文档介绍：高铁水比条件下提高电炉炉盖寿命的研究
于学文1,孟宪华1,刘鹏1,王辉2,李金举1
( 1 特钢事业部; 2 股份炼铁厂)
摘要: 针对铁水兑入比例高、供氧强度大、炉盖散热条件差、除尘系统故障等原因导致电炉耐材小炉盖使用寿命降低等问题,采取相应工艺优化和改进措施,提高了电炉小炉盖的使用寿命。
关键词: 电炉盖预制块寿命热负荷
0 前言
电炉炉盖寿命的长短及其性能的优劣,对钢的产量、质量、消耗等技术经济指标有直接关系。莱钢 50 t 电炉随着热装铁水比例和冶炼强度的不断提高,冶炼周期缩短,急冷急热频繁,电炉盖受到的热辐射、热震强度增大,强化用氧导致高温氧化性气流和飞溅熔渣冲刷炉盖,使炉盖侵蚀速度加快,寿命缩短,成为制约电炉稳定生产的“瓶颈”问题。
1 现状分析
50 t 电炉采用高铁水比例冶炼工艺以来,铁水比例提高到 50% ~70%。为提高脱碳和生产效率,采用 4 支炉壁集束氧枪和 1 支炉门氧枪强化供氧。电炉平均用氧量达到 39 m3/ t 钢,在冶炼周期缩短的同时,炉内热负荷增大,高温氧化性气流和飞溅熔渣冲刷耐材炉盖,使炉盖侵蚀加剧。炉盖平均使用寿命不足 200 次,导致生产过程频繁更换炉盖,造成后部工序节奏紧张,影响 VD 处理效果,引起连铸拉速波动,影响了生产效率和钢水质量的稳定。2 炉盖尺寸及主要理化指标电炉炉盖形状为圆台形见图 1。大圆Ø2 360mm,小圆Ø2 183 mm,厚度 500 mm,电极孔直径Ø600 mm,极心圆Ø1 150 mm,材质为铬刚玉,整体浇注振动成型,理化指标见表 1。
3 影响炉盖寿命原因分析
3. 1 气流与溅渣冲刷
50 t 电炉采用高比例铁水工艺后,兑铁水比例由原来的 30% 左右增至 50% ~ 70%,炉中配碳量由 1. 0% ~1. 5%提高 2. 7%以上。原来铁水比例在30% 左右时,炉壁氧枪、炉门氧枪基本不用高氧就能将钢中碳脱至要求范围内,现在由于配碳量提高,必须用四支炉壁枪加上个别时间段的炉门氧枪同时用高氧脱碳,熔池碳氧反应剧烈,吹氧产生的气流和溅渣高速冲刷炉盖内衬,导致炉盖侵蚀加快寿命缩短。
3. 2 化学侵蚀
电炉兑铁水比例在 50% ~70% 范围内,吹氧脱碳时氧气流量大于5 200 Nm3/ h,因短时间内供氧强度大,势必将造成部分过剩氧气分布在炉内自由空间内,造成炉内氧气浓度升高( 测定氧气浓度最高可达 20%以上) ,高温下处于软化状态的炉盖工作面在高氧化氛围下氧化侵蚀速度加快; 另外,铁水中含有一定量的 Si、Mn 等元素,在氧化气氛下形成SiO2和少量的 SO2等酸性物质也对炉盖产生侵蚀,资料介绍以上原因可使炉盖的使用寿命降低 50%以上[1]。
3. 3 热震与机械振动
电炉加料、出钢、电弧加热引起炉盖温度骤变产生热震,导致炉盖工作面耐材剥落。炉盖提升、旋转和电极升降过程中的机械振动,也加剧了炉盖的损坏。
3. 4 热辐射
炉盖长期处于电弧加热引起的热辐射和氧化脱碳过程产生的热量辐射中,增加了炉盖的热负荷和熔损。
3. 5 第四孔弯烟道堵塞
第四孔弯烟道用于炉内烟气余热的回收利用,由于第四孔除尘烟道因管道走向弯曲,加上吹氧操作不慎极易出现第四孔处粘钢或水冷弯烟道内积渣堵塞的情况,使得炉内废钢熔化、碳氧反应所产生的高温烟气和火焰难以有效