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电弧炉炉盖崩塌的原因及预防技术措施

  炉盖崩塌是电弧炉冶炼过程中的恶性事故。炉盖崩塌时,大火夹着钢渣、耐火砖、废钢等冲出炉体,对炉体附近20余米内的设备、人员构成极大威胁。据悉,某钢厂在一次炉盖崩塌时,造成了四死五伤的重大事故,几乎使该钢厂生产经营陷入绝境。因此,防止炉盖崩塌事故是电炉炼钢生产的重要课题。

  一、原因分析

  分析证明,炉盖崩塌是由于炉内突然发生爆炸时产生了强大压力,造成炉盖崩塌。那么炉内为什么会突然发生爆炸呢?

  第一,炉盖崩塌事故多发生于氧化法冶炼的钢种。氧化法冶炼的钢种有氧化期,能大量去除钢液中的气体、夹杂及有害无素,一般多采用普通废钢作钢铁料。普通废钢中含有大量铁锈,并附有泥沙、耐火材料等,是炉中酸性物质的主要来源,有的还有密闭容器等可爆物品。这些可爆物品在高温条件下就会发生爆炸,爆炸时产生强大压力,冲垮炉盖,造成炉盖崩塌事故。其次,氧化法冶炼的钢种配碳量较高,为钢液中的碳氧反应奠定了充足的物质基础。再次,氧化法冶炼的钢种不但熔化末期要向钢液供氧,氧化期也要向钢液大量供氧,钢液中碳氧反应激烈,其反应产生物CO是可燃气体,达到一定比例就会发生爆炸。

  第二,炉盖崩塌事故可发生于氧化法冶炼的各个时期

  炉盖崩塌可发生于氧化法冶炼的装料后、溶化期和氧化期、还原期和出钢时。

  1.装料后

  装料时,由于电炉刚出完前一炉钢,炉墙发红,炉内温度较高,如果炉料中混有密闭容器或炸弹等物品,受热后,就会发生爆炸,冲垮炉盖,造成炉盖崩塌事故。

  2.熔化期和氧化期

  熔化期和氧化期的任务虽然不同,但在冶炼条件和完成任务手段上都有共同之处:(1)钢液表面都有一层炉渣;(2)钢液中含碳量较高;(3)都要向钢液中大量供氧。由于向钢液大量供氧,都有一个产生CO气体并上浮进入炉气的过程。正常情况下,CO通过炉渣能均匀进入炉气与炉气中的氧发生反应,生成CO2。此时如炉中出现异常情况,如吹氧时垮料,猛烈地振动着钢水,增大大了碳氧反应的速度,炉中瞬间产生了大量CO气体,达到了爆炸极限,就要发生爆炸,冲垮炉盖。又如,低温加矿或加矿过快过多时,使矿石不能及时反应,在熔池中形成了堆积区,当温度升高和激烈地振动时,碳氧迅速反应,产生了大量CO。另外还有一种情况,炉渣碱度过低或渣子太稠时,炉渣透气性极差,极大地阻碍着CO气体上浮,使CO大量聚集在炉渣与钢液界面之间,当压力达到一定程度时,突然冲开炉渣表面,进入炉气,达到CO爆炸极限,就发生爆炸,冲垮炉盖。

  3.还原期和出钢时

  大量案例表明,此时发生的炉盖崩塌事故的原因大都是炉墙漏水或钢水损坏水冷炉墙所致。由于漏水点被钢液淹没,水在高温条件下,迅速变成水蒸气,体积扩大上千倍。水越漏越多,压力越来越大,当压力达到一定程度时,突然发生了爆炸,冲开了钢液、炉渣、冲垮炉盖,造成炉盖崩塌事故。

  二、防范措施

  在发生爆炸事故的原因中,炉料中混有密闭容器或炸弹等是物质因素;炉内CO排放过快是操作因素;而设备因素主要是炉墙漏水或炉盖腐蚀严重。预防炉盖崩塌事故就是要从消除炉内爆炸因素着手,严把钢铁料配料关;消除CO爆炸条件;维护、检查好设备。

  第一,把好钢铁料配料关,就是要从废钢采购、入厂验收、配料前分选三个环节入手,严格把关,杜绝炸弹、密闭容器入炉。特别要把好配料前分选关,这是防止易爆物品入炉的最后一道关口。

  第二,消除CO爆炸条件,要从工艺入手,向炉气中或钢液中增加适量的惰性气体。另外,要从操作入手。首先,装料前垫底石灰用量要保证,确保料熔化后炉渣中有适当的碱度;其次,在熔化末期和氧化初期时,发现渣子冒白烟,应进行换渣操作,增加炉渣中CaO含量。渣子太稠时,及时稀渣,增加炉渣透气性,使钢液中CO能均匀上浮;再次,吹氧时要经常换动位子。对易塌炉料进行切割,防止塌料。氧化期要控制好加矿量和加矿温度,禁止低温加矿或加矿过猛过多。

  第三,维护使用好设备。(1)检查好漏水点,做到三查:装料前查、氧化前查、出钢前查,发现漏水点及时处理;(2)更换好炉盖。炉内压力较大,高温对炉墙腐蚀也较大,要保证炉盖能承受炉内较大压力,必须加强炉盖检查,特别是当炉盖使用到后期,炉盖腐蚀严重,要及时更换。

  预防炉盖崩塌事故一是要"防",二是要"避"。"防"就是采取有效措施,防止炉盖崩塌事故发生。"避"就是避免人员伤亡。要保持炉前操作活动范围内,物料摆放整齐,留有足够的活动空间和安全间距;装料或出钢时,操作人员要站在安全位置上;操作时注意力集中,当炉中跑大火时,现场人员要及时避让。更多冶金安全技术请点击

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