炼钢厂LF炉石墨电极消耗实践

炼钢厂LF炉石墨电极消耗实践
杨华
【摘要】电极损耗是LF炉精炼过程的主要生产成本耗费之一.本文分析了石墨电
极断面消耗、侧面消耗、折断消耗的机理.通过选择合理送电参数、优化造渣制度、建立精准底吹模式、设计新型加电极扳手等有效措施,电极消耗从0.53kg/t钢降低到了0.29kg/t钢,所述策略在成功应用后,确保了精炼生产的稳定顺行.
【期刊名称】《世界有色金属》
【年(卷),期】2017(000)002
【总页数】2页(P154-155)
【关键词】石墨电极;LF炉
【作者】杨华
【作者单位】阳春新钢铁有限责任公司炼钢厂,广东阳春529600
【正文语种】中文
【中图分类】TF341
随着经济的发展，各行各业对特殊钢材的需求量越来越广泛，致使LF炉的发展十分迅速。

现我厂有一座120tLF炉，变压器容量为22000KVA，LF炉具有升温、
成分调整和提高钢水质量的功能,在转炉和连铸之间起很好的缓冲作用。

石墨电极
作为LF炉核心部件,其质量直接影响LF炉的加热、精炼工艺的顺行和生产成本的
控制。

LF炉的投产对提高钢水质量和产品结构调整起到了关键的作用。

LF炉主要技术参数见表1。

石墨电极主要是由煤矿研磨细粉及石墨焦油组成的，其可以将电能转化成热能，以对钢液起到升温作用。

在LF炉进行加热的过程中，电极本身容易出现氧化、熔损、热振及脱落的情况。

电极消耗主要包括电机端面的消耗、折断消耗及侧面消耗[1]。

1.1 电极端面消耗
因为电弧高温，致使前端的石墨升华，电机端面出现消耗，在热应力的作用下，电极端面出现龟裂甚至脱落，加之炉渣和钢水的侵蚀，致使石墨发生化学反应或溶解。

电器前端各个部位的温差出现不同的热应力，导致其出现热剥落，这种热剥落现象，会因为电弧电流密度的增加而不断扩大。

由于LF炉应用大电流、低电压进行供电，所以其弧长较短，电弧会在大电流作用下受磁场的影响向外偏移。

电极在炉渣起泡冲刷的影响，同样会被侵蚀，并且，钢页面在钢包底气体搅拌下，会被波及，钢水直接冲刷电极，导致其溶解。

在精炼初期，在炉渣氧化性能较高的情况下，电极在和炉渣接触下，炉渣中的氧化铁、氧化锰等化学物质，会与电极发生化学反应，同时石墨也会被氧化。

在精炼的后期，炉渣和炭的相互影响下，会导致电极溶解。

所以，底吹气体的搅拌工艺、温度、钢水的成分等，都会对石墨电极造成溶解。

1.2 电极侧面消耗
当电极温度在400摄氏度时，石墨表面会被氧气渗透，发生氧化，当到600摄氏度时，氧化反应会更严重。

这种电极侧面的消耗，主要是由于电极上圆柱体表面的氧化反应造成的。

因为氧化速度对电极附近气流速度和氧化浓度非常敏感，LE炉
内氧压较低时，侧面消耗就较少[2]。

在实践中，LF炉内和碳发生的氧化反应进行比较，碳的气化反应较弱并不是电极
消耗的首因。

1.3 电极折断消耗
电极折断通常在电极的最高接头或接头座处断裂。

主要为电极间接头拧不紧或接头
间的灰尘没有吹干净，存在很小的缝隙，造成电极与电极间有较大的接触电阻，使得连接处会出现局部较热，而且由于氧化变细的情况，在升温过程中，由于受到电磁力的作用，电极升降系统运行不够稳定，由此会导致出现高位断裂。

2.1 选择合理的供电参数
1)我厂LF炉送电系统分为13个档位，220-340V电压范围内，不同的档位，功
率不同，升温速率不同。

2)优化配电工艺。

采用合适的电弧电压和电流值，保持电弧的稳定性，减少电磁力的变化和冲击，优化配电工艺。

LF炉化渣是采用11档以上，提温时采用2-5档，保温时采用6-10档。

2.2 制定合理的造渣制度
1)渣量的核算与配加。

因送电时弧长在70-90mm之间，所以我们的渣层厚度控
制在≥100mm，通过计算与实践，得出渣量控制在1000-1500KG，包括了石灰、脱氧剂、合成渣、助溶渣等。

2)在送电时下料的控制采用少量多次的方法进行下料，防止大量的渣料“结坨”和电极产生碰撞，对电极产生伤害。

同时对前期成渣时间和埋弧效果产生很大的影响！这就是平时见到进LF钢水化渣期间声音异常后又正常的解释。

3)其次就是快速造白渣，降低渣子氧化性。

2.3 建立精准的底吹氩模式
因为在实践中，精炼时间、目的各不相同，所以应当根据实际对吹氩方式进行选择，根据实际情况制定详细的操作规范，按照规范进行操作，才能保证钢渣最快的循环，从而保障钢水液面的稳定，避免电极上出现较大规模的振动，延长电极的使用时间。

根据现在LF炉设备状况，对送电时的氩气流量控制要求如下：
2.4 优化除尘阀的控制
除尘阀的开度大小进行实时的控制，在保证除尘效果的同时，慢慢调小除尘阀的开
度，当三根电极孔的烟气出现收缩状时最好（烟气有小部分溢出，但是立马被收回），此时能最小的防止外部空气进入钢包内，保证冶炼的还原性气氛，防止空气中的氧气对石墨电极进行氧化。

2.5 温度的控制
上道工序适当提高温度（转炉-CAS站），能有效降低LF炉的送电时间，同时延
长化渣档位（低档位）时间，降低前期弧流，防止前期因急剧升温造成电极中的热应力使其剥落。

2.6 质量检验
（1）我厂石墨电极尺寸为∮450×1800mm。

因石墨电极是由石墨焦油和煤矿研磨细粉制成，制作工艺对石墨电极有很大的影响，如待干时间、切削速度以及运输包装等等，所以必须严格检查。

（2）建立完善的石墨电极验收台账。

如2016年多
次发现电极中部有掉“肉”现象，组织质量工程师进行检查确认，确认可以冶炼，不会造成事故
2.7 加电极扳手检查优化
将原来笨重的扳手淘汰掉，根据实际情况设计相应的新型扳手，同时增加扳手的力臂，确保电极的接触良好，同时要避免接触电阻，以降低电极的消耗。

另外，当电极的接头处出现缝隙时，有可能导致电极出现高位折断的情况。

自从对LF炉进行电极消耗的研究，钢渣侵袭电极、电极氧化剥落的情况显著减少，电极的消耗也大大减轻，1-12月份电极消耗为0.29kg/t钢，确保了LF设备的稳
定运行、提高钢水成分、温度合格率和产品质量。

【相关文献】
[1]黄希祜.钢铁冶金原理.[M].冶金工业出版社.1990.
[2]冯聚和,等.铁水预处理与炉外精炼.[M].冶金工业出版社,2016.。