炼钢转炉喷溅现象的成因分析和预防措施

1河北冶金高级技工学校毕业论文2007冶金炼钢专业作者：刘紫昊题目：炼钢转炉喷溅现象的成因分析和预防措施概述：喷溅是顶吹转炉吹炼过程中经常见到的一种现象，喷溅造渣中必然的过程，生产当中喷溅的控制，减少金属损失是转炉生产的一项重要课题。本文通过接近现实的笔触，试述了这一课题。并且将喷溅的形式做了分类，从生产实践的角度归纳了一些控制转炉喷溅的方法。关键词：转炉、喷溅、危害、控制正文：1、喷溅产生原因转炉常见喷溅主要分为爆发性喷溅、泡沫性喷溅和金属喷溅。1.1、爆发性喷溅产生的原因熔池内碳氧反应不均衡发展，瞬时产生大量的CO气体，这是发生爆发性喷溅的根本原因。碳氧反应：[C]+(FeO)＝｛CO｝+[Fe]是吸热反应，反应速度受熔池碳含量、渣中(TFe)含量和温度的共同影响。由于操作上的原因，熔池骤然受到冷却，抑制了正在激烈进行的碳氧反应；供人的氧气生成了大量(FeO)并聚积；当熔池温度再度升高到一定程度(一般在1470℃以上)，(FeO)聚积到20％以上时，碳氧反应重新以更猛烈的速度进行，瞬间排出大量具有巨大能量的CO气体从炉口排出，同时还挟带着一定量的钢水和熔渣，形成了较大的喷溅。在熔渣氧化性过高，熔池温度突然冷却后又升高的情况下，就有可能发生爆发性喷溅。1.2、泡沫性喷溅产生的原因除了碳的氧化不均衡外，还有如炉容比、渣量、炉渣泡沫化程度等因素也会引起喷溅。在铁水Si、P含量较高时，渣中SiO2、P2O5含量也高，渣量较大，再加上熔渣中TFe含量较高，其表面张力降低，阻碍着CO气体通畅排出，因而渣层膨胀增厚，严重时能够上涨到炉口。2此时只要有一个不大的推力，熔渣就会从炉口喷出，熔渣所夹带的金属液也随之而出，形成喷溅。同时泡沫渣对熔池液面覆盖良好，对气体的排出有阻碍作用。严重的泡沫渣可能导致炉口溢渣。显然，渣量大时，比较容易产生喷溅；炉容比大的转炉，炉膛空间也大，相对而言发生较大喷溅的可能性小些。1.3、金属喷溅产生的原因当渣中TFe含量过低，熔渣粘稠，熔池被氧流吹开后熔渣不能及时返回覆盖液面，CO气体的排出带着金属液滴飞出炉口，形成金属喷溅。熔渣“返干”也会产生金属喷溅。可见，形成金属喷溅的一些原因与爆发性喷溅正好相反。2、喷溅的危害2.1、喷溅造成金属损失在0.5％～5％，避免喷溅就等于增加钢产量。2.2、喷溅冒烟污染环境。2.3、喷溅的喷出物堆积，清除困难，严重喷溅还会引发事故，危及人身及设备安全。2.4、由于喷溅物大量喷出，不仅影响脱除P、S，热量损失增大，还会引起钢水量变化，影响冶炼控制的稳定性。限制供氧强度的提高。防止和减少喷溅是顶吹转炉吹炼的重要课题之一。炉内钢水的密度约7.0t/m3，熔渣的密度约为3.2t/m3，如果没有足够的力量，金属和熔渣是不会从炉口喷出的。喷溅主要源自碳氧的不均衡反应，瞬间产生的大量CO气体，从炉口夺路而出，将金属和熔渣托出炉外。爆发性喷溅、泡沫性喷溅和金属喷溅是氧气顶吹转炉吹炼常见的喷溅。3、预防措施3.1：正确的枪位控制3在某种程度上复吹转炉炼钢的氧枪操作主要是通过枪位的变化来调节和控制炉渣中有合适的(FeO)含量，以满足吹炼过程各期的需要。如果(FeO)控制不当，会给吹炼带来困难，如化渣太晚，易“返干”；或化渣太早，易喷溅，因此控制喷溅的关键就是要控制吹炼枪位。3.1.1吹炼前期枪位的调节和控制开吹前操作人员应详细了解以下情况：a)铁水成分，主要是硅、硫、磷的含量；b)铁水温度；c)炉子情况，是新炉还是老炉，是否补炉，装入量是多少，炉内是否有剩余钢水和炉渣等；d)吹炼的钢种及其对造渣、温度控制的要求；e)上一班或上一炉操作情况，现在炉子的液面和炉底等。对上述情况必须做到心中有数。前期调节和控制的原则是早化渣、化好渣。吹炼前期的特点是硅、锰迅速氧化、渣中SiO2浓度大，熔池温度不高，此时要求将加入炉内的石灰尽快地化好，以便形成碱度≮1．5～1．7的活跃炉渣，以减轻酸性渣对炉衬的侵蚀，并增加吹炼前期的脱硫与脱磷率。为此，应采用较高的枪位，如果枪位过低，不仅因渣中(FeO)低会在石灰表面形成高熔点而且致密的2CaO•SiO2，阻碍石灰的熔化，还会由于炉渣未能很好地覆盖熔池表面而产生喷溅，当然，前期枪位也不宜长时间过高，以免发生严重喷溅。正确地控制前期温度，如果前期温度低，炉渣中积累起大量的氧化铁，随后在元素氧化，熔池被加热时，往往突然引起碳的激烈氧化，容易造成爆发性喷溅。在炉温很高时，可以在提枪的同时适当加一些石灰，稠化熔渣，有时对抑制喷溅也有些作用，但加入量不宜过多，加入的石灰化完后，如果不继续加人石灰就应当适当降枪，以便降低∑(FeO)，以免在硅锰氧化结束和熔池温度升高后强烈脱碳时发生严重喷溅。3.1.2吹炼中期的枪位控制4吹炼过程枪位控制的基本原则是：继续化好渣、化透渣、快速脱碳、不喷溅、熔池均匀升温。吹炼中期的特点是强烈脱碳，在这个阶段中，不仅吹人的氧气全部用于碳的氧化，而且渣中的氧化铁也大量被消耗，渣中∑(FeO)的降低将使炉渣的熔点上升，流动性下降，出现“返干”现象，影响硫、磷的去除甚至于发生回磷现象，喷溅也严重，为了防止中期炉渣返干，应该适当提枪，使渣中有适当的∑(FeO)。3.1.3吹炼后期的枪位控制后期的任务是进一步调整好炉渣的氧化性和流动性，继续去除硫、磷、使熔池钢液成分和温度均匀，稳定火焰，便于准确地控制终点，压枪速度要缓慢，切忌过快，否则会引起喷溅，冶炼低碳钢，很多采用的是增碳法，所以后期非常注意加强熔池搅拌以加速后期脱碳，均匀熔池的温度和成分以及降低终渣的∑(FeO)含量。为此在过程化渣不太好，或者中期炉渣返干较严重时，后期应首先适当提枪化渣，而在接近终点时，再适当降枪，以加强熔池搅拌，使熔池的温度和成分均匀化，降低终渣中的∑(FeO)，提高金属和合金收得率并减轻对炉衬的侵蚀。3.2合理的炉型控制。保持合理的炉型是在现有技术和设备条件下控制喷溅最有效的方法，如应有适当的炉底高度和液面，根据冶炼钢种采取合适的底吹模式，如果发现炉底上涨较高，要及时采取措施进行处理，处理炉底操作应采取勤、轻处理原则。3.2.1可以采用留渣后，用顶枪进行适当吹扫；3.2.2减少溅渣频率，并适当缩短溅渣时间3.2.3连续冶炼3—4炉低碳钢，低碳、高氧化铁渣出钢。3.2.4适当降低炉渣碱度和氧化镁含量。3.2.5做好热平衡，力求做到热量略富裕，这样既能保住终点碳，又不因为热量太富裕冷却料用量大喷溅难控制；还可以采用留渣操作，溅渣护炉时不要把炉渣溅干，在炉内留1／3左右的炉5渣，剩余的炉渣在下炉吹炼时有利于前期快速成渣，同时减少了冷却剂的加入量和炉渣的泡沫化程度，并将泡沫化高峰前移，从而达到控制喷溅的目的，在炉渣严重泡沫化时，短时间提高枪位，使氧枪超过泡沫的熔池面，用氧气射流的冲击破坏泡沫，减少喷溅。另外禁止超装，提高准装入率，稳定原材料质量，提高操作水平也是控制喷溅的有效手段；特别是对于中小钢铁企业。