・酒钢科技２０１４年第３期・ 转炉前期喷溅的原因及预防措施 顾兆祖．吕爱强 （酒钢集团宏兴股份公司炼轧厂，甘肃，嘉峪关，７３５１００） 摘要：本文主要介绍了转炉产生前期喷溅的原因以及发生喷溅的条件，特征，详细分 析了产生喷溅的特征条件，结合实践论述各类条件下产生喷溅的原因，同时，就如何抑制各 类原因引起的喷溅，制定了控制措施。 关键词：喷溅；转炉；炉容比；氧枪 Ｔｈｅ Ｃａｕｓｅｓ ａｎｄ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｖｅ Ｍｅａｓｕｒｅｓ ｏｆ Ｅａｒｌｙ Ｓｐｌａｓｈｉｎｇ ｉｎ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ Ｓｔｅｅｌｍａｋｉｎｇ ＧＵ Ｚｈａｏ－ｚｕ．ＬＶ Ａｉ－ｑｉａｎｇ （Ｓｔｅｅｌｍａｋｉｎｇ ａｎｄ ｒｏｌｌｉｎｇ ｐｌａｎｔ ｏｆ ｔｈｎ￣ｎｇ Ｉｒｏｎ＆Ｓｔｅｅｌ Ｃ０．ｈｄ．，Ｊｉｕｑｕａｌｌ Ｉｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，ｌｉａｙｕｇｕａｎ，７３５１００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｍａｉｎｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｓｐｌａｓｈ ｉｎ ｔｈｅ ｅａｒｌｙ ｓｔａｇｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｓｐｌａｓｈ ｉｎ ｄｅｔａｉｌｓ， ａｎｄ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｃａｕｓｅ ｏｆ ｓｐｌａｓｈ ｕｎｄｅｒ ａｌｌ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃｅ．Ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ，ｉｔ ｆｏｒｍｕｌａｔｅｓ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｏｎ ｈｏｗ ｔｏ ｒｅｓｔｒａｉｎ ｔｈｅ ｓｐｌａｓｈ ｏｆ ａｌｌ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ＣａＵＳｅＳ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：ｓｐｌａｓｈ；ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ；ｆｕｒｎａｃｅ ｃａｐａｃｉｔｙ ｒａｔｉｏ；ｏｘｙｇｅｎ ｌａｎｃｅ １前言 从现场实际操作统计分析。转炉的喷溅大多 发生在开吹４—５分钟，喷溅具有一定的规律性。 喷溅是顶吹转炉操作过程常见的一种现 通过对转炉前期无喷溅和喷溅炉次对比分 象，据统计，转炉大喷造成的金属损失约３．６％。 析，通过对比开吹５分钟后取得渣样对比化验 小喷造成的金属损失约１．２％，造成大量的钢产 分析，炉渣中ＦｅＯ成分有明显的区别。结果如下 量损失。另外喷溅还严重冲刷炉衬，造成粘枪、 表： 粘烟道等生产事故，严重的喷溅还会引起设备、 表１渣样对比结果 安全事故的发生，造成转炉操作过程安全隐患 名称 ＦｅＯ含量（％） 增加。 有喷溅 ２４ ２喷溅产生的原因及条件特征 无喷溅 ｌ２ 一６０一 从喷溅的原理分析，促使转炉喷溅的主要 动力氧气气流的冲击力和碳激烈氧化形成大量 的ＣＯ气体．所以喷溅与氧枪供氧强度和碳氧反 应的激烈程度有关，还与渣中氧化铁、铁水条 件、炉容比、枪位等条件有关系。 ２．１喷溅的条件 ２．１．１产生大量ＣＯ气体 文献【ｌ】表明，中小型转炉（２０～ｌｏｏ０，炉子有效 高度为４～７ｍ。当氧压为Ｏ．７５～１．ＯＭＰａ时，金属与 炉渣的飞溅高度为１．５ｍ左右，因此单独氧气流 股的冲击能量，不可能将金属炉渣带出炉口，引 起喷溅。 通过碳氧反应的梯形模型表明，转炉炼钢 一般在４ ５ｍｉｎ即到达第一个临界点，碳氧反应 速度达到了最大值，在此情况下产生大量的ＣＯ 气体．巨大的搅拌能量是氧气流股能量的５－９ 倍。ＣＯ气体搅拌能量是推动转炉内钢水、炉渣 喷溅的主要动力。 ２．１．２炉渣泡沫化 氧气转炉冶炼过程中炉渣泡沫化是根据冶 炼过程和时间不断变化的，而炉渣碱度、铁水条 件对炉渣泡沫性的影响很显著。冶炼开始开吹 ４—５ｍｉｎ时。炉渣碱度已慢慢提高到２．０左右，相 应炉渣的泡沫性增加，而此时转炉炉内碳氧反 应速度也达到了最大值，ＣＯ产生的气体能量和 炉渣的泡沫性达最大值，此时冶炼过程炉内在 这两个条件的影响下炉渣喷溅随之发生。 ２．１．３炉容比 转炉在开吹４—５ｍｉｎ时．都存在易喷溅的可 能。但是在现场实际操作过程中并不是所有的 转炉在此时都会发生喷溅，研究发现一些炉容 比大的转炉基本上不喷溅或喷溅很少，钢水收 得率高；而一些炉容比小的转炉往往喷溅比较 严重，钢液收得率低。 从理论上讲，中小型转炉（小于ｌｏｏ０，在供 氧强度为３．０—１４．Ｏｍ３／（ｍｉｎ・ｔ）的情况下，炉容比≤ ０．８０ｍＳ／ｔ的转炉都易发生炉渣喷溅。 ・酒钢科技２０１４年第３期・ ２．１．４渣中氧化铁的含量 吹炼发生时氧气流与铁首先发生化学反 应。生成氧化铁，再和铁水中其它含量元素按与 氧气的亲和能力大小进行反应。如果一次反应 速度大于二次反应速度，那么渣中氧化铁含量 积累。开吹２～３分钟后硅，锰的反应已经接近尾 声．渣中氧化铁的含量，取决于Ｃ一０反应的速 度，温度越高，渣中氧化铁不易积累。反之，前期 温度低，Ｃ一０反应滞后，渣中氧化铁积累。当熔 池温度升高到Ｃ一０反应所需要的温度时，碳开 始强烈氧化。渣中积累的ＦｅＯ给Ｃ一０反应提供 了一个非常大的条件，瞬间Ｃ—Ｏ反应产生大量 的气体．而此时炉渣的碱度较低，炉渣泡沫化严 重容易造成前期喷溅。根据现场实践证实只要 炉渣ｑ￣（ＦｅＯ）＞２０％，就易发生喷溅。 ２．１．５铁水（［Ｓｉ］＋【Ｐ］）含量 随铁水（［Ｓｉ］＋［Ｐ］）提高，冶炼过程渣量相应增 大，炉渣冶炼（ｓｌｏ９和（Ｐ２Ｏ ）增加，炉渣表面张力 下降，粘度增大，使炉渣产生泡沫化。而（［Ｓｉ］＋【Ｐ］） 含量约高的铁水，渣中（Ｓｉ０２）和（Ｉ）２Ｏ５）含量越高， 炉渣泡沫化越严重。 ３控制喷溅的措施 ３．１枪位控制 冶炼过程枪位的控制对炉内熔池搅拌动力 起主要作用，提高枪位可减弱对熔池的搅拌动 力，减缓反应的速度，并能有效击碎和破坏泡沫 渣，使ＣＯ气体从不同部位排出。一般情况，炉渣 溢出是沿着炉壁从炉口排出。炉膛熔池中心由 于氧气流压力等作用排出较少。提高枪位．ＣＯ 排出的面积增大，就可减缓炉口溢渣压力。 ３．２氧压控制 枪位控制一定条件下，供氧压力的变化对 炉内搅拌动力也会产生很大的影响。冶炼提枪 过程如果供氧压力未发生改变，虽然会减小搅 拌能力，缓解和减弱熔池搅拌动力．而冶炼过程 长时间高枪位操作，会使渣中ＦｅＯ含量增加。泡 一６１— ・酒钢科技２０１４年第３期・ 沫化严重。如果提枪的同时进行降压操作，不仅 于０．８０ ｍ３／ｔ，发生喷溅的几率很高，冶炼过程为 可以则减少了供氧量，还会时熔池搅拌动力及 了控制炉容比，必须根据转炉容积的变化．制定 反应减弱。提枪后如果缺乏足够的【Ｏ】与Ｓｉ、Ｍｎ、 合理装入制度，对于小于１００吨的转炉。必须确 Ｆｅ、Ｃ、Ｐ等元素氧化，会迅速降低泡沫渣产生的 保炉容比＞０．８０ｍ３／ｔ。另外，冶炼过程也可以结合 量。当Ｃ一０反应达到平衡状态后，ＣＯ气体含量 铁水条件，氧枪装备合理调整装入量，控制炉容 会得到有效控制和释放，并且降压能减缓Ｃ一０ 比。 反应速度。 ３．３铁水条件的控制 ４结论 控制铁水Ｓｉ、Ｐ含量，改善铁水成分。特别是 （１）冶炼前期炉渣喷溅有一定的规律性。从 Ｓｉ的成分直接影响到渣量的大小，而渣量的大 吹炼时间看，大致是在冶炼开始４～５ｍｉｎ时。 小直接影响喷溅的几率的发生，铁水ｗ（ＳＯ应≥ （２）冶炼炉渣喷溅有五大特征：炉渣大量泡 ０．５０％，最好ｗ（Ｓｉ）≤０．３０％。若铁水Ｓｉ含量高，应 沫化，产生了大量ＣＯ气体，炉容比小，前期炉渣 减少甚至取消含硅高的渣料加人炉内；降低或 （ＦｅＯ）偏高，铁水（【Ｓｉ］＋【Ｐ］）高。 分散产生ＣＯ气体的作用力，缓解炉渣喷溅的发 （３）降低前期炉渣喷溅的主要措施是：控制 生。 枪位、氧压，控制铁水条件，制定合理装入制度， ３．４炉容比的控制 确保炉容ＬＬ＞Ｏ．８０ ｍ３／ｔ，降低炉渣的泡沫性。 从理论上讲，小于１００吨的转炉，炉容比小 参考文献 【ｌ】冯捷，张红文．转炉炼钢生产．北京：冶金工业出版社，２００８：６２－６５．［２１． 『２１黄志勇，颜根发，左都伟．转炉炉渣喷溅的机理及预防措施． 『３１金铁城，于阳．转炉炼钢新工艺、新技术与质量控制实用手册． ［４】吴建伟．对转炉吹炼过程中喷溅的控制［Ｊ】．河北冶金，２００８（３）：２０—２２． 【５】金属材料与冶金工程，２００８（３）：１３—１３． 作者简介：顾兆祖（１９７６一），男，汉，甘肃凉州人，工程师，２００１年毕业于安徽工业大学钢铁冶金专业，现任酒钢炼轧厂 副总工程师，邮箱：ｇｕｚｈａｏｚｕ＠ｊｉｕｇａｎｇ．ｅｏｍ。 一６２—