（钢铁冶金专业论文）转炉造渣过程喷溅现象和喷溅预报的研究.pdf

上海大学硕士学位论文 摘要 音平控渣系统用于转炉炼钢过程中，对整个吹炼过程的炉渣渣况进行了实时 的监测。音平曲线真实的反映了炉内泡沫渣高度，喷溅监测仪正确记录了实际喷 溅时间和强度，在相当大程度上有助于优化转妒炼钢的操作，避免喷溅和返于的 发生。然而，对喷溅预报的准确率方面有待提高。 作者首先从理论上对液相渣量、炉渣对泡沫化的倾向和从熔池中的逸气速 度，即碳氧反应的激烈程度与转炉喷溅的关系进行了分析和讨论，指出了在炉渣 泡沫化指数g ，众多的影响因素中，渣中氧化铁含量的影响十分广泛、复杂，且 起主导地位，而改变枪位，可以在很宽的范围内灵活地调节一次反应区地位爱及 深度，相应地也调节了渣中氧化铁地含量。 在音平控渣技术中，对其声学原理进行了研究，并对如何屏蔽噪音、正确选 取合适声音频带以及氧枪枪位操作与渣况的联系进行了分析。并简单比较了其他 炉渣在线监测方法的特点。 利用本溪钢铁厂的音平曲线图像，从中提取有用数据，进行归类分析，分别 指出了转炉炼钢过程在前期、中期和后期发生喷溅不同原因和特点，并提出了相 应的氧枪操作方法。 在对氧枪枪位与音平曲线的理论分析和规律总结的基础上，导出了熔池上涨 判据、碳氧反应判据以及趋势变化判据，并利用本溪钢铁厂音平曲线图像进行喷 溅预报检验，为氧气转炉全自动控制奠定基础。 关键词：转炉喷溅氧枪枪位音平曲线 上海大学硕士学位论文 a b s t r a c t t h e s y s t e mo fc o n t r o l l i n gs l a gb ys o u n d - l e v e l ，u s e di nb o f , m o n i t o r st h es l a gs t a t e i nt h ew h o l e b l o w i n gp r o c e s s s o u n d l e v e lr e f l e c t st h eh e i g h to f s l a g i nc o n v e r t e r t r u l y w h i l et h em o n i t o rt os l o p p i n gr e c o r d st h es l o p p i n gt i m ea n d i n t e n s i t yc o r r e c t l y t h a ti s h e l p f u l t ot h ec o n v e r t e rs t e e l - m a k i n go p e r a t i o ni nac e f f t a l n e x t e n t ，k e e p i n g f r o m s l a g s l o p p i n ga n ds l a g - d r y i n g h o w e v e r , t h ea c c u r a c yo f p r e d i c t i o n t os l a g s l o p p i n gi s t ob ea d v a n c e d a tf i r s t ，t h ea u t h o rt h e o r e t i c a l l ya n a l y z e sa n dd i s c u s s e st h er e l a t i o nb e t w e e nt h e l i q u i ds l a gq u a n t i t y , t h et r e n do fs l a gf o a m i n g , t h es p e e do fg a sr i s i n g ，n a m e l yt h e e x t e n to fd e c a r b u r i z a t i o nr e a c t i o n ，a n ds l o p p i n g t h ea u t h o ri n d i c a t et h a ti nt h ef a c t o r s w h i c ha f f e c t 5 9 ，f e o t a k e s u pt h ev e r y a b r o a d c o m p l e xa n dd o m i n a n t e f f e c t m o r e o v e lc h a n g i n gl a n c eh e i g h tm a ym o d u l a t et h ep l a c ea n dd e p t ho fp r i m a r y r e a c t i o ni nal a r g or a n g e a c c o r d i n g l y , i tm a ym o d u l a t et h ec o n t e n to f f e o i nt h et e c h n o l o g yo fc o n t r o l l i n gs l a gb ys o u n d - l e v e l ，w es t u d yt h ep r i n c i p l eo f a c o u s t i c sa n da n a l y z eh o w t os h i e l dt h ee n v i r o n m e n tn o i s ea n ds e l e c ts u i t a b l es o u n d f r e q u e n c y a n dt h er e l a t i o nb e t w e e nl a n c eh e i g h to p e r a a o na n ds l a gs t a t e a n ds i m p l y c o m p a r e t h ec h a r a c t e r so f o t h e rm e a n st om o n i t o r s l a g w ed i s t i l la v a i l a b l ed a t af r o ms o u n d l e v e l i m a g e so fb e n x is t e e lc o r p o r a t i o n ， c l a s s i f ya n da n a l y z ei t ，r e s p e c t i v e l yp o i n to u tt h ed i f f e r e n tr e a s o n sa n d c h a r a c t e r si n t h eb l o w i n gp r o p h a s e ，m e t a p h a s ea n da n a p h a s e a n dg i v et h ec o r r e c to p e r a t i o no f l a n c e o nt h eb a s i co ft h e o r ya n a l y s i so fl a n c e - l e v e la n ds o u n d - - l e v e la n dr e g u l a r i t y g e n e r a l i z a t i o n ，m o l t e np o o lr i s i n gc r i t e r i o n ，d e c a r b u r i z a t i o n r e a c t i o nc r i t e r i o na n d t r e n dc h a n g i n gc r i t e r i o na r ed e d u c e da n dc h e c ku pi tb ys o u n d - l e v e li m a g e sf r o m b e n x is t e e lc o r p o r a t i o n ，l a yaf o u n d a t i o nf o r f u l la u t o m a t i cc o n t r o lo f c o n v e r t e r k e y w o r d s ：c o n v e r t e r s l a g - s l o p p i n g l a n c e - - l e v e ls o u n d - l e v e l i i 上海大学 本论文经答辩委员会全体委员审查，确认符合上 海大学硕士学位论文质量要求。 答辩委员会箪舞：( 工作单位职称) 彦l 白尤聋农磋 主任：掺於 委员：却触爿矛天否刮骰芨 嘏战妥呸钢锄同勿司膨 导师：下毛嘉颖 答辩日期：沙牛茸朔f 日 原创性声明 本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作。 除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已发表 或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名： 聋煎日期竺经三：! f - 本论文使用授权说明 本人完全了解上海大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学 校有j 汉保留论文及送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可 以公布论文的全部或部分内容。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：纽童璺导师签名：墨嗵日期： 上海大学硕士学位论文 第一章文献综述 转炉炼钢过程中，喷溅是一种非正常的炉况。发生喷溅时，含有金属液滴的 泡沫渣从炉口喷出或周期性地从炉口溢出。喷溅干扰了转炉的正常操作、降低了 金属收得率，而且还有可能造成除尘、加料设备的损坏，从而导致长时间停炉。 喷溅，还往往制约了冶炼过程的强化程度熔池的可吹性。 对转炉喷溅进行预报和抑制的研究，应该从液相渣量、炉渣泡沫化的倾向和 熔池逸气速度，即碳氧反应的激烈程度等方面的综合影确及其变化来加以讨论和 分析。而各种炉渣的在线检测方法，声学测定、氧抢振动测定、微波、光学纤维 成像，为提供炉内冶炼信息带来了方便。 1 1 炉渣中液相比例的分析 通过对炉渣固液相比例的分析，有助于从理论上找到控制喷溅和返干的有效 方法。 1 1 1 渣中液相比例的计算方法 图卜l f e 0 一s i0 2 一c a 0 系相图1 6 0 0 c 的等温截面图 在转炉吹炼中，析出的主要固相物质为g s ( 2 c a 0 , 6 i 0 ：的简写) 、c s s ( 3 c a 0 s i 0 ， 的简写) ，以及来溶的石灰。c 。s 的熔点为2 1 3 0 c ，c a s 的熔点为2 0 3 7 c ， c a 0 的熔点为2 5 7 0 c 。 上海大学硕士学位论文 图1 - 1 是1 6 0 0 。c 时的c a o s i 仉- f e o 三元相图的等温截面图，根据此图我们 可以计算出平衡状态下1 6 0 0 。c 时渣中的液相比例。 假设炉渣成分位于l + c ：s 区的n 点，则液相物质所占比率可用可杆杠定律算 出。连接c 2 s 点和n 点，延长交液相线于q 点，则液相比率为 川= 器1 0 蝴 ( 1 1 ) 如果炉渣成分h 位于l + c 。s + c 5 区，则固相物质为c 2 s ，c 3 s ，这时，液相物 质比例的计算方法为：连接e 点和h 点，交c a o s i 仉线于k 点，则液相物质所占 比率为： = 等1 0 0 ( 1 - 2 ) 炉渣成分位于其它区的液相物质所占比率的计算方法与上相同。 1 1 2 温度对渣中固液相比例的影响 图卜2 是1 4 0 0 c 时c a o - s i 0 2 - f e o 三元相图的等温截面图。 图卜2f e o s i 魄一c a o 系相图1 4 0 0 的等温截面图 比较图卜l 和图卜2 ，发现图i - 2 中的液相区减少，两相区扩大。可见，随 着温度的升高，有利于液相区的扩大，相同的炉渣成分，液相比例提高。但是， 温度对炉渣液相比例的影响并不是单纯的，它还间接的影响到 c 卜 o 反应的速 度，从而影响到渣中( f e o ) 的含量。若温度高， c 卜 0 反应加剧，( f e o ) 含量 减少。而( f e o ) 的含量又是影响渣中液相比例的重要因素之一a 从大量的生产 现场经验看，在吹炼前期温度主要通过 c 卜 o 反应速度和渣中( f e o ) 含量来影 上海大学硕士学位论文 响炉渣液、园相比例，而在吹炼中、后期，温度主要通过扩大液相区来影响炉渣 液、固相比例。 1 1 3f e o 含量与碱度( r ) 对渣中液相比例的影响 对于低磷铁水，转炉渣可以根据f e o - - s i 0 2 - - c a o 系三元相图来计算炉渣的 液、固相比率。固定碱度c a o s i 0 2 的比率，计算出1 4 0 0 ( 2 下不同f e o 含量时炉 渣的液相物质所占比率。如图1 3 所示。固定f e o 含量，计算不同碱度下炉渣 液相所占比例。如图l 一4 所示。 6 。 5 5 5 。 s 4 5 瓣柏 善3 5 茎3 0 蜓2 5 2 。 202530354 0 4550 碱度 图1 - - 31 4 0 0 c 在不同碱度下f e o 与液相比率对应关系 9 0 b 。 t o 主 i 6 0 丑5 0 世 茎t o 餐3 0 2 0 1 0 o2 0 3 04 05 0 氧化铁质量百分比哪) 图1 41 4 0 0 在不同f e o 含量下碱度与液相比率对应关系 3 上海大学硕士学位论文 由图1 3 和图l - - 4 可看出，随f e o 含量的增加，无论高碱度还是低碱度， 炉渣液相比例都明显上升；而对应某一固定f e o 含量的渣系中，当r 2 5 时，碱 度对炉渣液相比例的影响不大。可见，在碱性炉渣中f e o 是影响炉渣液相比例的 主要因素。 而喷溅的发生，除了碳氧反应产生的瞬时气体流量影响外，液相渣量的增大 和炉渣表面张力的降低也是诱发喷溅的重要原因。渣中氧化铁含量过高，既增加 液相渣量，又降低炉渣表面张力，是转炉冶炼低磷铁水时发生喷溅的最重要的原 因。 1 2 炉渣泡沫化倾向 实际的转炉炉渣分为四相：金属液滴，液态渣，未熔的固相颗粒( 硅酸盐， 未熔渣料等) ，气泡。引入泡沫化指数1 l ： g2 v g v 乳 毛一气泡总体积占泡沫渣体积的百分比， v 。一泡沫渣中气泡的总体积，m 3 ”巍一泡沫渣的瞬时体积，m 3 为了保证不喷溅，要求赣 占楹。一般龟2 8 0 ”。 铲半斗铃 一炉膛容积，m 3 嗜一去除气泡体积的乳化渣体积，m 3 炉容p ：箬 l ，5 r g s r 铜液的重量，t ： 钢液的体积，m 3 ； 由于g 日= 6 9 v s r ( 1 3 ) ( 1 - 4 ) ( 1 - 5 ) ( 1 6 ) 上海大学硕士学位论文 其中6 9 为钢水密度，t m 3 。 由( 1 - 5 ) ( 1 - 6 ) 两式可得 一 v s r 2 ：6 9 。p ( 1 7 ) 在【c 】【o 】反应最剧烈时，设有5 0 金属液滴乳化，则 v 。- 0 5 = 一去 嗜= 0 5 v s r + 咯 ( 1 - 8 ) 设炉渣的重量为钢液重量的1 0 ，炉渣的密度为3 5 t m 3 ，有g 羞= 1 0 g ” 3 5 = 0 i x 6 9 x 代入( 1 - 7 ) 式 晦= o 2 ，0 2 ”渣。i i ( 1 - 9 ) 由( 1 - 8 ) ( 1 - 9 ) 式得： 嘴= o s v s r + o 2 一。矾，= 等 故h 撮= 罢= 竽= 尚 这样炉容比妒与钿就建立起了联系，可以根据炉容比估算龟，有效控制泡 沫化指数。 研究表明 s 窭= 厂( y 雾，p 二，仃乳，叩乳) 3 1 堙一液相渣量 吃一c o 气体的瞬时流量 。乳一乳化渣的表面张力 诋一乳化渣的粘度 当缸大于喷溅极限值缸时就会发生喷溅。 可以从以下几个方面来理解此指数： 上海大学硕士学位论文 1 ) 当供氧强度固定，吃与比成正比关系。当渣中( f e o ) 浓度降低时，炉渣 向熔池提供了一个附加的供氧量，发生如下反应： a ( f e o ) + a c = a c o + a f e 】 即增加了附加的，总的p ，c d 增加；当渣中( f e o ) 浓度增加时，p r c 0 为负 值，总的减少。 2 ) 嗜 渣中的液相与渣中f e o 含量成正向相关，几乎成线性关系，而与碱度r 的 关系则不敏感。 转炉冶炼过程中 0 2 + 2 c 1 = 2 c o ) ，氧枪吹入炉内的氧气形成 c o 气体时， 根据理想气体公式p v = 1 1 r t 产生的c o 摩尔数是入炉0 2 的两倍：同时吹入的氧 气是常温，而在炉内形成的 c o ) 气体可以达到1 6 0 0 。c 左右的高温。在高温下， 根据理想气体公式v = n r t “c 卜一【o 】应每秒所做的膨胀功非常大，是造成喷溅 的主要动力2 ，6 1 。 1 3 顶吹转炉炼钢中的碳氧反应 在氧气顶吹转炉炼钢过程中，碳的氧化- - d , 部分是在一次反应区以直接氧化 的形式进行的，大部分是二次反应生成在循环区气泡的表面上靠金属中溶解的氧 进行的。 2 c 】+ o ：) = 2 c o 【c 】+ 【o 】= c 0 ) 在给定的转炉上，碳氧化所允许的速度u 。和供氧强度q 0 2 , 在生产实践中并不 受微观脱碳过程的限制，而主要受熔池中一些物理现象的限制：决定是否会发生 喷溅的流体力学参数、熔池上涨和金属飞溅等。 在氧气顶吹转炉的吹炼中，碳的氧化不仅在熔池体积内是不均匀的，而且在 冶炼的进程中也是不均匀的。最激烈的碳氧反应和气体的猛烈逸出发生在氧气流 股下的“火点”内，这儿是氧气首先到达并形成氧化铁和气泡种核的地方，而且 这个区域温度最高，一氧化碳析出的条件也最好。那么，激烈脱碳区的深度和搅 6 上海大学硕士学位论文 拌深度应该取决于氧气流股对熔池的穿透深度。 在吹炼初期，当熔池的平均温度较低时，碳的氧化速度是很小的，特别是硅、 锰的氧化抑制了脱碳反应的进行；随着金属硅含量的下降和熔池平均温度的升 高，激烈脱碳反应区扩大了，碳氧反应扩展到整个熔池，熔池中平均脱碳速度u 。 相应地增大。吹炼进入了所谓中期，脱碳速度通常会发生较大的变化，造成这些 变化的原因可能有：由流股向熔池供氧的不均匀性；加入含氧的炉料和熔池温度 的波动等。随着金属碳含量的降低，特别是当【c 】 o 2 时，碳的氧化速度会急剧 地下降，这是脱碳过程的动力学特点所造成的，金属中氧含量和渣中氧化铁含量 相应地增大。 碳的氧化过程是具有自行加速倾向的，故碳氧反应速度仇因熔池升温或外 来扰动得到提高时，会引起整个熔池脱碳速度的瞬时增长及渣中( f e o ) 还原的加 速。 碳氧化速度的变化和熔池中气体析出状况的变化引起了熔池液面的相应变 化。 1 4 炉渣中f e o 对渣况的影响 在冶炼过程中，渣中( f e o ) 起着重要的作用，它和氧枪所提供的氧及熔池 中氧化反应消耗的氧，保持着一种动力学条件下的动态平衡，而非热力学的平衡， 当供氧速率大于熔池中其它元素氧化反应耗氧速率时，渣中的( f e o ) 含量就上 升，反之则减少。这种动态平衡关系在操作不当时极易产生冶炼中化学反应速度 的突变，转炉产生大喷的根本原因就是由于不当的冶炼操作。首先造成( f e o ) 的集聚，而后在熔池【c 卜一【o 】反应动力学条件发生变化时，集聚的过量( f e o ) 为【c 】 一 o 】反应提供了大量的 o 】，剧化了 c 卜一( o 】反应，在瞬间产生巨大膨胀功将炉 渣喷出炉口。 1 4 1f e o 对成渣途径的影响 转炉冶炼在开吹的头几分钟内，由于熔池温度比较低( 约1 4 0 0 左右) ，所 加的第一批渣料中石灰未完全溶解，由于熔池温度比较低，铁液中f e 、s i 、m n 等元素将优先氧化，生成以f e o 和s i o 。及m n o 为主的初渣。由于这两方面的原 上海大学硕士学位论文 因，l d 冶炼的初渣是高氧化性的酸性渣，其成分范围相当于图1 - 5 中的a 区。 斟o l x or 口 图1 - 5l d 初渣与终渣成分范围 由于初渣成分和终渣成分之间隔着个两相区，随着吹炼过程进行，熔池温 度迅速上升，石灰不断溶入渣中，与此同时铁液中的 c 一 o 反应也渐趋激烈， 大量消耗渣中f e o 。因此，到吹炼中期渣中c a o 含量上升，同时，f e o 含量却不 断下降，于是炉渣成分向b 方向改变，很快进入二相区并析出c ? s 。由于c 2 s 是 高熔点( 熔点为2 1 3 0 ) 稳定的固态化合物，它在渣中大量析出，必然使得炉渣 失去流动性变得很粘稠，这就是通常所说返干现象。 反之，若吹炼前期枪位始终比较高，熔池搅拌差，使得渣中f e o 不易与金属 充分反应，此时炉温上升较慢的话，铁液中 c 一 o 反应尚滞后，这就使得渣 中f e o 迅速大量积累。在这种条件下，炉渣成分就向b 方向改变，在渣中f e o 增加的同时c a o 也增加。炉渣成分可能较晚进入二相区，甚至暂时不进入二相 区，炉渣流动性良好。但由于渣中积累的f e o 太高，一旦温度迅速上升到1 4 0 0 以上， c - o 反应就会爆发式地激烈进行，大量炉渣夹带着液态金属从炉 口喷射出来，这就是所谓的喷溅现象。 由此可见，吹炼过程中正确控制好温度、f e o 含量以及炉渣成分变化途径是 非常重要的i 】。 1 4 2f e o 对石灰溶解的影响 f e o 对石灰的熔解具有积极的意义。f e o 对炉渣粘度的影响，见图卜6 。提 高炉渣氧化性，能显著降低炉渣粘度，因而改善外部的传质条件。 上海大学硕士学位论文 t f e u ”i 一 图1 - 61 6 7 3 k 条件下c a o - s i 0 2 - f e o 渣系的粘度曲线 由于炉渣中f e ”，0 2 一离子半径小，扩散速度快，而离子半径大的讲一离子 扩散速度慢，所以初渣沿着石灰毛细裂缝及空隙向石灰块内部渗入时，渣中f e 0 渗入的速度侠，并且很快渗透到c a 0 晶格之内，使石灰熔点降低，并在其他炉 渣成分的作用下软化。在吹炼后期，渣的碱度随着f e 0 含量的增加而增i j n t 4 j 。 1 4 3f e o 对喷溅与返干的影响 f e 0 含量是影响渣中液相比例重要因素。炉渣中液相量的增加和炉渣过度的 泡沫化，则是造成喷溅的重要原因。相反，若炉渣液相比例过低，则易造成炉渣 返干。 在低磷、低锰铁水条件下，开吹2 分钟后，硅的氧化已经基本结束，氧枪供 给熔池的氧主要用于脱碳和铁的氧化。若前期铁水温度低， c 卜 0 反应滞后， 渣中的氧化铁积累，从而使前期泡沫渣较早形成，使石灰较快的熔解，碱度提高。 在冶炼中期，炉渣偏干是因为随着温度的升高， c 卜 o 反应开始剧化。 d o l c 础增加使d ( f e o ) l d t n2 c 】，其他元素的i v2 m e 】更小，所以我们把反应( 3 1 ) 称之 为直接氧化的一次反应；生成的氧化铁再同其他杂质按亲和力大小顺序进行反 应，即反应( 3 2 ) 为二次反应。 上海大学硕士学位论文 0 2 ) + 2 f e 】= ( f e o ) ( 3 1 ) ( f e o ) + m e 】= ( m e o ) + 【f e ( 3 - 2 ) 如果反应1 的速度大于反应2 的速度，那么渣中氧化铁积累，相反，如果反 应2 速度大于反应1 ，渣中氧化铁含量降低。开吹后1 分钟至2 分钟时，铁水中 的瞰n 】、【s i 氧化已告尾声，这时渣中( f e o ) 的积累消、耗速度取决于反应( 3 3 ) 。 c 】+ ( f e o ) 凡】+ ( c 0 g 0 2 2 1 0 4 4 0 0 - - 1 2 2 8 ( 3 3 ) 温度越高，【c 】【o 】反应驱动力越大，渣中氧化铁不易累积，相反，温度越低，【c 】【o 】 反应驱动力越小，渣中氧化铁易累积。因此，前期温度偏低，【c 】【o 】反应滞后， 两分钟后，渣中氧化铁开始积累。 枪位较高时( 即面吹)，有利于渣中氧化铁积累，尤其是加入了过多轻废 钢或生铁块，前期熔池温度偏低渣中氧化铁更易积累。当熔池温度升高( 大于 1 4 0 0 c ) ， c 】开始强烈氧化时，渣中积累的( f e o ) 给 c 】 o 】反应提供了一个很 大的附加供氧量，瞬时f c o ) 流量猛增，而高( f e o ) 、低碱度的炉渣又为喷溅提 供了良好条件。这时，很容易造成前期低温喷溅。 枪位较低时( 即深吹) ，氧气流股穿透深，具有较强的搅拌作用，生成的( f e o ) 容易与其他液相元素发生发应，且氧气流股在熔池内部产生的气泡，能成为【c 】f 0 】 反应的成核地点，促进了前期【c 】【o 】反应。枪位较低时不利于渣中f e o 的积累。 因此，前期降低枪位能在一定程度上抑制前期低温喷溅。从生产实践中看，前期 温度偏低是造成前期低温喷溅的主要原因，但是，枪位对前期喷溅的发生也有一 定影响。 前期枪位的正确操作是，当温度偏低时，应把开吹枪位降至基本枪位以下0 2 米左右，待音平曲线呈下降趋势时，恢复氧枪枪位至基本枪位或以上。 3 3 中期喷溅 3 3 1 中期返干后发生喷溅时音平曲线与枪位曲线的关系 针对本溪钢铁厂的音平曲线图像，利用光标跟踪系统，采集了冶炼中期返干 后喷溅的音平强度与氧枪枪位的六组数据( 1 2 4 4 8 炉的数据如表3 - 1 所示) ，时间 上海大学硕士学位论文 间隔为8 秒，为表征其变化趋势进行线性回归分析，如图3 3 和图3 - 4 所示，横 坐标为返干后每8 秒时间的次数，纵坐标为音平强度，得出音平强度变化斜率和 氧枪枪位变化斜率，如表3 2 所示。 表3 11 2 4 4 8 炉六组数据 音平强度( ) i 1 1 67 3 1 2 | 枪位曲线( m )i 2 7 12 7 1 6 0 2 6 7 5 6 2 6 2 5 4 3 2 ，6 2 5 2 6 2 6 2 5 12 3 次数4 图3 3音平强度趋势图 回归方程：y = 1 1 6 7 1 5 5 x r = 一0 9 4 5 0 8s d = 1 1 2 4 3 6 p = 0 0 0 4 4 4 次数 图3 - 4 氧枪枪位趋势图 2 0 8 6 4 2 一装一鲻瞬睁怖 6 6 6 6 2 2 2 2 一曼翠键掣驿 上海大学硕士学位论文 回归方程：y = 2 7 3 一o 0 2 xx r = 0 9 2 5 2 7s d ：o 0 1 7 7 6p = 0 0 0 8 1 7 表3 - 2音平强度变化斜率和氧枪枪位变化斜率 炉号 1 2 4 4 81 2 4 4 91 2 4 7 92 0 8 1 22 0 8 2 42 0 8 9 l 音平强度 斜率 15 5 4 2 9- 2 2 3 4 2 93 3 7 4 2 92 6 2 8 5 7- 1 5 2 2 8 60 6 9 1 4 3 氧枪枪位 00 2 0 7 100 1 8 2 90 0 9 0 2 90 0 0 3 4 30 0 2 1 7 100 2 5 1 4 斜率 可以看出，由于音平曲线迅速上升，降枪幅度不够而导致喷溅。正确的操 作是在返干吊枪后，音平曲线快速上升时，降枪o 4 m 左右，如音平曲线继续急 g ut - 升则迅速降枪至基本枪位左右，并在降枪之前加入石灰以压制可能发生的喷 溅。 3 3 2 中期喷溅的原因 中期喷溅的发生有两种情况：一种是枪位长时间偏高形成渣中( f e o ) 积累； 一种是返干后吊枪操作使渣中( f e o ) 积累后降枪操作不及时引起的喷溅 3 1 。 3 3 2 1 枪位长时间偏高引起的喷溅 转炉吹炼中期，在正常情况下，氧气流股淹没在乳化渣中， 0 2 ) 以混合供氧 形式为主，其中，氧气流股进入渣中的钢水液滴直接接触并发生反应3 ： 0 2 + 2 f e 】- 2 ( v e o ) ( f e o ) + 【c 】= c o l + 【f e 】 这种氧化形式称之为直接供氧。 而氧气流股通过氧化炉渣的供氧方式称之为间接供氧3 】： d 2 ) + 4 ( f e o ) = 2 ( f e 2 q ) ( 3 4 ) ( 心d 3 ) + 【f e 】= 3 ( f e o ) ( 3 - 5 ) ( f e o ) + 【c 】- c o ) + 【凡】 可以看出，间接供氧的传质环节增多，扩散阻力增大，有利于氧化铁在渣中的积 累。在吹炼中期淹没吹炼时，由于钢水液滴的比重约为炉渣比重的一倍”，因此， 在乳化渣的下部，钢水液滴密度大，乳化渣的上部钢水液滴密度小。枪位越高， 24 上海大学硕士学位论文 间接供氧的比例越大，渣中( f e o ) 越易积累，当枪位长时间偏高，渣中( f e o ) 积累到一定程度时，就会产生持续的炉渣喷溅。 3 3 2 2 吊枪后的喷溅 在炉渣严重返干后，钢水液面裸露在氧气流股下，由于剧烈的【c 】【o 】反应， 钢水液面上涨，枪位高度不足时，( 0 2 ) 仍能直接氧化钢液，渣中( f e o ) 无法积 累，返干现象无法消除，只有把氧枪提升至足够高度，氧气流股不能直接接触钢 液从而发生以下反应时才能在渣中积累( f e o ) ： 0 ：) + 2 c 0 ) = 2 c 0 2 ) ( 3 - 6 ) c 0 2 ) + 【删= ( f e d ) + c o 】( 3 - 7 ) 反应( 3 7 ) 是强吸热反应，使钢液局部降温，抑制了【c 】【0 】反应。此时，渣中( f e o ) 才有可能积累。当( f e o ) 积累到一定程度，且熔化了部分高熔点固相物质，炉 渣的液相比例上升，吹炼重新进入淹没状态。如果降枪不及时，急剧增大的液相 量和氧枪提升操作积聚的大量( f e o ) 就会导致爆发性喷溅。 3 。4后期喷溅 后期喷溅多为人工操作不当造成的，如炉渣渣面已接近炉口，但温度偏高， 加入含氧化铁的渣料降温，造成短时间的突发性喷溅，或是枪位波动幅度过大造 成 c o ) 气体流量峰值过高引起溢渣。 上海大学硕士学位论文 第四章关于转炉炼钢喷溅预报的研究 4 1 关于枪位趋势与音平趋势的两种关系 用光标跟踪系统，对本溪钢铁厂2 0 0 2 年2 、4 、5 月份的有效音平曲线( 共 4 0 炉) 进行数据收集，用线性回归方法对冶炼中期每分钟的音平曲线数据的斜 率进行估算，用以描述音平曲线的变化趋势与枪位变化趋势，得出以下两种音平 曲线变化趋势与枪位变化趋势的典型变化关系。 一、两条曲线呈锯齿状相互交错，如图4 - l 所示。 图4 - 1 音平曲线变化趋势与枪位变化趋势呈锯齿状交错 图4 - 2 炉号2 0 8 2 4 音平曲线 誊辟璃赳幔牛审 善丹蘼篓聋辩 上海大学硕士学位论文 呈锯齿状相互交错的音平曲线趋势与枪位变化趋势关系表现为：音平曲线在 枪位变化延迟之后发生同向变化。典型炉次如图4 2 所示炉号2 0 8 2 4 的音平控渣 图像。 二、音平曲线变化趋势随枪位变化趋势而变化的滞后时间较长，如图4 3 所示。 邑 哥 窿 单 聋 掣 球 图4 - 3 音平曲线变化趋势滞后时