傳統(tǒng)電爐煉鋼“老三期”工藝操作:裝料熔化、氧化扒渣、造渣還原、帶渣出鋼，帶入鋼包中的是還原性爐渣，帶渣1前言出鋼對(duì)進(jìn)一步脫硫、脫氧、吸附夾雜等是有益無害的。而當(dāng)電爐功能分化后，超高功率電爐與爐外精煉相配合，電爐出鋼時(shí)的爐渣是氧化性爐渣。理論與實(shí)踐證明，這種氧化性爐渣帶入鋼包精煉過程將會(huì)給精煉帶來極為不利的影響。于是，圍繞避免氧化渣進(jìn)入鋼包精煉過程，出現(xiàn)了一系列渣鋼分離方法。其中，效果最好、應(yīng)用最廣泛的是EBT法(Eccentric Bottom Tapping) ,即偏心底出鋼法，簡(jiǎn)稱“EBT” 。
本文概述偏心底出鋼電爐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其優(yōu)越性，重點(diǎn)介紹偏心底出鋼電爐的冶煉工藝，以及偏心底出鋼電爐的出鋼口填料及其操作。
1、EBT電弧爐的特點(diǎn)
EBT電爐結(jié)構(gòu)是將傳統(tǒng)電爐的出鋼槽改成出鋼箱，出鋼口在出鋼箱底部垂直向下。出鋼口下部設(shè)有出鋼口開閉機(jī)構(gòu)，開閉出鋼口，出鋼箱頂部中央設(shè)有操作口，以便出鋼口的填料操作與維護(hù)。
2、EBT電弧爐的優(yōu)點(diǎn)
EBT電爐主要優(yōu)越性在于，它實(shí)現(xiàn)了無渣出鋼和增加了水冷爐壁使用面積。優(yōu)點(diǎn)如下:
(1)出鋼傾動(dòng)角度的減少。簡(jiǎn)化電爐傾動(dòng)結(jié)構(gòu):降低短網(wǎng)阻抗:增加水冷爐壁使用面積，提高爐體壽命。
(2)留鋼留渣操作。無渣出鋼，改善鋼質(zhì)量，有利于精煉操作:留鋼留渣，有利電爐冶煉、節(jié)約能源。
(3)爐底部出鋼。降低出鋼溫度，節(jié)約電耗:減少二次氧化，提高鋼的質(zhì)量:提高鋼包壽命。
由于EBT電爐諸多優(yōu)點(diǎn)，在世界范圍迅速得到普及?，F(xiàn)在建設(shè)電爐，尤其與爐外精煉配合的電爐，一定要求無渣出鋼，而EBT是首選。
EBT電爐的出鋼操作。出鋼時(shí)，向出鋼側(cè)傾動(dòng)約5°后，開啟出鋼機(jī)構(gòu)，出鋼口填料在鋼水靜壓力作用下自動(dòng)下落，鋼水流入鋼包，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開澆出鋼。當(dāng)鋼水出至要求的約95%時(shí)迅速回傾以防止下渣，回傾過程還有約5%的鋼水和少許爐渣流入鋼包中，爐搖正后(爐中留鋼10%～15%,留渣≥95%)檢杳維護(hù)出鋼口，關(guān)閉出鋼口，加填料，裝廢鋼，重新起弧熔煉。
3、EBT電爐的冶煉工藝
3.1冶煉工藝操作
EBT電爐冶煉己從過去包括熔化、氧化、還原精煉、溫度、成分控制和質(zhì)量控制的煉鋼設(shè)備，變成僅保留熔化、升溫和必要精煉功能(脫磷、脫碳)的化鋼設(shè)備。而把那些只需要較低功率的工藝操作轉(zhuǎn)移到鋼包精煉爐內(nèi)進(jìn)行。鋼包精煉爐完全可以為初煉鋼液提供各種最佳精煉條件，可對(duì)鋼液進(jìn)行成分、溫度、夾雜物、氣體含量等的嚴(yán)格控制，以滿足用戶對(duì)鋼材質(zhì)量越來越嚴(yán)格的要求。盡可能把脫磷，甚至部分脫碳提前到熔化期進(jìn)行，而熔化后的氧化精煉和升溫期只進(jìn)行碳的控制和不適宜在加料期加入的較易氧化而加入量又較大的鐵合金的熔化，對(duì)縮短冶煉周期，降低消耗，提高生產(chǎn)率特別有利。
EBT電爐采用留鋼留渣操作，熔化一開始就有現(xiàn)成的熔池，輔之以強(qiáng)化吹氧和底吹攪拌，為提前進(jìn)行冶金反應(yīng)提供良好的條件。從提高生產(chǎn)率和降低消耗方面考慮，要求電爐具有最短的熔化時(shí)間和最快的升溫速度以及最少的輔助時(shí)間(如補(bǔ)爐、加料、更換電極、出鋼等)，以期達(dá)到最佳經(jīng)濟(jì)效益。
主要操作工藝：
(1)快速熔化與升溫操作
快速熔化和升溫是當(dāng)今電弧爐最重要的功能，將第一籃廢鋼加入爐內(nèi)后，這一過程即開始進(jìn)行。為了在盡可能短的時(shí)間內(nèi)把廢鋼熔化并使鋼液溫度達(dá)到出鋼溫度，在EBT電爐中一般采用以下操作來完成:以最大可能的功率供電，氧一燃燒嘴助熔，吹氧助熔和攪拌，底吹攪拌，泡沫渣以及其它強(qiáng)化冶煉和升溫等技術(shù)。這些都是為了實(shí)現(xiàn)最終冶金目標(biāo)，即為爐外精煉提供成分、溫度都符合要求的初煉鋼液為前提，因此還應(yīng)有良好的冶金操作相配合。
(2)脫磷操作
脫磷操作的三要素，即磷在渣一鋼間分配的關(guān)鍵因素有:爐渣的氧化性、石灰含量和溫度。隨著渣中FeO,CaO的升高和溫度的降低，渣一鋼間磷的分配系數(shù)明顯提高。因此在電弧爐中脫磷主要就是通過控制上面三個(gè)因素來進(jìn)行的。所采取的主要工藝有：
①強(qiáng)化吹氧和氧一燃助熔，提高初渣的氧化性;
②提前造成氧化性強(qiáng)、堿度較高的泡沫渣，并充分利用熔化期溫度較低的有利條件，提高爐渣脫磷的能力:
③及時(shí)放掉磷含量高的初渣，并補(bǔ)充新渣，防止溫度升高后和出鋼時(shí)下渣回磷;
④采用噴吹操作強(qiáng)化脫磷，即用氧氣將石灰與螢石粉直接吹入熔池，脫磷率一般可達(dá)80%，并能同時(shí)進(jìn)行脫硫，脫硫率接近50%;
⑤采用無渣出鋼技術(shù)，嚴(yán)格控制下渣量，把出鋼后磷降至最低。一般下渣量可控制在2 kg/t，對(duì)于(P2O5)=1%的爐渣，其回磷量≤0.001%。
出鋼磷含量控制應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格、合金化等情況來綜合考慮，一般應(yīng)<0.02% 。
(3)脫碳操作
電爐配料采取高配碳，其目的主要是:
①熔化期吹氧助熔時(shí)，碳先于鐵氧化，從而減少了鐵的燒損:
②滲碳作用可使廢鋼熔點(diǎn)降低，加速熔化;
③碳-氧反應(yīng)造成熔池?cái)噭?dòng)，促進(jìn)了渣-鋼反應(yīng)，有利于早期脫磷:
④在精煉升溫期，活躍的碳-氧反應(yīng)，擴(kuò)大了渣-鋼界面，有利于進(jìn)一步脫磷，有利于鋼液成分和溫度的均勻化和氣體、夾雜物的上浮:
⑤活躍的碳-氧反應(yīng)有助于泡沫渣的形成，提高傳熱效率，加速升溫過程。
配碳量和碳的加入形式，吹氧方式，供氧強(qiáng)度及爐子配備的功率關(guān)系很大，需根據(jù)實(shí)際情況確定。
(4)合金化
EBT電爐合金化一般是在出鋼過程中在鋼包內(nèi)完成，那些不易氧化、熔點(diǎn)又較高的合金，如Ni, W, Mo等鐵合金可在熔化后加入爐內(nèi)，但采用留鋼操作時(shí)應(yīng)充分考慮前爐留鋼對(duì)下一爐鋼水所造成的成分影響。出鋼時(shí)要根據(jù)所加合金量的多少來適當(dāng)調(diào)整出鋼溫度，再加上良好的鋼包烘烤和鋼包中熱補(bǔ)償，可以做到既提高了合金收得率，又不造成低溫。
出鋼時(shí)鋼包中合金化為預(yù)合金化，精確的合金成分調(diào)整最終是在精煉爐內(nèi)完成的。為使精煉過程中成分調(diào)整順利進(jìn)行，要求預(yù)合金化應(yīng)使被調(diào)成分不超過規(guī)格中限。
(5)溫度控制
良好的溫度控制是順利完成冶金過程的保證，如脫磷不但需要高氧化性和高堿度的爐渣，也需要有良好的溫度相配合，這就是強(qiáng)調(diào)應(yīng)在早期脫磷的原因。因?yàn)槟菚r(shí)溫度較低有利于脫磷:而在氧化精煉期，為造成活躍的碳氧沸騰，要求有較高的溫度(>1550℃)：為使?fàn)t后處理和澆注正常進(jìn)行，根據(jù)所采用的工藝不同要求電爐初煉鋼水有一定的過熱度，以補(bǔ)償出鋼過程、爐外精煉以及鋼液的輸送等過程中的溫度損失。
出鋼溫度應(yīng)根據(jù)不同鋼種，充分考慮以上各因素來確定。出鋼溫度過低，鋼水流動(dòng)性差，澆注后造成短尺或包中凝鋼:出鋼溫度過高，使鋼清潔度變壞，鑄坯(或錠)缺陷增加，消耗量增大?？傊?，出鋼溫度應(yīng)在能順利完成澆注的前提下盡量控制低些。EBT電爐的出鋼溫度低(出鋼溫降小)節(jié)約能源、減少回磷。
3.2EBT電爐的出鋼過程及留鋼留渣操作
(1)EBT電爐的出鋼過程
當(dāng)鋼水溫度、成分達(dá)到出鋼要求時(shí)，即可準(zhǔn)備出鋼。出鋼過程為:先將鋼包運(yùn)到電爐出鋼箱下面，打開出鋼口之前，使?fàn)t子向出鋼口側(cè)傾斜約3～5°，形成足夠的鋼水靜壓力，防止?fàn)t渣從鋼水產(chǎn)生的旋渦中流入鋼包。打開出鋼口托板，開始出鋼。出鋼過程中，爐子逐漸地傾斜到約12°，保證出鋼口上面的鋼水深度基本不變。當(dāng)鋼水出至約95%時(shí)，爐體以較快的速度(3°/s)回傾至水平位置，以避免或減少爐渣從出鋼口流進(jìn)鋼包，實(shí)現(xiàn)無渣出鋼。
出鋼過程中要注意兩個(gè)問題:①爐子出鋼傾動(dòng)過程中，不要傾動(dòng)過快，以防出鋼箱中的鋼水接觸到其上部的水冷蓋板，而造成燒損:②要保證出鋼箱中的鋼水有足夠的高度，防止?fàn)t渣因旋渦效應(yīng)被帶進(jìn)鋼包。
(2)EBT電爐留鋼留渣操作
EBT電爐通過偏心爐底出鋼實(shí)現(xiàn)留鋼10%～15%,留渣95%以上。EBT電爐通過留鋼10%～15%，出鋼傾爐過程保持出鋼箱內(nèi)有足夠的鋼水以及爐體快速回傾（3°/s）來實(shí)現(xiàn)無渣出鋼。
這種留鋼留渣操作對(duì)擺脫傳統(tǒng)的“老三期”冶煉工藝，為實(shí)現(xiàn)超高功率電弧爐冶煉-爐外精煉-連鑄的現(xiàn)代煉鋼工藝流程提供良好的冶煉條件。由于實(shí)現(xiàn)留鋼、留渣操作，冶煉熔化期電弧穩(wěn)定，熔池形成提前10～15 min,可提前強(qiáng)化吹氧，同時(shí)也改善了鋼水脫磷條件。
采用留鋼留渣操作時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):更換鋼種時(shí)要考慮爐中鋼水對(duì)所煉鋼種的成分是否造成影響:裝料前不加石灰，裝料時(shí)料籃的高度要適當(dāng)，以免燒壞料籃 .冶煉中注意提前吹氧助熔:定期出凈爐渣與鋼水觀察爐底的侵蝕情況。
3.3 EBT電爐的出鋼口填料及其操作
(1)EBT電爐的出鋼口填料與自動(dòng)開澆技術(shù)
EBT電爐是通過出鋼口開閉機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)水口的開閉，而堵寨出鋼口和自動(dòng)開澆則是通過填料來實(shí)現(xiàn)，填料及其操作是自動(dòng)開澆的關(guān)鍵。一般EBT電爐的自動(dòng)開澆率(即出鋼口打開，鋼水自動(dòng)流出)可達(dá)95%以上。在非正常情況下，如鋼水不能自動(dòng)流出，可用鋼釬輕輕撞擊或燒氧的辦法出鋼。燒氧時(shí)，用專用的吹氧彎管對(duì)準(zhǔn)出鋼口吹氧，一般燒氧僅需幾秒鐘就可燒開被燒結(jié)的出鋼口填料，使鋼水流出。
對(duì)填料要求其熔點(diǎn)較高，熱穩(wěn)定性好，導(dǎo)熱性差，流動(dòng)性好:在煉鋼溫度下，接觸鋼水時(shí)表面輕微燒結(jié)，下部仍為散狀:這種薄燒結(jié)層能保護(hù)下面填料不上浮，又能防止鋼液下滲，且燒結(jié)層強(qiáng)度小。當(dāng)出鋼口開啟時(shí)下部松散料下落，燒結(jié)層在鋼水靜壓力作用下自動(dòng)破裂，鋼水流入鋼包中，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)出鋼。
根據(jù)EBT電爐填料的使用特點(diǎn)，用作填料的材料有橄欖石(平爐用出鋼口砂)、河砂及人工合成砂，主要以MgO (40%～50 % ), SiO2 (40%～45%)為主，并含有少量Fe2O3(約10%),要求粒度為0.5～5.0 mm ,且不含水分。
(2) EBT電爐出鋼口的維護(hù)
出鋼結(jié)束后，鋼水包移到下一工序，將出鋼口維護(hù)平臺(tái)移到出鋼口下面，用鏟狀工具出鋼口端部上的渣、鋼結(jié)殼清除(注意必須在出鋼后立即清除，否則溫度過低造成清理工作困難)，嚴(yán)重時(shí)可采取吹氧清理。清理工作結(jié)束后，關(guān)閉出鋼口托板，將加料漏斗通過出鋼箱操作口對(duì)準(zhǔn)出鋼口，將填充料加入出鋼口內(nèi)。
出鋼口的更換周期應(yīng)該與定期停爐相匹配，因此最好使用與定期停爐周期相匹配的耐火材料，尤其出鋼口座磚更應(yīng)如此。當(dāng)出鋼口破損嚴(yán)重或出鋼口過大需要更換時(shí)，可采用以下操作:
①只換出鋼口端磚。松開支撐出鋼口端磚托環(huán)，拆下破損的端磚，清除配合面雜物，保證端磚與管磚的配合，安裝端磚及支撐托環(huán)，關(guān)閉出鋼口機(jī)構(gòu)并用填料填充出鋼口通道。
②更換整個(gè)出鋼口管磚。此時(shí)的出鋼口管磚與出鋼口端磚需要一起更換。先松開支撐出鋼口端磚托環(huán)，拆下破損的端磚、管磚，清除配合而雜物，保證管磚與出鋼口座磚的配合:將支撐托環(huán)、端磚及管磚按順序穿在一特制的安裝托架上，由出鋼箱上操作孔穿過出鋼口放下一鋼絲繩，將安裝托架等一起吊起:固定支撐托環(huán)，并填充可塑料:關(guān)閉出鋼口機(jī)構(gòu)，并用填料填充出鋼口通道。
4、結(jié)語
(1)以上工藝應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，如設(shè)備形式、所煉鋼種、工藝流程等進(jìn)行調(diào)整，并逐步完善。
(2)現(xiàn)代電爐煉鋼，尤其超高功率電爐煉鋼，一定要采用熔氧合一、氧化性鋼水出鋼的快速煉鋼工藝。采用快速煉鋼工藝要求電爐的出鋼方式，可以是槽出鋼方式，也可以是偏心底出鋼方式，最好是后者。但是，如果電爐采用偏心底出鋼方式，一定要求采用快速煉鋼工藝，才能發(fā)揮偏心底出鋼的優(yōu)越性。
(3)傳統(tǒng)槽出鋼電爐改造成偏心底出鋼電爐，其熔池鋼水量增加約10%～15%:新建偏心底出鋼電爐，其熔池鋼水量比槽出鋼電爐鋼水量增加同樣為10%～15%。因此，設(shè)計(jì)電爐爐型熔池結(jié)構(gòu)以及爐殼直徑時(shí)預(yù)以考慮。
