1、什么是吹损?由几部分内容组成?
在转炉吹炼过程中,出钢量总是比装入量少,这些吹炼过程中损失的金属量称为吹损。吹损一般用装入量的百分数来表示:
吹损由化学损失、烟尘损失、渣中铁珠和氧化铁损失、喷溅损失等几部分组成。
(1)化学损失将铁水和废钢吹炼成钢水,需去除碳、磷、硫,而硅和锰也会发生氧化。
(2)烟尘损失吹炼过程中氧枪中心区的铁被氧化,生成红棕色烟尘随炉气排出而损失,烟尘损失一般为金属装入量的0.8%~1.3%。
(3)渣中氧化铁损失炉渣中含有氧化铁,除渣时倒出造成铁损失。
(4)渣中铁珠损失转炉渣中,有一部分金属液滴悬浮于炉渣中形成铁珠,倒渣时随渣倒出造成铁损失。
(5)喷溅损失转炉吹炼中,若操作控制不当将会产生喷溅,有可能使部分金属随炉渣一起喷出炉外,造成金属损失。喷溅量随原料条件和操作水平高低而变,一般占装入量的0.5%~2.5%。
吹损的主要部分是化学损失,其次是炉渣铁损和喷溅损失。化学损失是不可避免的,而渣中铁损和喷溅损失则可以设法减少。
武钢50t转炉采用顶底复吹冶炼Q195钢,由于喷溅少,渣中FeO含量降低,使渣中铁损和喷溅损失减少,其吹损实测数据为:化学损失4.38%,渣中铁损1.38%,烟尘损失0.71%,喷溅损失0.96%,合计7.43%。
2、为什么说在转炉操作过程中,防止喷溅是十分重要的?
喷溅是顶吹转炉操作过程中经常见到的一种现象。喷溅的类型有爆发性喷溅、泡沫性喷溅和金属喷溅。统计数字表明,大喷时金属损失约3.6%,小喷时金属损失也有1.2%左右。还有研究者认为喷溅造成金属损失在0.5%~5%。避免喷溅就等于增加钢产量。由于操作不当而产生的喷溅会严重地冲刷炉衬,造成氧枪粘钢等事故。由于喷出大量的熔渣,还会影响P、S的脱除,损失热量,并影响操作的稳定性,限制供氧强度的进一步提高。因此在转炉操作过程中,防止喷溅是十分重要的。
3、爆发性喷溅产生的根本原因是什么?
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。
顶吹转炉脱碳速度快,瞬时CO气体排出量大,并且具有较大的能量,推动熔池钢水运动。当脱碳速度为0.4%~0.6%时,每秒从熔池排出CO气体的体积是钢水体积的3~4.5倍;其搅拌能量则是氧流搅拌能量的7~9倍。这么多CO,气体又具有这么大的能量,瞬间从熔池中排出,必然将钢水、熔渣带出炉口之外。
在正常情况下,碳均匀氧化,生成的CO气体均匀排出,不致产生猛烈的喷溅。碳在激烈氧化时,对于温度的变化非常敏感,如果由于操作上的原因使熔池骤然冷却,温度下降,抑制了正在迅速进行的碳氧反应,供入的氧气生成了大量FeO,并开始积聚。一旦熔池温度升高到一定程度(一般在1470℃以上),w(TFe)积聚到20%以上时,碳氧反应重新以更猛烈的速度进行,瞬时间排出大量具有巨大能量的CO气体,从炉口逸出,同时还挟带着大量的钢水和熔渣,造成较大的喷溅。例如二批渣料加得不合适,在加入二批料之后不久,随之而来的大喷溅,就是由于这种原因造成的。
可以认为,在熔渣氧化性过高、熔池温度突然冷却情况下,就有可能发生爆发性喷溅。
4、预防爆发性喷溅产生的原则及具体措施是什么?
预防爆发性喷溅产生的原则如下。
①控制好熔池温度。前期温度不过低,中后期温度不过高,均匀升温,严禁突然冷却熔池,碳氧反应得以均衡地进行,消除爆发性的碳氧反应。
②控制好熔渣中TFe含量,保证TFe不出现积聚现象,以避免造成炉渣过分发泡或引起爆发性的碳氧反应。
具体讲应注意以下情况。
①片面强调前期快化渣。采用过高的枪位操作,使前期温度上升缓慢,TFe积聚过多,一旦碳开始激烈氧化时,往往会引起大喷。
②采用小批量多次加入的方式,有利于消除因二批渣料加入冷却熔池而引起的大喷。
③在处理炉渣“返干”或加速终点渣形成时,加入了过量的萤石,或者采用了过高的枪位操作,使终点渣化得过早,或TFe积聚,此时碳的氧化还很激烈,也会造成大喷。
④终点炉渣基本化好,降枪过早、过低时,由于熔池内碳含量还较高,碳的氧化速度猛增,也会产生大喷,所以应控制好终点的降枪时机。
⑤炉役前期炉膛小,前期温度低,渣中TFe含量偏高,要注意及时降枪,不使TFe含量过高,以免喷溅。
⑥补炉后,炉衬温度偏低,前期吹炼温度随之降低,造成氧化性强,要注意及时降枪,控制渣中TFe含量,以免喷溅。
⑦若采用留渣操作,所留熔渣TFe含量较高,兑铁水前如果没有采取冷凝熔渣的措施,也可能产生爆发性喷溅。
上述现象可以总结为:前期喷渣,炉温过低;中期喷渣,炉温过高。
5、出现爆发性喷溅后应如何调整枪位?
吹炼过程一旦发生喷溅就不要轻易降枪,因为降枪以后,碳的氧化反应更加激烈,反而会加剧喷溅。此时可适当地提枪,这样一方面可以降低碳的氧化反应速度和熔池升温速度,另外也可以借助于氧气流股的冲击作用吹开熔渣,促进气体的排出。在炉温很高时,可以在提枪的同时适当加一些石灰冷却熔池,稠化熔渣,有时对抑制喷溅也有些作用,但不能过分冷却熔池。也可以用废绝热板、小木块等密度较小的防喷剂,在喷溅时加入能降低熔渣中TFe含量,达到减少喷溅的目的。此外,适当降低氧气流量也可以减轻喷溅强度。
6、泡沫性喷溅产生的原因及预防措施是什么?
(1)产生原因 在铁水Si、P含量高,渣中SiO₂、P₂O₅含量较高,渣量大时,再加上熔渣内TFe含量较高,熔渣表面张力降低,熔渣泡沫太多,阻碍着CO气体通畅排出,使渣层厚度增加,严重时能够上涨到炉口。虽然碳氧反应冲击力不大,但是可能推动熔渣从炉口喷出,如图1所示。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。因此严重的泡沫渣就是造成泡沫性喷溅的原因。
图1 吹炼过程渣层厚度的变化
显然,渣量大比较容易产生喷溅;炉容比大的转炉,气体排出通畅,发生较大喷溅的可能性小些。泡沫性喷溅由于渣中TFe含量较高,往往伴随着爆发性喷溅。
(2)预防措施
①控制好铁水中的Si、P含量,最好是采用铁水预处理进行“三脱”,如果没有铁水预处理设施,可在吹炼过程倒出部分酸性泡沫渣,采用二次造渣技术可避免中期泡沫性喷溅。
②控制好熔渣中TFe含量,不出现TFe积聚现象,以免熔渣过分发泡。
7、金属喷溅产生的原因及预防措施是什么?
(1)产生原因 渣中TFe含量过低,熔渣流动性不好,氧气流直接接触金属液面,由于碳氧反应生成的CO气体排出时,带动金属液滴飞出炉外,形成金属喷溅。飞溅的金属液滴黏附于氧枪喷嘴上,严重恶化了氧枪喷嘴的冷却条件,导致喷嘴损坏。金属喷溅又称为“返干性喷溅”。可见,金属喷溅产生的原因与爆发性喷溅正好相反。当长时间低枪位操作、二批料加入过早、炉渣未化透就急于降枪脱碳时,都有可能产生金属喷溅。
(2)预防措施 分阶段定量装入制度应合理增加装入量,避免超装,防止熔池深度过深。溅渣护炉引起的炉底上涨应及时处理;经常测量炉液面,以防枪位控制不当。
控制好枪位,化好渣,避免枪位过低和TFeO含量过低,均有利于预防金属喷溅。
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