2020年中級注冊安全工程師答疑:轉(zhuǎn)爐煉鋼噴濺產(chǎn)生的原因分析和預(yù)防措施?
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問題：
轉(zhuǎn)爐煉鋼噴濺產(chǎn)生的原因分析和預(yù)防措施?
答疑：
一、產(chǎn)生原因
轉(zhuǎn)爐常見噴濺主要分為爆發(fā)性噴濺、泡沫性噴濺和金屬噴濺。
1 爆發(fā)性噴濺產(chǎn)生的原因
熔池內(nèi)碳氧反應(yīng)不均衡發(fā)展，瞬時產(chǎn)生大量的CO氣體，這是發(fā)生爆發(fā)性噴濺的根本原因。
碳氧反應(yīng)：[C]+(FeO)={CO｝+[Fe]是吸熱反應(yīng)，反應(yīng)速度受熔池碳含量、渣中(TFe)含量和溫度的共同影響。由于操作上的原因，熔池驟然受到冷卻，抑制了正在激烈進(jìn)行的碳氧反應(yīng);供人的氧氣生成了大量(FeO)并聚積;當(dāng)熔池溫度再度升高到一定程度(一般在1470℃以上)，(FeO)聚積到20%以上時，碳氧反應(yīng)重新以更猛烈的速度進(jìn)行，瞬間排出大量具有巨大能量的CO氣體從爐口排出，同時還挾帶著一定量的鋼水和熔渣，形成了較大的噴濺。在熔渣氧化性過高，熔池溫度突然冷卻后又升高的情況下，就有可能發(fā)生爆發(fā)性噴濺。
2 泡沫性噴濺產(chǎn)生的原因
除了碳的氧化不均衡外，還有如爐容比、渣量、爐渣泡沫化程度等因素也會引起噴濺。
在鐵水Si、P含量較高時，渣中SiO2、P2O5含量也高，渣量較大，再加上熔渣中TFe含量較高，其表面張力降低，阻礙著CO氣體通暢排出，因而渣層膨脹增厚，嚴(yán)重時能夠上漲到爐口。此時只要有一個不大的推力，熔渣就會從爐口噴出，熔渣所夾帶的金屬液也隨之而出，形成噴濺。同時泡沫渣對熔池液面覆蓋良好，對氣體的排出有阻礙作用。嚴(yán)重的泡沫渣可能導(dǎo)致爐口溢渣。顯然，渣量大時，比較容易產(chǎn)生噴濺;爐容比大的轉(zhuǎn)爐，爐膛空間也大，相對而言發(fā)生較大噴濺的可能性小些。
3金屬噴濺產(chǎn)生的原因
當(dāng)渣中TFe含量過低，熔渣粘稠，熔池被氧流吹開后熔渣不能及時返回覆蓋液面，CO氣體的排出帶著金屬液滴飛出爐口，形成金屬噴濺。熔渣“返干”也會產(chǎn)生金屬噴濺?？梢姡纬山饘賴姙R的一些原因與爆發(fā)性噴濺正好相反。
二、預(yù)防措施
1 正確的槍位控制
在某種程度上復(fù)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼的氧槍操作主要是通過槍位的變化來調(diào)節(jié)和控制爐渣中有合適的(FeO)含量，以滿足吹煉過程各期的需要。如果(FeO)控制不當(dāng)，會給吹煉帶來困難，如化渣太晚，易“返干”;或化渣太早，易噴濺，因此控制噴濺的關(guān)鍵就是要控制吹煉槍位。
1.1吹煉前期槍位的調(diào)節(jié)和控制
開吹前操作人員應(yīng)詳細(xì)了解以下情況：
a)鐵水成分，主要是硅、硫、磷的含量;
b)鐵水溫度;
c)爐子情況，是新爐還是老爐，是否補爐，裝入量是多少，爐內(nèi)是否有剩余鋼水和爐渣等;
d)吹煉的鋼種及其對造渣、溫度控制的要求;
e)上一班或上一爐操作情況，現(xiàn)在爐子的液面和爐底等。
對上述情況必須做到心中有數(shù)。前期調(diào)節(jié)和控制的原則是早化渣、化好渣。吹煉前期的特點是硅、錳迅速氧化、渣中SiO2濃度大，熔池溫度不高，此時要求將加入爐內(nèi)的石灰盡快地化好，以便形成堿度≮1.5～1.7的活躍爐渣，以減輕酸性渣對爐襯的侵蝕，并增加吹煉前期的脫硫與脫磷率。為此，應(yīng)采用較高的槍位，如果槍位過低，不僅因渣中(FeO)低會在石灰表面形成高熔點而且致密的2CaO•SiO2，阻礙石灰的熔化，還會由于爐渣未能很好地覆蓋熔池表面而產(chǎn)生噴濺，當(dāng)然，前期槍位也不宜長時間過高，以免發(fā)生嚴(yán)重噴濺。
正確地控制前期溫度，如果前期溫度低，爐渣中積累起大量的氧化鐵，隨后在元素氧化，熔池被加熱時，往往突然引起碳的激烈氧化，容易造成爆發(fā)性噴濺。在爐溫很高時，可以在提槍的同時適當(dāng)加一些石灰，稠化熔渣，有時對抑制噴濺也有些作用，但加入量不宜過多，加入的石灰化完后，如果不繼續(xù)加人石灰就應(yīng)當(dāng)適當(dāng)降槍，以便降低∑(FeO)，以免在硅錳氧化結(jié)束和熔池溫度升高后強烈脫碳時發(fā)生嚴(yán)重噴濺。
1.2吹煉中期的槍位控制
吹煉過程槍位控制的基本原則是：繼續(xù)化好渣、化透渣、快速脫碳、不噴濺、熔池均勻升溫。吹煉中期的特點是強烈脫碳，在這個階段中，不僅吹人的氧氣全部用于碳的氧化，而且渣中的氧化鐵也大量被消耗，渣中∑(FeO)的降低將使?fàn)t渣的熔點上升，流動性下降，出現(xiàn)“返干”現(xiàn)象，影響硫、磷的去除甚至于發(fā)生回磷現(xiàn)象，噴濺也嚴(yán)重，為了防止中期爐渣返干，應(yīng)該適當(dāng)提槍，使渣中有適當(dāng)?shù)?sum;(FeO)。
1.3吹煉后期的槍位控制
后期的任務(wù)是進(jìn)一步調(diào)整好爐渣的氧化性和流動性，繼續(xù)去除硫、磷、使熔池鋼液成分和溫度均勻，穩(wěn)定火焰，便于準(zhǔn)確地控制終點，壓槍速度要緩慢，切忌過快，否則會引起噴濺，冶煉低碳鋼，很多采用的是增碳法，所以后期非常注意加強熔池攪拌以加速后期脫碳，均勻熔池的溫度和成分以及降低終渣的∑(FeO)含量。為此在過程化渣不太好，或者中期爐渣返干較嚴(yán)重時，后期應(yīng)首先適當(dāng)提槍化渣，而在接近終點時，再適當(dāng)降槍，以加強熔池攪拌，使熔池的溫度和成分均勻化，降低終渣中的∑(FeO)，提高金屬和合金收得率并減輕對爐襯的侵蝕。
2 合理的爐型控制
保持合理的爐型是在現(xiàn)有技術(shù)和設(shè)備條件下控制噴濺最有效的方法，如應(yīng)有適當(dāng)?shù)臓t底高度和液面，根據(jù)冶煉鋼種采取合適的底吹模式，如果發(fā)現(xiàn)爐底上漲較高，要及時采取措施進(jìn)行處理，處理爐底操作應(yīng)采取勤、輕處理原則。
2.1可以采用留渣后，用頂槍進(jìn)行適當(dāng)吹掃;
2.2減少濺渣頻率，并適當(dāng)縮短濺渣時間
2.3連續(xù)冶煉3—4爐低碳鋼，低碳、高氧化鐵渣出鋼。
2.4適當(dāng)降低爐渣堿度和氧化鎂含量。
2.5做好熱平衡，力求做到熱量略富裕，這樣既能保住終點碳，又不因為熱量太富裕冷卻料用量大噴濺難控制;還可以采用留渣操作，濺渣護(hù)爐時不要把爐渣濺干，在爐內(nèi)留1/3左右的爐渣，剩余的爐渣在下爐吹煉時有利于前期快速成渣，同時減少了冷卻劑的加入量和爐渣的泡沫化程度，并將泡沫化高峰前移，從而達(dá)到控制噴濺的目的，在爐渣嚴(yán)重泡沫化時，短時間提高槍位，使氧槍超過泡沫的熔池面，用氧氣射流的沖擊破壞泡沫，減少噴濺。
另外禁止超裝，提高準(zhǔn)裝入率，穩(wěn)定原材料質(zhì)量，提高操作水平也是控制噴濺的有效手段;特別是對于中小型轉(zhuǎn)爐。
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