100t電弧爐爐襯耐材損毀和提高使用壽命措施分享

爐襯壽命是電弧爐煉鋼的一項重要經(jīng)濟技術(shù)指標，它直接影響電弧爐的作業(yè)率、電耗及耐材料消耗等指標的優(yōu)劣。因此，提高電弧爐爐襯壽命對提高產(chǎn)量、煉鋼作業(yè)率有重要意義。

安陽鋼鐵股份公司100t超高功率電弧爐(以下簡稱安鋼電爐)爐型為偏心爐底出鋼形式。爐殼分體式，上爐殼水冷板框架結(jié)構(gòu);下爐殼帶垂直周邊的蝶形底形式、內(nèi)部砌筑耐材構(gòu)成熔池。爐殼為用一備一，爐役壽命到期后對爐殼進行整體更換，離線重新砌筑備用。爐襯各主要部位用耐材如表1所示。

安鋼電爐改造復產(chǎn)后第一個爐役爐襯使用壽命300爐，產(chǎn)量約3萬噸，爐役在使用過程中采取了濕法噴補爐壁和鎂砂搗打料墊爐坡等護爐操作，噴補料消耗1.7kg/t、搗打料消耗2.3kg/t，耐材成本45元/t，未達到使用理想壽命。對下線的爐襯耐材侵蝕情況進行解剖測量，各部位侵蝕情況如表2所示。

爐襯耐材在使用中受到廢鋼裝料的物理沖擊，電極弧光的輻射與反射，鋼水與爐渣的化學侵蝕等作用。尤其在鋼-渣界面處，受到高氧化性(FeO含量25%～30%)熔渣的物理滲透和化學侵蝕，造成鎂碳磚工作面的石墨被氧化，形成疏松的脫碳組織，經(jīng)高溫氧化、脫碳、沖蝕的不斷反復作用，最終在受熱和鋼渣侵蝕下以熔融態(tài)和片狀剝落狀態(tài)而損耗。電極的熱區(qū)部位爐襯受到弧光的高溫輻射，爐壁集束氧槍區(qū)域爐襯受到局部渣鋼環(huán)流侵蝕，使這兩個區(qū)域的爐襯侵蝕損毀更嚴重。爐底及爐坡用鎂砂搗打料打結(jié)，前期砌爐打結(jié)不密實和烘爐燒結(jié)不好，鎂砂工作層存在的疏松缺陷，在底吹攪拌作用下，熔渣滲入與鎂砂反應形成富含鐵的鎂浮氏體，降低鎂砂的熔點，加速鎂砂溶解。同時，在爐役前期燒結(jié)不充分時受到裝料的碰撞、振動和沖擊作用，在爐底形成局部坑洼，造成局部區(qū)域損蝕過快。

3.1嚴格爐襯工作層砌筑與爐底爐坡打結(jié)

爐壁工作層采用鎂碳磚干砌，交錯堆放，磚縫要小于1mm，砌筑時要防止撞擊產(chǎn)生內(nèi)裂紋，在使用過程中產(chǎn)生斷裂、掉塊，影響使用壽命。爐底與爐坡工作層用鎂砂搗打料打結(jié)，第一層鎂砂適當鋪厚(約總厚度的40%)，用壓空振動錘從爐邊按圓周向中心搗打，然后由中心向邊緣放射形搗打，每層搗打3遍，做到錘錘相扣與各層間的銜接咬合。爐坡?lián)v打用壓空振動叉，依靠震動充分排出鎂砂搗打料中的空氣，做到搗打平整、致密度高、整體性強。爐坡傾角控制<45°、以便于后期的維護。砌筑合格的爐襯開新爐時在爐底用薄鋼板進行覆蓋，防止裝料對爐底的沖擊損壞。同時離線砌筑合格后要做好防潮措施。

3.2做好新爐襯的烘烤燒結(jié)

一個高質(zhì)量的爐襯烘烤燒結(jié)后要具有足夠的強度、整個爐襯成為一體。開新爐前三爐冶煉以烘烤爐襯為主，實行全廢鋼冶煉，防止兌鐵水對爐襯的沖擊損壞，廢鋼原則上分2～3批加入，以輕薄料為主，降低重料對爐襯的沖擊。采用短電弧小功率供電，二次電壓控制在45～650V、二次電流控制在40～45KA。爐壁集束氧槍用燒嘴模式吹氧助熔，每支槍氧流量控制在750Nm3/hr以下，降低高速集束氧流對爐底的沖擊。每批料穿井熔化形成熔池后要停電“燜”爐30分鐘，用鋼水的溫度來保證爐襯的低溫燒結(jié)致密性能。

3.3優(yōu)化操作工藝，降低因操作不當對爐襯的侵蝕

合理裝料與布料，以輕薄料打底，防止重料對爐底、爐坡的沖擊產(chǎn)生凹坑，加速耐材的損毀。在冶煉熔化期形成基本熔池后，要及時通過爐壁碳粉噴槍或第四加料孔向熔池噴吹或添加碳粉，爐壁集束氧槍切換到吹氧模式，并依據(jù)爐內(nèi)情況及時調(diào)整三支爐壁氧槍氧流量的配比，促使C-O反應生成CO的氣體量，提高熔池熔渣的持久發(fā)泡高度，快速實現(xiàn)泡沫渣埋弧操作，降低電弧弧光、高溫鋼水對爐襯侵蝕。冶煉終點，隨著C-O反應的減弱，泡沫渣逐漸減薄，爐門自動流渣后，要及時補加渣料和輕燒白云石，保證爐渣堿度始終控制在2.0～2.5和渣中原始(MgO)含量在5%～8%，降低對爐襯的侵蝕速度。推廣留鋼留渣操作，保證爐內(nèi)留鋼15～20t，出鋼結(jié)束后，添加500kg石灰對留渣進行稠化，在降低裝料對爐襯的沖擊的同時，也利于下一爐早造具有一定堿度的熔渣，降低渣中成游離態(tài)存在的SiO?、P?O5、Fe?O?等氧化物與耐材中的MgO發(fā)生反應，降低爐襯耐材表面熔點，加劇爐襯的損壞。

3.4加強后期爐襯維護

后期對爐襯主要部位的維護對延長使用壽命起到重要作用，爐壁氧槍下部區(qū)域和電極“熱點”區(qū)域，要采取強化噴補措施，利用好出鋼時機和爐內(nèi)的溫度進行高溫快補、薄補，噴補厚度控制在10～20mm，以提高噴補料的附著率和快速高溫燒結(jié)效果。使用后期要注意觀察爐坡的侵蝕狀況，及時使用搗打料墊補爐坡，保證爐坡的角度始終保持在45°左右，防止爐坡變形嚴重。同時也要防止墊補不當造成爐坡上漲，減小熔池容積，提高鋼水面，影響操作的穩(wěn)定順行。

爐襯壽命在使用過程中，因受到機械作用、高溫作用、化學侵蝕以及操作工藝的影響而受到侵蝕損壞。通過提高爐襯的砌筑質(zhì)量、改善操作工藝和加強對爐役后期的維護，爐齡得到逐步提高，由300爐穩(wěn)步提高到500爐左右，并保持持續(xù)穩(wěn)定，噸鋼耐材成本由45元降低到目前的22元。爐役壽命的延長與穩(wěn)定使用，提高了生產(chǎn)作業(yè)率，穩(wěn)定了生產(chǎn)秩序，取得良好效果。