爐蓋崩塌是電弧爐冶煉過程中的惡性事故。爐蓋崩塌時,大火夾著鋼渣、耐火磚、廢鋼等沖出爐體,對爐體附近20余米內的設備、人員構成極大威脅。據悉,某鋼廠在一次爐蓋崩塌時,造成了四死五傷的重大事故,幾乎使該鋼廠生產經營陷入絕境。因此,防止爐蓋崩塌事故是電爐煉鋼生產的重要課題。
一、原因分析
分析證明,爐蓋崩塌是由于爐內突然發生爆炸時產生了強大壓力,造成爐蓋崩塌。那么爐內為什么會突然發生爆炸呢?
第一,爐蓋崩塌事故多發生于氧化法冶煉的鋼種。氧化法冶煉的鋼種有氧化期,能大量去除鋼液中的氣體、夾雜及有害無素,一般多采用普通廢鋼作鋼鐵料。普通廢鋼中含有大量鐵銹,并附有泥沙、耐火材料等,是爐中酸性物質的主要來源,有的還有密閉容器等可爆物品。這些可爆物品在高溫條件下就會發生爆炸,爆炸時產生強大壓力,沖垮爐蓋,造成爐蓋崩塌事故。其次,氧化法冶煉的鋼種配碳量較高,為鋼液中的碳氧反應奠定了充足的物質基礎。再次,氧化法冶煉的鋼種不但熔化末期要向鋼液供氧,氧化期也要向鋼液大量供氧,鋼液中碳氧反應激烈,其反應產生物CO是可燃氣體,達到一定比例就會發生爆炸。
第二,爐蓋崩塌事故可發生于氧化法冶煉的各個時期。(風險世界網-RiskMW.com 專業研究安全風險管理,安全員的門戶網站!)
爐蓋崩塌可發生于氧化法冶煉的裝料后、溶化期和氧化期、還原期和出鋼時。
1.裝料后
裝料時,由于電爐剛出完前一爐鋼,爐墻發紅,爐內溫度較高,如果爐料中混有密閉容器或炸彈等物品,受熱后,就會發生爆炸,沖垮爐蓋,造成爐蓋崩塌事故。
2.熔化期和氧化期
熔化期和氧化期的任務雖然不同,但在冶煉條件和完成任務手段上都有共同之處:(1)鋼液表面都有一層爐渣;(2)鋼液中含碳量較高;(3)都要向鋼液中大量供氧。由于向鋼液大量供氧,都有一個產生CO氣體并上浮進入爐氣的過程。正常情況下,CO通過爐渣能均勻進入爐氣與爐氣中的氧發生反應,生成CO2。此時如爐中出現異常情況,如吹氧時垮料,猛烈地振動著鋼水,增大大了碳氧反應的速度,爐中瞬間產生了大量CO氣體,達到了爆炸極限,就要發生爆炸,沖垮爐蓋。又如,低溫加礦或加礦過快過多時,使礦石不能及時反應,在熔池中形成了堆積區,當溫度升高和激烈地振動時,碳氧迅速反應,產生了大量CO。另外還有一種情況,爐渣堿度過低或渣子太稠時,爐渣透氣性極差,極大地阻礙著CO氣體上浮,使CO大量聚集在爐渣與鋼液界面之間,當壓力達到一定程度時,突然沖開爐渣表面,進入爐氣,達到CO爆炸極限,就發生爆炸,沖垮爐蓋。
3.還原期和出鋼時
大量案例表明,此時發生的爐蓋崩塌事故的原因大都是爐墻漏水或鋼水損壞水冷爐墻所致。由于漏水點被鋼液淹沒,水在高溫條件下,迅速變成水蒸氣,體積擴大上千倍。水越漏越多,壓力越來越大,當壓力達到一定程度時,突然發生了爆炸,沖開了鋼液、爐渣、沖垮爐蓋,造成爐蓋崩塌事故。
二、防范措施
在發生爆炸事故的原因中,爐料中混有密閉容器或炸彈等是物質因素;爐內CO排放過快是操作因素;而設備因素主要是爐墻漏水或爐蓋腐蝕嚴重。預防爐蓋崩塌事故就是要從消除爐內爆炸因素著手,嚴把鋼鐵料配料關;消除CO爆炸條件;維護、檢查好設備。
第一,把好鋼鐵料配料關,就是要從廢鋼采購、入廠驗收、配料前分選三個環節入手,嚴格把關,杜絕炸彈、密閉容器入爐。特別要把好配料前分選關,這是防止易爆物品入爐的最后一道關口。
第二,消除CO爆炸條件,要從工藝入手,向爐氣中或鋼液中增加適量的惰性氣體。另外,要從操作入手。首先,裝料前墊底石灰用量要保證,確保料熔化后爐渣中有適當的堿度;其次,在熔化末期和氧化初期時,發現渣子冒白煙,應進行換渣操作,增加爐渣中CaO含量。渣子太稠時,及時稀渣,增加爐渣透氣性,使鋼液中CO能均勻上浮;再次,吹氧時要經常換動位子。對易塌爐料進行切割,防止塌料。氧化期要控制好加礦量和加礦溫度,禁止低溫加礦或加礦過猛過多。
第三,維護使用好設備。(1)檢查好漏水點,做到三查:裝料前查、氧化前查、出鋼前查,發現漏水點及時處理;(2)更換好爐蓋。爐內壓力較大,高溫對爐墻腐蝕也較大,要保證爐蓋能承受爐內較大壓力,必須加強爐蓋檢查,特別是當爐蓋使用到后期,爐蓋腐蝕嚴重,要及時更換。
這里要特別強調的是,預防爐蓋崩塌事故一是要"防",二是要"避"。"防"就是采取有效措施,防止爐蓋崩塌事故發生。"避"就是避免人員傷亡。要保持爐前操作活動范圍內,物料擺放整齊,留有足夠的活動空間和安全間距;裝料或出鋼時,操作人員要站在安全位置上;操作時注意力集中,當爐中跑大火時,現場人員要及時避讓。