轉爐泡沫渣

在轉爐煉鋼的吹煉過程中，當爐渣中分散的小氣泡的總體積超過爐渣本身的體積，並將爐渣鼓起，使渣層厚度增高為轉爐泡沫渣。

基本介紹

• 中文名：轉爐泡沫渣
• 外文名：foamed slag in converter steelmaking process
• 過程：轉爐煉鋼的吹煉
• 成因：氧氣射流、CO氣泡與金屬液
• 要點：爐渣的泡沫化現象

成因

在頂吹轉爐吹煉過程中，氧氣射流、CO氣泡與金屬液、爐渣相互撞擊並激烈混合，高度彌散的金屬小液滴和大量小氣泡分布在渣液中，形成高度彌散的乳濁液體系。乳濁液體系在氣相——液相過程中將爐渣鼓起，形成了轉爐泡沫渣。

要點

爐渣的泡沫化現象，在各個吹煉時期並不相同。它與氧氣射流動能、供氧強度、槍位、脫碳速度、爐渣粘度和熔池溫度等有密切關係。在吹煉初期，渣中已含有相當數量的FeO，由於供氧和脫碳反應的作用，有氧氣射流和CO氣泡進入爐渣中，初期渣能形成較低程度的泡沫化。吹煉中期，由於脫碳反應的激烈進行，爐渣中氣體量最多，必然形成大量的泡沫，渣面上漲達到最高峰，渣面最高時期與熔池脫碳速度最大時期相一致。吹煉中期的泡沫渣可以分為正常泡沫渣、溢流或涌沖的過分發泡渣和返乾渣(或稱癟渣)。爐渣過熱度過高或過低，甚至實際溫度不及其熔點，都會使爐渣發癟。所不同的是過熱度不合適時為稀渣，低於熔點時為乾渣。

危害

一方面泡沫渣產生的噴濺會增加消耗，惡化作業環境。根據對宣鋼煉鋼廠百噸爐區轉爐泡沫化噴濺的爐渣分析，(FeO)含量約在27.8%，大噴時金屬損失約3~5%，小噴時金屬損失也有1~2%左右。噴濺還容易造成人身傷害和設備損壞，如燒槍、爐口和煙罩粘渣鋼等。另一方面爐渣泡沫化導致雙渣或終點倒爐困難。大量帶鐵渣倒入渣罐，影響生產節奏和鋼鐵料消耗。據統計泡沫渣中鐵珠含量在8一11%之間，倒掉爐渣的1.2一l.3。較正常狀態消耗增加0.45kg/t。並且加劇對爐襯的沖刷，給轉爐維護帶來難度。

注意事項

爐渣的泡沫化程度應適當。泡沫化程度過高，能引起爐口溢渣和噴濺，增加吹損，降低爐子壽命，限制轉爐強化吹煉；爐渣泡沫化程度不足，出現返乾渣，會延長吹煉時間，降低金屬液的脫硫和脫磷速度；無泡沫的爐渣，渣層薄，對爐氣的過濾作用減弱，爐氣帶走的金屬和煙塵增多，而且容易粘槍。在吹煉後期，由於脫碳反應速度降低，渣面隨之下降，此時，爐溫較高，只要不形成過高鹼度的爐渣，一般不會產生嚴重的泡沫化現象。到吹煉終點時，提槍停氧，渣面自動降低，爐渣中的金屬液滴又回到金屬液中，氣泡則從爐渣中逸出。

形成原因

在吹煉過程中，由於氧氣流股對熔池的作用，產生了許多金屬液滴。這些金屬液滴帶氧落人爐渣後，與（FeO）作用生成大量的CO氣泡，並分散於熔爐之中，形成了氣一熔渣一金屬密切混合的乳濁液。分散在熔渣中的小氣泡的總體積往往超過熔渣本身的體積。熔渣成為薄膜將氣泡包住並使其隔開，引起熔渣發泡膨脹，形成泡沫渣。

泡沫渣與爐容比、操作、人爐物料結構等有很大關係。如爐容比小、長時間槍位過高，二批渣料加得不合適，爐渣鹼度低，加入大量含（FeO）的磁選鋼渣、返礦等，都可能引起爐渣發泡失控現象。

壓渣球原理

根據轉爐煉鋼節奏快的特點，要求其與爐渣迅速反應達到抑制泡沫化的效果。根據渣中CaO含量對轉爐渣黏度和熔點的影響，CaO含量升高影響爐渣黏度升高的原理，設計壓渣球成分時應加入一定量的CaO。同時加入含碳物質焦粉鋸末等。以還原渣中部分（FeO），其反應式：C+FeO—CO+Fe。然後將混合好的配料摻加粘土攪拌混勻壓實，以增加壓渣球密度，烘乾製成橢圓球狀。利用其重力作用和化學反應消除滯留在爐渣中的CO氣泡和降低渣中的（Fe0）含量，破壞爐渣的泡沫化。

轉爐泡沫渣

泡沫渣抑制劑

工作原理

1）轉爐噴濺是由於爐渣中活性物質多（如氧化鐵、二氧化矽、等活性物質）爐渣分子間張力小，比表面積增大，爐渣體積增大，氣體含量高，導致爐渣外溢從爐口中噴出。

2）泡沫渣抑制劑是以少量含碳的複合物料構成，加入爐內時複合壓渣劑中氧化鈣與三氧化二鋁成分與爐渣中FeO、TFe等活性物質在爐內高溫狀態下發生反應，降低渣層厚度，稀釋爐渣，減緩C-O反應速度，和爐渣中的氧化物發生反應。避免TFe大量聚集，迅速破壞爐渣中的活性物質，從而達到控制轉爐噴濺的目的。

3）在出現噴濺徵兆前或者剛出現噴濺時加入“轉爐泡沫渣抑制劑”，隨即與爐渣快速反應，增加爐渣黏度、消除泡沫渣中（FeO）含量，減緩C-O反應，使泡沫渣中的金屬液滴沉降，可有效抑制噴濺、防止氧槍粘渣、減少溢渣的金屬損失。

4）根據吹煉過程中渣中CaO含量對轉爐渣黏度和熔點的影響可知，CaO含量升高影響爐渣黏度升高，因此設計抑制劑成分時應加入一定量的CaO，同時加入易燃易揮發的物質，有利於消除滯留在爐渣中的CO氣泡。

操作方式

泡沫渣抑制劑使用方法簡單、使用效果顯著，且不改變操作工藝。操作方式：轉爐泡沫渣的噴濺在轉爐生產過程中時有發生，在吹煉過程中出現噴濺徵兆前或者剛出現噴濺時從高位料倉加入“泡沫渣抑制劑”，加入量為每批1—2.5 kg/t。

噴濺

分類

轉爐常見噴濺主要分為爆發性噴濺、泡沫性噴濺和金屬噴濺。
主要發生在兩個時期：第一時期是供氧4~6min左右，主要特徵是爐溫偏低；第二時期是供氧8~10min左右，主要特徵是爐溫偏高。

噴濺危害

1）轉爐泡沫渣噴濺、爆發性噴濺、後期金屬噴濺將造成熱量損失、造渣料的損失、金屬損失。

2）噴濺造成的大量煙塵無法及時吸走，污染環境。

3）噴濺還會嚴重沖刷爐襯，造成粘槍、燒槍、爐口和煙罩掛渣等，危及人身及設備安全。

4）嚴重噴濺會引起鋼水量變化，影響鋼水成分的控制及供氧強度的提高。