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臨漳縣奧輝碳素有限公司

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電弧爐冶煉中影響石墨電極消耗的因素

文章出處:未知 人氣:發表時間:2020-04-01

隨著中國經濟的快速發展,各行各業對特殊鋼材的需求越來越廣泛,致使電弧爐煉鋼技術發展十分迅速,大容量超高功率電弧爐和大型爐外精煉技術已經成為現代化鋼鐵行業的標志。國內100T以上粗煉電弧爐,變壓器容量65~150MV*A;50~100T的電弧爐約,變壓器容量35~85MV*A;40~300T的LF精煉爐臺,變壓器容量10~45MN*A。這些電爐均使用不同規格的超高功率石墨電極。隨著電弧功率的不斷提高,冶煉工藝技術的不斷優化,對石墨電極的理化指標要求越來越高具消耗指標越來越低。從大型化大容量化的超高功率電弧爐的平均消耗水平來看,噸鋼電極消耗從過去平均3.5KG/T降到了1.2KG/T,而LF爐的平均消耗均低于0.5KG/T。由于石墨電極在冶煉中占有一定成本的比例而且消耗量很大,所以各使用廠家對石墨電極的消耗和使用效果均十分看重,而且也列入到生產中作為一項重要的考核指標。

 

煉鋼工藝中的電弧爐冶煉有粗煉和精煉之分,但均由石墨電極把電能傳入電爐內而轉變成熱能達到升溫熔化固體爐料的目的。粗煉是以熔化廢鋼并排出有害氣體和雜質為目的的氧化過程,精煉同是以升溫來調整鋼種元素和去氣去雜質的還原過程。由此可見,電弧爐冶煉就是利用石墨電極調節爐溫來實現氧化還原反應而達到煉鋼工藝要求的。冶煉中文義的石墨電極的消耗可分為有功消耗,也自然消耗或叫技術消耗。無功消耗是未參加加熱過程或未完全參加加熱過程的有形消耗,也是非技術性消耗。


1 影響石墨電極消耗的主要因素
電爐煉鋼中對石墨電極的消耗貫穿在整個冶煉工藝過程中,其消耗大小受許多因素影響,這里僅為冶煉過程的操作來做以剖析。


1.1 廢鋼質量差或配比不當致使造渣效果不好而延長冶煉時間;加料次數和穿井資料增多加大了電極底部的損壞及折斷概率;冶煉時間加長是導致電耗與電極消耗與損失上升的直接因素。


1.2 電爐供電設備與電極規格品種不匹配
電弧爐送電是高流低壓操作。若供電設備能力過大而超出電極極限負荷時,起弧5~10MIN內電極則有由下至上的發紅現象,聯接處界線十分明顯且大多有折斷事故發生;電流過高或波動過大,聯接處接善類折斷頻率提高而且底部消耗呈錐尖狀。若供電能力低,爐溫在有效中熱時間內達不到工藝要求將需延時操作。超負荷與超時操作對石墨電極的損失和消耗是最大的。


1.3氧化期強制增大化學能和提高冶煉強度
冶煉中強制加大吹氧量(一般小于45M3/T)以達到快速熔化和提高爐溫,這樣易使爐況惡劣而且爐內和爐上呈富狀態,使每相電極都處在高溫火焰之中。電極處在這種爐況環境時,大多有起層和表面氧化嚴重現象。

1.4 電爐的配置和操作的技術性
現代電弧爐與傳統電爐有本質的差異,超高功率大型化電弧爐及熱裝煉鋼工藝的出現提高了冶煉強度和產能,從而對石墨電極的質量也提出了更高的技術要求。操作中對送電曲線和擋位的選擇,對起弧和穩弧電壓電流的控制,對長、中、短弧的配合使用,水冷系統的配置和應用等,都對電極的使用壽命和消耗起到了關鍵作用。

1.5 石墨電極的質量
現在電弧爐的冶煉和工藝對石墨電極的抗氧代性能及抗熱震性能要求越來越強烈,而且由于質量波動造成的消耗過高深受直接使用者的極大關注。所以石墨電極質量的均衡性和穩定性是決定消耗大小的最重要因素。


2 石墨電極消耗高低的對比分析
冶煉電弧爐在一定時期內的工藝和運行狀況變化不大時,對石墨電極的消耗水平也是基本均衡的。隨著爐齡的延長或工藝的變化,對電極的消耗也有所波動則是很正常的。那么,在同一臺電弧爐上有同一家的產品是地,其消耗塵埃卻被用戶著得很重,就些提出的異議已經是普遍現象。任何一種產品的質量都有波動性,但波動的幅度大小則反映出了生產廠家的技術裝備水平和綜合管理水平。

3 對冶煉中石墨電極折斷的進一步分析
電弧爐冶煉中偶發電極折斷是正常現象而且是不可絕對避免的,而大型DC和AC及LF電爐的電極則視為事故。處理電極折斷殘體是操作中最辛苦的工作,其結果必然是消耗過高、加長冶煉周期、產量降低、成本提高。國內一般技術水平的AC電爐,月折斷電極5~7次為政黨先進的大型DC和AC電爐大多配有控制網絡系統,大大降低了人為因素,月折電極小平2次;先進的大型LF爐基本不允許有電極折斷現象。電爐冶煉操作中的電極折斷原因是比較復雜的,對以下5方面應引起極大關注。


3.1 冶煉工藝
(1)原料配比,電極下方要避免有大塊料和不導電物;
(2)穿井后產生“搭橋”現象時,要改用長弧操作而避免大的塌料碰擊;
(3)電極升降與小爐蓋必須同心,避免熱震動時發生刮碰而折斷。

3.2 送電制度
(1)確定初始起弧擋位而按順序升位(每臺爐至少有3條送電曲線),避免電流過大波動和爐內長、短弧頻繁變化而產生熱震動過大;
(2)隨著爐溫升高電極聯接處要釋放一定的內應力,起弧后通過電極單位面積的電流林有個逐步上升的過程,這就是電極與爐況的適應過程。
(3)超載運行,新型電爐的超負荷能力一般不大于20%,若起弧電流超過額定值接頭最易發生折斷,當電極與爐況適應后即使超載也會正常運行,但有接頭發紅現象。

3.3 冶煉爐況
(1)配加料和送電操作關系到爐況變化,但吹氧、燒嘴燃汽和燃油則是惡化爐況的關鍵。化學能的利用降低了電耗,但加大了電極表面和上端面的氧化程度。特別是負壓過大時加快了電極表面的氧化速度,而使電極本體表面錐型化。
(2)煉鋼過程就是造渣的過程。化學能的使用加大了鋼水的攪動力而更利于泡沫渣的產生,鋼水沸騰、渣層厚度、渣液流動性和埋弧效果不僅關系到冶煉效果,而且對電極的底部增碳消耗和掉頭及圓周表面消耗也關系重大。
(3)爐惡化中的操作是頻繁變化的,電極上震動并伴有左右擺動。電流的頻繁變化加大了熱震動,對富氧環境中的石墨電極不僅加快了表面消耗,而且對聯接部位(接頭強度)也是考驗。

3.4 電極儲運
(1)現場存儲電極中要避免與液體介質接觸,否則受熱后將出現魚鱗狀掉塊。
(2)現場存放接頭中要避免與高溫熱源接近,否則受熱后接頭拴易熔化流出。

3.5電極質量
對大型UHP和HP上限的電爐,所提供的石墨電極必須要提高實物質量。
(1)一定消除結構缺陷或強度不足問題,否則在冶煉第一包料送電1~3min就會發生接頭折斷事故。
(2)電極端面的加工精度也至關重要,若有縫隙就會產生透氣現象并伴有局部發紅。送電10min左右聯處明顯發紅,連續冶煉2~3爐后其內扣易氧化而發生折斷或脫落事故。
(3)公差配合問題必須時刻關注,不論是松動還是連接不到位,只要有縫隙就會發生折斷或脫落。從使用情況來看,部位出現的問題大多是由公差配合所引發的。

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