電弧爐底吹氬氣攪拌工藝實踐

李 鑫，袁續陽，竇 波

（天津天管特殊鋼有限公司，天津300301）

電弧爐底吹氬氣攪拌工藝實踐

李 鑫，袁續陽，竇 波

（天津天管特殊鋼有限公司，天津300301）

介紹了底吹系統的使用工藝條件、構成原理及其在100 t超高功率電弧爐的應用情況。使用底吹氬氣技術對電弧爐均勻鋼液溫度，縮短冶煉時間，降低鋼鐵料消耗等具有明顯的效果。

超高功率電弧爐；底吹氬氣；鋼液；溫度

1 引言

電弧爐熔池的攪拌主要靠鋼水自然對流、電極間電流感應驅動及吹氧攪拌來進行，對于普通爐型而言，這種攪拌基本滿足工藝要求，但天津天管特殊鋼有限公司煉鋼二區100 t電弧爐由于設計的考慮兌加鐵水、熔池深，特別是偏心部分較長，雖然熱量利用率提高了，但傳熱速率降低，鋼液成分和溫度均勻效率低，脫磷速度慢，冶煉時間長等一系列問題。而電弧爐底吹技術的應用恰好解決了這一不足之處。

2 底吹系統的使用工藝條件及構成原理

2．1 主要設備參數（見表1）

表1電弧爐主要設備參數

2．2 底吹系統的構成原理

底吹系統由遠程控制中心、底吹閥組和底吹透氣磚等組成，其工作原理是根據電弧爐不同冶煉階段（熔化期和氧化期、或不同的鋼種），操作人員可以通過遠程控制中心手動或預設的運行曲線自動控制底吹閥組，調節底吹透氣磚噴吹氣體的種類和流量，從而控制氣體在熔池內攪拌程度，見圖1。

圖1 底吹系統的構成原理圖

2．2．1 透氣磚的結構及材質

透氣磚采用由北京榮誠京冶科技有限公司提供的爐底透氣磚，采用多孔結構，中間均勻分布8支?3×1不銹鋼管微徑輸氣管用于噴吹氬氣、氮氣、空氣。要求其具有良好的透氣性能，良好的高溫力學性能和抗熱震性，抗剝落性、抗沖擊、沖刷，其耐材材質特性為：

（1）透氣磚理化指標:MgO≥76%；C：14%；C．C．S．≥30 MPa。

（2）座磚理化指標：MgO≥76%；C：13%～15%；B．D．≥2．96 g/cm3；A．P．≤4%；C．C．S．≥30 MPa。

（3）填料理化指標:MgO≥90%；粘合劑10%;粘合劑為無機粘合劑;粒度1～5 mm；堆密度為1．8，此種材質耐侵蝕性強，熱穩定性較好，能夠滿足間歇式冶煉條件下的高溫熔渣侵蝕和吹氣的熱沖擊。

2．2．2 透氣磚外形尺寸及砌筑方式

隨著信息技術和經濟環境的不斷發展，傳統財會管理模式逐漸發生變化，我國經濟發展模式正由傳統的投資拉動經濟增長模式轉變為資本節約型經濟管理模式。新時期下的企業財務轉型，對財會工作人員綜合能力也提出了更高要求。財務轉型即借助現代信息技術及管理會計等方式，將核算型財務轉變為管理決策型財務，并將財會工作積極融入到企業日常經營決策中，并充分發揮自身具備的財務管理價值。

整個爐底安裝三塊透氣磚，三塊透氣磚安裝在爐底三相電極之間的冷區，并避開四個氧槍的噴吹點以及合理考慮偏心區冷區，砌筑時將透氣磚外圍座磚干砌在透氣磚孔上方重疊在一起，周圍用搗打料填實。為更換方便，透氣磚與座磚之間用散狀料填充搗實。

3 底吹系統的使用情況

3．1 攪拌強度選擇

在一定熔池深度下，熔池單位攪拌功率與底吹氣量成正比[1]，即：

式中：E0為單位攪拌功率，W/t；Q為底吹氣體流量，m／min；H為熔池深度，m；T為熔池溫度，k；W為鋼液重量，t。

從上式可看出，通過調節底吹氣體流量可很好地控制熔池攪拌強度，攪拌強度的選擇與電弧爐不同的冶煉時段有關。在熔化初期因為廢鋼熔化較少未形成熔池采取較小的攪拌強度，熔化中期，為了加快化料，可選擇較大的攪拌強度；在氧化精煉期，攪拌強度應控制在一定的隆起高度，以鋼水不沖破渣層為宜減少熔池傳熱效率，否則電弧不穩，電效率下降[2]，同時，進入鋼液的氣體增加，鋼水質量下降；出鋼時應保持攪拌強度，以防堵塞透氣孔。根據冶煉過程中不同氬氣流量觀察到的情況，基本采取手動30 NL/min、50 NL/min兩檔進行底吹的冶煉。并根據冶煉的具體情況設置了全氬兩次料、全氬＜50%鐵水、全氬≥50%鐵水三條自動曲線，其實際氬氣底吹效果如圖2、3所示。

3．2 透氣磚損壞機理分析

電弧爐在加入廢鋼時，透氣磚經受急劇的溫度變化和強烈沖擊，對磚具有較大熱應力和機械應力，易導致透氣磚產生微裂紋，在高溫鋼液沖刷下剝落。熔渣的侵蝕要比鋼液嚴重，使透氣磚本體表面形成脫碳層，受到鋼液沖刷會剝落。100 t電弧爐底吹透氣磚在冶煉過程中損壞的主要原因為：急劇的熱沖擊及機械沖擊引起的熱裂紋和剝落；熔渣侵蝕；鋼液攪拌引起的對工作面的沖刷與侵蝕。

3．3 使用壽命

圖2 氬氣流量過大效果

圖3 氬氣流量適宜效果

表2 前期吹氬爐數與透氣磚殘余長度關系

經過一段時間的摸索，并試驗了多家耐材廠家的透氣磚的情況下，通過使用正確的吹氬攪拌制度后，透氣磚堵塞情況減少，使用壽命正逐步提高。目前平均335使用壽命爐，殘磚長度平均為410 mm以上，見表3。

表3 改善后吹氬爐數與透氣磚殘余長度關系

由表3可知，透氣磚的壽命能達到與爐役時間基本一致，但透氣磚的使用壽命仍有待進一步提高。

4 使用效果

4．1 鋼水成分、溫度均勻性

在沒有使用底吹系統冶煉的鋼液溫度與成分不均，具體表現為加熱是爐內噪音較大，熔化后期有塌料現象，取樣無代表性，使用底吹系統后，爐內噪音顯著下降，基本無冷料不化現象，杜絕了塌料情況，均勻了鋼液成分、溫度。

4．2 合金收得率

通過對比相同鋼種使用底吹爐次的鋼種與未使用底吹爐次物料加入情況以及對出鋼后試樣進行統計分析，使用底吹后試樣中的Si、Al元素明顯提高，Mn的收得率也有所增加。

4．3 鋼鐵料消耗

通過底吹攪拌，能夠均勻鋼液溫度、成分，減少氧氣消耗。而氧氣供入量降低，有利于提高鋼鐵料收得率，統計了改造前后的鋼鐵料消耗數據，改造后鋼鐵料消耗有所降低，由改造前的1 160 kg/t坯降低到改造后的1 135 kg/t坯。

4．4 氧氣消耗情況

統計了改造前后的爐役氧氣消耗噸坯氧耗同比降低3．09 Nm3。

4．5 冶煉周期

改造前后的爐役冶煉周期同比減少3 min/爐。

5 結論

電弧爐底吹氬技術的使用能減少冶煉周期，降低噸鋼氧耗，減少鋼鐵料消耗等。電爐爐底透氣磚透氣能力強，氧化期底吹流量宜控制在30 NL／min左右。透氣磚損壞機理主要是爐渣侵蝕、鋼液沖刷和熱剝落，侵蝕速率基本能滿足100 t電弧爐冶煉工藝的需要，但仍需進一步提高使用壽命。

[1]曾新光．電弧爐底吹氬氣攪拌工藝[J]．特殊鋼，2000，21（3）：50-52．

[2] 李傳奇.底吹技術在50 tUHP電爐中的應用[J].萊鋼科技，2004（12）：13-14.

Practice of EAF Argon Bottom Blowing Process

LI Xin,YUAN Xu-yang and DOU Bo
(Tianjin Tiangang Special Steel Company Limited,Tianjin 300301,China)

The authors describe the institution of bottom argon blowing system,the process conditions needed for applying the system,and the application of the system to 100 t ultra high power electric arc furnace．Argon bottom blowing technique gives remarkable effect on uniforming the temperature of molten steel,shortening tap-to-tap time and reducing the iron and steel material consumption．

ultra high power electric arc furnace;argon bottom blowing;molten steel;temperature

10．3969/j．issn．1006-110X．2014．02．016

2013-09-10

2013-10-07

李鑫（1986—），男，主要從事煉鋼工藝方面的研究工作。