转炉炼钢喷溅产生的原因分析和预防措施
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原因主要是控制氧枪枪位,枪位过高就会泡沫喷溅,枪位过低产生金属喷溅。
枪位合适的时候就不会喷溅了。
另外一种是熔池不均匀沸腾造成的,注意控制熔池温度,使熔池均匀升温。
还有一种是吹炼中期,炉渣反干造成的,炉渣反干主要是由于渣中TFe过少造成的,可以适当提枪,注意不要过多,避免再造成泡沫渣喷溅。
枪位控制可以根据所在厂得铁水成分、温度等条件,以及炉型来选择合适的枪位。
枪位有高-低-高,高-低-高-低等很多种,要具体看情况。
温度控制,主要是控制吹炼中期石灰、铁矿石等料的加入量及时间,注意不要一下子加很多料,否则会造成局部熔池温度过低,碳氧反应不均匀,容易产生爆沸.处理A、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。
主要是控制氧枪枪位,枪位过高就会泡沫喷溅,枪位过低产生金属喷溅。
枪位合适的时候就不会喷溅了。
B、产生原因:1、爆发性喷溅:熔池不均匀沸腾造成的,即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。
注意控制熔池温度,使熔池均匀升温。
处理:这种情况尽量避免,很容易发生危险。
加料时注意分批次加料,少量多次。
2、泡沫性喷溅,主要是由于枪位过高,此外还有如炉容比、渣量、炉渣泡沫化程度等因素也会引起喷溅。
即渣过度泡沫化,涌出炉口。
处理:降枪。
3、金属喷溅,枪位过低,或者在吹炼中期炉渣反干造成的。
炉渣反干主要是由于渣中TFe过少造成的,可以适当提枪,注意不要过多,避免再造成泡沫渣喷溅。
枪位过低,氧流直接冲入熔池,造成金属飞溅。
处理:吹炼前期如果是枪位过低造成金属飞溅的话,就提枪。
如果是吹炼中期炉渣反干,就先提枪再降枪;提枪是为了增加渣中TFe的量,量达到后就降枪,免得TFe过多,造成渣过度泡沫化,就会产生泡沫喷溅。
C、控制措施:1、选择正确的枪位。
枪位控制可以根据所在厂得铁水成分、温度等条件,以及炉型来选择合适的枪位。
枪位有高-低-高,高-低-高-低等很多种,要具体看情况。
转炉炉内“喷爆”原因分析及预防对策吴湧涛;黄志强;熊永平;尹振江【摘要】结合事故统计分析将转炉炉内“喷爆”事故分为材料引起“喷爆”、操作引起“喷爆”、设备引起“喷爆”、工艺引起“喷爆”、综合因素引起“喷爆”等五类,剖析了“喷爆”产生机理,并就“喷爆”事故预防原则与控制重点进行了探讨.【期刊名称】《河南冶金》【年(卷),期】2014(022)004【总页数】4页(P19-22)【关键词】喷爆;机理;预防;控制【作者】吴湧涛;黄志强;熊永平;尹振江【作者单位】方大特钢科技股份有限公司;方大特钢科技股份有限公司;方大特钢科技股份有限公司;方大特钢科技股份有限公司【正文语种】中文0 前言转炉是炼钢的容器和冶炼发生器皿,铁水、废钢、生铁、造渣材料、护炉材料、含铁物质、氧气等在转炉内激烈反应进行冶炼,控制不当时炉内反应的激烈程度大于转炉容器“容忍”的空间,即刻发生“喷爆”,炉内材料高温熔融物、气体从炉口,或炸开炉体薄弱部位“飞”出,巨大的“气浪”冲击和高温熔融物的伤害,造成设备损坏和人员伤亡,形成事故。
因此,对“喷爆”事故进行分析,查找事故原因,制定防范措施具有极其重要的意义。
1 转炉炼钢系统构成1.1 转炉冶炼工艺流程转炉冶炼分为五步:①通过行车将铁水、废钢、生铁等原料加入转炉;②转炉降氧枪供氧吹炼,期间通过炉顶料仓加入造渣等材料;③倒炉倒渣、取样、测温等;④转炉出钢脱氧合金化处理;⑤溅渣护炉。
转炉冶炼工艺流程如图1所示。
图1 转炉冶炼工艺流程1.2 转炉炼钢流程构成要素构成转炉冶炼的要素有:转炉炉体,转动炉子的传动机构,铁水、生铁、造渣料等原材料,加入原材料的行车,倒渣的炉口、密封炉口的烟罩、烟道、承重转炉的托圈、下料管等水冷件及其水冷系统,氧枪及供氧系统。
这些要素的关联关系如图2所示。
图2 转炉炼钢构成要素关联示意图2 转炉炉内“喷爆”事故机理转炉炼钢是一个高温的物理化学反应过程,整个工艺过程都在高温状态下进行。
转炉炼钢生产常见事故及应急预案转炉炼钢是钢铁生产中最重要的工艺之一,但同时也存在各种潜在的危险和风险,可能会导致生产事故的发生。
为此,制定和实施应急预案是非常重要的,以下是转炉炼钢生产常见事故及应急预案。
一、突然炸裂事故炉体结构松散,冷却水压力异常或内部炸药造成的爆炸等,这些原因会导致转炉出现突然炸裂事故。
应急预案:1. 事故发生后,立即通知安全、运行、设备等相关人员组织应急处置。
2. 在事故现场封锁周围地区,保护人员安全,并对现场进行处理。
3. 召开应急小组会议,指派专人负责事故调查和事故原因分析。
4. 根据事故原因,采取措施加强各项安全控制,以遏制类似事故再次发生。
二、熔渣的泄漏事故转炉炉口保护不力、熔渣清理不及时等原因,可能导致熔渣泄漏。
应急预案:1. 发现熔渣泄漏时,立即停炉。
2. 对泄漏的熔渣进行处理并清理现场。
3. 排查熔渣泄漏原因,并采取措施加强熔渣控制,4. 借鉴经验,改进工作流程,预防类似事故再次发生。
三、转炉过程中发生钢水喷溅事故转炉炉口开启不当、钢包压力不稳定或钢包温度偏高等原因,可能导致钢水喷溅。
应急预案:1. 发生钢水喷溅事故时,立即停炉断电。
2. 在现场封锁和警戒周围地区。
3. 确认现场安全后,进行喷溅钢水的清理工作。
4. 对事故原因进行调查和分析,并整改工作流程,加强安全管理。
四、炉蜗杆断裂事故转炉在卸载钢水过程中,由于操作不当、运行不正常等原因,可能会导致炉蜗杆断裂。
应急预案:1. 火速停机,拉开排放阀门,排出转炉内的钢水。
2. 对现场进行封锁,防止人员进入受伤。
3. 对断裂蜗杆进行处理。
4. 进行事故原因分析,制订相关的措施,加强安全工作。
五、产生废气冒烟事故转炉炉顶密封不良、油气回收装置故障等原因,可能导致强烈废气冒烟。
应急预案:1. 及时切断气路和电源,停机检查。
2. 紧急提升废气净化设施的效率,降低污染物排放。
3. 进行现场排查,确定废气冒烟的原因。
4. 根据事故原因制定措施,加强废气净化装置的维护管理。
转炉喷溅产生原因及控制技术任宏伟,周德馨(天津天铁冶金集团热轧板有限公司,河北涉县056404)[摘要]针对转炉下枪吹炼过程中的喷溅问题,分析出其产生原因,进行了物料平衡与热平衡计算,通过合理地配合布料和枪位、控制生料与含铁物料的使用、人为地加入辅料调整操作,改变炉内化学反应的速度,有效控制了转炉吹炼喷溅问题,降低生产成本,取得了较好的经济效益。
[关键词]转炉;吹炼;喷溅;反应;热平衡Cause and Control Technology of Converter SplashingREN Hong-wei and ZHOU De-xin(Tiantie Plate Hot Rolling Co.,Ltd.,She County,Hebei Province 056404,China)AbstractThe cause of splashing produced by lowering lance to blow in converter was analyzed.Materialbalance and thermal balance calculation was conducted.Measures were taken of reasonably matching materi -al distribution and lance position,controlling unheated raw material and ferrous material,artificially adding accessories to adjust operation and changing chemical reaction speed in converter to effectively curb splash -ing problem and reduce production cost.Good economic benefits were obtained.Key words converter,blowing;splash,response,thermal equilibrium收稿日期:2017-01-06修回日期:2017-01-20作者简介:任宏伟(1987—),男,主要从事炼钢精炼方面的研究工作。
转炉炼钢喷溅原因及预防措施
刘曙光;杨晓江;张大勇;孟凡陈;张响;宋延辉;兰艳梅
【期刊名称】《河北冶金》
【年(卷),期】2012(000)009
【摘要】针对转炉冶炼过程中常见的喷溅现象,结合唐钢实际,对喷溅产生原因、时间及类型进行了分析,并提出了相应的改进措施.通过对炉料结构的优化、渣料加入时间的掌握、枪位的控制,冶炼过程喷溅得到了有效遏制,钢铁料消耗大幅下降,成本指标的控制也取得了较好的效果.
【总页数】4页(P56-59)
【作者】刘曙光;杨晓江;张大勇;孟凡陈;张响;宋延辉;兰艳梅
【作者单位】河北钢铁集团唐钢公司第一钢轧厂,河北唐山063016;河北钢铁集团唐钢公司第一钢轧厂,河北唐山063016;河北钢铁集团唐钢公司第一钢轧厂,河北唐山063016;河北钢铁集团唐钢公司第一钢轧厂,河北唐山063016;河北钢铁集团唐钢公司第一钢轧厂,河北唐山063016;河北钢铁集团唐钢公司第一钢轧厂,河北唐山063016;河北钢铁集团唐钢公司生产制造部,河北唐山063016
【正文语种】中文
【中图分类】TF703.6
【相关文献】
1.转炉炼钢喷溅现象的成因分析和预防措施 [J], 王慧;
2.转炉炼钢喷溅的控制及预防措施 [J], 王三忠;李文山;吕亚
3.转炉炼钢喷溅现象的成因分析和预防措施 [J], 王慧
4.转炉喷溅产生的原因及预防措施 [J], 周军
5.转炉前期喷溅的原因及预防措施 [J], 顾兆祖;吕爱强
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转炉炼钢喷溅产生的原因分析和预防措施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。
转炉渣中Feo 含量对转炉喷溅具有重要影响。
低磷铁水的转炉渣可以根据Feo —2SiO 2SiO —CaO 系二元相因来计算炉渣的液、固相比率,若固定CaO/SiO2的比率,可计算出1400℃ 下不同Feo 含量的渣中液相物质所,片比率。
也可以固定Feo 含量,计算不同碱度下炉渣液相所,片比率。
随Feo 含量的增加,无论高碱度还是低碱度,炉渣液相比率都明显上升;而对应某一固Feo 含量的渣系中,当R >2.5时,碱度对液相比率的影响不大。
可见Feo 是影响炉渣液相比率的主要因素。
喷溅的发生除了碳氧反应产生的瞬时气体流量影响外,液相渣量的增大和炉渣表面张力的降低也是诱发喷溅的重要原因。
渣中氧化铁含量过高,既增加液相渣量,又降低炉渣表面张力,是转炉冶炼低磷铁水时发生喷溅的最重要的原因。
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。
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.理喷溅机; 转炉使用的氧化剂主要是氧气,纯度>98%使用压力为6~12kgf/cm2通过吹氧来降低钢水中的碳含量。
并氧化其它元素。
碳氧反应的方程式为:[C]+[O]={CO}↑+Q反应生成CO,并放出大量的热。
本炉冶炼终点含C0.10%。
剔除锰铁及碳化硅进入钢中的碳,冶炼终点碳低于0.05%。
说明本炉钢是过氧化钢,根据钢中碳与氧的乘积为一常数[C][O]=m这一原理,说明本次钢中含有大量的[0],钢中氧与投入包底的碳化硅突然反应,产生大量的CO气体,将钢水、钢渣喷出。
同时,由于钢水过氧化,钢中氧含量高,钢中氧的溶解度随着温度的降低而下降,随着温度的下降钢中的氧大量析出,产生大量的气体,也是造成大喷的主要原因。
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。
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。
金属喷溅产生的原因(1)吹炼前期顶吹氧气转炉炼钢中,氧气流股先与铁发生反应,生成的氧化铁再和其他杂质按亲和力大小顺序进行反应。
如果一次反应速度大于二次反应,那么渣中氧化铁积累,相反则渣中氧化铁含量降低。
开吹2min、3min后,Si、Mn等元素的氧化反应己接近尾声,此时氧化铁的积累与消耗取决于C—O反应速度。
温度越高,C—O反应驱动力越大,渣中氧化铁不易累计,反之则易累计。
因此,前期温度偏低,C—O反应滞后,渣中积累氧化铁。
当熔池温度升高到C—O 反应所需要的温度时,C开始强烈氧化,渣中积累的(Feo)给C—O反应提供了一个很大的附加供氧量,瞬间反应产生的气体流量猛增,而此时炉渣的碱度较低,很容易造成前期低温喷溅。
枪位较低时,氧气流股穿透深,具有较强的搅拌作用,生成的(Feo)容易与其他液相元素发生反应,且深吹流股在熔池内部产生气泡,形成了大量的C—O反应的成核点,促进了前期C—O反应的进行,因此,枪位较低时不利于渣中Feo的积累。
所以前期降低枪位能在一定程度上抑制前期低温喷溅。
从生产实践中看,前期温度偏低是造成前期低温喷溅的主要原因,枪位对前期喷溅也有一定影响。
(2)吹炼中期中期喷溅的发生有两种情况:一种是枪位长时间过高造成渣中(Feo)积累过多;一种是返干后调整过头产生喷溅。
①转炉吹炼中期,氧气流股淹没在乳化渣中,氧气的供给为混合供氧。
其中,氧气流股与乳化进入渣中的钢水液滴直接反应为直接供氧,氧气流股发性喷溅。
通过氧化炉渣供氧为间接供氧。
由于间接供氧扩散阻力较大,有利于氧化铁的积累。
中期吹炼时,由于钢水液滴的比重比炉渣大,因此乳化液的下部钢水液滴的密度高,上部低。
枪位高,则间接供氧比例大,渣中(Feο)易积累,当枪位长时间偏高,渣中(Feο)积累到一定程度时,就会产生持续的喷溅。
②渣返干后,钢水液面裸露在氧气流股下,由于剧烈剧烈的C—O反应,钢水液面上涨,枪位不够高时,仍然是直接氧化,渣中(Feο)无法累积,只有吊枪至足够高度,氧气流股不能直接接触钢液从而发生以下反应:2O +2CO=2CO2CO+Fe= Feο+CO由于反应2CO+Fe= Feο+CO是强吸热反应,使钢液局部降温,抑制了C—O反应,此时2渣中(Feο)才开始积累,随着(Feο)增加,熔渣中高熔点物质的熔点降低融化,如果降枪不及时就会引起爆发性喷溅。
(3)吹炼后期后期的喷溅基本上都是错误的操作引起的,如温度过高时加入含氧化铁的冷却剂,致使产生爆发性喷溅等。
预防措施钢水过氧化是产生喷溅的主要原因。
因此,如何避免钢水过氧化是预防钢水大喷的根本措施。
炉前在冶炼操作时,应采取的措施是增大供氧强度,采用多孔喷头,低枪位操作,这样可以降低渣中Feο含量从而降低钢中氧含量,提高一次拉碳命中率,应尽量减少补吹。
加入合金脱氧时,应按照先弱后强的顺序,先加入硅铁,然后加入锰铁,以保证良好的脱氧效果。
保证拉碳准确,避免过低量的碳,然后补加碳粉或SiC来增碳,从而降低钢中的氧含量。
加入碳粉或碳化硅时,不要将碳粉或碳化硅一次性加入包底,以防被钢包底部渣子裹住,钢水翻入后,不能及时反应,待到温度达到碳氧反应条件后,急剧反应,另外,在钢包水中不能自动开浇,用氧气烧眼引流时,大量的氧气进入钢包中,打破钢包内原有的平衡,钢包内原有存在的大量气体,在外界因素的导致下,突然反应而导致大喷。
钢包要洁净,以防钢水注入钢包前期温度过底,碳粉或碳化硅与钢中氧不反应,待温度升高后,突然反应造成大喷。
炉前要加强吹氩搅拌,通过吹氩,来均匀钢水成份、温度,确保气体和夹杂物上浮,保证吹氩时间大于3min,吹氩压力保证钢包内钢水微微浮起为最佳,钢水翻花太大,钢包内钢水渣层被破坏,钢水吸气,使钢水二次氧化,钢水不翻花,吹氩搅拌效果不好,达不到去气去夹杂的效果。
加强终脱氧力度,凡终点碳低于0.05%个时,应加大硅铝钡量用,将硅铝钡用量提高到0.5~1kg/t。
连铸浇铸前必须将包盖扣好,钢包沿要清理好,以防止包盖不严,钢水、钢渣从缝隙中喷出,并在适当增加大包包盖的宽度。
防止钢包喷溅的关键是炉前避免出过氧化钢。
因此,规范炉前冶炼操作是杜绝过氧化钢出现的主要措施。
顶吹转炉吹炼低碳钢种,可以直接一次拉碳,但为了一次有效地去除磷、硫,并使终点温度达到钢种要求,在吹炼低碳钢时,都要采用高拉调温一次补吹的工艺操作。
第一次拉碳时,钢中含碳量最好控制在0.16%~0.20%的范围内,倒炉测温、取样,根据炉温确定冷却剂加入数量,根据含碳量确定补吹时间。
注意控制好炉渣,早化渣、化好渣,全程化透。
通过调节枪位促进化渣。
第一次倒炉时要尽量多倒渣,可以加入石灰和白云石调温,如果加入调温剂的数量较多,可以在开始氧化时分批加入。
为了加强熔池搅拌,补吹时采取稍低的枪位,或者提高供氧压力。
终点钢水的温度应根据钢种的要求,考虑加入合金的数量、种类、吹氩及倒包等因素来确定。
采用炉外脱氧,合金全部加在钢包内,出钢量到1/3时开始加合金,出钢到3/4时全部加完,严禁合金先加入钢包后再出钢。
正缺的枪位控制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(Feο)含量,以满足吹炼过程各期的需要。
如果(Feο)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。
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(Feο)低会在石灰表面形成高熔点而且致密的2 CaO·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∑(Feο),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。
吹炼中期的枪位控制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∑(Feο)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∑(Feο)。
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∑(Fe ο)含量。