氧枪粘钢原因分析与防治措施*

魏宝森

(本钢集团板材股份有限公司)

氧枪粘钢原因分析与防治措施*

魏宝森

(本钢集团板材股份有限公司)

从铁水条件，石灰、轻烧白云石等原材料质量以及操作方面入手，对氧枪粘钢损坏原因进行了详细的分析，并针对各损坏原因相应的提出了具体的预防与处理措施，较好的解决了氧枪粘钢损坏问题，为降低炼钢设备运行成本，提高氧枪枪龄以及炼钢生产率提供了实践指导。

转炉 氧枪 枪龄 操作

0 前言

氧枪作为转炉炼钢中的核心设备，负责将高纯度氧气以超音速射流的形式吹入金属熔池，为炼钢生产提供所需的动力学和热力学条件，进而完成转炉炼钢复杂的物理化学反应。在吹炼过程中氧枪不仅承受着转炉内反应区强烈的热辐射，还要承受高温钢、渣的激烈冲击作用，工作条件十分恶劣。在实际生产中，由于快速紧张的生产节奏、并不稳定的铁水条件以及原材料质量加之操作失误等多种因素，极易造成氧枪粘钢损坏。从而增加了换枪操作的劳动强度以及设备运行成本，并严重影响了炼钢生产节奏，限制了产能的发挥，同时给转炉生产安全带来极大隐患。

1 氧枪粘钢的危害

在炼钢生产过程中，由于吹炼过程中，氧枪枪位控制不当或加料时机把握不好等原因，均易造成熔池化渣不良，炉渣流动性差，甚至出现严重的"返干"现象，使得炉渣不能很好的覆盖金属液面。裸露在外的金属液，受氧气射流的冲击作用发生飞溅，极易造成氧枪粘钢。另外，铁水成分、原材料质量、液面高度以及供氧强度等因素都会影响到氧枪的使用寿命。改进前氧枪的平均使用不足200炉，严重影响了炼钢生产节奏，并且由于吹炼过程中“烧枪”还会造成炉内进水引发放炮事故，严重威胁到转炉生产安全。因此，提高氧枪的使用寿命不仅影响着设备运行成本及炼钢生产节奏，同时也是转炉安全生产的迫切需要。

粘钢极易造成氧枪损坏，主要表现在两个方面:一是氧枪喷头端部粘钢、侵蚀，造成喷头变形、漏水(如图1所示)。二是吹炼过程中，大量钢、渣液滴粘附在枪身上，造成的枪身粘钢，影响氧枪的正常升降运行。或由于高温液滴的冲刷，液态钢珠烧穿钢管，导致枪身漏水等损坏(如图2所示)。

图1 氧枪喷头侵蚀粘钢

图2 氧枪枪身侵蚀粘钢

2 氧枪粘钢的原因分析

2.1 原材料条件不足

2.1.1 铁水成分波动大

本钢炼钢厂所使用铁水为炼铁厂大小不同的6座高炉生产，铁水条件不尽相同，尤其是铁水［Si］含量由于高炉大小不同及不同时期的生产状态极易产生较大波动，2011年入炉铁水条件见表1。

表1 2011年炼钢厂铁水条件

由表1可见，转炉入炉铁水条件并不稳定，尤其是铁水［Si］含量波动范围很大，这给炉前炼钢操作造成很大困难。不同铁水条件对炉前生产操作的影响主要有以下几点:

1)铁水［Si］含量低。铁水［Si］含量较低时，在很短的时间里［Si］就会被氧化掉，碳、氧剧烈反应期提前，熔池中(FeO)消耗较大，如果氧枪工未能及时提高枪位，补充渣中(FeO)含量，或下料工未能正确判断炉内反应情况，此时错误的加入石灰等造渣料，则极易导致熔渣出现严重的返干现象，造成氧枪粘钢。

2)铁水［Si］含量高。铁水［Si］含量较高时，［Si］的氧化时间会相对较长，使碳、氧剧烈反应期推后，同时产生的SiO2会形成大量熔渣，如果氧枪工未能相应的推迟软吹时间，或下料工于此时加入大量金属降温料而带入大量(FeO)，使得渣中(FeO)含量过高，造成熔渣泡沫性喷溅。喷溅过后熔渣中(FeO)含量迅速降低，熔渣出现返干现象，阻碍了钢水温度的传递，使分散在炉膛内的钢珠附着于枪身上，造成氧枪粘钢。

2.1.2 石灰质量不稳定

本钢炼钢厂所使用石灰以公司内部石灰石矿自产为主，配以部分外购石灰。由于外购石灰与自产石灰质量不尽相同，有时生烧、过烧率偏高，活性度低。造渣料质量的不稳定造成使用过程中熔化速度快慢不同，质量差的渣料难以熔化，成渣较慢，增加了炉渣返干以及氧枪粘钢的可能。

2.2 操作不当

2.2.1 氧枪的枪位不准确

本钢炼钢厂转炉冶炼生产采用恒压变枪法操作，氧枪枪位的高低直接影响着化渣效果。枪位过高或过低，均易造成金属喷溅，飞溅起来的金属夹杂着炉渣粘在氧枪上造成枪身粘钢。造成氧枪枪位不准的主要原因有以下几个方面。

1)装入量不准。入炉铁水和废钢装入量的不稳定，造成熔池液面高度的不稳定，如操作工未能正确判断液面高度，则氧枪喷头距熔池液面高度会产生较大偏差，进而引起喷溅或化渣不良，造成氧枪粘钢。

2)转炉炉型的改变。生产中，由于转炉的炉衬维护，会引起炉膛容积的相对变化，进而造成熔池液面的变化;或由于转炉炉底的上涨，引起熔池液面的同步上升。操作工如未能及时调整液面设定值，则氧枪枪位实际偏低，引起化渣不良，造成氧枪粘钢。

2.2.2 造渣操作不当

转炉造渣原则为初期渣早化，过程渣化透，终渣作粘，出钢后直接溅渣。而在实际操作中，由于铁水成分及石灰、白云石等原材料质量的波动，加之操作人员经验不足等多种原因，往往会造成前期化渣太迟，过程化渣不良，甚至出现严重的返干现象，造成氧枪粘钢。主要表现在以下几点:

1)造渣料加入不当。实际生产中，下料工往往不能正确把握造渣料的加入批次和时机，开吹即过于集中的加入大量石灰、白云石和氧化铁皮球等，导致炉内温降过大，石灰熔化不好，成渣较慢，过程化渣不良，出现返干现象，造成氧枪粘钢。

2)降温料加入不当。为保证冶炼过程中熔池温度平稳均衡上升，下料工需根据炉内反映情况，适时地加入降温料控制熔池温度，但往往由于判断失误，降温料的加入量及加入时机把握不当，造成熔池温度的急冷急热，或由于错误时间加入大量金属降温料而带入的(FeO)，使得熔渣中(FeO)含量过高，引起溢渣、喷溅，造成氧枪粘钢。

3)氧枪工与下料工配合不好。冶炼过程的控制，枪位与加料都至关重要，需协同作业。渣料尤其是降温料的加入往往会引起熔池反应状态的骤然改变，产生熔池大翻现象，此时如氧枪枪位未能及时提高，翻腾的钢渣熔液极易造成氧枪枪头部位的烧损以及枪身粘钢。

3 氧枪粘钢的防治措施

3.1 氧枪粘钢的预防措施

3.1.1 稳定原材料质量

1)稳定铁水条件，合理选择造渣工艺。针对铁水［Si］含量波动较大问题，在日常生产中要确保鱼雷罐中铁水装入量不小于300t，同时加强铁水预处理过程中的成分控制，保证入炉铁水成分的相对稳定。另外还需加强信息传递，将每罐铁水的信息及时传递到炉前，炉前操作人员根据铁水条件合理选择造渣工艺。一般当铁水［Si］含量低于0.30%时，采用留渣法，配合较低的氧气流量供氧，确保熔渣中有足够的(FeO)含量，不至于渣中(FeO)含量过低而产生严重返干现象;当铁水［Si］含量高于0.80%时，采用双渣法，配合较高的氧气流量供氧，确保熔渣中(FeO)含量不至于过高而产生大的喷溅、溢渣现象。

2)提高石灰、白云石等散装料的质量。应尽可能多的使用成分、质量都较为稳定的自产石灰。避免因造渣料质量的不稳定而造成操作困难，引起化渣不良，造成氧枪粘钢。

3.1.2 加强标准化操作

1)稳定装入量，保证熔池液面相对稳定，氧枪枪位准确得当。根据原材料条件，依据物料平衡以及热平衡计算，规范入炉金属料的装入量，保证炉内熔池液面相对稳定。同时还应保证每个班次至少实测一次液面高度。动态、真实地了解炉内液面情况，正确调整液面设定值，保证操作枪位的准确性，避免因枪位不当而引起的氧枪粘钢。

2)强化冶炼过程控制，确保化渣良好，升温平稳。采用小批量多批次的加料方式，保证初期早化渣，过程化好渣。并确保熔池升温平稳，避免因辅原料加入不当，引起炉内急冷急热，诱发溢渣、喷溅或返干现象，造成氧枪粘钢。

3)增强氧枪下料两岗位之间的配合。炼钢过程中的造渣是由氧枪和下料两个岗位共同参与并完成的，两个岗位之间配合的默契程度直接关系着炉内熔渣的化渣状况。吹炼过程中，两个岗位必须保持步调一致，协同作业，避免因配合不好而引起的化渣不良，喷溅溢渣以及烧枪事故。

3.2 氧枪粘钢的处理措施

3.2.1 “涮枪”操作

氧枪粘钢较少时，可利用吹炼过程中用流动性好，温度较高的熔渣热辐射冲涮掉。"涮枪"操作对操作者技能水平有较高要求，要保证炉渣化渣良好，温度相对较高，且枪位适当低些，保证反应区高温对氧枪粘钢的热辐射，使其熔化松动，提枪后趁热配合刮渣器作用，一般可较好的去除枪身粘钢。

3.2.2 “吹枪”操作

氧枪粘钢严重时，则需进行吹枪操作处理粘钢。上炉溅渣结束后，倒净炉内残渣，将氧枪降至下极限点烤枪3 min～5 min，调整开吹流量为6000 Nm3/h，供氧4 min～5 min后观察氧枪张力值，如有明显降低则将氧气流量逐渐提升至8000 Nm3/h左右，一般要求最高流量≯10000 Nm3/h。正常吹枪枪位应为下极限点，实际操作中，过程枪位也可根据着火情况适当提高，但最高不得超过50 cm。为避免造成较大的炉况损失，在吹枪过程中需根据火焰、炉内声音以及氧枪张力值变化情况，向炉内两侧同时投料(石灰)，每次投料量500 kg～800 kg，投料总量不应超过5 t，避免因投料过多而造成炉底上涨。另外，吹枪时间应控制在15 min内，避免因时间过长造成炉衬侵蚀。

4 效果分析

通过对原材料的严格控制以及强化冶炼过程的标准化操作，氧枪枪龄得到了大幅度提高(攻关前后氧枪枪龄的变化统计如图3所示)。从原来的平均159炉，提高到了256炉，有效地降低了氧枪的设备运行成本。同时由于换枪频率的减少，既降低了换枪的劳动强度，又为炼钢生产节约了更多时间，有效的提高了转炉生产效率。具体效果如下:

图3 氧枪枪龄统计

1)通过对石灰、白云石等散装料质量以及铁水成分的严格控制。保证了造渣料质量以及铁水条件的相对稳定。同时通过准确快速的铁水信息传递，使炉前操作人员根据不同铁水条件合理选择造渣制度和供氧制度，确保吹炼过程平稳，避免了因严重返干或喷溅而造成的氧枪粘钢。

2)加强转炉装入制度，保证炉内液面相对稳定，操作人员根据炉内液面情况，及时调整液面设定值，保证操作枪位准确。同时增强氧枪下料两岗位之间的配合，强化冶炼过程控制。避免了因配合不好而引起的化渣不良以及烧枪事故。

3)当氧枪粘钢影响正常使用时，及时采用"涮枪"或"吹枪"的操作方式去除粘钢，使氧枪恢复正常使用。既保证了氧枪的正常使用寿命，同时又提高了炼钢生产效率。

5 结语

氧枪粘钢不仅影响氧枪使用寿命，增加炼钢成本，同时，频繁的更换氧枪也严重阻碍了炼钢生产效率的提高。通过对原材料质量的严格控制，过程操作的进一步加强，以及及时有效的氧枪粘钢处理措施，既减少了换枪次数，节约了换枪时间，达到了节能降耗目的，同时还极大的减少了职工的劳动强度，增加了转炉生产效率，保证了炼钢生产安全。

［1］王雅贞，张岩，张红文，等.转炉炼钢工艺与设备［M］.北京:冶金工业出版社，2001:71－75.

［2］王雅贞，李承祚.转炉炼钢问答［M］.北京:冶金工业出版社，2005:115－118.

［3］董尉民，王海霞.提高氧枪枪龄的措施与对策［J］.河南冶金，2009，17(4):35 －39.

ANALYSIS ON STEEL STICKING OF OXYGEN LANCE AND PREVENTION MEASURES

Wei Baosen
(Steel Plate Stock Co.，Ltd.Benxi Iron and Steel Group)

The steel sticking of oxygen lance is analyzed in detail from hot metal，lime，light－ burned dolomite and other raw materials quality as well as operation and the relative prevention measures have been put forward，which resolve sticking problem and give instruction for reducing running cost and increasing lance life and steel－ making productivity.KEY WORDS converter oxygen lance lance life operation

:2012—5—22