炼钢转炉喷溅现象的成因分析和预防措施

炼钢转炉喷溅现象的成因分析和预防措施摘要
钢铁料消耗作为衡量一个转炉炼钢厂生产、技术和管理水平的重要
的经济指标，它的成本占整个炼钢厂钢坯成本的70％以上；所以降
低钢铁料消耗能显着降低生产成本，而减少和避免炼钢喷溅低钢铁
料消耗起着非常重要的作用。

在转炉的冶炼过程中喷溅是顶吹转炉
吹炼过程中经常见到的一种现象，喷溅造渣中必然的过程，生产当
中喷溅的控制，减少金属损失是转炉生产的一项重要课题。

本文通
过接近现实的笔触，试述了这一课题。

并且将喷溅的形式做了分类，从生产实践的角度归纳了一些控制转炉喷溅的方法。

关键词:转炉；喷溅；危害；控制
ABSTRACT
steelmaterialconsumptionasameasureofaconvertersteelmakingpl antofproduction,technologyandmanagementlevelofimportantecon omicindicatorsofthetotal,itcostsmorethan70%ofsteelbilletcos t;Soreducesteelmaterialconsumptioncansignificantlyreducethe productioncosts,andreduceandavoidspillagelowsteelmaterialco
nsumptionsteelmakingplaysaveryimportantrole.Thesmeltingproc essinconverterblowingbofspillageisoftenseeintheprocessofaki ndofphenomenon,spittingslagginginevitableprocess,production ofthecontrol,reducespillageofmetallossofconverterproduction isanimportanttopic.Thisarticlethroughrealisticbrushworks,tr ythistopicdescribed.Andtheformofthespillagefromdoingtheprod uctionpracticeofclassification,inducedsomecontrolAngleofthe methodofconverterspillage.
Keywords:Converter,spitting,harmandcontrol
引言
喷溅是氧气顶吹转炉吹炼过程中经常发生的一种现象，通常人们把随炉气携走、从炉口溢出或喷出炉渣与金属的现象称为喷溅。

在整个炼钢过程中，氧枪枪位是一个非常重要的参数，它直接关系到炼钢过程中的脱碳、造渣、升温以及喷溅的发生，因此，必须很好地控制氧枪的枪位，使炼钢过程得以平稳进行。

在转炉炼钢整个炉役中，随着炼钢炉次的增加，炉衬由于受到侵蚀不断变薄，炉容不断增大，因此，每隔一定炉次对熔钢液面进行测定，根据装入制度(定深装入或定量装入)及测定结果确定氧枪
高度，而在两次测定期间，氧枪高度保持不变。

同时，在具体每一
个炉次中，按照吹炼的初期、中期和末期设定若干不同高度［1］，
而在每一时间段内，其高度是不变的。

由于在转炉炼钢过程中要向
炉内分期分批加入造渣剂、助熔剂(初期)等造渣材料和冷却剂(末期)，使炉内状况发生变化，相当于加入一个扰动，同时在不同阶段，渣的泡沫程度及粘度也不同，而目前的固定氧枪高度吹炼不能及时
适应这些情况，从而使炉内的反应及退渣不能平稳地进行。

造渣是
转炉炼钢过程中的一项重要内容，渣的好坏直接关系到炼钢过程能
否顺利进行，有时甚至造成溢渣或喷溅，从而降低钢的收得率以及
粘枪，因此要尽量避免溢渣和喷溅。

另一方面，固定枪位的吹炼模
式也无法适应铁水、废钢、造渣材料等化学成分变化引起反应状况
的不同。

针对转炉炼钢过程中固定枪位所存在的问题，我们采用模
糊控制的方法使氧枪枪位根据炉内的具体情况进行连续调节，同时
针对转炉炼钢是一炉一炉进行的，炉与炉之间既不完全相同又有联
系的特点，采用自学习技术确定每一炉次氧枪的枪位，使转炉炼钢
过程平稳进行，从而提高碳温命中率。

1.供氧制度对转炉喷溅的影响
1.1喷头结构
氧枪喷头的设计取决于炉子的大小[2]。

多孔氧枪喷头的设计便于分
散氧气流股，增加与熔池的接触面积，使氧气逸出更均匀，吹炼过程更平稳。

因此，与单孔喷头相比，多孔喷头具有可以提高供氧强度和冶炼强度，增大冲击面积，利于成渣，操作平稳，不易喷溅等优点。

喷头出口射流马赫数的大小决定了喷嘴氧气出口速度[3]，即决定了氧气射流对熔池的冲击能力。

射流马赫数过大，则会出现喷溅；射流马赫数过低，气流搅拌作用减弱，降低了氧气的利用率，导致渣中铁含量增高，也会引起喷溅。

对于大于100t转炉，马赫数
Ma=1．95～2．0；对于大于120t转炉，Ma=2．0～2．1。

1.2供氧强度
供氧强度的大小应根据转炉的公称吨位、炉容比来确定[4]。

供氧强度过大，容易造成严重的喷溅；供氧强度过小，则将延长转炉吹炼时间。

因此，通常在不产生喷溅的情况下，尽可能采用较大的供氧强度。

目前，国内中、小型转炉的供氧强度(标态)为2．5～4．5m3／(t·min)，120t以上转炉的供氧强度(标态)为2．8-一3．6m3／(t·min)。

1.3供氧压力
理论设计氧压是喷嘴进口处的压力[3]，是设计喷嘴喉口和出口直径的重要参数。

一般使用氧压范围是0．78～1．18MPa，理论设计氧压是使用氧压范围中的最低氧压。

生产实践中使用操作氧压不大于理论设计氧压的150％仍能很好的工
作。

使用氧压过大或过小，都会使氧射流产生激波，射流能量损失增大，严重影响吹炼效果。

1.4抢位控制
过程枪位的控制原则是炉渣不返干、不喷溅、快速脱碳和熔池均匀升温[4]。

枪位过低，会产生炉渣返干，造成严重的金属喷溅，有时甚至喷头粘钢而被损坏；枪位过高，渣中T．Fe含量较高，又加上脱碳速度快，同样会引起大喷或连续喷溅。

L／L0表示氧射流对熔池的穿透深度与熔池深度的比值。

在吹炼过程中L／L。

值决定氧气在熔池、炉渣与炉气中的分配。

它对于熔池脱碳速度、渣中氧化铁含量与炉气的二次燃烧率都有重要影响。

L／L0值小，炉渣氧化性增加，脱碳速度
降低；L／L。

值增大，则相反
2、喷溅产生原因
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
发生在两个时期：第一时期是供氧4-6min左右，主要特征是炉温偏低；第二时期是供氧11-14min左右，主要特征是炉温偏高。

2.1、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。

2.2、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。

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。