转炉喷溅产生的原因及预防措施

2015-12-03周军

山东工业技术 2015年15期

关键词：熔渣供氧炉渣

周军

（本钢板材炼钢厂,辽宁本溪 117000）

喷溅在转炉炼钢过程中是经常发生的，如何避免喷溅和减少喷溅的发生是我厂研究的重要课题。尤其是爆发性喷溅这类的恶性喷溅，更是要杜绝和避免的，喷溅是能造成严重后果的，它可以使钢水质量下降、人身伤害和设备伤害，并且污染环境。

1 转炉产生喷溅原因

1.1 原因分析

喷溅产生的主要原因是碳氧的不均衡反应，瞬间释放出大量的CO气体，将液态金属和熔渣从炉口往外喷出。泡沫渣是熔渣将熔池中气体包裹住，因为熔渣本身具有黏度，使熔渣气泡难以破裂，从而引起熔渣膨胀至整个炉膛，形成泡沫渣。若控制不当，严重的泡沫渣也会引发事故。从化学分析上看，碳氧反应对温度要求苛刻，在熔池温度1470℃以下时，碳氧反应受到压制，反之能顺利进行；如果炼钢吹炼过程中铁质降温料加入过于集中、过快，使熔池温度低于1470℃，而随着碳氧反应产生的热量增加，炉内温度升高，这时熔渣中形成FeO大量聚集，氧化性增加使熔渣发抛形成泡沫渣，从而使CO气体很难排出，在这种情况下，CO反应速度增加，很容易将炉渣喷出炉口，形成喷溅。下面根据图1、图2对此进行详细分析。

图1

图2

图中表示1阶段是1-2序号时期（硅氧化期）；2阶段是2-4序号时期（碳氧反应期）；3阶段是5序号时期（碳氧反应后期）。

从开始着火吹炼至4分钟左右是图1、图2中1阶段硅氧化进行的时期。可表现为着火的同时加入活性石灰和白云石量过多，熔渣没有完全融化，还有部分是固体状。在1阶段时期，由于熔池形成的熔渣少，脱碳反应速度不快，溶池液面低，炉渣的泡沫化不变，不容易造成喷溅。最容易产生喷溅的时期是图中1阶段即硅氧化接近结束和2阶段碳氧反应的时期。2阶段的碳氧反应产生的气体量也在增加，并开始接近最高值，这时炉渣分为2层，即(FeO)多，(CaO)少的低熔点易起泡沫层和尚未渣化的石灰层。含有(FeO)较多的炉渣易发生泡沫性喷溅。但是喷溅强度较轻，时间不长。因为此时的渣量少，且渣中(FeO)被还原，活性石灰融化开始渣化，渣中(CaO)含量增加，炉渣变“干”、变粘。由于此时不是发生脱碳的最激烈期，气体的发生量没达到最大值，且硅已被氧化完，(SiO2)含量不再变化，而(FeO)含量由于被溶池中的碳所还原逐渐降低，一般不会发生喷溅。而2阶段是脱碳最激烈的时期，此时熔池内气体生量已达到最高值，炉渣中的(FeO)含量不断增加，炉渣泡沫化，容易发生喷溅[1]。

1.2 喷溅造成的危害

（1）发生喷溅时，喷溅物中带有金属颗粒和大量液态熔渣，增加铁损率，大喷时更会增加，会造成恶性喷溅事故。因此避免喷溅就等于提高钢产量。

（2）喷溅产生的大量烟尘污染环境和危害人身健康。

（3）恶性喷溅会引发安全事故，容易引起火灾和烫伤人员、烧坏设备。

（4）喷溅时大量炉渣喷出，严重影响钢水质量和损失大量热量，会降低操作的稳定性，提高冶炼操作的难度和供氧强度的降低，增加冶炼周期，影响产量。

2 控制喷溅的具体措施

在前面的分析中，控制喷溅的手段是在于转炉吹炼过程中熔渣的动态控制。操作中预防喷溅的基本措施是︰控制好熔池温度，吹炼前期温度不太低，吹炼中、后期温度不太高。同时应避免加料过于集中的降低熔池温度，以确保碳氧反应均衡发展，同时控制好渣中(FeO)含量，使渣中(FeO)出现不明显的聚集现象，防止炉渣爆发性碳氧反应。在吹炼中期注意控制渣中(FeO)，避免炉渣严重“返干”，造成金属喷溅[2]。我们可以根据转炉吹炼的具体情况，控制好以下方面，喷溅现象是可以避免的。

2.1 控制装料制度

严格控制好装入量,装入量是决定转炉产量及控制喷溅的主要因素之一。确定好装入量时，要考虑好炉子的炉容比、熔池深度和炉子的附属设备相适应。装入量过多和炉容比过小都容易造成喷溅。

2.2 控制好吹炼枪位和供氧强度

转炉吹炼开吹就可以采用氧枪高枪位操作，使渣中Σ(FeO)含量快速增加。但不要长时间过高吹氧，炉渣中Σ(FeO)含量大量增加，将引起恶性喷溅。在操作当中分两种操作模式：硬吹时，渣中的Σ(FeO)含量过低，熔渣变“干”，熔渣不能覆盖住钢液表面上,强烈的氧气流股带着钢液蹦出炉口，形成金属性喷溅。这时应及时提高枪位和适当的减少供氧强度，增加渣中Σ(FeO)含量，使熔渣变稀。软吹时，渣中Σ(FeO)含量增加，氧化性升高，吹炼持续时间过长会引起大量熔渣发生泡沫化生成大量CO气体，容易形成恶性喷溅。这时应及时降低枪位和适当的减少供氧强度，减少渣中Σ(FeO)含量，使熔渣变干。因此，必须正确适当的调整枪位和供氧强度。

2.3 控制好造渣制度

造渣是炼钢的一项重要操作，前期采用小批量、多批次的加入方法，以保证活性石灰融化，快速形成熔渣，并控制熔渣活度在合适的范围中，可使转炉炼钢达到喷溅少、去除磷和缩短冶炼周期的最佳效果。同时熔渣黏度也应满足转炉护炉的需要，渣中的Σ(MgO)含量达到10%左右，熔渣不要太稀，出钢后可适当的放掉少部分渣量来保证溅渣护炉的效果。另外，吹炼前确定好铁水成分，因铁水硅含量高，炉中生成的熔渣量过大，容易发生恶性喷溅。因此采用双渣法操作，是可以避免喷溅的。