转炉炼钢喷溅产生的原因分析和预防措施

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:2

O +2CO=2

CO

2

CO+Fe= Feο+CO由于反应

2

CO+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