氧槍粘鋼原因分析與防治措施*

魏寶森

(本鋼集團(tuán)板材股份有限公司)

氧槍粘鋼原因分析與防治措施*

魏寶森

(本鋼集團(tuán)板材股份有限公司)

從鐵水條件，石灰、輕燒白云石等原材料質(zhì)量以及操作方面入手，對氧槍粘鋼損壞原因進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并針對各損壞原因相應(yīng)的提出了具體的預(yù)防與處理措施，較好的解決了氧槍粘鋼損壞問題，為降低煉鋼設(shè)備運(yùn)行成本，提高氧槍槍齡以及煉鋼生產(chǎn)率提供了實(shí)踐指導(dǎo)。

轉(zhuǎn)爐 氧槍 槍齡 操作

0 前言

氧槍作為轉(zhuǎn)爐煉鋼中的核心設(shè)備，負(fù)責(zé)將高純度氧氣以超音速射流的形式吹入金屬熔池，為煉鋼生產(chǎn)提供所需的動力學(xué)和熱力學(xué)條件，進(jìn)而完成轉(zhuǎn)爐煉鋼復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)。在吹煉過程中氧槍不僅承受著轉(zhuǎn)爐內(nèi)反應(yīng)區(qū)強(qiáng)烈的熱輻射，還要承受高溫鋼、渣的激烈沖擊作用，工作條件十分惡劣。在實(shí)際生產(chǎn)中，由于快速緊張的生產(chǎn)節(jié)奏、并不穩(wěn)定的鐵水條件以及原材料質(zhì)量加之操作失誤等多種因素，極易造成氧槍粘鋼損壞。從而增加了換槍操作的勞動強(qiáng)度以及設(shè)備運(yùn)行成本，并嚴(yán)重影響了煉鋼生產(chǎn)節(jié)奏，限制了產(chǎn)能的發(fā)揮，同時給轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)安全帶來極大隱患。

1 氧槍粘鋼的危害

在煉鋼生產(chǎn)過程中，由于吹煉過程中，氧槍槍位控制不當(dāng)或加料時機(jī)把握不好等原因，均易造成熔池化渣不良，爐渣流動性差，甚至出現(xiàn)嚴(yán)重的"返干"現(xiàn)象，使得爐渣不能很好的覆蓋金屬液面。裸露在外的金屬液，受氧氣射流的沖擊作用發(fā)生飛濺，極易造成氧槍粘鋼。另外，鐵水成分、原材料質(zhì)量、液面高度以及供氧強(qiáng)度等因素都會影響到氧槍的使用壽命。改進(jìn)前氧槍的平均使用不足200爐，嚴(yán)重影響了煉鋼生產(chǎn)節(jié)奏，并且由于吹煉過程中“燒槍”還會造成爐內(nèi)進(jìn)水引發(fā)放炮事故，嚴(yán)重威脅到轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)安全。因此，提高氧槍的使用壽命不僅影響著設(shè)備運(yùn)行成本及煉鋼生產(chǎn)節(jié)奏，同時也是轉(zhuǎn)爐安全生產(chǎn)的迫切需要。

粘鋼極易造成氧槍損壞，主要表現(xiàn)在兩個方面:一是氧槍噴頭端部粘鋼、侵蝕，造成噴頭變形、漏水(如圖1所示)。二是吹煉過程中，大量鋼、渣液滴粘附在槍身上，造成的槍身粘鋼，影響氧槍的正常升降運(yùn)行?；蛴捎诟邷匾旱蔚臎_刷，液態(tài)鋼珠燒穿鋼管，導(dǎo)致槍身漏水等損壞(如圖2所示)。

圖1 氧槍噴頭侵蝕粘鋼

圖2 氧槍槍身侵蝕粘鋼

2 氧槍粘鋼的原因分析

2.1 原材料條件不足

2.1.1 鐵水成分波動大

本鋼煉鋼廠所使用鐵水為煉鐵廠大小不同的6座高爐生產(chǎn)，鐵水條件不盡相同，尤其是鐵水［Si］含量由于高爐大小不同及不同時期的生產(chǎn)狀態(tài)極易產(chǎn)生較大波動，2011年入爐鐵水條件見表1。

表1 2011年煉鋼廠鐵水條件

由表1可見，轉(zhuǎn)爐入爐鐵水條件并不穩(wěn)定，尤其是鐵水［Si］含量波動范圍很大，這給爐前煉鋼操作造成很大困難。不同鐵水條件對爐前生產(chǎn)操作的影響主要有以下幾點(diǎn):

1)鐵水［Si］含量低。鐵水［Si］含量較低時，在很短的時間里［Si］就會被氧化掉，碳、氧劇烈反應(yīng)期提前，熔池中(FeO)消耗較大，如果氧槍工未能及時提高槍位，補(bǔ)充渣中(FeO)含量，或下料工未能正確判斷爐內(nèi)反應(yīng)情況，此時錯誤的加入石灰等造渣料，則極易導(dǎo)致熔渣出現(xiàn)嚴(yán)重的返干現(xiàn)象，造成氧槍粘鋼。

2)鐵水［Si］含量高。鐵水［Si］含量較高時，［Si］的氧化時間會相對較長，使碳、氧劇烈反應(yīng)期推后，同時產(chǎn)生的SiO2會形成大量熔渣，如果氧槍工未能相應(yīng)的推遲軟吹時間，或下料工于此時加入大量金屬降溫料而帶入大量(FeO)，使得渣中(FeO)含量過高，造成熔渣泡沫性噴濺。噴濺過后熔渣中(FeO)含量迅速降低，熔渣出現(xiàn)返干現(xiàn)象，阻礙了鋼水溫度的傳遞，使分散在爐膛內(nèi)的鋼珠附著于槍身上，造成氧槍粘鋼。

2.1.2 石灰質(zhì)量不穩(wěn)定

本鋼煉鋼廠所使用石灰以公司內(nèi)部石灰石礦自產(chǎn)為主，配以部分外購石灰。由于外購石灰與自產(chǎn)石灰質(zhì)量不盡相同，有時生燒、過燒率偏高，活性度低。造渣料質(zhì)量的不穩(wěn)定造成使用過程中熔化速度快慢不同，質(zhì)量差的渣料難以熔化，成渣較慢，增加了爐渣返干以及氧槍粘鋼的可能。

2.2 操作不當(dāng)

2.2.1 氧槍的槍位不準(zhǔn)確

本鋼煉鋼廠轉(zhuǎn)爐冶煉生產(chǎn)采用恒壓變槍法操作，氧槍槍位的高低直接影響著化渣效果。槍位過高或過低，均易造成金屬噴濺，飛濺起來的金屬夾雜著爐渣粘在氧槍上造成槍身粘鋼。造成氧槍槍位不準(zhǔn)的主要原因有以下幾個方面。

1)裝入量不準(zhǔn)。入爐鐵水和廢鋼裝入量的不穩(wěn)定，造成熔池液面高度的不穩(wěn)定，如操作工未能正確判斷液面高度，則氧槍噴頭距熔池液面高度會產(chǎn)生較大偏差，進(jìn)而引起噴濺或化渣不良，造成氧槍粘鋼。

2)轉(zhuǎn)爐爐型的改變。生產(chǎn)中，由于轉(zhuǎn)爐的爐襯維護(hù)，會引起爐膛容積的相對變化，進(jìn)而造成熔池液面的變化;或由于轉(zhuǎn)爐爐底的上漲，引起熔池液面的同步上升。操作工如未能及時調(diào)整液面設(shè)定值，則氧槍槍位實(shí)際偏低，引起化渣不良，造成氧槍粘鋼。

2.2.2 造渣操作不當(dāng)

轉(zhuǎn)爐造渣原則為初期渣早化，過程渣化透，終渣作粘，出鋼后直接濺渣。而在實(shí)際操作中，由于鐵水成分及石灰、白云石等原材料質(zhì)量的波動，加之操作人員經(jīng)驗不足等多種原因，往往會造成前期化渣太遲，過程化渣不良，甚至出現(xiàn)嚴(yán)重的返干現(xiàn)象，造成氧槍粘鋼。主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn):

1)造渣料加入不當(dāng)。實(shí)際生產(chǎn)中，下料工往往不能正確把握造渣料的加入批次和時機(jī)，開吹即過于集中的加入大量石灰、白云石和氧化鐵皮球等，導(dǎo)致爐內(nèi)溫降過大，石灰熔化不好，成渣較慢，過程化渣不良，出現(xiàn)返干現(xiàn)象，造成氧槍粘鋼。

2)降溫料加入不當(dāng)。為保證冶煉過程中熔池溫度平穩(wěn)均衡上升，下料工需根據(jù)爐內(nèi)反映情況，適時地加入降溫料控制熔池溫度，但往往由于判斷失誤，降溫料的加入量及加入時機(jī)把握不當(dāng)，造成熔池溫度的急冷急熱，或由于錯誤時間加入大量金屬降溫料而帶入的(FeO)，使得熔渣中(FeO)含量過高，引起溢渣、噴濺，造成氧槍粘鋼。

3)氧槍工與下料工配合不好。冶煉過程的控制，槍位與加料都至關(guān)重要，需協(xié)同作業(yè)。渣料尤其是降溫料的加入往往會引起熔池反應(yīng)狀態(tài)的驟然改變，產(chǎn)生熔池大翻現(xiàn)象，此時如氧槍槍位未能及時提高，翻騰的鋼渣熔液極易造成氧槍槍頭部位的燒損以及槍身粘鋼。

3 氧槍粘鋼的防治措施

3.1 氧槍粘鋼的預(yù)防措施

3.1.1 穩(wěn)定原材料質(zhì)量

1)穩(wěn)定鐵水條件，合理選擇造渣工藝。針對鐵水［Si］含量波動較大問題，在日常生產(chǎn)中要確保魚雷罐中鐵水裝入量不小于300t，同時加強(qiáng)鐵水預(yù)處理過程中的成分控制，保證入爐鐵水成分的相對穩(wěn)定。另外還需加強(qiáng)信息傳遞，將每罐鐵水的信息及時傳遞到爐前，爐前操作人員根據(jù)鐵水條件合理選擇造渣工藝。一般當(dāng)鐵水［Si］含量低于0.30%時，采用留渣法，配合較低的氧氣流量供氧，確保熔渣中有足夠的(FeO)含量，不至于渣中(FeO)含量過低而產(chǎn)生嚴(yán)重返干現(xiàn)象;當(dāng)鐵水［Si］含量高于0.80%時，采用雙渣法，配合較高的氧氣流量供氧，確保熔渣中(FeO)含量不至于過高而產(chǎn)生大的噴濺、溢渣現(xiàn)象。

2)提高石灰、白云石等散裝料的質(zhì)量。應(yīng)盡可能多的使用成分、質(zhì)量都較為穩(wěn)定的自產(chǎn)石灰。避免因造渣料質(zhì)量的不穩(wěn)定而造成操作困難，引起化渣不良，造成氧槍粘鋼。

3.1.2 加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)化操作

1)穩(wěn)定裝入量，保證熔池液面相對穩(wěn)定，氧槍槍位準(zhǔn)確得當(dāng)。根據(jù)原材料條件，依據(jù)物料平衡以及熱平衡計算，規(guī)范入爐金屬料的裝入量，保證爐內(nèi)熔池液面相對穩(wěn)定。同時還應(yīng)保證每個班次至少實(shí)測一次液面高度。動態(tài)、真實(shí)地了解爐內(nèi)液面情況，正確調(diào)整液面設(shè)定值，保證操作槍位的準(zhǔn)確性，避免因槍位不當(dāng)而引起的氧槍粘鋼。

2)強(qiáng)化冶煉過程控制，確?；己?，升溫平穩(wěn)。采用小批量多批次的加料方式，保證初期早化渣，過程化好渣。并確保熔池升溫平穩(wěn)，避免因輔原料加入不當(dāng)，引起爐內(nèi)急冷急熱，誘發(fā)溢渣、噴濺或返干現(xiàn)象，造成氧槍粘鋼。

3)增強(qiáng)氧槍下料兩崗位之間的配合。煉鋼過程中的造渣是由氧槍和下料兩個崗位共同參與并完成的，兩個崗位之間配合的默契程度直接關(guān)系著爐內(nèi)熔渣的化渣狀況。吹煉過程中，兩個崗位必須保持步調(diào)一致，協(xié)同作業(yè)，避免因配合不好而引起的化渣不良，噴濺溢渣以及燒槍事故。

3.2 氧槍粘鋼的處理措施

3.2.1 “涮槍”操作

氧槍粘鋼較少時，可利用吹煉過程中用流動性好，溫度較高的熔渣熱輻射沖涮掉。"涮槍"操作對操作者技能水平有較高要求，要保證爐渣化渣良好，溫度相對較高，且槍位適當(dāng)?shù)托ＷC反應(yīng)區(qū)高溫對氧槍粘鋼的熱輻射，使其熔化松動，提槍后趁熱配合刮渣器作用，一般可較好的去除槍身粘鋼。

3.2.2 “吹槍”操作

氧槍粘鋼嚴(yán)重時，則需進(jìn)行吹槍操作處理粘鋼。上爐濺渣結(jié)束后，倒凈爐內(nèi)殘渣，將氧槍降至下極限點(diǎn)烤槍3 min～5 min，調(diào)整開吹流量為6000 Nm3/h，供氧4 min～5 min后觀察氧槍張力值，如有明顯降低則將氧氣流量逐漸提升至8000 Nm3/h左右，一般要求最高流量≯10000 Nm3/h。正常吹槍槍位應(yīng)為下極限點(diǎn)，實(shí)際操作中，過程槍位也可根據(jù)著火情況適當(dāng)提高，但最高不得超過50 cm。為避免造成較大的爐況損失，在吹槍過程中需根據(jù)火焰、爐內(nèi)聲音以及氧槍張力值變化情況，向爐內(nèi)兩側(cè)同時投料(石灰)，每次投料量500 kg～800 kg，投料總量不應(yīng)超過5 t，避免因投料過多而造成爐底上漲。另外，吹槍時間應(yīng)控制在15 min內(nèi)，避免因時間過長造成爐襯侵蝕。

4 效果分析

通過對原材料的嚴(yán)格控制以及強(qiáng)化冶煉過程的標(biāo)準(zhǔn)化操作，氧槍槍齡得到了大幅度提高(攻關(guān)前后氧槍槍齡的變化統(tǒng)計如圖3所示)。從原來的平均159爐，提高到了256爐，有效地降低了氧槍的設(shè)備運(yùn)行成本。同時由于換槍頻率的減少，既降低了換槍的勞動強(qiáng)度，又為煉鋼生產(chǎn)節(jié)約了更多時間，有效的提高了轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率。具體效果如下:

圖3 氧槍槍齡統(tǒng)計

1)通過對石灰、白云石等散裝料質(zhì)量以及鐵水成分的嚴(yán)格控制。保證了造渣料質(zhì)量以及鐵水條件的相對穩(wěn)定。同時通過準(zhǔn)確快速的鐵水信息傳遞，使?fàn)t前操作人員根據(jù)不同鐵水條件合理選擇造渣制度和供氧制度，確保吹煉過程平穩(wěn)，避免了因嚴(yán)重返干或噴濺而造成的氧槍粘鋼。

2)加強(qiáng)轉(zhuǎn)爐裝入制度，保證爐內(nèi)液面相對穩(wěn)定，操作人員根據(jù)爐內(nèi)液面情況，及時調(diào)整液面設(shè)定值，保證操作槍位準(zhǔn)確。同時增強(qiáng)氧槍下料兩崗位之間的配合，強(qiáng)化冶煉過程控制。避免了因配合不好而引起的化渣不良以及燒槍事故。

3)當(dāng)氧槍粘鋼影響正常使用時，及時采用"涮槍"或"吹槍"的操作方式去除粘鋼，使氧槍恢復(fù)正常使用。既保證了氧槍的正常使用壽命，同時又提高了煉鋼生產(chǎn)效率。

5 結(jié)語

氧槍粘鋼不僅影響氧槍使用壽命，增加煉鋼成本，同時，頻繁的更換氧槍也嚴(yán)重阻礙了煉鋼生產(chǎn)效率的提高。通過對原材料質(zhì)量的嚴(yán)格控制，過程操作的進(jìn)一步加強(qiáng)，以及及時有效的氧槍粘鋼處理措施，既減少了換槍次數(shù)，節(jié)約了換槍時間，達(dá)到了節(jié)能降耗目的，同時還極大的減少了職工的勞動強(qiáng)度，增加了轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率，保證了煉鋼生產(chǎn)安全。

［1］王雅貞，張巖，張紅文，等.轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝與設(shè)備［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，2001:71－75.

［2］王雅貞，李承祚.轉(zhuǎn)爐煉鋼問答［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，2005:115－118.

［3］董尉民，王海霞.提高氧槍槍齡的措施與對策［J］.河南冶金，2009，17(4):35 －39.

ANALYSIS ON STEEL STICKING OF OXYGEN LANCE AND PREVENTION MEASURES

Wei Baosen
(Steel Plate Stock Co.，Ltd.Benxi Iron and Steel Group)

The steel sticking of oxygen lance is analyzed in detail from hot metal，lime，light－ burned dolomite and other raw materials quality as well as operation and the relative prevention measures have been put forward，which resolve sticking problem and give instruction for reducing running cost and increasing lance life and steel－ making productivity.KEY WORDS converter oxygen lance lance life operation

:2012—5—22