电弧炉炉炉体和钢包的使用与维护

第一章炉体的维护炉体的维护简称护炉，它是电炉炼钢的一个组成部分。

其宗旨是提高炉衬和出钢槽的使用寿命，降低耐火材料消耗，为优质、高产、多品种及冶炼的顺利进行创造条件。

炼钢电炉的炉龄除与砌筑质量有关外，加强维护也是十分重要的。

炉体的维护除包括烤炉、扒补炉、炉体的正常维护外，还涉及生产的连续性、设备条件、耐火材质、原材料的选择、冶炼工艺的制定及科学的管理与操作水平等。

第一节影响炉衬寿命的主要因素一、高温热作用的影响炼钢电炉的炉衬常处于高温热状态，一般冶炼温度常在1600℃以上。

除此之外，炉衬还要承受急冷急热。

虽然这种现象在冶炼过程中是不可避免的，但应尽可能地降低或缩短高温热作用的程度与时间，如快速扒补炉与装料、保证设备运转正常，尽量减少热停工等，均有利于提高炉衬的使用寿命。

二、化学侵蚀的影响．炼钢过程中，自始至终进行着各种化学反应，尤其是在渣钢界面处更为激烈，渣线的形成原因主要在于此。

炉衬的耐火材料在化学反应的作用下，极易剥落，正常熔渣中含有5％—10％的MgO，就是这种侵蚀的结果。

化学侵蚀与熔渣的组成及流动性有关。

当渣中SiO2、P2O5，Al2O3或Fe2O3等酸性或偏酸性氧化物含量较高时，在高温下与碱性的MgO就要发生反应，生成相应的硅酸镁和铝酸镁等，使炉衬耐火材料表面熔点降低，进而加剧了炉衬的损坏。

熔渣的流动性对化学侵蚀的影响主要表现在：稀渣碱度低，化学反应剧烈并能使熔池翻范，极易增加炉衬的热负荷；稠渣将使熔池升温困难、化学反应进行得缓慢，从而延长了高温冶炼时间，也促使炉衬的损坏。

除此之外，化学侵蚀还与钢液中元素的组成有关。

当冶炼含有较高的Mn、Si、W或含碳很低的钢，或钢中混有少量的Pb、Zn等元素时，更加剧了对炉衬的侵蚀。

如温度高于1600℃，钢中锰含量大于10％以上时，Mn将与耐火材料中的Si02发生下述反应：SiO2(固)+2[Mn)=[Si]+2(MnO) (3—1)SiO2(固)+(MnO)=(MnO·SiO2) (3—1)在上述反应进行的同时，耐火材料的软化点将降低到1150—1250℃范围内。

为此，在冶炼ZGMnl3等钢时，冶炼温度不能太高，且要求操作迅速准确，以利于提高炉衬的使用寿命。

冶炼高硅钢时，熔渣中相应含有较高的SiO2，降低了熔渣的碱度而侵蚀炉衬。

因此，当炉中加人大量的硅铁之后，应尽快出钢，这样既能防止硅元素的极度烧损，又能保护炉衬。

冶炼高钨钢时，钢液中将出现钨酸根，在高温下，钨酸根对炉底也有腐蚀作用。

在相同的条件下，冶炼含碳很低的钢时，由于(FeO)的含量高，(FeO)将与耐火材料中的SiO2形成低熔点的化合物，且又要求冶炼温度较高，这对炉衬必然造成严重的侵蚀。

Pb 侵蚀炉底严重，甚至能造成漏炉的恶性事故，而Zn元素对炉衬的耐火材料也十分有害，尤其是它的氧化物极易聚积在耐火材料的孔隙中，使耐火材料膨胀造成破裂。

三、弧光的辐射或反射的影响电炉炼钢是靠电能转换成热能来熔化冷料和加热熔池的，这种能量的转换与传递又是借用电弧的弧光来完成。

与此同时，弧光的辐射热或反射热也会作用到炉衬上而使耐火材料软化。

目前，在电炉钢的冶炼过程中，弧光的辐射或反射对炉衬寿命的影响虽然还不能完全避免，但可通过各种途径尽量减少。

如布料要合理，当炉底还没有形成足够深的熔池时，电极最好不要迅速到达炉底，从而防止炉底被弧光直接灼伤。

装料时，固体冷料还应合理地占有熔炼室空间，使之送电后在不太长的时间里，弧光能被钢铁料所包围；在冶炼过程中，制造能将弧光包围住的泡沫渣，也能大大减少因弧光的辐射或反射对炉衬的危害。

四、机械碰撞与振动的影响装料与布料不合理，在重料下没有装碎杂铁或装料前没有垫人适量的石灰，或料筐抬得过高，炉底炉坡可能承受大块重料的碰撞、振动与冲击而形成坑洼。

倘若装料无人指挥或吊车运转不正常，结果造成料筐歪拉斜拽碰伤炉壁，或钢铁料挑选不严，在熔化期出现严重的爆炸等，均降低炉衬的使用寿命。

冶炼车间噪音大，噪音波的冲击也是炉衬损坏的另一因素炉壁耐火材料的侵蚀指数与电弧电流和功率因数及电效率的关系如图3—1所示。

五、操作水平的影响在冶炼过程中，低水平的操作对炉衬的危害极大。

吹氧不当，氧管口的温度高达2100℃，如氧气火焰触及炉底炉坡或渣线等部位，极易造成直接烧穿。

电力制度使用不当，容易出现前期温度过高或还原期后升温而使耐火材料损坏严重。

造渣制度执行不当，如氧化渣过厚过稠而又低温加矿，开始时CO气泡排不出来，后来猛烈进发冲出，结果使炉内压力过大，容易造成炉盖坍塌。

如果还原期因某种原因而造成熔渣过稀，使弧光反射严重，也极易加速炉衬的损坏。

化学成分控制不当，造成重氧化而出现钢液过热，不仅延长了冶炼时间，又降低了炉衬的使用寿命，尤其是冶炼低碳高合金钢、高锰钢、高硅钢、高钨钢时更要多加小心。

因此，提高操作水平，杜绝不正常的现象发生、尽量缩短冶炼时间，这对延长炉衬的使用寿命极为有利。

六、其他因素的影响在一般的情况下，非连续生产的炼钢电炉其热态的耐火材料在空气中冷却时，必然出现粉化，从而易使炉衬减薄。

此外，返吹法比不氧化法冶炼、氧化法比返吹法冶炼、矿石氧化比纯氧氧化冶炼易使炉衬侵蚀严重；不同钢种因元素的组成及操作工艺不同，对炉衬的危害也不一样。

所以，合理地、适当地交错安排冶炼计划及冶炼方法，有利于延长炉衬的使用寿命。

在相同的冶炼条件下，造渣材料的优劣、成渣速度的快慢对炉衬的使用寿命也有直接的影响。

如石灰熔化的速度慢，加剧了对炉衬的侵蚀，有时还过多地消耗萤石，而萤石对衬的使用寿命极为不利，更何况有的萤石中还含有Pb、Zn等元素，对炉衬的危害更大。

如造渣材料中含有较多的粉末，这些粉末不仅严重地影响钢的质量，且当粉末随同炉气飞起，易与炉衬表面作用，生成低熔点的化合物，而促使炉衬层层剥落，这种腐蚀对高铝砖和硅砖炉盖的影响尤为严重。

因此，在冶炼过程中对所用的造渣材料进行严格的挑选是十分必要的。

炉体上连接的水冷系统应确保使用正常，如果阻塞或漏水滴流在炉衬上，会加速了对耐火材料的热侵蚀；炉壳的封闭圈、电极圈、炉门等变形严重或不齐全，容易出现气体的对流，这不仅影响还原气氛的保持，贻误冶炼的正常进行，也加剧了炉衬的损坏速度。

极少数是因冶炼工艺制定不当，如冶炼方法或温度参数确定的不合理，或操作程序安排不妥等而影响炉衬的使用寿命。

此外，烤炉的电力使用制度及其烤程的安排和扒补炉的操作水平等，也是影响炉衬寿命的重要因素。

第二节烤炉为了保证耐火材料的良好烧结或炭化，以及去除其中的水份，对于新砌筑的焦油（沥青）镁砂或卤水镁砂炉衬，需经烧烤后才能使用，这就是所谓的烤炉，烤炉有两种方法：电烤法和火烤法。

一、电烤法用电烤炉时，应根据变压器的运载能力、炉壳的结构与尺寸、炉衬的材质，合理地制定烤炉的电力使用制度及科学地安排烤程，使之有利于各部位均衡升温。

对于焦油（沥表）作粘结剂的炉衬，烤炉开始时必须快速升温，以使尽早结焦，防止炉衬软化下塌。

为此在开始阶段，最好采用高级电压，并以较大的功效送电烘烤；对于卤水作粘结剂的炉衬，烤炉开始时必须缓慢升温，否则将会使炉衬发酥。

为此在开始阶段（炉衬温度在6000C以下时），应该使用较低级电压，并以较小的功率送电烘烤。

碱性新炉衬在烤炉前，先在炉底垫入200mm厚的石灰，然后对正三根电极下，摆放两根或三根足够长的废电极，组成“T”字形或“△”形，并用电极块或大块焦炭挤住，以便引弧和保护炉底，然后降下电极送电烘烤。

电烤时，第一个烤程可稍长些，之后每完成一个烤程，要停电10～15mm，并依次更换电流电压。

停电的目的主要是促使气体充分的排除，同时检查电极的烧损及炉衬的烘烤情况，大约经过4～6个烤程即可满足要求。

对于三新或水冷炉衬，根据情况可顺延2～3个烤程。

烤炉过程中，如出现两相送电应立即处理，以免电耗增加及炉内升温不均匀。

有时摆放的电极离开了原来的位置，这主要是没挤住或垫入的石灰过多引起的。

这种情况一旦出现，应立即停电进行处理。

烤程合部完成后，吊出电极并扒出电极块和焦炭，然后即可装料冶炼。

为了节省电力消耗，新炉衬不经烤炉直接用于炼钢的作法，编者认为不能一概而论，如在卤水镁砂炉衬上就不宜推广使用。

表3-1和表3-2为装入量20t，变压器功率为7000k V·A，具有四级电压的电炉，烤炉的电力使用制度与烤程安排。

在特殊的情况下，如只烤炉壁，应采用较高级的电压，以便具有较长的弧柱。

如只烤炉底炉坡，可完全采用较低级的电压。

二、火烤法用水玻璃作粘结剂的酸性炉衬，常用火烤法进行烤炉，这主要是因为酸性炉衬的硅质材料加热时体积膨胀变化大，容易产生热应力，所以采用火烤法比较合适。

炼钢电炉的火烤法一般是用木柴或煤气缓慢均衡升温至400℃，而后用焦炭、空气鼓风加热至1000℃左右，再改用电弧电热3—4h至1550℃以上，然后即可装料炼钢，当然也可全部用焦炭连续慢火烘烤3—4d，并用鼓风量调节火力强弱。

用卤水作粘结剂的碱性炉衬也可用上述方法进行烘烤。

为了延长炉龄，每炉钢出完后，必须进行正常的扒补炉，如遇特殊情况，还得采用特殊的方式进行修砌垫补。

一、炉况的检查上一炉钢出完后，要立即仔细检查炉况，并用工具重点探测、观察炉底炉坡，检查工作层的厚薄，是否有坑洼、上涨等，就是采取留钢留渣操作的电炉，这种例行检查也是周期进行。

实际上，在每炉钢的冶炼过程中，自始至终都应检查炉况，且在炉体不良时，尤要如此。

在冶炼过程中，检查炉况的方法较多，如渣线或炉壁损坏严重时，相应部位炉壳钢板温度高，或发红变色起鳞皮；炉底炉坡不良时，镁砂不断上浮，熔池面下降；如果平静的钢液突然跑火、喷溅，可能是炉底炉坡镁砂大量翻起或炉壁、炉盖剥落，也可能是水冷系统严重漏水引起的；扒渣抬电极时，有经验的炼钢工应不失时机地观察渣线、出钢口和炉门两侧及2#热点区等处，如有异常现象与征兆，及时进行处理，以防漏炉等恶性事故发生。

二、扒补炉原则、方法及补炉材料1．扒补炉原则扒补炉的原则是：快扒、快补、高温、薄补。

补炉是将补炉材料喷投到炉衬损坏的地方，并借用炉内的余热在高温下使新补的耐火材料和原有的炉衬烧结成为一个整体，而这种烧结需要很高的温度才能完成。

一般认为较纯镁砂的烧结温度约为1600℃，白云石的烧结温度约为1540度左右。

但出完钢后，炉内的温度下降很快，因此有经验的炼钢工都是抓紧时间趁热快扒快补。

薄补的目的是为了保证耐火材料良好的烧结。

经验告诉我们，新补的厚度一次不应大于30mm，需要补得更厚时，应分层多次进行。

为使补炉材料能和原有的炉衬进行良好的烧结，在补炉前需将补的部位的残钢残渣扒净，否则在下一炉的冶炼过程中，会因残钢残渣的熔化而使补炉材料剥落，既稠化熔渣、污染钢液，也妨碍脱磷、脱硫、脱氧等物化反应的顺利进行。

此外，残钢残渣如未扒净，就低温补炉或补得太厚，当冶炼温度较低时，往往在炉底上出现残钢残渣和补炉材料的混合层而造成炉底上涨。