LF精煉爐電極折斷原因分析與改進(jìn)

王艷麗 王 剛 牛曉慧

(1.安陽鋼鐵股份有限公司;2.本鋼煉鋼廠)

LF精煉爐電極折斷原因分析與改進(jìn)

王艷麗1王 剛2牛曉慧1

(1.安陽鋼鐵股份有限公司;2.本鋼煉鋼廠)

針對(duì)LF精煉爐電極折斷的主要原因進(jìn)行調(diào)查，調(diào)查結(jié)果表明工藝操作時(shí)電極功率增加超出額定功率；電極的本身質(zhì)量；LF爐設(shè)備本身存在的缺陷；該廠的工藝操作及不規(guī)范的接電極方式；是導(dǎo)致電機(jī)斷裂的主要原因。針對(duì)以上原因，通過提高電極的質(zhì)量、優(yōu)化操作、消除設(shè)備對(duì)電極的影響等一系列措施減少電極折斷頻率。

LF精煉爐 電極折斷 頻率

0 前言

精煉過程電極斷裂常造成鋼水因碳成分超標(biāo)報(bào)廢和鋼水回爐中斷生產(chǎn)；在生產(chǎn)方坯時(shí)只能降低拉速，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。電極斷裂無規(guī)律性，偶爾在剛加熱初期，偶爾在電極加熱過程中或發(fā)生在該爐鋼水送出到下一爐鋼水開澆過程中。筆者對(duì)影響產(chǎn)生電極斷裂的因素進(jìn)行分析、研究，然后制定相應(yīng)措施，保證了生產(chǎn)的順行。

1 原因分析

1.1 生產(chǎn)工藝對(duì)電極的影響

該廠精煉爐原設(shè)計(jì)每爐精煉鋼水為150 t/爐，但隨著轉(zhuǎn)爐擴(kuò)容改造精煉鋼水為170 t/爐，為維護(hù)爐況，降低了到精煉爐的溫度，從而增加了精煉的處理難度，減慢了升溫速率，精煉時(shí)間延長，造成轉(zhuǎn)爐-精煉爐-連鑄周期無法匹配，影響精煉產(chǎn)量與質(zhì)量。為了滿足生產(chǎn)的需要該廠采用增大電流負(fù)荷等形式來縮短精煉周期，提高升溫速率，從而滿足生產(chǎn)的需要。經(jīng)統(tǒng)計(jì)電能消耗和電機(jī)消耗成正比例關(guān)系，電極在長時(shí)間超負(fù)荷運(yùn)行，造成供電后電極發(fā)生斷裂。

1.2 電極本身質(zhì)量對(duì)電極折斷的影響

該廠LF精煉爐使用的電極直徑規(guī)格為450 mm超高功率石墨電極，其理化指標(biāo)[1]見表1。但廠家供貨的部分電極存在質(zhì)量問題：有電極接頭公差尺寸偏差大，電極長度波動(dòng)大，要求齒高公差:+0mm～0.06mm，而實(shí)際為+0mm～0.08mm；連接時(shí)電機(jī)間接頭擰不緊，存在很小的間隙，電機(jī)與電機(jī)間存在較大的接觸電阻，導(dǎo)致局部過熱而變細(xì)；電極接頭承受能力不穩(wěn)定，電極端面連接處不平整見圖1，電極存放不當(dāng)發(fā)潮改變導(dǎo)電性能而影響其使用等，導(dǎo)致在生產(chǎn)過程中，電極和上接頭之間出現(xiàn)了縫隙，或造成搶絲和脫絲現(xiàn)象，從而導(dǎo)致電極折斷見圖2。

圖1 為電極無銷孔及電極端面連接處不平整實(shí)物

圖2 為電極斷裂現(xiàn)象實(shí)物圖

項(xiàng)目電阻率/(μΩ·m)允許電流/KA體積密/(g·cm-3)灰份/%允許電流/KA電極≤6．5≥45KA≥1．65≤0．3≥45接頭≤5．0≥45KA≥1．74≤0．3≥45

1.3 工藝操作對(duì)電極折斷產(chǎn)生的影響

該廠精煉爐生產(chǎn)工藝不成熟，存在操作不規(guī)范，供電升溫制度、造渣制度及接電極方式存在不足，從而造成電極部分?jǐn)嗔选?/p>

1.3.1 造渣制度及配電曲線不完善的影響

經(jīng)驗(yàn)不足，造渣料加入不規(guī)范，部分造渣料還未完全熔化又繼續(xù)加入下批渣料，難以形成流動(dòng)性好的初期渣，對(duì)電極沖擊負(fù)荷增加；成渣時(shí)間較長，電機(jī)受到爐渣的沖刷，易被爐渣侵蝕，成渣期間弧流很不穩(wěn)定，沖擊負(fù)荷大，造成電極受電磁力作用導(dǎo)致電機(jī)震動(dòng)，電弧埋不準(zhǔn)，振動(dòng)會(huì)更加劇烈，加劇電機(jī)的斷裂。

1.3.2 不完善的供電升溫制度

實(shí)際操作為了縮短精煉周期，精煉第一次送電時(shí)，起弧電流電壓過大，從成渣初期一直采用高電流進(jìn)行加熱，提高了升溫速率但增加了沖擊負(fù)荷，從而加大了對(duì)電極材質(zhì)的損傷，電極受電磁力作用擺動(dòng)幅度增加，造成電極碰撞密封圈而折斷。

1.3.3 安裝電極不規(guī)范的影響

夾持器夾到電機(jī)接縫上產(chǎn)生剪切應(yīng)力，夾斷電機(jī)，相互連接的兩根電機(jī)的直徑有偏差，易被夾持器夾斷電機(jī)；在安裝電極時(shí)接頭未擰緊或接頭間的灰塵未清理干凈，會(huì)存在很小的縫隙，該處接觸不良存在較大的接觸電阻，導(dǎo)致連接處局部過熱并且氧化而變細(xì)，升溫時(shí)受到電磁力的變化和沖擊，電極震動(dòng)或電極升降系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)，會(huì)造成斷裂；另外在安裝電極時(shí)與行車配合不好，電極不垂直，擰緊時(shí)出現(xiàn)搶絲或歪曲送電時(shí)沖擊負(fù)荷大易造成折斷。

1.4 設(shè)備對(duì)電極折斷產(chǎn)生的影響

實(shí)際生產(chǎn)中精煉爐電極橫臂及夾頭存在位移變形現(xiàn)象，造成電極不垂直，在升降過程撞擊密封圈而折斷；未及時(shí)對(duì)密封圈和電極孔之間灰渣進(jìn)行清理，導(dǎo)致三根電極與電極孔之間距離接近，在升降電極時(shí)，兩者發(fā)生碰撞，導(dǎo)致電極斷裂；鋼包上沿或者爐蓋下沿結(jié)瘤，有較多的粘鋼粘渣而變得高低不平，在爐蓋和鋼包合上過程中，爐蓋也會(huì)傾斜，它對(duì)電極有一個(gè)橫向作用力，也會(huì)折斷電極；低吹氬氣不能進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)，鋼水沸騰劇烈，升溫對(duì)電極造成很大的沖擊而斷裂。

2 改進(jìn)措施

2.1 增加電極接頭強(qiáng)度，提高電極質(zhì)量

使用同一廠家，同一尺寸的電機(jī)，避免相互連接的兩根電機(jī)的直徑有偏差，避免了夾持器夾斷電機(jī)，攻關(guān)組與電極廠家一起研究，要求電極生產(chǎn)廠家改進(jìn)電極接頭及黏結(jié)劑的質(zhì)量，提高電極接頭強(qiáng)度，對(duì)有關(guān)電極接頭表面孔洞尺寸、接頭表面裂紋尺寸提出新要求，在裝運(yùn)期間不能損傷電極絲口，并做好電極的防潮工作；接電極時(shí)，必須擰緊，防止電極脫扣，更換電極時(shí)，觀察三根電極基本對(duì)齊后，方可夾緊夾持器；在接電極時(shí)要保證接頭絲扣之間沒有灰塵，保證擰緊壓力使電極間接觸良好，避免過大的接觸電阻。

2.2 強(qiáng)化過程操作、優(yōu)化造渣制度

采用CaO-SiO2-Al2O3-MgO渣系，如果測(cè)溫值低于LF處理溫度，首先供電升溫直至達(dá)到目標(biāo)溫度，開始加熱時(shí)爐渣不易埋弧，采用低電壓起弧，確保石灰及時(shí)熔化成渣，使弧流在短時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定，提前升溫，減少了爐渣對(duì)電極的沖刷；渣層厚度以實(shí)現(xiàn)埋弧操作為準(zhǔn)，總渣量控制在鋼水總量0.5%～2.5%，加熱過程中埋弧狀況不好，爐內(nèi)噪音較大，則應(yīng)降低供電參數(shù)；經(jīng)低吹氬氣攪拌后再送電，提前成渣，減少短弧送電時(shí)間，提高了正常處理時(shí)期的升溫效率。

2.3 改善供電升溫制度

根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際供電操作應(yīng)按照手動(dòng)模式和自動(dòng)模式控制，手動(dòng)模式：預(yù)設(shè)定好電壓檔位及弧流，根據(jù)渣況選擇三相同時(shí)升降手柄，或單相升降手柄，將三相電極同時(shí)下降或單相、雙相電極下降起?。蛔詣?dòng)模式：根據(jù)所測(cè)溫度以及渣況，預(yù)設(shè)好電壓檔位，加熱時(shí)間以及弧流，選擇三相同時(shí)升降手柄，輕推手柄三相電極自動(dòng)下降，爐渣結(jié)殼時(shí)，應(yīng)用手動(dòng)起弧加熱防止電極折斷。

2.4 采取合理的吹氬攪拌制度

加熱期間，應(yīng)注意控制底吹氬流量，防止由于吹氬攪拌不均造成表面溫度過高；同時(shí)還要防止由于吹氬攪拌過強(qiáng)造成 鋼水舔電極增碳；供電升溫時(shí)，根據(jù)透氣磚情況調(diào)節(jié)氬氣流量，以渣面波動(dòng)，電極不閃爍為準(zhǔn)，連續(xù)穩(wěn)定地調(diào)節(jié)氬氣流量，吹氬位置要避免在電極的正下方，完全把鋼水液面的涌動(dòng)控制在輕微的波動(dòng)狀態(tài)，并防止鋼液面翻騰劇烈，保持液面的平穩(wěn)，減少電極的振動(dòng)。

2.5 強(qiáng)化設(shè)備維護(hù)及調(diào)整設(shè)備

實(shí)行定期對(duì)立柱橫臂，電極夾頭的校正，控制使用電極保證其垂直度；生產(chǎn)過程及時(shí)對(duì)密封圈孔內(nèi)渣灰進(jìn)行清理，減小電極撞密封圈的幾率；對(duì)爐蓋進(jìn)行改造，在爐蓋升降柱上安裝導(dǎo)向裝置，使?fàn)t蓋在升降過程中保持平穩(wěn)，防止?fàn)t蓋因晃動(dòng)撞斷電極；定期清理鋼包上沿和爐蓋下沿，每班清理完才能交給下一班；安裝定位銷提高爐蓋位，防止因鋼包口結(jié)瘤爐蓋下降時(shí)傾斜撞斷電極。

3 改進(jìn)效果

(1)通過改進(jìn)電極接頭及黏結(jié)劑的質(zhì)量，使電機(jī)接觸良好，提高接頭部位的導(dǎo)電面積，減少熱應(yīng)力，采取以上措施后，電極質(zhì)量明顯提高，電極斷裂次數(shù)減少。

(2)不斷強(qiáng)化過程操作和供電升溫制度，采取以上措施后，降低長時(shí)間沖擊負(fù)荷過大對(duì)電極本身材質(zhì)的危害，電極使用壽命延長，電極斷裂次數(shù)減少；優(yōu)化造渣制后避免渣子結(jié)塊，電機(jī)受到爐渣的沖刷、侵蝕程度減少。

(3)采取合理的吹氬攪拌制度，有效避免了由于吹氬攪拌過強(qiáng)造成鋼水液面涌動(dòng)劇烈導(dǎo)致鋼水舔電極增碳，縮短了成渣時(shí)間，強(qiáng)化了電極運(yùn)行的平穩(wěn)性，電極壽命延長。

(4)定期校正立柱橫臂、電極夾頭 ，強(qiáng)化設(shè)備維護(hù)及調(diào)整設(shè)備，電極使用壽命延長，電極斷裂次數(shù)減少。

4 結(jié)束語

該廠自成立LF鋼包精煉爐電極折斷攻關(guān)小組后，采取相應(yīng)措施后，電極折斷的頻率明顯減少，生產(chǎn)過程中很少發(fā)生斷電極事故，有效避免了電機(jī)頭掉進(jìn)鋼水引起增碳，進(jìn)一步保證了鋼水精煉的效果；保證了生產(chǎn)順行，生產(chǎn)出的方坯各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)得以較大幅提升，生成成本也大幅下降。

[1] 田本良.碳素工藝科技論文集[M].北京：北京冶金工業(yè)出版社，2006：27-33.

[2] 閆小平.LF精煉爐電極斷裂原因及對(duì)策[J].河北冶金，2000(3)：37-38.

ANALYSIS OF CAUSES AND IMPROVEMENT OF THE LF REFINING FURNACE ELECTRODE BROKEN

Wang Yanli1Wang gang2Niu Xiaohui1

(1.Anyang Iron and Steel Stock Co.,Ltd; 2.Benxi Iron and steel Group Corpraton)

The main reason of LF refining furnace electrode break off is investigated. The result shows that electrode power increases beyond the rated power during operation, the quality of the electrode has problem, LF furnace equipment itself has defects. In addition, the operation and nonstandard electrode mode are the major cause of motor fault. In view of the reasons mentioned above, a series of measures such as raising the quality of the electrode, optimizing the operation and eliminating the influence of equipment on the electrode are adopted to reduce the electrode break frequency.

LF refining furnace electrode break frequency

?艷麗，助理工程師，河南.安陽(455004)，安陽鋼鐵股份有限公司質(zhì)量檢測(cè)處；

2015-6-15