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合金熔铸过程中安全因素分析

文档作者：陈勇文档来源：攀钢集团江油长城特殊钢有限公司钛业分公司		点击数：	更新时间： 2021年06月21日
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第17卷总第68期
2011年第3期
特钢技术
Special Steel Techonlogy
Vo1．17(68)
2011．No．3
合金熔铸过程中安全因素分析
陈勇
(攀钢集团江油长城特殊钢有限公司钛业分公司l~)ll江油621701)
摘要：对海绵钛为原料的钛生产过程的危险因素，根据所在工序、工作环境、使用设备有针对性的作一个简单辨识，及其所
采用的安全措施做一简单介绍。重点阐述电极熔炼所使用的真空自耗炉的爆炸危险因素及其应对措施。
关键词：危险因素；真空自耗炉；辨识；安全措施；爆炸
中图分类号：TG088—4 文献表示码：C 文章编号：1674—0971(2011)03—064-03
Analysis on Risk Factors in Alloy M elting Cast
Chen Yong
(Titanium Branch Company，Siehuan Changcheng Special Steel Co．，Ltd．，Pangang Group，Jiangyou，Sichuan 621701)
Abstract：From the viewpoints of production process，working environment an d used equipments，the risk factors during the pro·
duetion of titanium product by using sponge titanium as raw material were analyzed，and the corresponding counter-measures were de。
scribed．Among which，the risk factors for explosion and its counter—measures in electrode melting by VAR were primarily expounded．
Keywords：Risk factors，VAR，Identification，Safety measures，Explosion
引言
攀长特钛业分公司是攀钢集团江油长城特殊
钢有限公司灾后重建的重要项目之一，对于一个全
新的项目，很多员工对新的环境、设备不了解，为预
防和减少安全事故的发生，提高职工的安全意识，
有必要对以海绵钛为原料的钛生产过程的危险因
素，根据所在工序、工作环境、使用设备进行有针对
性的辨识。
1 电极压制工序
电极压制是本单位第一个工序，有自动上料机
构、45MN液压机、翻倒机构、真空等离子焊箱等较
为大型设备，主要工作任务是将海绵钛原料压制成
二分之一圆、或三分之一圆，再用真空等离子焊箱
焊接成电极棒。
1．1 主要危险因素
1)本工序涉及到原料从仓储送到生产现场，存
在车辆伤害可能性；
2)原料桶开盖时，可能出现物体打击和其他伤
害如划伤、割伤，站在桶上有可能高处坠落；
3)压制海绵钛时存在机械伤害、高压油管破裂
时物体打击的可能性；
4)焊接电极时可能电弧灼伤、触电。
5)清扫真空等离子焊箱时可能产生窒息。
6)海绵钛在空气中遇明火产生剧烈燃烧，可能
产生火灾。
1．2 应对如措施
1)车辆只能低速(5 km以下)行驶，不能进人划
定分界线以内；
2)使用专门的吊具吊运，指吊人员手式规范统
一
， 上下原料桶时小心；
3)高压油管加保护罩，操作人员与现场作业人
员搞好联保互保；
4)戴好护目镜，设备故障必须由专职电气维修
人员处理。
5)焊箱门打开后必须用空气吹扫10 min才能
进入。
6)海绵钛周围10 m内严禁动火，配置沙箱。
2 熔炼工序
熔炼工序是将焊接好的电极棒熔炼成钛锭，有
一台电加热器、两台国产3 t真空白耗炉、一台进口
10 t真空自耗炉，是本单位最为危险、危害程度也最
收件日期：2011一O6—28
作者简介：陈勇电气工程师、全国注册安全工程师，从事专职安全工作5年，现供职于攀钢集团四)ll长城特殊钢有限责任公司钛业分公司。
Tel：(0816)3650563
2011年第3期 陈勇：钛业分公司危险因素辨识 · 65 ·
高的工序：
2．1 主要危险因素
1)电极棒在空气中放置较长时间，要从空气中
吸收水分，在熔炼前必须在电加热器中加以烘烤，
进出炉时可能造成物体打击、机械伤害、触电等。
2)真空自耗炉冶炼，进出炉时行车吊电极，电
极棒可能突然断裂，可能造成物体打击，开关炉盖
时可能造成机械伤害，熔炼中因操作不当和设备故
障时可能产生爆炸、灼烫。
3)锯切钛锭和去除飞边时可能发生机械伤害
和灼伤。
4)操作及检修时在地坑可能发生窒息。
2．2 可能产生爆炸的因素及其应对措施
2．2．1 电弧稳定对真空自耗炉熔炼安全的影响 ：
真空自耗炉是以高温电弧供给能量，在惰性气
氛保护或在真空条件下进行所需特殊金属和金属
合金的熔炼，熔炼过程中产生的高温电弧若处于不
稳定状态时，将产生边弧或扩散弧，易使水冷铜坩
埚被灼穿，产生漏水和可能导致可怕的爆炸事故。
可见熔炼电弧的稳定，对真空白耗炉保证熔炼安全
有着至关重要的影响。
2．2．2 气相压力(真空度)对电弧稳定的影响
因为真空熔炼具有加热温度均匀、弧柱压降
小、热效率高的优点，被我公司熔炼所采用，实验表
明，当气相压力在1．013 X 10 ～6．65 X 10。Pa熔炼
产生的电弧是稳定的，坩埚内电弧在熔池面上散开，
自耗电极的电弧成钟状向下坠落，有时沿电极端移
动，但并不影响正常熔炼；当气相压力在6．65 X 10。
～ 6．65×10 Pa时，几种不正常的放电(如辉光放电、
微光放电等)经常出现，扩散弧、脉动弧也频繁发生，
自耗电极的电弧沿电极移动频繁，且呈扩散状，坩
埚内电弧常会离开熔池，而在坩埚壁上下游窜，这
种电极与坩埚壁之间产生的扩散弧极易击穿坩埚，
造成严重的爆炸事故；当气相压力小于6．65×l0 Pa
时扩散弧、脉动弧消失，熔炼电弧趋于稳定。因此
称6．65×10 Pa为临界压力值 。
2．2．3 电弧长度对电弧稳定的影 ¨
电弧长度是由电弧的电压降来反映的．电弧过长
易出现侧弧、扩散弧、脉动弧，造成电弧处于不稳定状
态，一则使钛金属液发生飞溅，损坏设备；二则导致电
弧能量分散至坩埚壁，加大坩埚击穿的可能性。
2．2．4 电极质量对电弧稳定的影响
真空自耗炉所用的自耗电极一般为海绵钛分
块压制组焊而成，若组焊好的整根电极强度无法承
受熔炼过程中的升降振动及瞬时短路时的突然加
载与热应力，熔炼过程中将会出现电极突然掉块或
脱落现象，造成熔炼电弧的不稳定，甚至发生整节脱
落砸穿坩埚现象；同时若组焊成的整根电极平直度
不好，局部与坩埚壁的间隙小于安全熔炼的电弧长
度时，就可能产生侧弧，导致熔炼电弧的不稳定。
2．2．5 坩埚比(d／D)对电弧稳定的影响
真空自耗炉中，自耗电极直径d与坩埚直径D
之比d／D，称为坩埚比，它是影响熔炼电弧稳定的重
要参数之一。d／D过大，要求组焊自耗电极平直度
高，不仅操作难度很大，而且影响熔化速度及熔炼
时的除气效果，排气阻力大，熔池气体来不及排出
而返回熔池被熔炼金属吸收，同时熔区压力增大导
致电弧的不稳定；cYD过小，电极截面小，熔化速度
快，既不易操作，又不利于熔池内气相压力的降低，
从而影响电弧的稳定性，此外还影响设备的总体设
计高度及冶炼质量，降低生产效率。
2．2．6 电磁场对电弧稳定的影响
真空自耗炉熔炼过程中存在i种主要磁场，即
熔化电流自生的水平磁场，外加的纵向磁场和真空
白耗炉自身及周围铁质结构件产生的杂散磁场，三
种磁场对真空自耗炉在熔炼过程中保证熔炼电弧
的稳定性起着相当大的影响，三者匹配不好，同样
导致侧弧、扩散弧等不稳定电弧的出现。
2．3 坩埚系统对真空白耗炉熔炼安全的影响”1
坩埚作为真空自耗炉的重要部件，其安全运行
至关重要，真空自耗炉是在水冷铜坩埚上进行电弧
燃烧，集中大量的热量，温度很高，一旦坩埚系统供
水不足或供水中断，造成坩埚被灼熔，坩埚冷却系
统的残留冷却水进入压力较低的坩埚内，与熔融的
钛或已结晶但处于高温状态的钛锭发生物理化学
反应，即
2H2O+Ti— TiO+2H2
若此时空气进入炉内，就会发生进一步反应即
2H +O 一高压高温一一2H O+A Q
当氢气比例达到4％ ～76．4％时，就能发生严重
的爆炸反应，国内及国外发生过多起此类事故。
2．4 油增压泵对真空自耗炉的影响
众所周知，泵的抽速不是恒定的，它随系统的
压力变化而变化，是压力的函数，而各种泵的最佳
抽速范围的真空度和极限真空度不同，在油增压泵
的前级要配维持泵来保持一定的真空度，否则一旦
进人大量的空气，由于充人空气的热膨胀，造成热
的泵油(油蒸气)通过油标指示器或其它开口通道
· “6 * 特钢技术 i?苍第
喷I叶J，严重时将产生高温油蒸气伤人事故。另外，
油增 泵的循环水冷系统是否正常运行也影响着
真空白耗炉的熔炼安全，若冷却不畅将造成油温过
高，泵油m现热损坏，町能危及设备操作人员安全。
2．5 其它因素对真空自耗炉熔炼安全的影响
熔炼过程中操作不当、自耗电极短路、电极升
降制动失效、电极气动快速提升过慢等，这些因素严
重时也能导致真空自耗炉发生爆炸事故。
2．5．1 针对以上情况的应对措施
1)真空度要求保证不大于1Pa；
2)电弧长度绝对 大于电极和坩埚壁之间的
距离，以15 mm为宜；
3)电极质量要求保证其密度大于3．2 g／cm。抗拉
强度大丁10 MPa，电极进炉前要烘烤。
4)坩埚比0．625～0．88；
5)改变纵向磁场的方向和大小；
6)没计合理的坩埚的系统；
)对真空自耗炉制定严格合理的日常检修保
养汁划，并认真执行；设置防爆墙；加强对操作人员
的技术培训，认真开展应急演练
3 锻造工序及精整工序
锻造I 序是将熔炼好的钛锭压制成板坯丁 序，
有i台天然气加热炉、两台电加热炉、45MN 机
旋转平车、装取料机等。
精整工序是将钛锭(板)锯断、表面精整，倒
角。有i台车床、j台铣床、两台锯床、一台铯铣
床、_|台吊挂砂轮。
3。1 主要危险因素
1)钛锭加热时可能发生天然气爆炸、灼烫；
2)进 炉时可能发生机械伤害、物体打击、触电；
3)检修炉体、45MN时可能高处坠落；
4)45MN油罐储有20吨以上的液 油，f1j’能发
生爆炸，火灾。
3．2 应对措施
1)使用天然气炉时要加强检查，先点火后外入
然气；
2)人员站位适当，搞好联保互保；
3)高空作业必须佩戴安全带；
4)灭火器材充足，自动报警系统，每班专人检食
参考文献
【1】莫畏邓国珠罗方承．4k；~,-k- ．．北京．冶金工业出版社：1998
【2J傅杰．等特种冶炼．北京 台金_r-,lk出版社；1982
【3】JM拉弗蒂．程积高喻立责译真空电弧理论和应用机械
工业出版社：
(L接第63页)信息报告和披露以及重大流程内
部控制的有效机制，通过采取规避、化解、对冲、转
移等手段，有效降低各类不确定性因素可能给企业
经营带来的风险和损失，从根本上避免企业遭受重
人损失，保讧E企业经营绩效的稳定、持续增长，从而
促进企业价值的不断提升。
5 结论
诺!，!尔经济学奖获得者丹尼尔·卡尼曼提出的
预期理论揭示：人们在做决策时，理性永远是有限
的。风险就是关于“未来的不确定性”。风险与企
业经营日标紧密相关。一般来说，企业目标定得越
高风险越大，目标定得越低风险越小。风险对企业
经营目标的影响表现为实际行为的结果可能与我
们预定的目标之间存在的差距。全面风险管理是
企业管理的重要内容，风险管理机制更是企业管理
体系的关键组成部分。建立健全企业伞面风险管
理体系，强化全面风险管理，建立有效的风险管控
机制，尽可能地防范经营风险，对增强企业竞争力，
促进企业持续、健康、稳定发展具有十分重要的意
义。风险管理并不仅仅是几个部门或者决策层
应关注的事，即使是最成功的管理者，他f『J的想法
也未必会一直那么理智，事实上，成功的风险管理，
需要企业每一个员T的重视和参与 有全员提高
风险防范意识，风险管理才具有最}泛的群众基
础。只有共同参与建设全面风险
，才能使
企业走得更快、更稳，从而实现百年企业、基业长青
的梦想。
参考文献
【1 J国务院国有资产监督管理委员会《中央企业全面风险管
理指引》

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