炉生产工艺流程，生产注意事项，加热炉操作规程及相关制度规定，各工艺参数的选取及加热炉内部结构的分析。
教学目标
(1)进行事故判定，掌握掉坯的原因和相关的预防措施；
(2)严格操作，注重岗位之间的沟通。
(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。通过本案例案例的学习，学生们能够掌握加热炉内部结构及加热炉工艺操作，并且对生产中易出现的故障有了进一步的了解，并且通过本案例的学习，学生能够更深切的感受到现场生产的氛围，加热工所在岗位的重要性，感受自身肩负的责任感。

加热炉掉坯停机
1 背景介绍
某轧钢厂，采用三段式推钢连续加热炉（两座）对板坯进行加热。燃料采用高炉煤气，通过空气、煤气双蓄热燃烧。供热方式为侧部上、下供热供热。坯料自原料库吊到上料辊道上，然后在称重辊道上进行称重（需要改尺的坯料经火切机切割后称重）,称重后坯料送加热炉入炉辊道，经检查后，再由推钢机逐块推到加热炉内加热,加热到1150~1250℃,加热好的钢坯由托出机顺序托出放在出炉辊道上，送向除鳞箱。该厂主要生产中厚板产品。本案例结合某中厚板车间，针对某次加热炉掉坯停机事故进行分析。
2主要内容
2.1加热炉工艺过程简述
在中厚板生产中，加热炉担负着钢坯的加热任务，而推钢机是将钢坯推进或推出加热炉的附属设备。
（1） 该加热炉分为；预热段、加热一段、加热二段、均热段；分段方法采用的是将炉膛沿长度方向分成四段，每段供热段由上加热和下加热共同组成，即对每段炉温进行调节时是将上、下烧嘴同时进行了调节。
（2） 根据生产需要（如产量、加热工艺要求等）对加热一段、加热二段、均热段温度进行调整和控制。
（3） 该加热炉控制采用的是：通过对控温仪表的温度（或手动调节开度）设置，由控温仪表自动调节空气总管上的电动蝶阀的开度，来调节空气压力（同时空气流量也相应进行调节）的大小，空气压力由铜管取压力信号传到空/燃气比例阀，通过比例阀作用直接按合理的空/燃比对天然气的流量进行调节，从而实现炉温的自动控制。
2.2工作原理
三段式连续加热炉在加热制度上采用预热期、加热期和均热期的三段温度制度。在炉子的结构上也相应的分为预热段、加热段和均热段。一般有三个供热点，及上加热.下加热和均热段供热。断面尺寸较大的钢料和合金钢料的加热，多采用三段式炉温制度的三段式连续加热炉。
三段式加热炉炉型的变化很多，但在结构上仍有一些共同的基本点。炉顶轮廓曲线变化是很大的，它大致与炉温曲线相一致，及炉温高的区域炉顶也高，炉温低的区域，其炉顶也相应的压低。在加热段与预热段之间，有一个比较明显的过渡，炉顶向预热段压下。这是为了避免加热段高温区域有许多热量向预热段的低温区域辐射，加热段是主要燃烧区域，空间比较大，有利于辐射传热：预热段是余热利用的区域，压低炉顶缩小空间，有利于强对流换热。但是也有的炉子着眼于强化加热，使加热段相对的延长，加热段与预热段的界限也不在十分的明显。
2.3出钢时要注意的事项
（1） 准确记录出钢的炉、批号，根数、并与装钢记录校对。
（2） 出钢过程中应以批号为序。
（3） 观察出钢温度，钢温过低或过高，均要告诉看火工采取措施。
（4） 正常轧制时保证单根送往轧机，辊道放钢不超过两条。
（5） 不允许辊道上放冷钢或低温钢。
（6） 甩出的钢要通知检验人员填写回炉卡片。
（7） 因检修或其它原因需将钢坯从炉内拉出时，要按原牌号堆放。
（8） 根据轧机需要和钢温情况，按轧制节奏均匀出钢。
（9） 要时常清理炉前辊道上的钢号分界砖头。
2.4事故经过
1月10日13点，某公司轧钢二线因加热炉内距出钢炉门14.62米处3块250×2000×3300mm钢坯掉落，造成轧机被迫停车。事故发生后，有关单位和部门立即组织对加热炉的停炉降温和抢修工作。11日4点，事故处理人员进入炉内检查，发现动静梁错道交接处之前的4个滑块脱落，抢修人员对事故坯进行割断处理，12点事故处理完毕，12点47分加热炉提温生产。此事故造成轧钢二线停车23小时47分，严重打乱了轧钢工序的生产秩序。

图1 加热炉

图2 出钢机

图3 上下料装置

图4 推钢机
2.5事故原因分析
生产制造部及时组织中厚板公司相关车间和部门进行分析。经分析确认，事故直接原因为加热炉第三道步进梁错道交接处的动梁前4个滑块因老化焊口开裂突然脱落，造成钢坯抬升不到位，和静梁第一个滑块发生刮蹭，钢坯歪斜后掉落炉内。事故发生前当班岗位点检未发现炉内异常情况。
图5 加热炉内部
2.6预防措施
在事故分析、确认的基础上，有针对性地制定了具体的防范措施：
（1）加热炉第三道装坯定尺必须大于3米以上，严密监护使用。
（2）缩短操作工岗位点检周期。点检周期由原来的2小时变为1小时，并详细做好班中记录和交接班说明。
（3）加热炉每装入一块钢坯，装钢工都要负责监护、观察，发现异常及时处理。
（4）加热炉步进梁所有的滑块均制定加固处理计划，滑块的更换周期由6年改为4年，确保其使用期间内安全可靠。
3 分析路径
该案例是加热炉生产事故案例，本生产案例体现了加热前工艺准备、加热炉操作、设备使用及维护等知识点和岗位技能，与金属材料及热处理技术、材料成型与控制技术专业加热炉生产课程中常见加热炉事故的处理及预防单元的教学目标相对应。
根据国家职业标准关于加热工工种要求，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。
采用视频、图片、实物展示、现场教学等手段，引导学生通过参观、自学、讲授、讨论、对比等方式学习加热炉的相关知识，掌握加热炉操作的基本技能，达到教学目标要求。
中厚板车间为钢材热加车间，原料加热工序必不可少，加热工序主要设备就是加热炉。作为一种比较独特的轧制产品——中厚扳，在加热过程中，加热质量的好坏会直接影响生产出产品的质量，同时在生产中能够减少事故是保证企业经济效益，稳定生产，保证质量的重要项目。掉坯是轧钢生产最常见的事故。学生在学习期间，通过到现场的实际学习，掌握在中厚板生产中，加热炉操作的相关知识及遇到事故后能够学会用正确的方法进行处理，使分析能力得到进一步的提升。事故预防与分析是高技能人才的重要能力，牵涉到操作工人、机械设备、来料的质量等多方面因素。在经过理论知识学习和实习教学，通过计算机仿真和现场教学，将在学校所学知识转化成能力。下面以某厂加热炉掉坯停机为例，通过对事故经过、事故原因分析、提出预防改进措施，说明案例教学的经过。

4 教学目标
(1)进行事故判定，掌握掉坯的原因和相关的预防措施；
(2)严格操作，注重岗位之间的沟通。
(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
建议采用现场调研、问题讨论、点评、案例分析、讲授、课堂练习、大作业等教学方式方法。具体教学过程设计如下：
5.1 课前计划
(1)学生掌握知识：轧钢生产中，加热炉的基本原理、工艺、设备、学习岗位操作要求等规定；
(2)学生分组，指定组长；
(3)分发任务书，资讯指导，学生分组讨论并完成任务，教师巡回指导，学生互查完成任务情况，教师评价。
(4)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；
(5)安全教育，教师带领学生下厂调研，记录5炉加热炉相应的工艺参数，收集事故相关资料；
(6)学生根据所学知识和实习、调研中获得的资料，总结掉坯停机事故的产生原因、预防措施；
(7)与技术人员交流，请技术人员准备讲授轧钢生产中出现的加热炉掉坯事故。(可选)
(8)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，每人总结一条掉坯事故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开白纸上按人、机、料分别记录。要求每人发言，可以轮空，直到所有人员无法补充为止，时间8～10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掉坯事故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，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5～8分钟；
(4)技术人员讲授实际生产中掉坯事故案例，时间20分钟；(可选)
(5)教师讲授掉坯事故案例，引导学生分析本案例掉坯的产生原因，熟悉预防措施，时间30分钟。

5.3 课后计划
布置作业，见6.3。

6 思考题及考评
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)加热炉分为哪几种类型?
(2)加热炉掉坯停机事故产生原因、处理手段和预防措施是什么？
(3)在加热炉操作过程中还容易出现哪些事故？
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
（单选题）
（1）通过对控温仪表的温度（或手动调节开度）设置，由控温仪表自动调节空气总管上的电动蝶阀的开度，来调节（）压力（同时空气流量也相应进行调节）的大小。A
A.空气 B.氮气 C.炉气 D.氧气
（2）推钢式连续加热炉，是将处在同一平面的预热段加热段设计成具有一定垂距的（），以坯料为界每个加热段又分成上下加热区。C
A.上加热段
B.下加热段
C.上下两个加热段
D.中间加热段
（3）（）位于出料端，炉气温度与金属料温度差别很小，保证出炉料坯的断面温度均匀。D
A.加热段
B.预热段
C.保温段
D.均热段
（4）（）推钢机通过齿轮齿条的啮合传动把电动机的旋转运动转变为齿条的直线运动，带动推杆完成推钢。A
A.齿轮齿条式 B.蜗轮蜗杆式
C.液压 D.曲柄连杆式
（5）（）其工作可靠，传动效率高，推力和行程大，但设备自身较重。目前齿轮齿条推钢机应用比较广泛。B
A.蜗轮蜗杆式推钢机
B.齿轮齿条式推钢机
C.液压推钢机
D.曲柄连杆式推钢机
（6）丝杠螺母式和曲柄连杆式推钢机结构工作效率（），行程和推力（），一般用于小型加热炉，新加热炉一般很少采用。C
A.高、较小
B.低、较大
C.低、较小
D.高、较大
（7）（）由液压缸直接推动推杆工作，结构简单，推力大，自重轻，速度、行程易控制，但行程不宜太大，且液压系统制做、维护较困难。C
A.蜗轮蜗杆式推钢机
B.齿轮齿条式推钢机
C.液压推钢机
D.曲柄连杆式推钢机
（8）（）用于在特殊情况下，由操作员通过操作台的急停按钮，手动快速切断煤气切断阀。并将此信号进行停炉连锁以完成其它相应动作。B
A.紧急自动停炉
B.紧急手动停炉
C.紧急停车
D.紧急断电
（9）加热炉出炉辊道处除鳞箱高度操作由加热炉操作工根据出钢坯料（）调整。D
A.长度 B.宽度 C.温度 D.厚度
（10）钢坯在入炉辊道上自动测长称重，上料操作室人工向计算机输入钢坯的钢坯号、材质、规格及一批料的（）钢坯信号。A
A.第一根 B.第二根 C.中间那根 D.最后一根
（判断题）
（11）推钢式连续加热炉靠推钢机完成炉内运料任务的连续加热炉。（）√
（12）料坯在炉底或在用水冷管支撑的滑轨上滑动，在后一种情况下可对料坯实行上下两面加热。（）√
（13）推钢式加热炉运料灵活，必要时可将炉料全部排出炉外；料坯在炉底或梁上有间隔地摆开，可较快地均匀加热。（）×
（14）为减小水冷滑轨造成的料坯下部的“黑印”，近年来采用了使料坯与水管之间具有隔热作用的“热滑轨”。（）√
（15）设备故障时，包括所有燃烧系统设备。首先关闭煤气阀门，适当调大各段空气流量及引风机开度，尽量保持炉温，以便重新开炉。（）×
（16）装钢原则，冷坯、热坯应尽量集中装炉，防止加热温度不均匀。同厚度的坯料尽量集中装炉，尽量避免同炉内不同坯料厚度处于交叉状态，防止翻钢。（）√
（17）交接班和轧机检修时应执行待轧操作，待轧操作主要为升高炉温减少氧化烧损、避免温度过高粘钢和钢坯垂头。（）×
（18）加热炉操作工进行装钢操作时，必须确认推钢机处于退回位置。（）√
（19）加热炉装钢时确保位置对位准确，防止推钢过程中坯料跑偏。（）√
（20）加热炉操作工每半个小时应到现场检查钢坯推钢情况，如有跑偏，应立即增加垫片，将钢坯推正，防止掉道、掉坯。（）√
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5炉以上加热炉操作数据。
(2)每人结合自己调研结果，选择一个现场事故案例结合原理分析原因，提出预防措施。
(3)加热炉掉坯的主要原因是什么？如何防止？
(4)加热炉出钢时有哪些注意事项？

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%)
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%)