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转炉钢包喷溅机理及预防对策

时间:2017-03-07 13:18 来源:未知 作者:admin 点击:次

  转炉钢包喷溅在我厂已发生多起,造成多起伤亡事故,给生产和生活造成重大的损失。因此,研究喷溅机理,杜绝喷溅事故是刻不容缓的大事。
 
    1 炼炉炼钢的基本原理
 
    转炉炼钢是通过对铁水和废钢吹入高压氧气,氧化铁水中的硅、锰、碳、磷、硫五大元素,使碳达到一定要求范围,最大限度地去除钢中气体、夹杂物和磷、硫等有害元素,通过调整成份、合金化,使钢水成份控制在所要求的范围之内。以此来保证不同钢种的不同性能。
 
    2 我厂的设备状况及工艺
 
    我厂现有LD转炉三座,公称容量为20T,后部配有5台孤形连铸机,年产钢约200万吨,前部配有5座高炉,转炉使用的铁水中含S.P较低,含Si量较高。冶炼的钢种有普通碳素钢、20管坯钢、20MnSi等。没有精炼炉,配有钢包喂线机和吹氩搅伴装置,通过钢包喂线和底吹氩,去除钢中气体和夹杂,均匀钢水成份和温度。挡渣出钢,为了满足连铸生产,钢水温度普遍偏高,实现转炉煤气回收。
 
    3 钢包喷溅事故
 
    我厂自连铸投产以来,多次发生钢包喷溅事故,导致死亡和群伤事故多起,特别是4#连铸机1998年4月15日发生钢包喷溅事故,死亡3人,烧伤7人,经济损失惨重,为此,集团公司和有关部门非常重视,成立了事故调查组,专访了有关部门,查对了有关资料。
 
    本炉钢的冶炼经过如下:
 
    3点零9分,5#炉开始冶炼第19炉钢,炉号为5—11307,兑入铁水23t,废钢2.3t,吹炼12min,提枪倒炉,测温1737℃,班长指挥出钢,该包包号为81#,包令41次,红包,钢包底部有渣壳,使用合金流槽出钢,先加合金,然后加入SiC6袋,约60kg,补加硅铝钡两锹约5kg,两锹锰铁,半锹硅铁,锰铁加入约180kg,硅铁加入约85kg,快出完钢时加挡渣球,出完钢后,吹氩,时间为2分零6秒,底吹,吹氩压力0.3Mpa,翻花,约2分钟后取样,取样时仍然在吹氩,成份没回来就指挥吊车将钢包吊起到连铸准备开机,平台温度1659℃,冶炼钢种为Q235
 
    炉前取样成份为:
 
    C0.10% Mn0.49% Si0.17% P0.021% S0.033%复验
 
    C0.09% Mn0.51% Si0.18% P0.021% S0.032%
 
    本炉钢吊运连铸平台镇静十分钟,连铸准备开浇,由于大包水口打不开。用氧气管烧水口,在割水口即将结束时,钢水突然从钢包的上口包盖与钢包的缝隙中喷出,将正在作业的操作工烧伤。
 
    4 喷溅机理
 
    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。
 
    5 预防对策
 
    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FeO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,以防被钢包底部渣子裹住,钢水翻入后,不能及时反应,待到温度达到碳氧反应条件后,急剧反应,另外,在钢包水中不能自动开浇,用氧气烧眼引流时,大量的氧气进入钢包中,打破钢包内原有的平衡,钢包内原有存在的大量气体,在外界因素的导致下,突然反应而导致大喷。
 
    钢包要洁净,以防钢水注入钢包前期温度过底,碳粉或碳化硅与钢中氧不反应,待温度升高后,突然反应造成大喷。
 
    炉前要加强吹氩搅拌,通过吹氩,来均匀钢水成份、温度,确保气体和夹杂物上浮,保证吹氩时间大于3min,吹氩压力保证钢包内钢水微微浮起为最佳,钢水翻花太大,钢包内钢水渣层被破坏,钢水吸气,使钢水二次氧化,钢水不翻花,吹氩搅拌效果不好,达不到去气去夹杂的效果。
 
    加强终脱氧力度,凡终点碳低于0.05%个时,应加大硅铝钡量用,将硅铝钡用量提高到0.5~1kg/t。
 
    连铸浇铸前必须将包盖扣好,钢包沿要清理好,以防止包盖不严,钢水、钢渣从缝隙中喷出,并在适当增加大包包盖的宽度。
 
    防止钢包喷溅的关键是炉前避免出过氧化钢。因此,规范炉前冶炼操作是杜绝过氧化钢出现的主要措施。
 
    顶吹转炉吹炼低碳钢种,可以直接一次拉碳,但为了一次有效地去除磷、硫,并使终点温度达到钢种要求,在吹炼低碳钢时,都要采用高拉调温一次补吹的工艺操作。
 
    第一次拉碳时,钢中含碳量最好控制在0.16%~0.20%的范围内,倒炉测温、取样,根据炉温确定冷却剂加入数量,根据含碳量确定补吹时间。
 
    第一次拉碳时的炉渣碱度为3.4~3.6。
 
    注意控制好炉渣,早化渣、化好渣,全程化透。通过调节枪位促进化渣。
 
    第一次倒炉时要尽量多倒渣,可以加入石灰和白云石调温,如果加入调温剂的数量较多,可以在开始氧化时分批加入。
 
    为了加强熔池搅拌,补吹时采取稍低的枪位,或者提高供氧压力。
 
    终点钢水的温度应根据钢种的要求,考虑加入合金的数量、种类、吹氩及倒包等因素来确定。
 
采用炉外脱氧,合金全部加在钢包内,出钢量到1/3时开始加合金,出钢到3/4时全部加完,严禁合金先加入钢包后再出钢。