1、转炉炉渣喷溅的机理及预防措施 颜根发 黄志勇 徐广治 蔡文藻 袁庭伟 夏晶晶 （马鞍山中冶高新技术公司） 左都伟 汤伟 王军 周志勇 （湘钢集团公司炼钢厂）,摘 要：转炉炉渣喷溅会带来种种危害，严重威胁炼钢安全，恶化多项技术经济指标。本文探讨了转炉炉渣喷溅的机理,分析了易发生炉渣喷溅的几种情况，在上述研究的基础上,提出了防止炉渣喷溅的种种措施。,1.转炉发生炉渣喷溅的机理,炉渣喷溅的要素，除了熔池异常晃动以外，主要有：()转炉内产生了大量气体，()炉渣泡沫化。1.冶炼前中期，低温炉渣喷溅的机理冶炼前中期低温炉渣喷溅，主要发生在吹炼的分钟左右，也即是下面的图与图中状态的情况下发生,为什么呢？,1
2、.1.1炉渣泡沫性在状态时达最大值,在1500左右，当R1.27就会析出C2S,使炉渣表观粘度增加。导致炉渣中的气体被较长时间阻滞在渣层之中，炉渣泡沫性增大。但碱度过高会使炉渣进入熔点比CS低的C3S（2070）占优势的区域，反而使炉渣粘度下降，使泡沫性减小。而转炉开吹分时，炉渣碱度提高到1.7左右，所以炉渣的泡沫性达到了最大值。,图1： 炉渣碱度和炉渣易起泡程度的关系,1.1.2 CO气体产生量在状态时达最大值,从吹炼一开始就发生的碳氧反应，随着冶炼进行，产生的气体量越来越多。在状态 的情况下，进入了碳氧反应第一个临界点，也达到了最大值（见图2）。综上所述，在吹炼46分钟时，炉渣的泡沫性最大
3、，与此同时碳氧反应也达到最大值，所以低温炉渣喷溅易在此时发生。,图2：吹炼时间和产生气体量的关系,1.2冶炼中后期高温炉渣喷溅的机理,冶炼中后期高温炉渣喷溅，主要发生在吹炼的1114分钟左右。高温炉渣喷溅最主要的原因是在较高温度下，因种种不当操作，导致炉渣（FeO）集聚，（FeO）含量高于发生喷溅的临界值以后，随时都会发生高温炉渣喷溅（见图3）。,图3：喷溅临界（FeO）含量与C关系,2.易发生转炉炉渣喷溅的几种情况与分析 2.1炉容比过小的转炉，易发生炉渣喷溅,一般认为，在供氧强度为3.04.0（Nm3/tmin）的情况下，中小型转炉（100t）的炉容比应为0.800.904，当炉容比V/T
4、0.80的都易发生炉渣喷溅(见表1)。,表1：中小型转炉合理炉容比,2.2铁水Si高，易在冶炼前中期 发生低温炉渣喷溅,2.2.1随铁水Si提高，渣量大大增加表1：铁水Si提高相应增加的渣量 2.2.2随铁水Si提高(SiO2)增加 液态炉渣表面张力下降。(SiO2)是一种表面活性物质，液态炉渣表面张力，随表面活性物质(SiO2)的增加而降低(见图4)。,图4:CaO-SiO2-FeO渣系的表面张力,Kowai._ Kazakevitch 初期炉渣成分区,2.2.3随铁水Si提高,(SiO2)增加 液态炉渣粘度0上升,硅氧络离子SiO44-的尺寸比较大，移动时需要的粘流活化能(E)也较大。因此
5、液态炉渣 粘度随(SiO2)增加而增大(见图5)。综上所述：铁水Si提高将使炉渣渣量增加；随(SiO2)增加，液态炉渣的粘度0提高和表面张力降低，使炉渣起泡性大大提高。这三重因素使炉渣泡沫化程度提高，易导致低温炉渣喷溅发生。,图5 CaO-SiO2-FeO渣系的黏度曲线（Pas，1673K）,初期炉渣成分分区,2.3炉渣（FeO）过高，易发生炉渣喷溅,2.3.1冶炼前中期，当（FeO）20%以后，易发生低温炉渣喷溅。2.3.2 冶炼中后期，当（FeO）(FeO)临界值以后易发生高温炉渣喷溅根据某钢厂内部资料， (%FeO)临界=13.9（2.8/%C）综上所述可见，当冶炼过程中往往因采用了某种
6、不当操作，会使炉渣（FeO）聚集，易导致炉渣喷溅发生。,3.转炉炉渣喷溅的防止措施,3.1避免转炉超装,确保炉容比Vw/T0.80。3.2一旦发现“喷溅” 前兆,采取相应压喷措施3.2.1采用专门的“压喷剂”或石灰石、生白云石、轻烧白云石，进行压喷操作：宝钢、马钢采用专门“压喷剂”的实践表明，使用量12kg/t钢，压渣成功率90%以上。我国北方某钢厂，采用后一种炉料进行压喷操作，喷溅率相对下降70%。3.2.2采用调节氧枪枪位进行压喷操作 在冶炼前中期在熔池温度偏低的情况下，若发现喷溅预兆时，一般适当降枪进行压喷操作；在冶炼中后期熔池温度偏高情况下，若发现喷溅预兆时，可适情提枪压喷。3.2.3
7、提高底部供气强度，防止喷溅发生预测炉渣可能喷溅，可立即提高底部氮氩的供气强度30%左右，可防止喷溅的发生。,3.3控制好铁水的Si含量,铁水Si应0.50%，若铁水Si高，应减少直至取消含硅高的渣料加入炉内。3.4控制好炉渣（FeO）含量防止炉渣（FeO）含量过高的措施是已众所周知，不再赘述。3.5降低CO气体的作用力适当减少氧气流量，降低供氧强度，减少CO气体产生量；增加氧枪喷头孔的数目，使碳氧反应产生的CO气体作用力分散。3.6采用炉渣喷溅预报技术炉渣喷溅预报技术，有“声纳法”、“微波法”、“光学纤维成像法”和“喷枪振动法”等。其中马钢与上海工业大学（现上海大学）合作的“转炉声纳微机监测指
8、导造渣技术系统”，在1988年通过了冶金部的技术鉴定，国内采用此法相对较多。,4.结论,4.1转炉炉渣喷溅，除了熔池异常晃动外，主要机理是炉渣泡沫化与转炉内碳氧反应产生的大量气体。4.2转炉炉渣喷溅，主要发生在两个时期：第一个时期是供氧时间46分钟左右，主要特征是炉温偏低；第二个时期是供氧时间1114分钟左右，主要特征是炉温偏高。因此，要防止前中期炉温过低；要防止中后期炉温过高。4.3中、小型转炉，往往为了提高产量，对转炉进行“扩容”与“超装”，当炉容比VW/T0.80时，易发生炉渣喷溅。应尽量避免和纠正VW/T0.80的情况。4.4铁水Si高，易发生炉渣喷溅，要求Si0.50%。若Si较高，应减少直至取消含硅高的炉料。,4.5冶炼前中期，（FeO）20%时，易发生低温炉渣喷溅；冶炼中后期，（%FeO）13.9（2.8/%C）时，易发生高温炉渣喷溅。冶炼过程应认真控制（FeO）含量。4.6降低或分散CO气体的作用力，能减少炉渣喷溅的发生。措施一可酌情降低供氧强度；措施二可增加氧枪喷孔数目，使CO气体的作用力分散。4.7采用“声纳法”等炉渣喷溅的预警技术，以便及早调整操作，可防止喷溅发生。4.8当已发现炉渣喷溅前兆，可采用种种压喷的措施。比如：向转炉加入专用压喷剂；加入石灰石、生白云石或轻烧白云石进行压喷操作；调节氧枪枪位，酌情压枪或提枪操作；提高底部氮或氩的供气强度等。,
