转炉前期炉渣喷溅的原因及对策

图1

供氧强度改变时脱碳速度的变化

收稿日期：2009-03-03

作者简介:叶健松（1972-），男，浙江义乌人，博士，高级工程师。

文章编号：1671-7872（2009）03-0208-04

转炉前期炉渣喷溅的原因及对策

叶健松1，郑卫民1，金进文1，黄志勇2，颜根发2，徐广治2，蔡文藻2，夏晶晶2，沙宣保2

（1.杭钢集团公司转炉炼钢厂，杭州310000；2.马鞍山中冶高新技术公司，安徽马鞍山243000）

摘要：杭钢转炉炼钢厂转炉的炉熔比为0.74～0.8m 3/t ，前期炉渣平均w （FeO ）≥20%，铁水的（Si+P ）含量较高，在开吹4～5min 时

易发生炉渣喷溅。在分析前期产生炉渣喷溅原因的基础上，提出了降低喷溅的对策。

关键词：转炉；炉渣；喷溅中图分类号：TF713

文献标识码：B

doi :10.3969/j.issn.1671-7872.2009.03.002

Pre-BOF Slag Splash Characteristics and Countermeasures

YE Jian-song 1,ZHENG Wei-min 1,JIN Jin-wen 1,HUANG Zhi-yong 2,YAN Gen-fa 2,XU Guang-zhi 2,CAI Wen-zao 2,XIA Jing-jing 2,SHA Xuan-bao 2

（1.Converter Steelworks ,Hangzhou Iron &Steel Group Co.Ltd.,Hangzhou 310000,China ；2.Ma'anshan Zhongye Steel Metallurgy Technology Industry Co.Ltd.,Ma'anshan 243002,China ）

Abstract :In the converter steelworks of Hangzhou Iron &Steel Group Co.Ltd.，converter V/T is 0.74～0.8m 3/t ，preliminary slag average w (FeO)≥20%,and (Si+P)content in molten iron is high ，during blowing 4～5min slag splattering easily takes place.Some countermeasures for reducing slag splattering are proposed by analysing the several characteristics of earlier splattering.Key words:converter;slag ；splattering

炉渣喷溅是转炉冶炼过程中时有发生的现象，尤其是一些扩容或超装的中小转炉更为常见。炉渣喷溅不仅增加渣料和温度损失，还造成大量的金属损失，据首钢统计因喷溅造成的金属损失大喷为3.6%，小喷为1.2%，微喷为0.5%。另外炉渣喷溅时产生的剧烈冲刷使炉龄下降，扰乱正常冶炼操作的物料平衡、氧平衡与热平衡，导致转炉冶炼控制存在明显误差。炉熔比小，轻薄废钢多等导致杭钢转炉炼钢厂在转炉冶炼前期炉渣喷溅较多，有必要开展前期炉渣喷溅的理论研究，提出降低喷溅的对策。

1前期炉渣喷溅的原因

在操作实践中，发现冶炼前期炉渣喷溅有一定的规律性，发生在吹炼4～5min 时。Vol.26No.3安徽工业大学学报

第26卷第3期July 2009

J.of Anhui University of Technology 2009年7月

1.1产生大量CO 气体

1.1.1氧气流股的推动力文献[1]表明，当氧压0.75～1.0MPa ，金属与炉渣的飞溅高度为1.5m 左右，即便中小型转炉（20～100t ），炉子有效高度为4～7m ，单独氧气流股的冲击能量不可能将金属与炉渣带出炉口，不致引起喷溅。

1.1.2碳氧反应的CO 气泡推动力

碳氧反应的梯

形模型表明（图1

），供氧强度越大，到达第一个临界点（梯形模型的左上角）的时间越短[1]。杭钢转炉炼钢厂

1200m 3/(h ·t)

1000m 3/(h ·t)800m 3/(h ·t)500m 3/(h

·t)300m 3/(h ·t)200m 3/(h

·t)150m 3/(h ·t)0

4

81216202428

吹炼时间/min

2.01.61.20.80.4

脱碳速度/(%/m i n )

第3期平均供氧强度3.7m 3/（min ·t ），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，

CO 气体的搅拌能量是氧气流股能量的5.3～9.3倍（表1）[2]

。故CO 气体的能量是推动转炉内钢水和炉渣喷溅的主要动力。

1.2炉渣大量泡沫化

实际上炉渣喷溅除了必须有碳氧反应产生巨大的能量外，还必须具备炉渣渣量较大并大量泡沫化。开吹

7min 后，虽然脱碳速度仍然维持最大值，但基本上不

喷溅，主要是炉渣泡沫性变差。氧气转炉冶炼过程中炉渣泡沫化是不断变化的，炉渣碱度对炉渣泡沫性影响

显著。开吹4～5min 时，

炉渣碱度已慢慢提高到2.0左右，炉渣的泡沫性达到最大值[3]（见图2）。

综上所述，在吹炼4～5min 时，一方面碳氧反应速

度达到最大值，CO 气体产生巨大的能量；另一方面炉渣的泡沫性达最大值，因此炉渣喷溅往往在此时发生。1.3炉容比小

转炉在开吹4～5min 时，存在易喷溅的可能。但发现一些炉容比大的转炉基本上不喷溅，钢液收得率高；炉容比小的转炉喷溅比较严重，钢液收得率低（图3[4]）。

假设不含气泡的静止熔池中，金属与炉渣所占的容积V=V m +V s 。氧气转炉在吹炼过程中，一般炉渣中金属液滴含量高达25%左右[5]。不断更新的铁珠中碳与渣中的氧化铁反应产生大量CO ，导致泡沫渣生成，此时静态的V s 消失，炉渣只是泡沫渣中的表面膜，取而代之的是“泡沫容积（V F ）”[6]。其计算公式为：

30

20

100

12

3

w (CaO)/w (SiO 2)

图2

炉渣碱度对炉渣起泡沫程度的影响

图3

不同氧流量条件下炉容比与钢液收得率的关系

95949293910.8

0.9

1.0 1.1

1.2

1.3

炉容比/(m 3/t)

表1

CO 气体与氧气流股搅拌能量的比较炉号取样时间/%

CO 气体搅拌能量/kW

氧气流股搅拌能量/kW

171919331221917373082165

351603039

280

30

V F =1.8d

F n 姨=1.8d I ·T n 姨=1.8(0.66T 0.4)I ·T n 姨=1.19·T 0.9I n

姨

（1）式中：d —炉衬内直径（m ）；F —氧气流量（m 3/min ）；n —喷枪孔数；I —供氧强度（m 3/（t ·min ））;T —转炉公称吨位（t ）。

转炉的工作容量（V w ）可按下式计算：

V w =V m +V F =T 7

＋1.19·T 0.9

T n

姨

（2）

综上所述，防止炉渣喷溅的转炉最小炉容比为：

V w T

=0.1429＋1.19·T -0.1I n

姨（3）根据式（3），转炉最小炉容比见表2。理论上，中小型转炉（小于100t ）在供氧强度3.0～4.0m 3/(min ·t)，炉容比≤0.80m 3/t 时易发生炉渣喷溅。杭钢转炉炼钢厂转炉出钢量为45～53t ，平均供氧强度3.7m 3/(min ·t)，氧枪喷头孔数为4孔，根据表2，防止喷溅的炉容比≥0.94。实际上杭钢转炉炼钢厂转炉有效容积为39.2m 3，炉容比=0.74～0.8m 3/t ，因此容易在吹炼4～5min 时，发生炉渣喷溅。

泡沫化程度/%

钢液收得率/%渣中w (FeO)=10.1%~20.0%

渣中w (FeO)=20.1%~30.0%8000m 3/min

9000m 3/min

10000m 3/min

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