LF精炼炉电极折断原因分析与改进

王艳丽 王 刚 牛晓慧

(1.安阳钢铁股份有限公司;2.本钢炼钢厂)

LF精炼炉电极折断原因分析与改进

王艳丽1王 刚2牛晓慧1

(1.安阳钢铁股份有限公司;2.本钢炼钢厂)

针对LF精炼炉电极折断的主要原因进行调查，调查结果表明工艺操作时电极功率增加超出额定功率；电极的本身质量；LF炉设备本身存在的缺陷；该厂的工艺操作及不规范的接电极方式；是导致电机断裂的主要原因。针对以上原因，通过提高电极的质量、优化操作、消除设备对电极的影响等一系列措施减少电极折断频率。

LF精炼炉 电极折断 频率

0 前言

精炼过程电极断裂常造成钢水因碳成分超标报废和钢水回炉中断生产；在生产方坯时只能降低拉速，严重影响产品质量。电极断裂无规律性，偶尔在刚加热初期，偶尔在电极加热过程中或发生在该炉钢水送出到下一炉钢水开浇过程中。笔者对影响产生电极断裂的因素进行分析、研究，然后制定相应措施，保证了生产的顺行。

1 原因分析

1.1 生产工艺对电极的影响

该厂精炼炉原设计每炉精炼钢水为150 t/炉，但随着转炉扩容改造精炼钢水为170 t/炉，为维护炉况，降低了到精炼炉的温度，从而增加了精炼的处理难度，减慢了升温速率，精炼时间延长，造成转炉-精炼炉-连铸周期无法匹配，影响精炼产量与质量。为了满足生产的需要该厂采用增大电流负荷等形式来缩短精炼周期，提高升温速率，从而满足生产的需要。经统计电能消耗和电机消耗成正比例关系，电极在长时间超负荷运行，造成供电后电极发生断裂。

1.2 电极本身质量对电极折断的影响

该厂LF精炼炉使用的电极直径规格为450 mm超高功率石墨电极，其理化指标[1]见表1。但厂家供货的部分电极存在质量问题：有电极接头公差尺寸偏差大，电极长度波动大，要求齿高公差:+0mm～0.06mm，而实际为+0mm～0.08mm；连接时电机间接头拧不紧，存在很小的间隙，电机与电机间存在较大的接触电阻，导致局部过热而变细；电极接头承受能力不稳定，电极端面连接处不平整见图1，电极存放不当发潮改变导电性能而影响其使用等，导致在生产过程中，电极和上接头之间出现了缝隙，或造成抢丝和脱丝现象，从而导致电极折断见图2。

图1 为电极无销孔及电极端面连接处不平整实物

图2 为电极断裂现象实物图

项目电阻率/(μΩ·m)允许电流/KA体积密/(g·cm-3)灰份/%允许电流/KA电极≤6．5≥45KA≥1．65≤0．3≥45接头≤5．0≥45KA≥1．74≤0．3≥45

1.3 工艺操作对电极折断产生的影响

该厂精炼炉生产工艺不成熟，存在操作不规范，供电升温制度、造渣制度及接电极方式存在不足，从而造成电极部分断裂。

1.3.1 造渣制度及配电曲线不完善的影响

经验不足，造渣料加入不规范，部分造渣料还未完全熔化又继续加入下批渣料，难以形成流动性好的初期渣，对电极冲击负荷增加；成渣时间较长，电机受到炉渣的冲刷，易被炉渣侵蚀，成渣期间弧流很不稳定，冲击负荷大，造成电极受电磁力作用导致电机震动，电弧埋不准，振动会更加剧烈，加剧电机的断裂。

1.3.2 不完善的供电升温制度

实际操作为了缩短精炼周期，精炼第一次送电时，起弧电流电压过大，从成渣初期一直采用高电流进行加热，提高了升温速率但增加了冲击负荷，从而加大了对电极材质的损伤，电极受电磁力作用摆动幅度增加，造成电极碰撞密封圈而折断。

1.3.3 安装电极不规范的影响

夹持器夹到电机接缝上产生剪切应力，夹断电机，相互连接的两根电机的直径有偏差，易被夹持器夹断电机；在安装电极时接头未拧紧或接头间的灰尘未清理干净，会存在很小的缝隙，该处接触不良存在较大的接触电阻，导致连接处局部过热并且氧化而变细，升温时受到电磁力的变化和冲击，电极震动或电极升降系统运行不稳，会造成断裂；另外在安装电极时与行车配合不好，电极不垂直，拧紧时出现抢丝或歪曲送电时冲击负荷大易造成折断。

1.4 设备对电极折断产生的影响

实际生产中精炼炉电极横臂及夹头存在位移变形现象，造成电极不垂直，在升降过程撞击密封圈而折断；未及时对密封圈和电极孔之间灰渣进行清理，导致三根电极与电极孔之间距离接近，在升降电极时，两者发生碰撞，导致电极断裂；钢包上沿或者炉盖下沿结瘤，有较多的粘钢粘渣而变得高低不平，在炉盖和钢包合上过程中，炉盖也会倾斜，它对电极有一个横向作用力，也会折断电极；低吹氩气不能进行连续调节，钢水沸腾剧烈，升温对电极造成很大的冲击而断裂。

2 改进措施

2.1 增加电极接头强度，提高电极质量

使用同一厂家，同一尺寸的电机，避免相互连接的两根电机的直径有偏差，避免了夹持器夹断电机，攻关组与电极厂家一起研究，要求电极生产厂家改进电极接头及黏结剂的质量，提高电极接头强度，对有关电极接头表面孔洞尺寸、接头表面裂纹尺寸提出新要求，在装运期间不能损伤电极丝口，并做好电极的防潮工作；接电极时，必须拧紧，防止电极脱扣，更换电极时，观察三根电极基本对齐后，方可夹紧夹持器；在接电极时要保证接头丝扣之间没有灰尘，保证拧紧压力使电极间接触良好，避免过大的接触电阻。

2.2 强化过程操作、优化造渣制度

采用CaO-SiO2-Al2O3-MgO渣系，如果测温值低于LF处理温度，首先供电升温直至达到目标温度，开始加热时炉渣不易埋弧，采用低电压起弧，确保石灰及时熔化成渣，使弧流在短时间内稳定，提前升温，减少了炉渣对电极的冲刷；渣层厚度以实现埋弧操作为准，总渣量控制在钢水总量0.5%～2.5%，加热过程中埋弧状况不好，炉内噪音较大，则应降低供电参数；经低吹氩气搅拌后再送电，提前成渣，减少短弧送电时间，提高了正常处理时期的升温效率。

2.3 改善供电升温制度

根据生产实际供电操作应按照手动模式和自动模式控制，手动模式：预设定好电压档位及弧流，根据渣况选择三相同时升降手柄，或单相升降手柄，将三相电极同时下降或单相、双相电极下降起弧；自动模式：根据所测温度以及渣况，预设好电压档位，加热时间以及弧流，选择三相同时升降手柄，轻推手柄三相电极自动下降，炉渣结壳时，应用手动起弧加热防止电极折断。

2.4 采取合理的吹氩搅拌制度

加热期间，应注意控制底吹氩流量，防止由于吹氩搅拌不均造成表面温度过高；同时还要防止由于吹氩搅拌过强造成 钢水舔电极增碳；供电升温时，根据透气砖情况调节氩气流量，以渣面波动，电极不闪烁为准，连续稳定地调节氩气流量，吹氩位置要避免在电极的正下方，完全把钢水液面的涌动控制在轻微的波动状态，并防止钢液面翻腾剧烈，保持液面的平稳，减少电极的振动。

2.5 强化设备维护及调整设备

实行定期对立柱横臂，电极夹头的校正，控制使用电极保证其垂直度；生产过程及时对密封圈孔内渣灰进行清理，减小电极撞密封圈的几率；对炉盖进行改造，在炉盖升降柱上安装导向装置，使炉盖在升降过程中保持平稳，防止炉盖因晃动撞断电极；定期清理钢包上沿和炉盖下沿，每班清理完才能交给下一班；安装定位销提高炉盖位，防止因钢包口结瘤炉盖下降时倾斜撞断电极。

3 改进效果

(1)通过改进电极接头及黏结剂的质量，使电机接触良好，提高接头部位的导电面积，减少热应力，采取以上措施后，电极质量明显提高，电极断裂次数减少。

(2)不断强化过程操作和供电升温制度，采取以上措施后，降低长时间冲击负荷过大对电极本身材质的危害，电极使用寿命延长，电极断裂次数减少；优化造渣制后避免渣子结块，电机受到炉渣的冲刷、侵蚀程度减少。

(3)采取合理的吹氩搅拌制度，有效避免了由于吹氩搅拌过强造成钢水液面涌动剧烈导致钢水舔电极增碳，缩短了成渣时间，强化了电极运行的平稳性，电极寿命延长。

(4)定期校正立柱横臂、电极夹头 ，强化设备维护及调整设备，电极使用寿命延长，电极断裂次数减少。

4 结束语

该厂自成立LF钢包精炼炉电极折断攻关小组后，采取相应措施后，电极折断的频率明显减少，生产过程中很少发生断电极事故，有效避免了电机头掉进钢水引起增碳，进一步保证了钢水精炼的效果；保证了生产顺行，生产出的方坯各项技术指标得以较大幅提升，生成成本也大幅下降。

[1] 田本良.碳素工艺科技论文集[M].北京：北京冶金工业出版社，2006：27-33.

[2] 闫小平.LF精炼炉电极断裂原因及对策[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

�艳丽，助理工程师，河南.安阳(455004)，安阳钢铁股份有限公司质量检测处；

2015-6-15