至德鋼業(yè)伊拉克MASS煉鋼廠提高電爐爐齡的工藝實踐

  浙江至德鋼業(yè)有限公司介紹了邯鋼伊拉克MASS鋼廠在提高電爐爐齡過程中的探索和實踐，對噴碳、拉碳以及爐襯砌筑等進(jìn)行了分析和探討。針對MASS鋼廠現(xiàn)狀采取相關(guān)措施后，爐齡不斷提高，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。伊拉克境內(nèi)的Mass鋼廠是由意大利DANIELI公司整體設(shè)計，土耳其GEMONT公司負(fù)責(zé)設(shè)備安裝，河北鋼鐵邯鋼公司負(fù)責(zé)后期的生產(chǎn)組織和設(shè)備維護(hù)。伊拉克MASS煉鋼廠120噸電弧爐于2014年12月建成投產(chǎn)，前期采用的是全廢鋼冶煉。電爐爐齡是電爐煉鋼生產(chǎn)的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之一，是電爐工藝操作水平最直觀的體現(xiàn)。由于MASS鋼廠廢鋼加工條件差，只是對廢鋼進(jìn)行簡單切割，并未分類，而是摻雜在一起，廢鋼成分波動大；并且MASS鋼廠因為電力供應(yīng)問題不能連續(xù)生產(chǎn)，每天冶煉10爐鋼停爐。上述問題客觀存在，并且短期內(nèi)得不到解決，使得電爐渣線磚在250爐左右時已吃盡，后期渣線靠噴補料維持。由于伊拉克本土工業(yè)基礎(chǔ)較薄弱，生產(chǎn)所需耐材全部是從國外進(jìn)口，耐材成本高，這使得提高電爐爐齡尤為迫切。

  MASS煉鋼廠這座120噸超高功率配置較為先進(jìn)，配有5支集束氧槍，3支燒嘴，3支噴碳槍，爐蓋分大小爐蓋，大爐蓋采用全水冷設(shè)計，小爐蓋外圈設(shè)計有水冷管道包裹。電爐上爐殼由12個水冷塊組成，屬水冷爐壁。電爐下爐殼爐壁由鎂碳磚砌筑，爐坡和爐底永久層采用耐火磚砌筑，工作層由耐火料打結(jié)。投產(chǎn)前期，為了提高爐齡，對這一區(qū)域渣線磚采用過挖補，爐役后期基本每爐次間都進(jìn)行噴補，使?fàn)t齡能堅持到300爐左右。后期在提高爐齡攻關(guān)中，針對此電爐設(shè)計特點，主要通過采用優(yōu)化渣線磚砌筑工藝、強化泡沫渣操作、優(yōu)化終點溫度及終點碳控制以及碳氧槍的投用優(yōu)化等措施，在12小時生產(chǎn)，12小時停產(chǎn)的生產(chǎn)模式下，目前爐齡已基本穩(wěn)定在了450爐左右，攻關(guān)措施采取后，最高爐齡已一次性達(dá)到了479爐。

  電爐下爐殼工作層耐材由熔池渣線鎂碳磚、爐底搗打料、偏心區(qū)出鋼口磚三大部分組成。爐齡主要由渣線鎂碳磚殘余長度所決定。

一、渣線鎂碳磚侵蝕機理。

（1）物理作用

    加廢鋼、熔池受氧氣超音速射流作用產(chǎn)生的劇烈反應(yīng)、快速波動等操作都會對耐材產(chǎn)生強烈的沖擊、磨損、沖刷，鋼液高溫使耐材受熱膨脹、剝落，每爐的第一、二次料化完后，爐內(nèi)鋼液面較低，泡沫渣狀態(tài)不良，埋弧不好時弧光對爐壁的高溫輻射。

（2）化學(xué)作用 

   電爐吹煉在一個強氧化性氣氛中進(jìn)行，高溫氧化會脫除磚中部分碳，致使磚體工作面顯微結(jié)構(gòu)松動脆化，在煙氣、鋼液沖刷下剝落而被蝕損。鎂碳磚首先受爐渣中FeO、供入的O2、爐氣中的CO等氧化物氧化，使鎂碳磚表面形成了12mm厚的脫碳層而蝕損，同時，磚中碳被氧化后形成孔隙，熔渣從孔隙或裂紋處滲入，與MgO反應(yīng)生成（CaO·MgO·SiO2）、（3CaO·MgO·2SiO2）等低熔點固溶體，加速了爐襯的熔損。

  因此，爐渣中FeO是渣線鎂碳磚侵蝕的主要原因，電爐爐底搗打料經(jīng)燒結(jié)成形后形成一個致密的整體，一直處于廢鋼沖擊、鋼水沖刷、高溫鋼液（渣）浸泡的惡劣條件下，因此要求搗打料具有良好的抗氧化、抗沖刷、抗熱震性。

  由于MASS方原因，所有廢鋼混雜在一起，無法合理布料；由于電力供應(yīng)問題，每天只能冶煉10爐，無法連續(xù)生產(chǎn)。這些問題嚴(yán)重?fù)p害爐襯耐材使用壽命。

二、提高爐齡工藝措施

主要采取了如下措施來提高電爐爐齡：

 1. 在砌筑下爐殼時，在渣線上增鋪一層舊渣線磚，以減緩氧槍環(huán)氧對渣線的侵蝕，減少爐役后期渣線磚和熔池磚的差距。

 2. 拉碳操作，降低鋼水氧化性，減少氧化鐵對耐材的侵蝕。目前主要冶煉美標(biāo)螺紋鋼，電爐要求盡量高拉碳，并且拉碳率達(dá)到了65%以上。結(jié)合現(xiàn)場生產(chǎn)鋼種情況，通過后期保終點碳操作模式，既能防止鋼水過氧化現(xiàn)象而導(dǎo)致脫氧合金的消耗，降低合金成本，同時也能有效地減少對爐襯的侵蝕，對提高爐齡能起到較明顯的效果。

 3. 泡沫渣操作，為了更好地保護(hù)爐襯，在冶煉每一籃料熔化過程中，需要保證較好的泡沫渣狀態(tài)。在操作上主要是通過造渣全部加入爐內(nèi)后，采用降低供氧強度和同時采用點吹噴碳槍的方式迅速達(dá)到較良好的泡沫渣狀態(tài)。通過爐門口溢出少量爐渣后，觀察爐渣的狀態(tài)，并在爐渣達(dá)到良好泡沫渣狀態(tài)后，組織裝入下一籃廢鋼。

 4. 造渣護(hù)爐， 在冶煉過程中，使用噴碳槍，并且分批向爐內(nèi)中加入輕燒白云石（主要含MgO)和石灰,造出高堿度低氧化鐵的電爐渣。這一方法也基本上充分利用了DANIELI設(shè)計的較為先進(jìn)的噴碳槍的功能，能快速形成一定高度的泡沫渣，隨著泡沫渣高度的緩慢降低，具有足夠黏度的渣液也能夠充分地掛在爐壁上，形成一層爐襯的保護(hù)層，從而達(dá)到提高爐齡的目的。

 5. 嚴(yán)格控制溫度 ，根據(jù)DANIELI提供的資料，出鋼溫度要求在1640℃以下。同時我們認(rèn)為溫度控制主要分為兩方面，一方面是通常比較看重的出鋼溫度；另一方面就是控制過程溫度。由于整個冶煉周期里基本有75%的時間是處在熔化期，把熔化期溫度控制好，同樣也對爐襯保護(hù)能起到至關(guān)重要的保護(hù)作用。根據(jù)每籃料型、料重，及時調(diào)整過程供量，通過實踐，在全廢無預(yù)熱冶煉模式下，將熔化期每籃料供電量控制在0.3~0.32 MVA/噸，在全熔后的第一個溫度基本能控制在1560~1580℃，從而較好地避免了過程高溫侵蝕爐襯。

三、各種耐材消耗直接分析

   由于商業(yè)保密等各種因素，無法得到MASS公司的內(nèi)部具體耐材價格，無法進(jìn)行直接經(jīng)濟(jì)分析?，F(xiàn)只對各種耐材消耗及主要指標(biāo)進(jìn)行分析，具體如表所示：在采取措施后，由于減少冶煉過程中噴補時間，直接降低了電爐冶煉周期，進(jìn)而加快生產(chǎn)節(jié)奏，減少鋼水在鋼包中的浸泡時間，以及拉碳操作降低了鋼水氧化性，在提高爐齡的同時，還使得鋼包壽命得到提高。從目前生產(chǎn)實踐來看，以上措施效果顯著。

四、總結(jié)

 1. 增砌一層渣線磚，能較有效地防止上下爐殼間縫間的鉆渣現(xiàn)象，同時能對原渣線第一層磚起到較好的防護(hù)作用。

 2. 在冶煉過程控制中，在向爐內(nèi)添加造渣時，通過分批向爐內(nèi)加入石灰和輕燒白云石進(jìn)行造渣護(hù)爐，在每爐的第一、三次料分別配100~200 kg碳塊，同時在每籃料熔化結(jié)束后，采用點噴20秒左右的碳粉槍，既可以保證冶煉全程爐渣的泡沫化，也可有效地降低渣中氧化鐵含量。

 3. 針對當(dāng)?shù)貜U鋼泥土夾帶量較大這一特點，根據(jù)渣況適當(dāng)提高石灰用量，確保冶煉過程中保持高堿度、高黏度的爐渣，可實現(xiàn)在爐壁上掛渣護(hù)爐的作用。

 4. 冶煉采用拉碳操作，能有效降低鋼渣的氧化性，并通過提高爐渣的黏度，能有效保護(hù)渣線爐襯。

 5. 冶煉過程溫度控制在1560℃以下，終點溫度控制在1640℃以內(nèi)，對爐襯的保護(hù)效果較好。