EBT電爐兌鐵口的改造措施

何慶兵

摘 要：針對偏心爐底出鋼（Eeentrie Bottom Tapping，EBT）電爐在兌鐵過程中偏心區(qū)水冷板容易受到鐵水的沖刷而發(fā)生漏水的問題，提出了相應(yīng)的改造措施。通過在兌鐵口防護(hù)罩上增加耐材防護(hù)板、在偏心區(qū)水冷板與兌鐵口防護(hù)罩之間加裝耐火磚以及改變偏心區(qū)水冷板結(jié)構(gòu)，徹底解決了兌鐵過程中燒漏偏心區(qū)水冷板的問題，延長了偏心區(qū)水冷板的使用壽命。

關(guān)鍵詞：電爐;兌鐵;偏心區(qū);水冷板

中圖分類號：TF341文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-5168（2021）11-0023-03

Transformation Measures ?of EBT Electric Furnace's Taphole

HE Qingbing

（Anyang Iron and Steel Stock Co.， Ltd.，Anyang Henan 455004）

Abstract： In order to solve the problem that the water-cooling plate in the eccentric zone is easy to be washed by molten iron in the course of adding iron to EBT electric furnace， the corresponding improvement measures are put forward. The problem of burning out-of-center water-cooled plate in the process of mixing iron is thoroughly solved by adding refractory plate to the iron-coated shield， installing refractory brick between the water-cooled plate in the eccentric zone and the iron-coated shield， and changing the structure of the water-cooled plate in the eccentric zone， the service life of the water cooling plate in the eccentric zone is increased.

Keywords： electric furnace;add iron mouth;eccentric zone;water-cooled plate

安鋼第一煉軋廠100 t電爐復(fù)產(chǎn)改造工程于2017年10月25日正式投產(chǎn)。改造后的電爐為偏心爐底出鋼（Eeentrie Bottom Tapping，EBT）方式，可滿足60%廢鋼+40%鐵水冶煉工藝要求。在投產(chǎn)后的一年多里，兌鐵過程中偏心區(qū)水冷板容易受到鐵水的沖刷而燒漏水，嚴(yán)重影響了電爐的高效穩(wěn)定生產(chǎn)。通過對兌鐵口的不斷改造，延長了偏心區(qū)水冷板的使用壽命，減少了設(shè)備熱停事故發(fā)生概率，為安鋼100 t電爐高效穩(wěn)定生產(chǎn)提供了有力的設(shè)備保障。

1 設(shè)備概況

目前，安鋼100 t電爐兌鐵方式為采用天車直接向鐵水溜槽傾倒。相對于傾翻裝置，這種方式兌鐵更加快捷，可大幅減少兌鐵時間，縮短冶煉周期，提高電爐生產(chǎn)效率。鐵水溜槽直接固定在兌鐵車上，兌鐵時將兌鐵車往爐子方向開至兌鐵位，這時鐵水溜槽的出鐵口正好位于爐子偏心區(qū)兌鐵口正上方。天車通過副鉤傾翻鐵水罐，鐵水罐內(nèi)的鐵水被倒入鐵水溜槽后槽，經(jīng)鐵水溜槽前端出鐵口流入爐內(nèi)，為電爐正常冶煉提供所需的鐵水，現(xiàn)場照片如圖1所示。

EBT電爐偏心區(qū)由兌鐵口、偏心區(qū)水冷板以及填砂裝置等組成。填砂裝置安裝于偏心區(qū)水冷板上，兌鐵口安裝有防護(hù)罩，以防止兌鐵過程中鐵水飛濺[1]。在兌鐵過程中，兌鐵防護(hù)罩長期處于鐵水高溫炙烤中。隨著時間的推移，防護(hù)罩會逐漸被高溫氧化腐蝕，最后燒損成一個大豁口，如圖2所示，使得偏心區(qū)水冷板直接面對鐵水溜槽出鐵口。正常情況下，鐵水溜槽是朝正下方出鐵，但到了溜槽使用周期后期，隨著鐵水溜槽出鐵口耐火磚被逐漸氧化腐蝕，鐵水可能直接從溜槽前端（如圖3標(biāo)注處所示）水平流出，方向正對偏心區(qū)水冷板，導(dǎo)致水冷板靠近兌鐵口位置的管體容易燒漏水，從而造成電爐熱停。

由于偏心區(qū)設(shè)備多、空間狹小，因此無法在偏心區(qū)水冷板上面對漏水點進(jìn)行補(bǔ)焊。只能待爐內(nèi)鐵水出盡后，維修人員身穿隔熱服搭乘檢修水冷板進(jìn)入爐內(nèi)對偏心區(qū)水冷板進(jìn)行補(bǔ)焊。由于爐內(nèi)溫度高，作業(yè)環(huán)境惡劣，導(dǎo)致處理偏心區(qū)水冷板漏水時間相對較長，一般需要3 h以上。

通過查看安鋼第一煉軋生產(chǎn)快報數(shù)據(jù)可知，從2017年12月到2018年9月，100 t電爐偏心區(qū)水冷板共發(fā)生漏水事故7次，造成電爐熱停約1 655 min，具體統(tǒng)計見表1。為了保證電爐能夠長期高效穩(wěn)定生產(chǎn)，解決偏心區(qū)水冷板燒漏水的問題已迫在眉睫，必須要對偏心區(qū)兌鐵口進(jìn)行相應(yīng)改造，以杜絕兌鐵過程中燒漏偏心區(qū)水冷板事故的發(fā)生。

2 改造方案

2.1 在兌鐵口防護(hù)罩上增加耐材防護(hù)板

兌鐵口防護(hù)罩由16 mm厚的鋼板制作而成，兌鐵口的溫度最高可達(dá)1 300 ℃。兌鐵口防護(hù)罩長期處于高溫環(huán)境，必然會縮短其使用壽命。為了延長兌鐵口防護(hù)罩的使用壽命，確保防護(hù)罩起到阻擋鐵水沖刷的作用，通過多次的摸索試驗，最終決定在兌鐵口防護(hù)罩上增加耐材防護(hù)板，如圖4所示，依靠耐火材料的抗高溫特性，阻止兌鐵過程中鐵水對防護(hù)罩的沖刷，提高兌鐵口防護(hù)罩的使用壽命，起到保護(hù)偏向區(qū)水冷板的作用[2]。

首先，耐材防護(hù)板由10 mm鋼板制作成箱體，箱體厚度要求不小于100 mm，以確保后面澆筑耐火材料有足夠的厚度。其次，在箱體底板焊接一定數(shù)量的錨固鉤，用以加固耐火材料，防止使用過程中耐火材料脫落。最后，將防高溫耐火材料澆筑到箱體內(nèi)，經(jīng)過一周時間的自然凝固后上線使用。由于有了耐材防護(hù)板的保護(hù)，兌鐵口防護(hù)罩的使用壽命由1周提高到了3周，不僅減少了維護(hù)防護(hù)罩的成本，還提高了保護(hù)偏心區(qū)水冷板的可靠性。

2.2 在偏心區(qū)水冷板與兌鐵口防護(hù)罩之間用耐火磚進(jìn)行隔離

隨著電爐冶煉節(jié)奏的加快，到爐齡后期，兌鐵口防護(hù)罩耐材防護(hù)板也有可能被鐵水沖刷掉，導(dǎo)致偏心區(qū)水冷板易被鐵水燒漏。為了解決這一隱患，提高保護(hù)偏心區(qū)水冷板的可靠性，考慮在偏心區(qū)水冷板與兌鐵口防護(hù)罩之間用耐火磚進(jìn)行隔離。如圖5所示，將耐火磚切割成三角形，從上往下倒插在防護(hù)罩與偏心區(qū)水冷板之間的空隙中。當(dāng)耐材防護(hù)板被鐵水沖刷掉以后，耐火磚還可以繼續(xù)保護(hù)偏心區(qū)水冷板不被鐵水燒漏[3]。在每次電爐更換出鋼口檢修的時候，要求對現(xiàn)場耐火磚進(jìn)行檢查補(bǔ)充，確保耐火磚的使用安全可靠。

2.3 對偏心區(qū)水冷板進(jìn)行改造

偏心區(qū)水冷板改造前的結(jié)構(gòu)，如圖6（a）所示。對比以前被燒漏水的偏心區(qū)水冷板的漏水位置，發(fā)現(xiàn)漏水點都位于最靠近兌鐵口的一根水冷管上。針對這一特點，考慮對偏心區(qū)水冷板的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改造，以減少當(dāng)耐材防護(hù)板和隔離耐火磚雙雙失效后鐵水對偏心區(qū)水冷板沖刷的概率。結(jié)合偏心區(qū)現(xiàn)場的實際情況，最終決定將偏心區(qū)水冷板靠近兌鐵口處的兩排水冷管依次抬高，改造后的結(jié)構(gòu)如圖6（b）所示。這樣不僅可以使水冷管離兌鐵口的水平距離增加約180 mm，而且最靠近兌鐵口的水冷管向上抬高了約130 mm，巧妙避開了鐵水沖刷水冷板時的路徑[4]。通過對偏心區(qū)水冷板結(jié)構(gòu)布局的優(yōu)化改造，可大幅度降低耐材防護(hù)板和隔離耐火磚雙雙失效后偏心區(qū)水冷板被鐵水沖刷燒漏水的概率。

經(jīng)過對EBT電爐偏心區(qū)兌鐵口的三步改造后，最終形成了抗高溫耐材防護(hù)板、隔離耐火磚、水冷板離兌鐵口空間距離增加這三道防線，確保了偏心區(qū)水冷板不會被鐵水燒漏。兌鐵口改造后現(xiàn)場照片如圖7所示。偏心區(qū)隨爐殼一起下線進(jìn)行修復(fù)，更換新的帶耐材防護(hù)板的防護(hù)罩，并重新在偏心區(qū)水冷板與兌鐵口防護(hù)罩之間填裝三角形耐火磚。

3 改造后的效果

安鋼100 t電爐偏心區(qū)兌鐵口的改造于2019年11月完成，經(jīng)過3次改造后，取得了非常顯著的效果。截至2021年3月，偏心區(qū)水冷板沒有發(fā)生過燒漏水事故，有效解決了安鋼100 t電爐高效化生產(chǎn)的偏心區(qū)水冷板燒漏水問題。兌鐵口改造完成后，大幅度降低了電爐設(shè)備故障熱停時間，為電爐高效穩(wěn)定生產(chǎn)創(chuàng)造了有利條件[5]。安鋼第一煉軋廠統(tǒng)計，目前安鋼100 t電爐的月設(shè)備作業(yè)率已由改造前的最高88.66%提高到91.48%，為100 t電爐完成集團(tuán)公司極致高效化生產(chǎn)提供了有力的設(shè)備支撐。

4 效益分析

安鋼100 t電爐日均產(chǎn)量約3 800 t，小時產(chǎn)鋼量約158 t。兌鐵口改造前，按照表1統(tǒng)計的熱停時間計算，偏心區(qū)水冷板燒漏水熱停時間每月平均165 min，約2.75 h;每月影響電爐煉鋼約435 t，每年減產(chǎn)約5 000 t。電爐噸鋼利潤按200元計算，年增效約100萬元。

開始改造的前一年，共更換了8塊偏心區(qū)水冷板。改造完成后，偏心區(qū)水冷板全年沒有出現(xiàn)過燒漏水事故。偏心區(qū)水冷板壽命周期為一年，這樣每年只需要按照壽命周期管理更換2塊（兩套爐殼）偏心區(qū)水冷板就能滿足電爐生產(chǎn)需求。每塊偏心區(qū)水冷板單價按照1.75萬元計算，每年直接節(jié)約資金約10.5萬元。

5 結(jié)論

據(jù)最新發(fā)布的中國鋼鐵行業(yè)指導(dǎo)意見，電爐鋼產(chǎn)量占粗鋼總產(chǎn)量比例要求提升至15%，力爭達(dá)到20%，因此未來電爐煉鋼項目將大幅增加。此次對安鋼EBT電爐兌鐵口的綜合改造方案為國內(nèi)同類型電爐煉鋼廠中首次，改造后使用效果良好，可供國內(nèi)同類型電爐煉鋼廠借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉會林，朱榮.電弧爐短流程煉鋼設(shè)備與技術(shù)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2012：252-262.

[2]查笑樂，郝建章.熔分電爐耐火材料的選擇與優(yōu)化[J].設(shè)備管理與維修，2019（20）：93-95.

[3]鄭力寧.電爐煉鋼對耐材有何新要求？[N].中國冶金報，2013-05-30（12）.

[4]謝華，胡興明，黃勝強(qiáng).電弧爐偏心區(qū)水冷爐壁設(shè)計改進(jìn)[J].中國鑄造裝備與技術(shù)，2018（6）：62-65.

[5]李曉，彭鋒.中國電爐煉鋼降本增效關(guān)鍵點分析[J].中國冶金，2019（3）：1-4.