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转炉炼钢防灼烫伤害机理分析及对策
来源：泰科钢铁 |浏览：次|评论：0条 [收藏] [评论]
一、炼钢系统灼烫事故分析 对我公司历年来炼钢厂转炉进行事故统计，共发生灼烫事故89起，综合分析有以下特点：（1）43%的灼烫事故发生在炉前系统，其中大部分集中在炉前作业及炉下清渣过程…
对我公司历年来炼钢厂转炉进行事故统计，共发生灼烫事故89起，综合分析有以下特点：
（1）43%的灼烫事故发生在炉前系统，其中大部分集中在炉前作业及炉下清渣过程中。
（2）16%的灼烫事故发生在浇钢作业过程中，以浇钢位为该伤害多发点。
（3）11%发生在化铁炉，但考虑到化铁炉已不使用，这里不再进行探讨。
因此，现阶段转炉厂防灼烫事故的重点应放在炉前和连铸。
就炉前而言，爆炸和大喷是重点控制的项目；在连铸系统中，翻包和溅钢是导致灼烫事故发生的主要因素。
对灼烫事故伤害程度进行分析可以看出，重度伤害往往伴有工艺违章，因劳保不齐或操作不当而导致的灼烫事故，大多为轻度伤害事故。
从上面的初步分析，在转炉炼钢系统预防灼烫事故的重点应放在防翻包、防大喷、防爆炸上。
转炉系统翻包一般是指大、中包的翻包，其涉及的区域为：出钢位、精炼炉精炼位、大包运行之浇注跨各区段、大包转台及中包浇钢位，这些区域一单发生翻包危害很大，特别是大包转台及中包浇钢位，这里人员密集，若发生翻包后果不堪设想。
结合以往事故案例对大、中包翻包原因分析如下：
⑴大、中包包潮是多发且伤害较大的翻包原因之一。
⑵炉前后吹时间较长，钢水氧化性较强，造成大包出钢过程中或出钢后不久翻包，也较为常见。
⑶大、中包早期加料（如：碳粉、碳化稻壳等）位置过偏，淤积于死角，造成翻包。
⑷大、中包后期追加料潮湿，造成翻包。
以上是较为常见的4种翻包原因，下面我们就这4种情况进行分析，制定防范措施。
2.1造成大、中包潮的主要原因分析：
①转炉炼钢厂大、中包烘烤气源于自产转炉煤气，由于工艺及相关配套设施的原因，煤气的供应还不能做到压力、流量、热值等技术参数的恒定，造成烘烤时间虽然充足，但不能满足使用要求。
②大、中包的烘烤时间均达到50小时，时间跨度较大，由于操作人员的变化或责任心不强，使烘烤程序与要求出现背离，就可能使未烘烤透的大、中包流入下一道工序。
③对中包的状况（如挖补、涂抹层等）不了解，修筑与烘烤相脱节。
2.2钢水氧化性强成因及由此引发翻包的机理：
①终点钢水含碳量的影响。钢中含氧量主要受含碳量控制，含碳量高时，含氧量就低；含碳量低时，含氧量就高，这两者之间的关系是由碳—氧平衡规律所决定。
②钢水中的残锰量也影响钢中含氧量。在低碳范围内，锰对投氧化性的影响更加明显。
③熔池温度。温度对于金属氧化性的影响，在不同的碳含量时显示出不同的特征，含碳量俞低氧化性俞高。
④操作工艺对金属的氧化性也有一定的影响，例如：高枪位低氧压，使熔池搅拌减弱，将增加钢水的氧化性；当C＜0.5%时，进行拉碳补吹操作，也将增加钢水含氧量；拉碳前加矿石、氧化铁皮等泠却剂，也将增加钢水含氧量。可见，为了获得正常的钢水氧化性，首先应该冶炼操作正常。
钢水氧化性强，进入钢包后，遇包内的加料，加上出钢产生的搅拌作用，会在包内产生剧烈反应，从而发生翻包现象。
2.3大、中包早期加料引起翻包机理。
某些炉次由于工艺需要会提前向钢包内加料（如碳粉等），由于包底不平，或包底残渣钢形成了死角，就可能使碳粉积存在这些死角内，出钢时被渣子盖住，钢水出到一定量时渣子化开，碳粉在钢包底部与钢水反应，剧烈时就会形成翻包。
2.4大、中包后期加入的料如果潮湿，遇钢水后水蒸汽不能及时排出，也会形成较大的翻包。
2.5通过以上分析，大、中包翻包的主要原因已找出，根据转炉炼钢厂实际情况，采取安全防范技术及管理措施如下：
2.5.1对大、中包烘烤系统进行改造，提高烘烤效率：
（1）大包烤包器改造：
①增设两个倒扣式煤气烤包器，即烤包器煤气烧嘴的火焰向上烧，修筑好的钢包翻扣在煤气烤包器上，使煤气燃烧后产生的热量最大限度地、较长时间地保留在钢包内，以达充分吸收的目的。
②由于倒扣式煤气烤包器与钢包之间间距较小，有时会存在燃烧不充分的现象，使燃烧效率降低，为了解决这一问题，此类烤包器采取强制输风措施，即外设风机，具体送风配比视煤气燃烧情况随时调节。
③原立式大包烤包器仅用于转炉出钢前大包在线提温。
（2）中包烤包器的改造：
增设了四台翻扣式中包烤包器，增加中包对热量的充分吸收，提高单位时间内的烤包效果。此类烤包器我们还将陆续增加4~5台。
（3）防翻包系统的有效设置。
中包护板的齐全与完好。中包护板是防翻包的必要设施，原设计的护板存在以下缺陷：
①与大包浇钢平台之间有缝隙，翻包后钢水可能从此缝隙涌到浇钢位。
②浇钢压杆与护板相接处存在间隙，翻包时亦可造成灼烫事故。
③中包护板长时间在高温状态下使用，易变形，在中包与中包护板处产生缝隙，也可能造成灼烫事故的发生。
针对以上问题，主要采取了以下措施：
①改变中包护板角度，使中包护板上沿与大包浇钢平台平齐，有效削除原有间隙，同时，在中包护板上端设横向护板（高20cm），这样就可以有效防止钢水从中包护板上沿涌到浇钢位了。
②在中包护板内侧压杆通过处设置插板槽，插入外置小护板，堵死压杆与中包护板处的缝隙，杜绝钢水从此处溅到浇钢位。
③制做备用护板，每浇次更换护板，对有缺陷的护板及时进行维修，保持护板不变形和护板的完好性；在护板上辅设石棉布，减少浇钢初期溅钢对中包护板的冲击。
另外，保持浇钢位通道畅通，对一旦发生翻包，浇钢工的及时撤离有很大的好处。
三、防大喷安全技术研究。
（1）吹炼过程中的喷溅。
①爆发性喷溅：多发生于熔池温度降低时加入批料，或二、三批料加入矿石过多时。由于熔池温度下降，脱碳反应受到抑制，但供氧仍继续进行，熔池中积蓄了大量氧化铁，一旦温度升高后便会发生剧烈的碳氧反应，产生爆发性喷溅，即大喷。因吊吹时间长，后又突然降枪引起爆发性碳氧反应；或因渣量过大，炉渣发泡，炉膛空间过小，CO气体排除受阻，达到一定程度便会形成大喷。此外，新炉时炉膛小，炉温低，渣中FeO多也易产生大喷。
②金属喷溅：前期渣未化好，加入二批料过晚渣子不化或者中期返干，均使炉渣不能很好覆盖金属液面，氧气流把炉渣推向炉墙，流股直接冲击金属液使部分金属被冲碎，加上反射气流和CO气体的推动作用而造成金属喷溅。有时由于炉渣太粘而又发泡，渣中含有较多的金属液滴，炉渣距炉口较近，当产生激烈的碳氧反应时，可能将金属液滴带出炉口，也会造成金属喷溅。
③泡沫渣喷溅：在吹炼前期由于熔池温度低，渣中FeO和酸性氧化物（SiO2、P2O5）高，炉渣粘度大，容易形成大量泡沫渣充满整个炉膛。如果炉渣严重发泡，渣面接近炉口，此时脱碳速度稍有增加，即可能将炉渣推出炉外，造成泡沫渣喷溅。
分析表明，熔池内发生爆发性碳氧反应，瞬时产生大量CO气体是造成喷溅的根本原因。
（2）兑铁、加废钢时发生大喷的原因
①兑铁过程中大喷原因：兑铁水时产生的大喷只发生在留渣操作的情况下，因为转炉吹炼终点时钢中含碳量低，使钢中含氧量及炉渣氧化都较高，留渣操作中，炉内留有较多的炉渣及少量钢水，如条件不变，钢中碳与氧基本处于平衡状态，不会发生剧烈的碳氧反应。若兑入铁水，炉内条件发生根本变化，一方面铁水带来大量碳，另一方面铁水温度较低，使炉内残留炉渣及钢水温度骤然下降，这两个条件都促进碳氧反应的剧烈进行，炉内产生强烈沸腾，就会发生“爆炸”性大喷。
（3）终点倾炉大喷原因：
①后吹时间长或由于操作不当，炉内尚在剧烈反应，使大量钢渣外涌，形成喷溅。
②补炉料粘结不牢，倾炉时突然塌落，造成钢渣猛烈外涌性喷溅。
③出钢或兑铁过程中炉衬大面积塌落。
（4）钢水回炉大喷原因：
余钢回炉在炼钢系统较为普遍，但是如果方式不当将造成大喷，对人身安全产生巨大威胁，因此有必要对其成因进行探讨：出钢后由于钢水成分、温度不合格或由于设备故障等原因不能浇注时，都会造成把钢水回到炉内重新冶炼的现象，即回炉事故。从工艺制度上讲，一炉内回炉钢水量一般要少于总装入量的1/2，同时回炉钢水由于钢中的氧与铁水中的碳发生反应，向炉内兑铁（钢）水时又有搅拌作用，很容易造成C—O的剧烈反应，造成喷溅事故，因此回炉时，兑钢（铁）水应缓慢进行，或对回炉钢水进行脱氧后缓慢兑入。
3.2预防转炉喷溅伤害的对策：
结合典型事故分析及转炉系统大喷原因分析，确立以下防大喷伤害措施。
（1）吹炼过程中大喷伤害的防范：
提高操作水平，减少吹炼过程中的大喷发生机率，是防止大喷伤害的根本。
①控制好熔池温度。前期温度不过低，中后期温度不过高，防止熔池温度突然降低，保证脱碳反应能均衡进行，削除爆发性脱碳反应。
③吹炼中途加料，尽量采用小批次的办法，以避免熔池温度明显降低，抑制碳氧反应而使渣中氧化铁升高。
④炉渣不化，提枪化渣时，不要长时间在高枪位吹氧，否则，炉渣一化，氧化铁大量增加，引起喷溅。一旦发生喷溅，不能立即降枪，若此时降枪，脱碳反应更加激烈，反会加剧喷溅。此时可适当提枪，一方面减缓脱碳反应，另一方面借助氧气流股的机械冲击力冲击炉渣，使气体排出，减轻炉渣发泡程度。如果是金属喷溅，可适当提枪增加渣中氧化铁，另外加适量萤石，使炉渣快速熔化覆盖钢液面。
⑤吹炼过程中严禁到炉下作业。
⑥吹炼过程中关闭挡火门，堵好出钢口，炉前、炉后严禁过人。
4.1氧枪爆炸原因分析与防范：
（1）氧枪爆炸原因及防范。
氧枪回火是使用过程中容易发生的事故，一旦回火爆炸，轻则损坏设备影响生产，重则造成人身伤亡事故。究其原因，多数是使用和设备维护不当造成的，如制造和安装时混入油脂、纸屑、木屑、纤维等物质，橡胶管使用日久老化剥落产生的橡胶碎屑及粉末，备用枪在停放过程中随空气进入的由铁水析出的石墨粉，氧枪使用过程中因氧压突然降低而吸入炉渣和铁粉。这些外来物混入管道和氧枪内导致了不安全因素。其次是点火，在急转弯处、接口处、管道内壁的锈块、混入的金属屑或沙石都可能因磨擦产生火花而引起回火或爆炸。
（2）防止氧枪回火的措施：
根据上述原因，防止回火应采取如下措施：
①氧枪内管和输氧管道及配件在安装前、使用备用氧枪前，都应仔细检查管内有无石墨粉、油脂等杂物，彻底清除干净。
②橡胶软管应定期检查，定期更换，不可使用太久，防止老化产生剥落现象。
③输氧管道应尽量防止急转弯，确有必要时受冲击的管件可用铜合金，防止火花产生。
④氧气要干燥，防止氧管内壁生锈。
⑤关闭氧阀时应当缓慢行之，不可急闭，防止产生低压吸入炉气。
⑥开始送氧时应缓慢提高压力,防止流速过快磨擦起火；使用中供氧压力不得超过上限压力。
4.2氧枪漏水爆炸原因及防范：
（1）烧枪漏水原因及防范：
烧枪主要是由于喷嘴粘钢后，使散热条件恶化，局部过热所致。造成氧枪粘钢的主要原因是操作不当，如炉渣熔化不好、流动性差、金属喷溅严重、枪位过低等。
精心操作、按技术要求冶炼、提高提高操作水平是防止烧枪的关键环节。氧枪一旦发生粘钢必须及时处理，氧枪粘钢不太严重时，可以在吹炼后期用渣子涮掉。涮枪条件是控制炉温稍高些，炉渣碱度稍低些，适当多加萤石，在保证炉渣化透的情况下有较厚的渣层，低枪位操作。掌握上述条件，一般氧枪粘钢是可以涮掉的。若一炉没有涮掉全部粘钢，再涮一炉基本上可以全部涮掉。
当粘钢严重、影响氧枪提升时，只好停止吹炼，用钢钎或气割处理，仍然处理不掉时更换氧枪。
氧枪由于焊接不好、枪壁长期使用产生缺陷也会发生漏水，产生爆炸。
氧枪焊缝应采取满焊焊接。氧枪起用前，应对氧枪的水冷部分进行水压试验，具体方法为：用大于1.5倍工作压力进行泠却水打压，并保持10分钟以上，在此期间不得有渗漏；吹氧管喷头上的紫铜喷觜，应以柔软物品包扎，以免搬运中损伤；建立氧枪更换及报废制度，严格氧枪使用的管理。
4.3氧枪坠落爆炸原因及对策：
（1）氧枪坠落的原因：
①氧枪钢丝绳断，防跌落装置未起作用。
②氧枪粘渣、钢严重，超出钢丝绳张力范围。
③炉底上涨。
④装入量过大。
⑤氧枪提升过轴尼龙销断。
⑥张力报警换向结断。
⑦其他机械原因。
氧枪坠落后，一旦与炉内钢水直接接触，氧枪外壁首先被熔化，高压冷却水将直接打入钢水中，产生剧烈爆炸。氧枪坠落造成的爆炸事故，产生的后果较为严重，在冶金行业是重点控制的对象。
（2）防止氧枪坠落爆炸措施：
①每班次检查氧枪防坠落装置，重点确认销轴完好、无松动现象，与横轨间隙不小于5..7mm。
②炉前认真执行交接班打渣制度，确保氧枪无粘渣钢，张力报警仪表显示处于HR 状态，遇张力报警立即停止作业，查明原因、处理完后方可继续作业。
③钢丝绳按要求打结，确认无粘钢、失油、拧扣，无断丝。
④每班测量炉底，确保炉底不上涨。
⑤按炉令稳定装入量。
⑥每日检查张力传感器换向结，确保无裂纹，必要时加装钢丝绳以做外加防护。
⑦强化专业检查，及时发现设备隐患并消除。
4.4特殊情况应急对策：
①氧枪在吹炼过程中发生漏水时应立即提枪停吹，关闭高压泠却水迅速切断阀，不准动炉，待确认炉内无水后方可动炉处理事故。
②吹炼过程中氧枪失灵应立即启动事故提枪装置迅速提枪，如仍不能提出炉口时应停枪处理，确认炉内无水后方可动炉。
③中途停吹时炉口应与操作室反向；转炉漏钢时，应朝漏钢反向摇炉。
④当水泠炉口和烟罩漏水严重时应停吹修理。炉下有积水不得炼钢，积水清除后方可吹炼。
1、《氧气顶吹转炉炼钢》...................冯聚和著
2、《MgO.C质耐火材料》..................王诚训著
3、《耐火材料技术问答》...................尹汝珊等著
4、《安全系统工程学》.....................张景林著
5、《安全技术问答》.....................徐扣源等著
6、 GB6721.86《企业职工伤亡事故经济损失标准》
7、《炼钢操作技术解疑》..................潘丽明主编
8、《劳动安全卫生工作指南》.............孙连捷等主编
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