LF爐精煉工藝優化和設備改造的生產實踐

郭艷

摘要：為實現鋼材生產質量及其綜合效益，某煉鋼廠對LF爐精煉工藝進行了優化與設備改造。通過LF爐精煉工藝優化和設備改造，有效提高了鋼材質量，降低了電極被擊穿漏水等事故的發生率，明顯改善了鑄坯質量，提高了鑄坯合格率。生產實踐證明，通過對LF爐精煉工藝優化和設備改造，在提高鋼材質量的同時，可以實現企業的綜合效益。

關鍵詞：LF爐精煉；工藝優化；設備改造；生產實踐

中圖分類號：TF769 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）35-0059-02

1 LF爐精煉原理及其冶金功能

1.1 LF爐精煉原理

LF爐在應用中，具備良好的脫氧及脫硫效果。LF爐采取的是擴散脫氧的方式，直接將脫氧產物送入渣中，在大流量氬氣強攪拌冶煉環境與還原渣精煉環境中，可以進一步提高渣鋼間氧傳輸速度，并提高沉淀脫氧去除率。在熔池攪拌、高堿精煉與還原性環境中，鋼水具備良好的脫硫能力。LF爐脫氧效果與脫硫效果存在著緊密關系，如LF爐脫氧效果較好，則LF爐中CaO質量分數較高，其FeO質量分數會降低，從而為脫硫提供有利條件。

LF爐脫氣去雜效果明顯，經過底吹透氣磚，將氬氣輸送到鋼水，從而在鋼水中出現小氣泡，氣泡在上浮運動時，鋼水中存在的氣體會逐漸擴大，并將鋼水排出，氣泡上浮運動，在提高非金屬夾雜物上浮運動的速度上作用

明顯。

1.2 LF爐精煉冶金功能

LF爐精煉爐在應用時，其主要功能主要包括電弧加熱功能、吹氧功能、鋼水脫硫及脫氧功能等。如電弧加熱功能，LF爐電弧加熱的方式主要是通過大電流經過三相石電極來實現的，升溫速度每分鐘可以達到4℃～7℃，埋弧加熱主要是通過泡沫渣來實現。LF爐吹氧功能涉及到整個冶金環節，在保證鋼材質量等方面發揮著重要作用。在工業生產安排十分緊張的情況下，應用LF爐可以保持鋼水溫度，緩解生產壓力，可以節省生產成本，實現良好的經濟效益。

2 LF爐精煉應用中存在的問題

在某煉鋼廠應用LF爐之后，成功開發了多種鋼，如高碳硬線鋼、冷軋板、冷鐓鋼等產品，提高了企業生產能力，擴大了業務類型。在煉鋼廠中某作業區中，應用了三座50t型號的LF轉爐，并配有三臺連鑄機，在進行板坯生產活動時，板坯連鑄機平均澆筑時間多在20分鐘左右，然而轉爐冶煉周期卻需要大約30分鐘，出現了轉爐與連鑄機工作不匹配的問題，從而為組織生產帶來了較大困難。因LF爐精煉時間無法得到保證，從而對鋼材的精煉效果及技術指標等造成較大影響，降低了鋼質量品質，帶來了較大的經濟損失。

3 LF爐精煉工藝優化和設備改造的生產實踐

3.1 LF爐精煉工藝優化的生產實踐

3.1.1 LF爐精煉造渣工藝優化。針對LF爐在應用中存在的問題，對煉鋼廠造渣工藝進行綜合分析，研究出符合不同品種鋼的渣系，從而改變了傳統的石灰加精煉渣的生產模式，為高附加值品種鋼的研發奠定基礎。在經過LF爐精煉造渣工藝優化之后，其造渣工藝形成前渣與后渣分別精煉的方式，前渣精煉主要在轉爐出鋼時處理，后渣主要是在LF爐精煉過程中造渣。優化后LF爐精煉造渣工藝生產流程為：在轉爐出鋼的過程中，添加螢石、石灰及精煉渣等渣料，通過利用鋼水攪拌作用與吹氬攪拌作用，能夠完成前渣精煉；在鋼水到達氬站之后，考慮生產鋼種的實際需要，加入石灰、電石等材料，在LF爐通電化渣三分鐘后，需要工作人員對爐內狀況進行仔細研究，根據實際情況，摻入螢石、石灰、電石等材料，從而對造渣體系調整，精煉出白渣后在還原性環境中結束精煉。在完成精煉造渣之后，采取軟吹氬的方式對鋼水吹氬，吹氬時間應控制在三分鐘以上，促使鋼水中非金屬雜物上浮并排除，從而達到提高鋼水潔凈度的目的。通過生產實踐發現，在完成LF爐精煉造渣工藝優化后，精煉渣堿度由原本的4.33增加到6.2，渣中氧化鐵含量大幅降低，充分證明了精煉效果較好，且改善了鋼水潔凈度，有助于提高產品質量。

3.1.2 鋼包砌筑工藝優化。在LF爐精煉過程中，鋼包爐渣線受電弧高溫影響，在循環鋼水侵蝕的作用下，容易在包底中出現穿漏鋼事故。對鋼包砌筑工藝進行優化，在進行鋼包砌筑時，應用質量較好的Mg-G磚，提高鋼包包底及渣線在精煉過程中的可靠性與安全性。在該煉鋼廠中自優化鋼包砌筑工藝后，大大減少了穿渣線事故，保證了精煉工藝質量。

3.2 LF爐設備改造的生產實踐

3.2.1 LF爐導電橫臂改造。LF爐在運行過程中，出現了一些問題，嚴重影響著LF爐運行的綜合效益。導電橫臂渦流發熱問題是LF爐運行中存在的重要問題。當導電橫臂中存在電流時，會形成以導電橫臂為中心的三個電磁場，不同電磁場之間的重疊區會產生磁力線切割。B相導電橫臂立柱是電磁場重疊區切割點，B相導電立柱在電磁場影響下發熱，在高溫影響下，對絕緣板造成嚴重影響，從而引發電流擊穿事故，對設備的安全應用造成較大威脅。可進行LF爐導電橫臂改造，安裝循環冷卻水箱于B相砸導電橫臂立柱上，從而對絕緣板工作環境進行改善，避免擊穿現象的發生。具體改造措施如圖1所示：

圖1 LF爐導電橫臂改造示意圖

3.2.2 LF爐電極抱閘改造。在實際生產過程中發現，電極抱閘與電極橫臂之間在通電過程中，存在著拉弧現象，電機橫臂在電弧擊穿的影響下出現漏水等問題。這種問題檢修時間較長，對精煉爐生產能力造成了很大限制。通過研究發現，造成拉弧現象的主要原因在于電極抱閘與電極橫臂接觸不好，為此，選擇環氧樹脂板安裝于電極抱閘之下，消除電極抱閘與電極橫臂之間的直接結合處，從而避免了拉弧現象，保證了精煉生產的正常進行。

4 應用效果

通過LF爐精煉工藝優化和設備改造后，獲得良好效果，主要表現為鑄坯低倍缺陷明顯降低，其質量獲得顯著提高，如表1所示。

通過表1可以看出，LF爐優化改造后，其鑄坯缺陷明顯降低，質量顯著提高。除此之外，鑄坯合格率也獲得了很大提高，如圖2：

圖2 LF爐優化改造前后不同鋼種鑄坯合格率示意圖

通過圖2可以看出，在LF爐優化改造后，多種鑄坯合格率均有所提高，保證了產品質量，獲得了良好的經濟效益。

5 結語

隨著鋼鐵工業的不斷發展，鋼材逐漸向技術含量更高、附加值更高、品質更優越的方向發展，在煉鋼生產過程中，LF精煉爐屬于重要的生產裝置。然而LF爐在運行過程中，存在著一定的問題，嚴重影響著鋼材的生產能力及綜合效益。通過研究問題成因，提出LF爐精煉工藝優化和設備改造措施，減少了故障問題，提高了品種鋼鑄坯質量，提高了企業核心競爭力，實現了企業更好的綜合效益。

參考文獻

[1] 陳偉，姚德明.LF爐精煉工藝優化和設備改造的生產

實踐[J].鋼鐵研究，2011，（2）：38-42.

[2] 王菲.LF爐精煉渣優化與終點溫度預估模型[D].西

安建筑科技大學，2010.