[科普中国]-转炉泡沫渣

成因

在顶吹转炉吹炼过程中，氧气射流、CO气泡与金属液、炉渣相互撞击并激烈混合，高度弥散的金属小液滴和大量小气泡分布在渣液中，形成高度弥散的乳浊液体系。乳浊液体系在气相——液相过程中将炉渣鼓起，形成了转炉泡沫渣。

要点炉渣的泡沫化现象，在各个吹炼时期并不相同。它与氧气射流动能、供氧强度、枪位、脱碳速度、炉渣粘度和熔池温度等有密切关系。在吹炼初期，渣中已含有相当数量的FeO，由于供氧和脱碳反应的作用，有氧气射流和CO气泡进入炉渣中，初期渣能形成较低程度的泡沫化。吹炼中期，由于脱碳反应的激烈进行，炉渣中气体量最多，必然形成大量的泡沫，渣面上涨达到最高峰，渣面最高时期与熔池脱碳速度最大时期相一致。吹炼中期的泡沫渣可以分为正常泡沫渣、溢流或涌冲的过分发泡渣和返干渣(或称瘪渣)。炉渣过热度过高或过低，甚至实际温度不及其熔点，都会使炉渣发瘪。所不同的是过热度不合适时为稀渣，低于熔点时为干渣。

危害一方面泡沫渣产生的喷溅会增加消耗，恶化作业环境。根据对宣钢炼钢厂百吨炉区转炉泡沫化喷溅的炉渣分析，(FeO)含量约在27.8%，大喷时金属损失约3~5%，小喷时金属损失也有1~2%左右。喷溅还容易造成人身伤害和设备损坏，如烧枪、炉口和烟罩粘渣钢等。另一方面炉渣泡沫化导致双渣或终点倒炉困难。大量带铁渣倒入渣罐，影响生产节奏和钢铁料消耗。据统计泡沫渣中铁珠含量在8一11%之间，倒掉炉渣的1.2一l.3。较正常状态消耗增加0.45kg/t。并且加剧对炉衬的冲刷，给转炉维护带来难度。1

注意事项炉渣的泡沫化程度应适当。泡沫化程度过高，能引起炉口溢渣和喷溅，增加吹损，降低炉子寿命，限制转炉强化吹炼；炉渣泡沫化程度不足，出现返干渣，会延长吹炼时间，降低金属液的脱硫和脱磷速度；无泡沫的炉渣，渣层薄，对炉气的过滤作用减弱，炉气带走的金属和烟尘增多，而且容易粘枪。在吹炼后期，由于脱碳反应速度降低，渣面随之下降，此时，炉温较高，只要不形成过高碱度的炉渣，一般不会产生严重的泡沫化现象。到吹炼终点时，提枪停氧，渣面自动降低，炉渣中的金属液滴又回到金属液中，气泡则从炉渣中逸出。

形成原因在吹炼过程中，由于氧气流股对熔池的作用，产生了许多金属液滴。这些金属液滴带氧落人炉渣后，与（FeO）作用生成大量的CO气泡，并分散于熔炉之中，形成了气一熔渣一金属密切混合的乳浊液。分散在熔渣中的小气泡的总体积往往超过熔渣本身的体积。熔渣成为薄膜将气泡包住并使其隔开，引起熔渣发泡膨胀，形成泡沫渣。

泡沫渣与炉容比、操作、人炉物料结构等有很大关系。如炉容比小、长时间枪位过高，二批渣料加得不合适，炉渣碱度低，加入大量含（FeO）的磁选钢渣、返矿等，都可能引起炉渣发泡失控现象。1

压渣球原理根据转炉炼钢节奏快的特点，要求其与炉渣迅速反应达到抑制泡沫化的效果。根据渣中CaO含量对转炉渣黏度和熔点的影响，CaO含量升高影响炉渣黏度升高的原理，设计压渣球成分时应加入一定量的CaO。同时加入含碳物质焦粉锯末等。以还原渣中部分（FeO），其反应式：C+FeO—CO+Fe。然后将混合好的配料掺加粘土搅拌混匀压实，以增加压渣球密度，烘干制成椭圆球状。利用其重力作用和化学反应消除滞留在炉渣中的CO气泡和降低渣中的（Fe0）含量，破坏炉渣的泡沫化。1

泡沫渣抑制剂工作原理1）转炉喷溅是由于炉渣中活性物质多（如氧化铁、二氧化硅、等活性物质）炉渣分子间张力小，比表面积增大，炉渣体积增大，气体含量高，导致炉渣外溢从炉口中喷出。

2）泡沫渣抑制剂是以少量含碳的复合物料构成，加入炉内时复合压渣剂中氧化钙与三氧化二铝成分与炉渣中FeO、TFe等活性物质在炉内高温状态下发生反应，降低渣层厚度，稀释炉渣，减缓C-O反应速度，和炉渣中的氧化物发生反应。避免TFe大量聚集，迅速破坏炉渣中的活性物质，从而达到控制转炉喷溅的目的。

3）在出现喷溅征兆前或者刚出现喷溅时加入“转炉泡沫渣抑制剂”，随即与炉渣快速反应，增加炉渣黏度、消除泡沫渣中（FeO）含量，减缓C-O反应，使泡沫渣中的金属液滴沉降，可有效抑制喷溅、防止氧枪粘渣、减少溢渣的金属损失。

4）根据吹炼过程中渣中CaO含量对转炉渣黏度和熔点的影响可知，CaO含量升高影响炉渣黏度升高，因此设计抑制剂成分时应加入一定量的CaO，同时加入易燃易挥发的物质，有利于消除滞留在炉渣中的CO气泡。

操作方式泡沫渣抑制剂使用方法简单、使用效果显著，且不改变操作工艺。操作方式：转炉泡沫渣的喷溅在转炉生产过程中时有发生，在吹炼过程中出现喷溅征兆前或者刚出现喷溅时从高位料仓加入“泡沫渣抑制剂”，加入量为每批1—2.5 kg/t。2

喷溅分类转炉常见喷溅主要分为爆发性喷溅、泡沫性喷溅和金属喷溅。
主要发生在两个时期：第一时期是供氧4~6min左右，主要特征是炉温偏低；第二时期是供氧8~10min左右，主要特征是炉温偏高。

喷溅危害1）转炉泡沫渣喷溅、爆发性喷溅、后期金属喷溅将造成热量损失、造渣料的损失、金属损失。

2）喷溅造成的大量烟尘无法及时吸走，污染环境。

3）喷溅还会严重冲刷炉衬，造成粘枪、烧枪、炉口和烟罩挂渣等，危及人身及设备安全。

4）严重喷溅会引起钢水量变化，影响钢水成分的控制及供氧强度的提高。2