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AOD炉喷溅问题处理方法综述李景帅摘要：在冶炼工业中，AOD炉炼钢是比较常用的方法，但有一个问题是经常发 生喷溅。本文首先分析了喷溅发生的原因，然后提出了解决喷溅问题的方法，如 炉气分析技术、电磁测温技术等，并针对各种喷溅提出了相对应的措施。讨论了 将这些方法和措施结合在一起对解决喷溅问题的影响。最后展望了一下随着科学 技术的发展，解决喷溅问题的方向。关键字：AOD炉喷溅方法方向1. 引言在冶炼工业中，现在大多数国家普遍采用AOD炉进行冶炼，AOD炉炼钢具有 产量高、质量高、铭的收得率高等优点，因而可以降低生产成本和投资。但AOD 炉炼钢中一个棘手的问题就是会发生喷溅，而且喷溅在AOD炉炼钢中经常发生， 不但给设备和环境造成危害，而且还给人的生命带来了安全隐患。因此，喷溅是 AOD炉炼钢中急需解决的问题。本文基于目前解决喷溅问题的方法，做了总结， 并提出了一些新的方法，这样，喷溅问题就可以基本上得到解决。同时展望未来 发展的方向，使喷溅问题彻底得到解决。2. 喷溅发生的原因及解决的方法2.1喷溅发生的原因喷溅的类型有金属喷溅、泡沫性喷溅和爆发性喷溅三种形式，因此产生喷 溅的原因各种各样，主要有(1) AOD炉炼钢前期温度偏低，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。此外，枪位对前期的 喷溅也有一定的影响。(2) AOD炉中期吹炼时，由于钢水液滴的比重比炉渣大，因此钢水液滴的密度 下部高，上部低。另一方面，枪位高，则间接供氧比例大，渣中FeO易积 累，当枪位长时间偏高，渣中FeO积累到一定程度时，就会产生喷溅。(3) 后期一般不会发生喷溅，但如果操作错误，如温度过高时加入含氧化铁的 冷却剂，喷溅也是不可避免的。总的来说：仅靠吹入的氧气流股要把金属和熔渣吹出炉口以外是不可能的， 这是因为铁水和炉渣的密度都较大，因此，要产生喷溅必然有外部力量共同参与 作用，这个外部力量就是熔池中碳氧反应时生成的大量CO气体。由于熔池脱碳的 不均匀而产生的突发性脱碳反应，瞬间产生大量CO气体是发生喷溅的根本原因。2.2预防喷溅采取的方法喷溅的方式有多种，发生的时期和原因各不相同，因此预防的措施也各种 各样。本文主要从设备角度和加料技术角度这两个方面进行论述。(1) 增加可活动的炉帽9一般来说，为了倾倒的方便，AOD炉上没有炉帽。因此增加炉帽将是预防喷 溅最有效的方法。具体而言：炉帽安装在炉口上方，炉帽固定在车架中，小车轨 道对称炉体中心水平铺设在支架上，如图1所示。小车平移炉帽装置采用螺旋驱动机构，由电机直联减速器通过联轴器转动丝杠，驱动车体及炉帽沿轨道水平 正反方移动，实现退出或复位动作的完成，如图2所示。该装置具有结构简单、 紧凑、动作稳定可靠等特点。不仅可以防止喷溅还可以除尘，炉帽可采用不锈钢 废钢制作，不用水冷或贴挂任何耐火材料，具有结构简单，造价低廉，可靠耐 用等优点。图1图2（2）炉气分析技术2我们都知道，在冶炼钢过程中需要通入O 2、A r、N 2等气体，反应过程也会 得到新的气体，如CO、CO 2等气体，有喷溅发生的原因知道，气体的组成成分会 直接影响喷溅，因此，出现了炉气分析技术。炉气分析系统由气体取样系统、质谱仪、和专用计算机组成，如图3所示。质 谱仪通过RS232或RS422接口与计算机连接，利用与之相配套的软件GasWork对 需要分析的气体种类进行设定，并用标准样标定。根据质谱仪设备的能力和实际 冶炼操作的需要，分析气体种类为CO、CO 2、0 2、N2、H2和A r;分析的炉气 成分可实时显示在炉前操作室工控机界面上，指导操作人员进行生产。在冶炼的前期和中期根据指标判断是否发生喷溅，从而降低事故发生的概率。炉气分析技 术可以实现在线监测和监控，在预防喷溅方面是比较好的方法。图3（3）电磁测温技术6喷溅在发生之前，一个很明显的指标就是炉渣的高度会增加，基于这个指标， 又加上法拉第电磁感应定律的知识，我们得到了电磁测温技术。电磁测温技术的 具体原理是：在AOD炉壁冷却水流过的一侧焊有热敏磁性材料，并装有检测线 圈。检测线圈通以交流电，利用电磁感应作用在热敏磁性材料上产生涡流，一（4）术勺新途径:从准备吹图44 5 训技术的发展，现在出现古计钢水是否会发生喷溅，通过计算机模型预测喷溅，然旦AOD炉内液面改变引起壁温变化时，热敏磁性材料的导磁系数随之改变。结果 使热敏磁性材料内的涡流也发生变化，如图4所示。如能测定出因热敏磁性材料 内涡流变化而引起的检测线圈的阻抗变化，就能测出AOD炉壁温，从而测出钢液 面。根据设定的喷溅界限，判断喷溅发生的可能性，从而采取适当的措施。炼一炉钢水的最早阶段I后通过改变加料和调整工艺操作过程来预防喷溅。在吹炼过程中炉渣泡沫化程度 及吹炼时问、枪位、加渣料等工艺参数进行在线监控。预测步骤是:第一步是收 集工艺数据,对这些数据进行分析，确定控制喷溅的关键因素，并不修改模型的特 性，只是对模型做出调整;第二步是将这一技术融入到日常操作中，自动调整炉料 和底吹参数。这项技术可以用在钢水生产的整个阶段，因此可以很好的预测喷溅 发生的可能性 （5）音平检测技术7音平检测技术是近年来出现的一种新技术，已在全国30多家炼钢厂得到应 用。音平检测技术的原理是：当炉渣为均匀的液态熔渣时，超音速氮气流股本身 及它的一部分气体动力学噪声被液渣吸收。而当炉渣大部分为固态颗粒时，氮气 流股会被这些颗粒反射至不同的方向，甚至反冲流股造成更强的气体动力学噪 声。当炉渣中析出一部分固相颗粒时，氮气流股冲击炉渣的噪声强度将介于上述 两者之间。将吹氮溅渣的音平值添加在转炉炼钢过程音平曲线的后面，就可以依 据吹氮溅渣的音平值来判断溅渣时的渣况，如图5所示。当设备检测到炉渣高度升到许可值范围的上限时，就意味着钢水即将发生喷溅,操作人员采取相应的措施可降低喷溅的可能性。实践证明，使用音平检测技 术可优化操作，减少炉渣较大量喷溅和严重返干的发生率。（6）预压喷技术8预压喷技术就是在发现喷溅的前兆，立即向熔池加入专用的“压喷剂”或通 过出钢口向熔池喷入专用的“压喷剂”，也可向熔池加入高位料仓中现有的石灰 石、生白云石和轻烧白云石等，以预先抑制喷溅。其机理主要是:制剂中有适宜的 还原剂降低渣中FeO的含量，从而降低炉渣粘度，以利于CO气体排出。这些产生的 新气体，会在泡沫渣中打通一个气体通道，使泡沫渣泄气而消散。除了在设备上改进外，还可以在枪位控制和加料的过程中做出改进，根据喷溅发 生的类型和原因，做出一系列措施。具体如下：（1）预防金属喷溅的措施1）保证合理装入量，避免超装，防止熔池过深，炉容比过小。2）炉底上涨应及时处理；经常测量炉液面高度，以防枪位控制不当。3）控制好枪位，化好渣，避免枪位过低（TFe）过低。4）炉渣返十时可以加入少量萤石、铝矶土等化渣剂帮助化渣。同时还可以降供氧强度，上下交替变化枪位，利用氧气流股的冲击防止炉渣结坨。（2）预防泡沫性喷溅措施：1）控制好铁水中的Si、P含量，最好是采用铁水预处理，实施三脱，或者采用 双渣操作。2）不要长时间高枪位操作，因为这样容易导致渣中TFe积聚，使熔渣发泡。3）在渣子泡沫化严重时可以通过加入适量的白云石稠化炉渣，也可以通过冷 却剂的加入来防止炉温过高。（3）预防爆发性喷溅的措施1）控制好熔池温度。前期温度不要过低，中后期温度不要过高，均匀升温，碳氧反应得以均衡的进行；严禁突然冷却熔池，消除爆发性碳氧反应的条件。2）适时加入二批料，在第一批料加过碳焰初起之后分多次小批量加入。在开吹 时这样熔池温度不会明显降低。终点适时降枪，降枪过早熔池碳含量还较高， 碳的氧化速度猛增，也会产生大喷。3）吹炼过程一旦发生喷溅就不要轻易降枪，因为降枪以后，碳氧反应更加激烈， 反而会加剧喷溅。此时可适当的提枪，这样一方面可以缓和碳氧反应和降低熔池 升温速度，另一方面也可以借助于氧气射流的冲击作用吹开熔渣，利于气体的排 出。4）在炉温很高时，可以在提枪的同时适当加一些石灰，稠化熔渣，有时对抑制喷 溅也有些作用，但加入量不宜过多。3 .讨论解决喷溅的方法多种多样，根据不同的条件和工厂能力，我们可以选择我不 同的方法，只要达到工程要求即可。我们并不能说明哪种方法最好，我们需要考 虑的是能不能把多种方法结合在一起，以降低喷溅发生的概率，这样既符合国家 节能减排的要求，又能给工厂创造更高的效益。4.结论和展望本文总结了喷溅发生的原因，提出了一些解决喷溅的方法，并对特定形式的 喷溅给出了一些具体的措施。将这些方法和措施结合起来，必定可以解决某种喷 溅问题。随着计算机技术的发展、高性能的合金技术的发展以及高灵敏传感器的 出世，将会有更多方法和措施来解决喷溅问题，例如，用摄像头和计算机共同监 控喷溅问题。我们也相信，随着技术的日益完善和新方法的不断突破，喷溅问题 终将被解决。参考文献1 李明月，曹玺，姜艳华.AOD炉溅渣护炉喷枪枪位自动控制专家系统J.中 国学术期刊电子杂志社2 胡志刚，刘浏，何平.等.150T转炉利用炉气分析进行喷溅预报及控制J.钢铁，第39卷第2期3 王三忠，李文山，吕亚.转炉炼钢喷溅的控制及预防措施J.河南冶金，第 17卷第4期4 王世杰.转炉喷溅产生的原因及预防措施J.企业科技与发展，2009年第12期5 胡国新.转炉吹炼喷溅的预测和预防探讨J.武汉工程职业技术学院学报， 第19卷第3期6 李恩助，吴惠来.电磁测温式结品器液面探测器的研究J.冶金自动 化，1979年第2期7 陈嘉颖.转炉造渣过程检测的声学原理及应用J.钢铁研究学报，1999年03 期8 叶健松，郑卫民,金进文.等.转炉前期炉渣喷溅的特征及对策J.安徽工业 大学学报2009年03期9 李新民，李强.AOD炉工艺及设备特征J.冶金设备，1995年第4期