以某炼钢厂为例,该炼钢厂拥有4台60 t氧气转炉,采用顶吹工艺。从炼铁厂用铁轨罐车运来铁水包,进入厂房后,用起重机将铁水加入混铁炉内,混铁炉所出铁水吊运加入氧气转炉内,铁水在起始温度(1 200℃~1 250℃)至终点温度(1 700℃左右,吹炼过程温度在1 320℃~1 700℃)范围、顶吹喷氧、经自控系统严格控制条件下冶炼,得到所需工艺目标的钢水。钢水再吊运至厂房内的连铸机内,经铸造得到所需规格的连铸钢坯。

从冶炼过程与安全工程学角度分析,该炼钢工艺危险有害因素特点简要概括如下:

1)炼钢过程基本为氧化过程,铁水在高温下进行脱碳、去磷、去气、去杂质。冶炼过程放出热量,热平衡上有热量富余,从而使铁水/钢水均维持在高温状态。高温铁水/钢水对现场工人始终具有烫伤、烧伤的危险。高温铁水/钢水遇水、遇湿可爆炸。

2)冶炼过程产生转炉煤气,主要成分为一氧化碳,一氧化碳为高毒类物质,如发生泄漏易引发急性中毒事故。冶炼过程不间断地喷吹具有一定压力要求(大于0. 6MPa)的氧气。高温、高压条件下的氧气氧化能力更强,若管线上更换的管件没有按安全要求严格脱脂,残存的脂肪类可燃物可发生燃爆,造成人员伤亡。氧气管线为压力管道,有压力管道上的安全要求。冶炼过程产生温度很高的废渣,高温废渣遇水、遇湿可发生爆炸。

3)高温铁水/钢水(爆炸、灼烫伤)与煤气(爆炸火灾、中毒)为炼钢厂主要危险物质。其他危险物质为氧气(爆炸)、乙炔(爆炸)、氮气(窒息)等。

4)对转炉等大型设备的操作、维护有特殊的安全要求:

①由于转炉内容物为高温铁水/钢水,对炉衬不断侵蚀,冶炼间歇需补炉;

②氧枪需不断有效地给水冷却,以保护氧枪;

③氧枪冷却水系统一旦有水渗入转炉,接触高温铁水/钢水可爆炸,严重者造成人员伤亡及转炉损坏;

④冶炼过程可由于转炉的设计、冶炼工艺控制等方面的原因造成“大喷”,严重的“大喷”可造成人员伤亡及转炉损坏;

⑤出铁水过程、冶炼过程若发生停电,如装置的安全控制设施不完善,可发生铁水包(罐)倾覆等安全事故,易引起周围人员伤亡。因而,在转炉的进铁、运行、出钢过程都应严格制定合理的安全操作规程并认真执行、采取必要的安全措施,否则易出现铁水/钢水喷溅、爆炸、烫伤人员的事故。

5)立体作业/特种作业:由于高温的铁水/钢水在厂房内的工艺连接采用起重机吊运,起重机为特种设备,铁水包重量大,转炉、混铁炉、合金炉为大型设备,炼钢厂房内因工艺与运输的要求对这些设备布置的净高度较高,设备立体布置、铁水包立体转运,因而,应非常注意高温铁水转运、操作过程引起烫伤、烧伤等安全事故的防范,对炼钢厂房内各项作业应有严格的安全要求。