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转炉炼钢防灼烫伤害机理分析及对策
2010-10-27 20:58:36 来源:世纪论文网 作者:盖洪波 刘驰 【 】 浏览:7981次 评论:0

    摘要:本文对历年发生的灼烫事故进行了统计、分析,重点对转炉炼钢系统易发生灼烫事故的大、中包翻包,以及转炉大喷和爆炸等事故机理进行了分析,提出相应的控制对策。通过措施的落实,有效防止了事故的发生,成效显著。

    关键字:灼烫伤害 防翻包 防大喷 防爆炸

    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。
    二、防翻包安全技术研究。
    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。
    3.1导致炉前大喷因素探索。
    (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。
    ②控制好渣中氧化铁。前期不使渣中氧化铁过高。这样,在操作上不易过早,否则,因提枪过高,使渣氧化铁积聚过多,炉渣发泡,一旦升温,脱碳反应加速,必然引起大喷,当炉渣已化时,一定要降枪,减少渣中氧化铁。中期要防止降枪过低引起炉渣返干,造成金属喷溅。
    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。
    四、防爆炸安全技术研究。
    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。
    (2)氧枪本身原因漏水及防范:
    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。

    参考文献:
    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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Tags:灼烫伤害 防翻包 防大喷 防爆炸 责任编辑:草木含羞

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