減少LF石墨電極折損的措施

劉 宇，亢旭晨，王飛宇

（天津市新天鋼聯合特鋼有限公司，天津 301500）

1 前 言

隨著生產條件的發展變化，LF 在承擔原有冶煉功能的同時，在廢鋼價格較低時還會擔負起降低鐵水消耗、提高產量的新功能。天津市新天鋼聯合特鋼有限公司煉鋼廠（簡稱聯合特鋼煉鋼廠）充分利用現有的3座LF進行降低鐵耗攻關工作，但隨著各階段廢鋼加入量的增加，LF 前期冶煉條件急劇惡化，LF電極折斷事故頻發，嚴重影響了煉鋼廠正常生產組織秩序，因此，聯合特鋼煉鋼廠組織開展減少LF石墨電極折損的研究。

LF 采用3 根石墨電極對鋼水進行加熱，在LF生產成本中，石墨電極所占比重較大，因此，在LF生產中電極消耗是衡量煉鋼操作水平和石墨電極質量的重要技術和經濟指標。一般認為，石墨電極消耗由端部消耗、側面氧化、殘端損失、電極折斷等4 部分組成，其中前兩項損失為連續性消耗，后兩項損失為間斷性消耗，通常稱為折斷損失［1］，電極折斷事故不僅造成石墨電極消耗升高，還造成精煉生產中斷、勞動強度增加，甚至造成鋼水成分出格事故。

2 生產工藝

2.1 轉爐煉鋼基本生產工藝

加入廢鋼→兌入鐵水→吹氧冶煉→分批加入造渣料→終點拉碳→爐前測溫取樣（→補吹調整溫度或成分）→倒爐出鋼→爐后加入脫氧劑、合金等→爐后測溫取樣→軟吹、吊包。

加入廢鋼的作用：（1）冷卻作用。使轉爐在吹煉過程中達到熱平衡，達到合格的終點溫度。若過程溫度很高容易造成噴濺，影響整個吹煉過程，對終點成分控制也不利［2］。（2）合理控制煉鋼成本。在廢鋼的成本低于鐵水成本的情況下，多配加廢鋼可以降低煉鋼成本。（3）增加產能。在煉鐵產能一定的情況下，盡量多配加廢鋼少消耗鐵水，可以適當擴大產能。

2.2 LF基本生產工藝

LF 在煉鋼生產中承擔的任務：（1）埋弧加熱。LF 在加熱時電弧插入渣層中采用埋弧加熱，這種方法的輻射熱小，對爐襯有很大的保護作用，加熱的熱效率較高，升溫幅度能達到3～5 ℃/min，大大降低了初煉爐的出鋼溫度［3］。利用該特點，可以降低轉爐的出鋼溫度，使爐前加入相對較多的廢鋼，降低轉爐鐵耗。（2）平衡生產節奏。LF作為轉爐和連鑄生產的中間環節，在煉鋼生產組織中起到“承上啟下”的作用。充分利用LF溫度控制、成分微調等功能，不僅可以加快轉爐生產節奏，滿足連鑄快速生產要求，還可以降低轉爐鐵耗，為連鑄提供成分、溫度更穩定的鋼水，提高鑄坯質量。

3 實際生產情況與改進措施

3.1 石墨電極規格及理化指標

聯合特鋼煉鋼廠LF使用的電極為超高功率石墨電極（UHP），電極直徑為450 mm，實際454～460 mm。石墨電極理化指標見表1。

表1 超高功率石墨電極理化指標

3.2 實際生產情況

為降低轉爐鐵耗，聯合特鋼煉鋼廠采用多種方式增加單爐次的廢鋼加入量，但隨之而來的是LF操作條件的惡化，進站溫度低、渣層表面廢鋼結坨、送電時間明顯延長、升溫困難等，尤其是精煉過程斷電極次數明顯增多，給LF 正常生產造成嚴重影響。

3.2.1 全年斷電極次數及原因

攻關前全年斷電極次數24 次，其中操作不當原因6 次，占總次數的25%；滑電極平臺原因與設備問題共計7 次，占總次數的29.2%；其余11 次斷電極的情況，全部為接頭部位電極折斷。

3.2.2 LF利用率

由圖1可知，2022年11月之前，為3座轉爐2座LF 生產組織模式，11 月份開始為3 座轉爐3 座LF生產組織模式，可見，除去檢修時間外，LF 作業率均維持在較高水平。

圖1 攻關前LF利用率

3.2.3 LF精煉平均進站溫度

大學生創業意愿高漲，有了想法就實施。但是報告顯示很多大學生畢業時創業項目就會終止。一般來說大學生作為學生群體畢竟社會經驗和閱歷不足，在與社會接觸的過程中難免會遇到問題而不知所措，導致創業項目停滯甚至被淘汰。這折射出大學生經驗和閱歷不足的同時，也顯示出在籌融資、企業運營、產品營銷、渠道選擇方面缺少實踐技巧和相應的人脈基礎，并最終導致創業的失敗。在創業領域的選擇中，接近40%的大學生選擇和本專業不相關的領域創業，缺乏解決問題的基本技巧，缺少當機立斷的預判能力，造成在創業過程中，由于經驗和閱歷的缺乏而喪失最好的創業時機。

從圖2 可看出，隨著大量廢鋼的加入，造成LF進站溫度明顯降低。2022 年10—12 月達到1 530℃左右，最低進站溫度在1 520 ℃左右，在未充分攪拌的情況下，并不能保證進站時廢鋼的充分熔化，渣層表面廢鋼結坨情況較為普遍。

圖2 攻關前LF平均進站溫度

3.3 改進措施

3.3.1 滑電極平臺改造

LF 鋼包車上安裝滑電極小平臺，為精煉滑電極操作帶來便利。原滑電極平臺表面鋪有耐火磚，長時間使用后表面耐火磚破損，造成滑電極部位不平。在滑電極時由于電極端部受力不均勻，電極本體傾斜，在夾緊抱鉗油缸時將電極卡斷。改造后，將耐火磚去掉，改用厚鋼板代替，有效避免滑電極時傾斜受力的情況。

3.3.2 完善接電極技術操作規程

制定了更為完善的接電極操作技術要求，嚴格細化各種操作步驟，減少接電極過程中出現人為的操作失誤。（1）安裝電極前必須檢查電極及接頭，嚴禁使用有裂紋和斷螺紋的接頭。（2）連接電極前使用壓縮空氣吹掃干凈電極端面和孔中灰塵，保證連接處清潔。（3）使用懸臂吊或天車安裝電極，保證電極停穩對正后再垂直緩慢下放。（4）連接電極時使用專用工具，當擰到接頭縫距10～15 mm 時，再吹掃一次端面，然后再徹底用力擰緊，保證接口處全面整體接觸良好，嚴禁電極間有接縫。

3.3.3 改進使用的電極接頭尺寸

聯合特鋼煉鋼廠LF 石墨電極接頭采用的是1寸4扣的型式，不易脫扣松動，但易發生折斷事故。從實際情況來看，大多數電極折斷事故均發生在接頭部位，因此需重點研究電極接頭部位的加強工作。參照其他廠的使用情況，接頭規格由241T4N改為269T4L，具體尺寸見表2。從兩種規格接頭尺寸參數對比來看，更改接頭可使接頭直徑加大20 mm以上，整個接頭長度增加50 mm以上，可顯著增加接頭部位承受橫向外力的能力，有效減少接頭部位電極折斷的概率。

3.3.4 優化起弧送電規程

在正常LF 生產中，送電操作時起弧電流均設置5 000 A，待弧流平穩后再逐步調節弧流至要求的35 000 A。后查閱資料及專家指導，在電弧爐送電過程中，二次側電壓越大，電弧越細長；電弧電流越大，電弧越粗短，若在起弧過程中弧流設置過小，弧流較長，易出現斷弧的情況，造成電極突然下降一段距離，不利于起弧階段的穩定操作。因此，將起弧送電操作更改為初始弧流設定為15 000 A 起弧，待弧流平穩后再逐步調節至35 000 A。

3.4 改進效果

隨各項改進制度的逐步實施，LF 精煉冶煉過程中斷電極事故明顯減少，其中，因滑電極平臺等原因導致的電極接頭折斷事故杜絕，因操作不當造成的斷電極事故降至極低；加大電極接頭規格后的電極使用情況良好。

4 結 語

隨著LF 冶煉功能的變化，聯合特鋼煉鋼廠在廢鋼利潤明顯的前提下充分利用現有的3 座LF 進行降低轉爐鐵耗的攻關工作，但隨著廢鋼加入量的增加，給LF創造的前期條件變差，LF電極折損事故頻發。通過對滑電極平臺改造、加大電極接頭規格、優化起弧送電規程、完善接電極操作規程等一系列措施，減少了LF在冶煉過程中的斷電極事故，為整個煉鋼工序的穩定生產創造了條件。