唐鋼重機裝備公司采用三位一體的煉鋼生產(chǎn)線，即40tEBT+45tLF爐+45tVOD爐。由于電弧爐功率大，爐內(nèi)溫度高，進爐料為冷料，爐襯經(jīng)常處于高溫、熔渣侵蝕和急冷急熱條件下，工作條件相當(dāng)惡劣。在因素的影響下，比如生產(chǎn)節(jié)奏不確定、夜班非連續(xù)躲峰生產(chǎn)，造成爐體急冷急熱變化頻繁，爐齡降至35~38爐的低水平。另外，電弧爐出鋼口、爐底、爐頂電極預(yù)制塊壽命偏低，導(dǎo)致與爐墻壽命周期不匹配，不能同步更換的一系列問題。通過對電弧爐各項耐火材料綜合分析，逐項改進，爐役提高到平均73爐。
電弧爐耐火材料損毀分析
電弧爐各部位耐火材料因工作條件不同，損毀主要原因也不相同。
渣線部位由于長時間經(jīng)受高溫鋼液、爐渣的浸泡、沖刷，受到爐渣的物理滲透和化學(xué)侵蝕非常嚴(yán)重。爐墻各部分溫度分布極不均勻，2#“熱點”區(qū)域除承受高溫、熔渣和鋼液的侵蝕、裝廢鋼時的機械沖擊磨損外，還受到電極弧光的高溫輻射，工作環(huán)境極為惡劣，侵蝕速度快，在該區(qū)域的渣線附近損毀更為嚴(yán)重，爐役后期易出現(xiàn)爐墻“紅熱”和穿漏現(xiàn)象，造成被動停爐。爐蓋承受高溫弧光的輻射和熔渣侵蝕導(dǎo)致?lián)p毀。爐底損毀的主要原因是高溫鋼液、熔渣的化學(xué)侵蝕和裝料時的機械沖擊。
提高電弧爐爐襯壽命的措施
2.1設(shè)計改進
(1)電極孔中心位置生產(chǎn)實踐中我們發(fā)現(xiàn)：2#電極側(cè)爐墻消耗明顯比1#、3#電極側(cè)爐墻偏快。根據(jù)多次爐役終期殘磚測量，2#電極側(cè)爐墻渣線磚殘存20~50mm時，1#、3#電極側(cè)爐墻渣線磚殘存尚有180~220mm。根據(jù)此種情況，我們向電極預(yù)制塊廠家提出改進要求：將1#、2#、3#電極孔中心整體向1#、3#側(cè)偏移50mm。經(jīng)過使用驗證，爐墻侵蝕速度基本達到同步，因2#電極側(cè)爐墻侵蝕過快降低爐齡現(xiàn)象得到徹底解決。
(2)爐頂電極預(yù)制塊厚度在使用爐頂電極預(yù)制塊的過程中，當(dāng)邊緣厚度由400mm消耗到300mm時，出現(xiàn)電極圓孔邊緣與預(yù)制塊邊緣最短距離處裂紋，并逐漸出現(xiàn)裂紋處開口及上下錯位現(xiàn)象。在隨后的使用過程中，開口處火焰外溢嚴(yán)重，消耗明顯加快。當(dāng)預(yù)制塊邊緣最薄厚度消耗到180~220mm時，由于存在電極孔侵蝕擴大嚴(yán)重，出現(xiàn)裂紋延展而坍塌的風(fēng)險，被迫進行更換。
考慮到預(yù)制塊殘存厚度過大，以及裂紋處開口錯位造成的電極孔侵蝕擴展嚴(yán)重等問題，我們與供貨廠家再次聯(lián)系，要求將預(yù)制塊的制作厚度整體減少50mm。經(jīng)生產(chǎn)中使用，當(dāng)預(yù)制塊邊緣最薄厚度消耗到100mm時，尚未出現(xiàn)開口錯位狀裂紋，電極孔侵蝕速度也明顯降低，最終平均使用壽命由92爐提高到115爐，爐頂預(yù)制塊單重由4.88t減少到3.91t，減重0.97t。噸鋼液消耗由9.65元/t減少到6.77元/t。由于開口錯位狀裂紋造成的電極卡頭烘烤及熱量損失得到控制。
(3)出鋼口袖磚改進前，出鋼口袖磚組合尺寸由下到上尺寸分別為：150mm×5mm+60mm×1mm。在出鋼口使用過程中，上部60mm袖磚隨爐底打結(jié)料的沖刷、侵蝕很快脫落，150mm袖磚也在爐齡達到22爐左右時出現(xiàn)脫落現(xiàn)象，當(dāng)頂層150mm袖磚脫落時，鋼液對出鋼口周邊耐火材料及剩余部分的袖磚沖刷明顯加速，出鋼口堵塞難度加大，在爐齡達到30~32爐左右時被迫進行更換。在爐齡達到70爐以上時，需要兩次更換出鋼口，噸鋼消耗顯著增加。
經(jīng)過分析，我們將出鋼口上層袖磚組合尺寸進行了改進，尺寸變更為：150mm×3mm+180mm×2mm。加長到180mm的袖磚牢固性明顯增加，同時有效地減少了鋼液對出鋼口周邊耐火材料的沖刷。改進后袖磚整體使用壽命提高到43~50爐，穩(wěn)定實現(xiàn)一個爐役只更換一次出鋼口的目標(biāo)。
2.2綜合砌筑
(1)爐墻砌筑根據(jù)爐墻各部位的損毀速度、機理，并結(jié)合企業(yè)實際使用情況，在渣線及2#電極“熱點”區(qū)域使用不同品位的鎂碳磚，實現(xiàn)損毀同步，進一步提高爐墻壽命。
渣線部位選用的鎂碳磚以高純致密電熔鎂砂(MgO≥97%)和鱗片狀石墨(C≥96%)為主要原料，樹脂作結(jié)合劑，具有全碳基質(zhì)特征，抗氧化性和抗渣性很高。其各項指標(biāo)見表1。
表1? 渣線用鎂碳磚指標(biāo)
2#電極“熱點”區(qū)域選用的鎂碳磚以高純鎂砂(MgO≥98%)和鱗片狀石墨(C≥96%)為主要原料，添加抗氧化劑等，以樹脂作結(jié)合劑，具有熱穩(wěn)定性好、高溫強度高的特征，抗氧化性、抗渣性非常突出。
(2)爐底打結(jié)爐底部位使用的鎂質(zhì)干式搗打料，以高鐵高鈣合成鎂砂及電熔鎂砂作骨料，以電熔鎂砂作細粉，不加任何結(jié)合劑。
在爐體打結(jié)料使用初期，爐底打結(jié)層為800mm。在隨后的使用過程中，出現(xiàn)由于大塊料沖擊，燒結(jié)層局部先行破損，從而造成整塊分層脫落現(xiàn)象。后來我們將爐底打結(jié)層加厚到1000mm，并對單塊入爐料重進行了嚴(yán)格限制。每個爐役的爐底打結(jié)次數(shù)由3次減少到1次。
2.3優(yōu)化操作
(1)減少熱停工頻次，增加爐體連用爐次。
(2)爐體停用4h以后，才允許渣坑打水進行熱渣清理。
(3)爐體停用后，及時將爐門口、出鋼口進行嚴(yán)密遮擋，防止由于風(fēng)冷造成爐體溫度驟降。
(4)爐體冷卻后及時對出渣口、爐墻渣線(特別2#渣線)進行修補。
(5)禁止在爐墻溫度大于300℃時將爐蓋旋出進行強制冷卻。
(6)禁止將200kg以上重料裝入料斗直接入爐，以免砸壞爐底打結(jié)料層。
實際效果
通過采取以上措施，間歇式生產(chǎn)的40t電弧爐耐火材料壽命得到提高，明顯解決了爐頂電極預(yù)制塊、出鋼口袖磚、爐底壽命偏低，與爐墻使用周期不匹配問題，經(jīng)濟效益顯著。
