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轉爐煉鋼噴濺產生的原因分析和預防措施

2019-05-22 09:46:00     作者:

  一、產生原因
  轉爐常見噴濺主要分為爆發性噴濺、泡沫性噴濺和金屬噴濺。
  1爆發性噴濺產生的原因
  熔池內碳氧反應不均衡發展,瞬時產生大量的CO氣體,這是發生爆發性噴濺的根本原因。
  碳氧反應:[C]+(FeO)={CO}+[Fe]是吸熱反應,反應速度受熔池碳含量、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,抑制了正在激烈進行的碳氧反應;供人的氧氣生成了大量(FeO)并聚積;當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,碳氧反應重新以更猛烈的速度進行,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,就有可能發生爆發性噴濺。
  2泡沫性噴濺產生的原因
  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。嚴重的泡沫渣可能導致爐口溢渣。顯然,渣量大時,比較容易產生噴濺;爐容比大的轉爐,爐膛空間也大,相對而言發生較大噴濺的可能性小些。
  3金屬噴濺產生的原因
  當渣中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”也會產生金屬噴濺。可見,形成金屬噴濺的一些原因與爆發性噴濺正好相反。
  二、預防措施
  1正確的槍位控制
  在某種程度上復吹轉爐煉鋼的氧槍操作主要是通過槍位的變化來調節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,會給吹煉帶來困難,如化渣太晚,易“返干”;或化渣太早,易噴濺,因此控制噴濺的關鍵就是要控制吹煉槍位。
  1.1吹煉前期槍位的調節和控制
  開吹前操作人員應詳細了解以下情況:
  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,現在爐子的液面和爐底等。
  對上述情況必須做到心中有數。前期調節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生噴濺,當然,前期槍位也不宜長時間過高,以免發生嚴重噴濺。
  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,容易造成爆發性噴濺。在爐溫很高時,可以在提槍的同時適當加一些石灰,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,如果不繼續加入石灰就應當適當降槍,以便降低∑(FeO),以免在硅錳氧化結束和熔池溫度升高后強烈脫碳時發生嚴重噴濺。
  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,不僅吹入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)的降低將使爐渣的熔點上升,流動性下降,出現“返干”現象,影響硫、磷的去除甚至于發生回磷現象,噴濺也嚴重,為了防止中期爐渣返干,應該適當提槍,使渣中有適當的∑(FeO)。
  1.3吹煉后期的槍位控制
  后期的任務是進一步調整好爐渣的氧化性和流動性,繼續去除硫、磷、使熔池鋼液成分和溫度均勻,穩定火焰,便于準確地控制終點,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重時,后期應首先適當提槍化渣,而在接近終點時,再適當降槍,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。
  3合理的爐型控制。
  保持合理的爐型是在現有技術和設備條件下控制噴濺最有效的方法,如應有適當的爐底高度和液面,根據冶煉鋼種采取合適的底吹模式,如果發現爐底上漲較高,要及時采取措施進行處理,處理爐底操作應采取勤、輕處理原則。
  3.1可以采用留渣后,用頂槍進行適當吹掃;
  3.2減少濺渣頻率,并適當縮短濺渣時間
  3.3連續冶煉3~4爐低碳鋼,低碳、高氧化鐵渣出鋼。
  3.4適當降低爐渣堿度和氧化鎂含量。
  3.5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,濺渣護爐時不要把爐渣濺干,在爐內留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,從而達到控制噴濺的目的,在爐渣嚴重泡沫化時,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,提高準裝入率,穩定原材料質量,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爐。

來源:中國冶金技術網

編輯:陳曦

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