LF精煉爐電極折斷原因分析與改進

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

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LF精煉爐電極折斷的主要原因進行調查，調查結果表明工藝操作時電極功率增加超出額定功率；電極的本身質量；LF爐設備本身存在的缺陷；該廠的工藝操作及不規范的接電極方式；是導致電機斷裂的主要原因。針對以上原因，通過提高電極的質量、優化操作、消除設備對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報廢和鋼水回爐中斷生產；在生產方坯時只能降低拉速，嚴重影響產品質量。電極斷裂無規律性，偶爾在剛加熱初期，偶爾在電極加熱過程中或發生在該爐鋼水送出到下一爐鋼水開澆過程中。筆者對影響產生電極斷裂的因素進行分析、研究，然后制定相應措施，保證了生產的順行。

1 原因分析

1.1 生產工藝對電極的影響

該廠精煉爐原設計每爐精煉鋼水為150 t/爐，但隨著轉爐擴容改造精煉鋼水為170 t/爐，為維護爐況，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，精煉時間延長，造成轉爐-精煉爐-連鑄周期無法匹配，影響精煉產量與質量。為了滿足生產的需要該廠采用增大電流負荷等形式來縮短精煉周期，提高升溫速率，從而滿足生產的需要。經統計電能消耗和電機消耗成正比例關系，電極在長時間超負荷運行，造成供電后電極發生斷裂。

1.2 電極本身質量對電極折斷的影響

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

圖1 為電極無銷孔及電極端面連接處不平整實物

圖2 為電極斷裂現象實物圖

項目電阻率/(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 工藝操作對電極折斷產生的影響

該廠精煉爐生產工藝不成熟，存在操作不規范，供電升溫制度、造渣制度及接電極方式存在不足，從而造成電極部分斷裂。

1.3.1 造渣制度及配電曲線不完善的影響

經驗不足，造渣料加入不規范，部分造渣料還未完全熔化又繼續加入下批渣料，難以形成流動性好的初期渣，對電極沖擊負荷增加；成渣時間較長，電機受到爐渣的沖刷，易被爐渣侵蝕，成渣期間弧流很不穩定，沖擊負荷大，造成電極受電磁力作用導致電機震動，電弧埋不準，振動會更加劇烈，加劇電機的斷裂。

1.3.2 不完善的供電升溫制度

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

1.3.3 安裝電極不規范的影響

夾持器夾到電機接縫上產生剪切應力，夾斷電機，相互連接的兩根電機的直徑有偏差，易被夾持器夾斷電機；在安裝電極時接頭未擰緊或接頭間的灰塵未清理干凈，會存在很小的縫隙，該處接觸不良存在較大的接觸電阻，導致連接處局部過熱并且氧化而變細，升溫時受到電磁力的變化和沖擊，電極震動或電極升降系統運行不穩，會造成斷裂；另外在安裝電極時與行車配合不好，電極不垂直，擰緊時出現搶絲或歪曲送電時沖擊負荷大易造成折斷。

1.4 設備對電極折斷產生的影響

實際生產中精煉爐電極橫臂及夾頭存在位移變形現象，造成電極不垂直，在升降過程撞擊密封圈而折斷；未及時對密封圈和電極孔之間灰渣進行清理，導致三根電極與電極孔之間距離接近，在升降電極時，兩者發生碰撞，導致電極斷裂；鋼包上沿或者爐蓋下沿結瘤，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，爐蓋也會傾斜，它對電極有一個橫向作用力，也會折斷電極；低吹氬氣不能進行連續調節，鋼水沸騰劇烈，升溫對電極造成很大的沖擊而斷裂。

2 改進措施

2.1 增加電極接頭強度，提高電極質量

使用同一廠家，同一尺寸的電機，避免相互連接的兩根電機的直徑有偏差，避免了夾持器夾斷電機，攻關組與電極廠家一起研究，要求電極生產廠家改進電極接頭及黏結劑的質量，提高電極接頭強度，對有關電極接頭表面孔洞尺寸、接頭表面裂紋尺寸提出新要求，在裝運期間不能損傷電極絲口，并做好電極的防潮工作；接電極時，必須擰緊，防止電極脫扣，更換電極時，觀察三根電極基本對齊后，方可夾緊夾持器；在接電極時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 強化過程操作、優化造渣制度

采用CaO-SiO2-Al2O3-MgO渣系，如果測溫值低于LF處理溫度，首先供電升溫直至達到目標溫度，開始加熱時爐渣不易埋弧，采用低電壓起弧，確保石灰及時熔化成渣，使弧流在短時間內穩定，提前升溫，減少了爐渣對電極的沖刷；渣層厚度以實現埋弧操作為準，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，爐內噪音較大，則應降低供電參數；經低吹氬氣攪拌后再送電，提前成渣，減少短弧送電時間，提高了正常處理時期的升溫效率。

2.3 改善供電升溫制度

根據生產實際供電操作應按照手動模式和自動模式控制，手動模式：預設定好電壓檔位及弧流，根據渣況選擇三相同時升降手柄，或單相升降手柄，將三相電極同時下降或單相、雙相電極下降起弧；自動模式：根據所測溫度以及渣況，預設好電壓檔位，加熱時間以及弧流，選擇三相同時升降手柄，輕推手柄三相電極自動下降，爐渣結殼時，應用手動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；同時還要防止由于吹氬攪拌過強造成 鋼水舔電極增碳；供電升溫時，根據透氣磚情況調節氬氣流量，以渣面波動，電極不閃爍為準，連續穩定地調節氬氣流量，吹氬位置要避免在電極的正下方，完全把鋼水液面的涌動控制在輕微的波動狀態，并防止鋼液面翻騰劇烈，保持液面的平穩，減少電極的振動。

2.5 強化設備維護及調整設備

實行定期對立柱橫臂，電極夾頭的校正，控制使用電極保證其垂直度；生產過程及時對密封圈孔內渣灰進行清理，減小電極撞密封圈的幾率；對爐蓋進行改造，在爐蓋升降柱上安裝導向裝置，使爐蓋在升降過程中保持平穩，防止爐蓋因晃動撞斷電極；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，防止因鋼包口結瘤爐蓋下降時傾斜撞斷電極。

3 改進效果

(1)通過改進電極接頭及黏結劑的質量，使電機接觸良好，提高接頭部位的導電面積，減少熱應力，采取以上措施后，電極質量明顯提高，電極斷裂次數減少。

(2)不斷強化過程操作和供電升溫制度，采取以上措施后，降低長時間沖擊負荷過大對電極本身材質的危害，電極使用壽命延長，電極斷裂次數減少；優化造渣制后避免渣子結塊，電機受到爐渣的沖刷、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造成鋼水液面涌動劇烈導致鋼水舔電極增碳，縮短了成渣時間，強化了電極運行的平穩性，電極壽命延長。

(4)定期校正立柱橫臂、電極夾頭 ，強化設備維護及調整設備，電極使用壽命延長，電極斷裂次數減少。

4 結束語

該廠自成立LF鋼包精煉爐電極折斷攻關小組后，采取相應措施后，電極折斷的頻率明顯減少，生產過程中很少發生斷電極事故，有效避免了電機頭掉進鋼水引起增碳，進一步保證了鋼水精煉的效果；保證了生產順行，生產出的方坯各項技術指標得以較大幅提升，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：北京冶金工業出版社，2006：27-33.

[2] 閆小平.LF精煉爐電極斷裂原因及對策[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量檢測處；

2015-6-15