李 鑫，袁續(xù)陽，竇 波

（天津天管特殊鋼有限公司，天津300301）

電弧爐底吹氬氣攪拌工藝實(shí)踐

李 鑫，袁續(xù)陽，竇 波

（天津天管特殊鋼有限公司，天津300301）

介紹了底吹系統(tǒng)的使用工藝條件、構(gòu)成原理及其在100 t超高功率電弧爐的應(yīng)用情況。使用底吹氬氣技術(shù)對(duì)電弧爐均勻鋼液溫度，縮短冶煉時(shí)間，降低鋼鐵料消耗等具有明顯的效果。

超高功率電弧爐；底吹氬氣；鋼液；溫度

1 引言

電弧爐熔池的攪拌主要靠鋼水自然對(duì)流、電極間電流感應(yīng)驅(qū)動(dòng)及吹氧攪拌來進(jìn)行，對(duì)于普通爐型而言，這種攪拌基本滿足工藝要求，但天津天管特殊鋼有限公司煉鋼二區(qū)100 t電弧爐由于設(shè)計(jì)的考慮兌加鐵水、熔池深，特別是偏心部分較長，雖然熱量利用率提高了，但傳熱速率降低，鋼液成分和溫度均勻效率低，脫磷速度慢，冶煉時(shí)間長等一系列問題。而電弧爐底吹技術(shù)的應(yīng)用恰好解決了這一不足之處。

2 底吹系統(tǒng)的使用工藝條件及構(gòu)成原理

2．1 主要設(shè)備參數(shù)（見表1）

表1電弧爐主要設(shè)備參數(shù)

2．2 底吹系統(tǒng)的構(gòu)成原理

底吹系統(tǒng)由遠(yuǎn)程控制中心、底吹閥組和底吹透氣磚等組成，其工作原理是根據(jù)電弧爐不同冶煉階段（熔化期和氧化期、或不同的鋼種），操作人員可以通過遠(yuǎn)程控制中心手動(dòng)或預(yù)設(shè)的運(yùn)行曲線自動(dòng)控制底吹閥組，調(diào)節(jié)底吹透氣磚噴吹氣體的種類和流量，從而控制氣體在熔池內(nèi)攪拌程度，見圖1。

圖1 底吹系統(tǒng)的構(gòu)成原理圖

2．2．1 透氣磚的結(jié)構(gòu)及材質(zhì)

透氣磚采用由北京榮誠京冶科技有限公司提供的爐底透氣磚，采用多孔結(jié)構(gòu)，中間均勻分布8支?3×1不銹鋼管微徑輸氣管用于噴吹氬氣、氮?dú)?、空氣。要求其具有良好的透氣性能，良好的高溫力學(xué)性能和抗熱震性，抗剝落性、抗沖擊、沖刷，其耐材材質(zhì)特性為：

（1）透氣磚理化指標(biāo):MgO≥76%；C：14%；C．C．S．≥30 MPa。

（2）座磚理化指標(biāo)：MgO≥76%；C：13%～15%；B．D．≥2．96 g/cm3；A．P．≤4%；C．C．S．≥30 MPa。

（3）填料理化指標(biāo):MgO≥90%；粘合劑10%;粘合劑為無機(jī)粘合劑;粒度1～5 mm；堆密度為1．8，此種材質(zhì)耐侵蝕性強(qiáng)，熱穩(wěn)定性較好，能夠滿足間歇式冶煉條件下的高溫熔渣侵蝕和吹氣的熱沖擊。

2．2．2 透氣磚外形尺寸及砌筑方式

隨著信息技術(shù)和經(jīng)濟(jì)環(huán)境的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)財(cái)會(huì)管理模式逐漸發(fā)生變化，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式正由傳統(tǒng)的投資拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長模式轉(zhuǎn)變?yōu)橘Y本節(jié)約型經(jīng)濟(jì)管理模式。新時(shí)期下的企業(yè)財(cái)務(wù)轉(zhuǎn)型，對(duì)財(cái)會(huì)工作人員綜合能力也提出了更高要求。財(cái)務(wù)轉(zhuǎn)型即借助現(xiàn)代信息技術(shù)及管理會(huì)計(jì)等方式，將核算型財(cái)務(wù)轉(zhuǎn)變?yōu)楣芾頉Q策型財(cái)務(wù)，并將財(cái)會(huì)工作積極融入到企業(yè)日常經(jīng)營決策中，并充分發(fā)揮自身具備的財(cái)務(wù)管理價(jià)值。

整個(gè)爐底安裝三塊透氣磚，三塊透氣磚安裝在爐底三相電極之間的冷區(qū)，并避開四個(gè)氧槍的噴吹點(diǎn)以及合理考慮偏心區(qū)冷區(qū)，砌筑時(shí)將透氣磚外圍座磚干砌在透氣磚孔上方重疊在一起，周圍用搗打料填實(shí)。為更換方便，透氣磚與座磚之間用散狀料填充搗實(shí)。

3 底吹系統(tǒng)的使用情況

3．1 攪拌強(qiáng)度選擇

在一定熔池深度下，熔池單位攪拌功率與底吹氣量成正比[1]，即：

式中：E0為單位攪拌功率，W/t；Q為底吹氣體流量，m／min；H為熔池深度，m；T為熔池溫度，k；W為鋼液重量，t。

從上式可看出，通過調(diào)節(jié)底吹氣體流量可很好地控制熔池?cái)嚢鑿?qiáng)度，攪拌強(qiáng)度的選擇與電弧爐不同的冶煉時(shí)段有關(guān)。在熔化初期因?yàn)閺U鋼熔化較少未形成熔池采取較小的攪拌強(qiáng)度，熔化中期，為了加快化料，可選擇較大的攪拌強(qiáng)度；在氧化精煉期，攪拌強(qiáng)度應(yīng)控制在一定的隆起高度，以鋼水不沖破渣層為宜減少熔池傳熱效率，否則電弧不穩(wěn)，電效率下降[2]，同時(shí)，進(jìn)入鋼液的氣體增加，鋼水質(zhì)量下降；出鋼時(shí)應(yīng)保持?jǐn)嚢鑿?qiáng)度，以防堵塞透氣孔。根據(jù)冶煉過程中不同氬氣流量觀察到的情況，基本采取手動(dòng)30 NL/min、50 NL/min兩檔進(jìn)行底吹的冶煉。并根據(jù)冶煉的具體情況設(shè)置了全氬兩次料、全氬＜50%鐵水、全氬≥50%鐵水三條自動(dòng)曲線，其實(shí)際氬氣底吹效果如圖2、3所示。

3．2 透氣磚損壞機(jī)理分析

電弧爐在加入廢鋼時(shí)，透氣磚經(jīng)受急劇的溫度變化和強(qiáng)烈沖擊，對(duì)磚具有較大熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力，易導(dǎo)致透氣磚產(chǎn)生微裂紋，在高溫鋼液沖刷下剝落。熔渣的侵蝕要比鋼液嚴(yán)重，使透氣磚本體表面形成脫碳層，受到鋼液沖刷會(huì)剝落。100 t電弧爐底吹透氣磚在冶煉過程中損壞的主要原因?yàn)椋杭眲〉臒釠_擊及機(jī)械沖擊引起的熱裂紋和剝落；熔渣侵蝕；鋼液攪拌引起的對(duì)工作面的沖刷與侵蝕。

3．3 使用壽命

圖2 氬氣流量過大效果

圖3 氬氣流量適宜效果

表2 前期吹氬爐數(shù)與透氣磚殘余長度關(guān)系

經(jīng)過一段時(shí)間的摸索，并試驗(yàn)了多家耐材廠家的透氣磚的情況下，通過使用正確的吹氬攪拌制度后，透氣磚堵塞情況減少，使用壽命正逐步提高。目前平均335使用壽命爐，殘磚長度平均為410 mm以上，見表3。

表3 改善后吹氬爐數(shù)與透氣磚殘余長度關(guān)系

由表3可知，透氣磚的壽命能達(dá)到與爐役時(shí)間基本一致，但透氣磚的使用壽命仍有待進(jìn)一步提高。

4 使用效果

4．1 鋼水成分、溫度均勻性

在沒有使用底吹系統(tǒng)冶煉的鋼液溫度與成分不均，具體表現(xiàn)為加熱是爐內(nèi)噪音較大，熔化后期有塌料現(xiàn)象，取樣無代表性，使用底吹系統(tǒng)后，爐內(nèi)噪音顯著下降，基本無冷料不化現(xiàn)象，杜絕了塌料情況，均勻了鋼液成分、溫度。

4．2 合金收得率

通過對(duì)比相同鋼種使用底吹爐次的鋼種與未使用底吹爐次物料加入情況以及對(duì)出鋼后試樣進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，使用底吹后試樣中的Si、Al元素明顯提高，Mn的收得率也有所增加。

4．3 鋼鐵料消耗

通過底吹攪拌，能夠均勻鋼液溫度、成分，減少氧氣消耗。而氧氣供入量降低，有利于提高鋼鐵料收得率，統(tǒng)計(jì)了改造前后的鋼鐵料消耗數(shù)據(jù)，改造后鋼鐵料消耗有所降低，由改造前的1 160 kg/t坯降低到改造后的1 135 kg/t坯。

4．4 氧氣消耗情況

統(tǒng)計(jì)了改造前后的爐役氧氣消耗噸坯氧耗同比降低3．09 Nm3。

4．5 冶煉周期

改造前后的爐役冶煉周期同比減少3 min/爐。

5 結(jié)論

電弧爐底吹氬技術(shù)的使用能減少冶煉周期，降低噸鋼氧耗，減少鋼鐵料消耗等。電爐爐底透氣磚透氣能力強(qiáng)，氧化期底吹流量宜控制在30 NL／min左右。透氣磚損壞機(jī)理主要是爐渣侵蝕、鋼液沖刷和熱剝落，侵蝕速率基本能滿足100 t電弧爐冶煉工藝的需要，但仍需進(jìn)一步提高使用壽命。

[1]曾新光．電弧爐底吹氬氣攪拌工藝[J]．特殊鋼，2000，21（3）：50-52．

[2] 李傳奇.底吹技術(shù)在50 tUHP電爐中的應(yīng)用[J].萊鋼科技，2004（12）：13-14.

Practice of EAF Argon Bottom Blowing Process

LI Xin,YUAN Xu-yang and DOU Bo
(Tianjin Tiangang Special Steel Company Limited,Tianjin 300301,China)

The authors describe the institution of bottom argon blowing system,the process conditions needed for applying the system,and the application of the system to 100 t ultra high power electric arc furnace．Argon bottom blowing technique gives remarkable effect on uniforming the temperature of molten steel,shortening tap-to-tap time and reducing the iron and steel material consumption．

ultra high power electric arc furnace;argon bottom blowing;molten steel;temperature

10．3969/j．issn．1006-110X．2014．02．016

2013-09-10

2013-10-07

李鑫（1986—），男，主要從事煉鋼工藝方面的研究工作。