影響超高功率直流電弧爐爐齡的主要因素都有哪些?

2020-12-17 找耐火材料網

寶鋼150噸超高功率直流電弧爐是從法國CLECIM公司引進,使用水冷鋼棒型底電極。功率為99MVA;採用了氧槍助熔、一電兩爐、水冷爐壁、水冷爐蓋、底吹氬攪拌、泡沬渣埋弧操作以及偏心爐底出鋼等一系列新技術,所用耐火材料主要有:底電極套筒磚,小爐底搗打料,爐底搗打料,電爐鎂碳磚,電爐噴補料,爐蓋澆注料,出鋼口噴補料,出鋼口填充料等。

目前寶鋼150噸電爐使用的主要耐火材料如下:

表1寶鋼超高功率直流電弧爐用主要耐火材料

影響超高功率直流電弧爐爐齡的主要因素

1、高溫熱作用的影響

冶煉溫度一般在1600℃以上,對爐齡影響較大。除此之外,由於一電兩爐的設計方式,爐襯還要承受急冷急熱。這種現象在冶煉過程中是不可避免的,但應儘可能地降低或縮短高溫熱作用的程度與時間,如快速補爐與裝料、保證設備運轉正常,儘量減少熱停工等。

2、化學侵蝕的影響

煉鋼過程中,自始至終進行著各種化學反應,尤其是在渣-鋼界面處更為激烈,爐襯耐火材料在化學反應的作用下極易剝落。

化學侵蝕與熔渣的組成及流動性有關。當渣中SiO2、P2O5、Al2O3或Fe2O3等酸性或偏酸性氧化物含量較高時,MgO容易發生反應,生成相應的矽酸鎂和鋁酸鎂等。熔渣的流動性對化學侵蝕的影響主要表現在:稀渣鹼度低,化學反應劇烈並能使熔池翻滾,極易增加爐襯的熱負荷;稠渣將使熔池升溫困難,須延長高溫冶煉時間,也促使爐襯的損壞。

除此之外,化學侵蝕還與鋼液中元素的組成有關。當冶煉含有較高的Mn、Si、W或含碳很低的鋼,或鋼中混有少量的Pb、Zn等元素時,更加劇了對爐襯的侵蝕。如溫度高於1600℃,鋼中錳含量大於10%以上時,Mn將與耐火材料中的SiO2發生下述反應:

SiO2(固)+2[Mn]=[Si]+2(MnO)

SiO2(固)+(MnO)=(MnO·SiO2)

在上述反應進行的同時,耐火材料的軟化點將降低到1150~1250℃。為此,在冶煉ZGMn等鋼種時,冶煉溫度不能太高,且要求操作迅速準確。

冶煉高矽鋼時,熔渣中相應含有較高的SiO2,降低了熔渣的鹼度而侵蝕爐襯。因此,當爐中加入大量的矽鐵之後,應儘快出鋼。冶煉高鎢鋼時,鋼液中將出現鎢酸根,對爐底也有腐蝕作用。在相同的條件下,冶煉含碳很低的鋼時,由於〔FeO〕的含量高,〔FeO〕將與耐火材料中的SiO2形成低熔點的化合物,這對爐襯必然造成嚴重的侵蝕。Pb侵蝕爐底嚴重,甚至能造成漏爐的惡性事故。Zn元素對爐襯的耐火材料也十分有害,尤其是它的氧化物極易聚積在耐火材料的孔隙中,使耐火材料膨脹造成破裂。

3、弧光的輻射或反射的影響

電爐煉鋼是靠電能轉換成熱能來熔化冷料和加熱熔池的,這種能量的轉換與傳遞又是借用電弧的弧光來完成。弧光的輻射熱或反射熱也會作用到爐襯上而使耐火材料軟化。

目前,在電爐鋼的冶煉過程中,弧光的輻射或反射對爐襯壽命的影響雖然還不能完全避免,但可通過各種途徑儘量減少。如:裝料時,固體冷料應合理地分布在爐內,使之送電後在不太長的時間裡,弧光能被鋼鐵料所包圍;在冶煉過程中,儘早製造能將弧光包圍住的泡沬渣,也能大大減少因弧光的輻射或反射對爐襯的危害。

4、機械碰撞與振動的影響

裝料與布料不合理,在重料下沒有輕廢料,或料籃抬得過高,爐底爐坡可能承受大塊重料的碰撞、振動與衝擊而形成坑窪。倘若裝料無人指揮或吊車運轉不正常,結果造成料籃歪拉斜拽碰傷爐壁。或鋼鐵料挑選不嚴,在熔化期出現嚴重的爆炸等,均降低爐襯的使用壽命。冶煉車間噪音大,噪音波的衝擊也是爐襯損壞的另一因素。

5、操作水平的影響

在冶煉過程中,低水平的操作對爐襯的危害極大。吹氧不當,氧管口的溫度高達2100℃,如氧氣火焰經大塊廢鋼反射後吹到水冷爐壁,極容易將水冷爐壁吹漏。電力制度使用不當,容易出現前期溫度過高或還原期後升溫而使耐火材料損壞嚴重。造渣制度執行不當,如氧化渣過厚過稠而又低溫加礦,開始時CO氣泡排不出來,後來猛烈迸發衝出。如果還原期因某種原因而造成熔渣過稀,使弧光反射嚴重,也極易加速爐襯的損壞。化學成分控制不當,造成重氧化而出現鋼液過熱,不僅延長了冶煉時間,又降低了爐襯的使用壽命。

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