Причины всплесков в конвертерном процессе и меры их предотвращения
2026-03-10
В процессе конвертерного производства стали одной из наиболее распространённых технологических проблем является всплеск или разбрызгивание металла и шлака из горловины конвертера. Данное явление приводит к значительным потерям металла, снижению эффективности производства и ускоренному износу футеровки агрегата. Специалисты металлургической отрасли отмечают, что своевременное выявление причин всплесков и принятие эффективных мер по их предотвращению играет важную роль в обеспечении стабильности плавки.
Потери металла при продувке
В процессе кислородной продувки количество получаемой стали всегда меньше массы загруженных материалов. Разница между массой загрузки и выходом металла называется потерями при продувке (blow loss).
Основные составляющие таких потерь включают:
-
Химические потери — образуются в результате окисления элементов чугуна и шихты (углерода, кремния, марганца, фосфора и др.).
-
Пылевые потери — часть железа окисляется в зоне кислородной струи и уносится с отходящими газами в виде буро-красной пыли.
-
Потери железа со шлаком — в шлаке присутствует оксид железа, который удаляется вместе со шлаком.
-
Потери с металлическими каплями — мелкие капли металла могут удерживаться в шлаке и уходить при сливе.
-
Потери из-за разбрызгивания — часть металла и шлака выбрасывается из конвертера при всплесках.
Практика показывает, что основную долю составляют химические потери, однако потери со шлаком и из-за разбрызгивания могут быть значительно снижены при правильном ведении плавки.
Почему важно предотвращать всплески
Разбрызгивание является частым явлением при работе кислородных конвертеров. По характеру оно подразделяется на три типа:
-
взрывные всплески
-
пенообразные всплески
-
металлические всплески
По данным производственных наблюдений, при сильных всплесках потери металла могут достигать 3–5 %, а даже при небольших — около 1 %. Кроме прямых потерь металла, всплески вызывают:
-
интенсивный износ футеровки конвертера;
-
налипание металла на кислородное копьё;
-
ухудшение условий удаления фосфора и серы;
-
тепловые потери и нестабильность плавки.
Поэтому предотвращение всплесков является одной из ключевых задач операторов конвертерного производства.
Причины взрывных всплесков
Основной причиной взрывного всплеска является резкое и неравномерное развитие реакции углерода с кислородом, сопровождающееся мгновенным выделением большого объёма газа CO.
Если температура ванны временно снижается, реакция углерода с кислородом замедляется, а поступающий кислород начинает окислять железо, образуя FeO. Когда температура вновь повышается и содержание FeO в шлаке превышает примерно 20 %, реакция C + FeO резко ускоряется. В этот момент выделяется большое количество CO-газа, который выбрасывает металл и шлак из горловины конвертера.
Подобные ситуации часто возникают после неправильного ввода второй порции шлакообразующих материалов.
Принципы предотвращения взрывных всплесков
Основные меры профилактики включают:
-
Контроль температуры ванны — избегать резкого охлаждения расплава.
-
Контроль содержания FeO (TFe) в шлаке — предотвращать его накопление.
-
Рациональная загрузка шлакообразующих материалов — небольшими порциями.
-
Правильный режим положения кислородного копья.
-
Своевременное формирование конечного шлака.
Металлурги также отмечают правило технологической практики:
ранние всплески чаще связаны с низкой температурой ванны, а всплески в середине плавки — с её перегревом.
Действия при возникновении всплеска
Если всплеск уже начался, специалисты рекомендуют:
-
не опускать копьё, чтобы не усиливать реакцию обезуглероживания;
-
слегка поднять копьё, уменьшая интенсивность реакции;
-
при необходимости добавить известь для охлаждения ванны и сгущения шлака;
-
временно снизить расход кислорода;
-
применять специальные противовсплесковые добавки.
Причины пенообразных всплесков
Пенообразные всплески возникают при образовании большого количества пены в шлаке. Это происходит, когда:
-
содержание Si и P в чугуне повышено;
-
в шлаке увеличивается содержание SiO₂ и P₂O₅;
-
объём шлака становится слишком большим;
-
содержание FeO повышается, уменьшая поверхностное натяжение шлака.
Толстый слой пенного шлака препятствует выходу CO-газа, из-за чего шлак может подниматься до горловины и выбрасываться наружу.
Для предотвращения таких ситуаций применяют:
-
предварительную обработку чугуна;
-
частичное удаление первичного шлака;
-
технологию двухшлакового процесса;
-
контроль содержания FeO.
Металлические всплески
Металлические всплески возникают при противоположной ситуации — слишком низком содержании FeO в шлаке и плохой его текучести. Тогда кислородная струя напрямую воздействует на поверхность металла, и образующиеся пузырьки CO выбрасывают капли металла из ванны.
Такие всплески могут приводить к налипанию металла на сопла кислородного копья и ухудшению их охлаждения.
Основные профилактические меры:
-
поддержание оптимального положения копья;
-
своевременное и полное формирование шлака;
-
предотвращение слишком низкого содержания FeO;
-
контроль глубины ванны и загрузки материалов.
Заключение
Современная практика конвертерного производства показывает, что грамотное управление температурным режимом, составом шлака и положением кислородного копья позволяет существенно снизить вероятность всплесков. Это не только уменьшает потери металла, но и повышает стабильность плавки, продлевает срок службы футеровки и улучшает экономические показатели металлургического производства.
Связанные новости
Китай, 116001, Далянь г, Чжуншань район, Всемирный
торговый центр, этаж №12.
