在转炉吹炼过程中,主要化学热来源于碳、硅、锰元素氧化,前期主要是硅、锰氧化,当达到碳的氧化转化温度后(1370℃为氧化转化温度,1470℃以上碳氧剧烈反应),由硅锰氧化反应转换为碳氧化反应。碳氧反应的不健康发展是喷溅产生的根源,而喷溅对铁料损失、炉况冲刷、设备损坏、职工安全均会产生不良影响。本文从喷溅分类、影响因素及预防控制措施等角度进行简要论述。
喷溅种类及原因
爆发性喷溅
爆发性喷溅产生的原因主要是熔池内碳氧反应不均衡发展,瞬时产生大量的CO气体。
碳氧反应对温度的变化非常敏感,在1470℃以下碳氧反应受到抑制,而在1470℃以上时则能顺利进行。
操作不当就会使熔池温度骤降到1470℃以下,供氧生成的FeO聚积,而后随着温度升高至1470℃以上,则会发生激烈的碳氧反应,从而造成喷溅。
泡沫渣喷溅
泡沫性喷溅产生的原因主要是炉渣泡沫化严重时,使渣层变厚,阻碍CO气体顺畅排出而造成。
除了碳氧反应不均衡外,还与炉容比的大小、渣量多少及熔渣泡沫化程度等有关。
金属喷溅
金属喷溅产生的原因主要是渣中TFe过低,熔渣流动性不好,氧气流直接接触金属液面,碳氧反应生成的CO气体排出时带动金属液滴飞出炉外而形成。
金属喷溅也往往与操作不当有很大关系,如:长时间枪位过低、二批料加入过早、炉渣未化透就急于降枪脱碳等,都有可能产生金属喷溅。
影响喷溅的因素
1、炉容比:炉容比V/T≤0.80的都易发生炉渣喷溅。
2、当生铁块加入过多时,转炉炼钢出现熔池温度低、石灰不易熔化、炉口溢渣、金属消耗增加、脱磷困难、终点命中率降低等问题。(一般要求生铁加入量≤总装入量的10%)
3、熔池温度低,金属的粘度加大,废钢熔化困难。熔池温度降低100℃,金属的粘度增加0.18 Pa ·s。金属粘度高降低了熔池传热、传质速度。
4、枪位控制:
(1)枪位较高时(即软吹), 有利于渣中氧化铁积累,尤其当加入了过多轻废钢或生铁块,前期熔池温度偏低时。当熔池温度升高(大于1470℃), 碳元素开始强烈氧化时,渣中积累的(FeO)给碳、氧元素反应提供了一个很大的附加供氧量,瞬时(CO)流量猛增,而高(FeO)、低碱度的炉渣又为喷溅提供了良好条件 。这时,很容易造成前期低温喷溅。
(2)枪位较低时(即硬吹),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,且深吹流股穿透在熔池内部产生气泡,形成了大量的碳、氧元素反应的成核点,促进了前期碳氧反应 。因此,枪位较低时不利于渣中FeO的积累。因此,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,前期枪位对渣中(FeO)量有影响。因此枪位对前期喷溅也有一定影响。
前期枪位的正确操作是,当温度偏低时,应把开吹枪位降至基本枪位以下0.2m左右,吹炼1分钟左右待温度上升后再加入渣料或调整枪位。
总结控制喷溅的措施
1、外界因素:
(1)避免转炉超装,确保合理的炉容比,为防止炉渣喷溅,转炉要确保工作状态的V/T≥0.80;
(2)优化钢铁料组成,生铁块的加入量不大于10%
2、控制炉渣(FeO)含量,防止 (FeO)含量过高:
(1)要避免为了化渣长期采用过高枪位的操作
(2)要防止冶炼前中期熔池温度过低,或冶炼中后期熔池温度偏高时,突然降低熔池温度,使碳氧反应被压抑,导致炉渣(FeO)聚集的操作:
A)当铁水温度偏低时,及时降低废钢比,加料前先吹1分钟左右,并减少第一批渣料中冷却效应较大的烧结矿的加入量。
B)第二批料不宜加入太早。
C)冶炼过程中,加入烧结矿的单耗不宜太大,应少加勤加
3、发现即将发生喷溅时,及时压喷:根据喷溅类型确定加料、动枪或调整氧压操作,或三者结合使用;
(注:①在冶炼前中期为了化渣,往往采用枪位较高的“化渣枪位”操作,在熔池温度偏低的情况下,若发现喷溅预兆时,可适当降枪进行压喷操作。这一方面降低炉渣(FeO)含量,另一方面增大金属熔池搅拌力,提高熔池温度。
②在冶炼中后期化渣后,降枪过低、熔池温度偏高的情况下,若发现喷溅预兆时,可适当提枪加料压喷,这一方面是减缓碳氧反应速度,减少气体产生量,另一方面借助氧气流股的冲击力,打开气体排出通道,同时降低温度。)