邯钢伊拉克MASS炼钢厂提高电炉炉龄的工艺实践

2019年第4

期一、前言

伊拉克境内的Mass 钢厂是由意大利DANIELI 公司整

体设计，土耳其GEMONT 公司负责设备安装，河北钢铁邯钢公司负责后期的生产组织和设备维护。

伊拉克MASS 炼钢厂120吨电弧炉于2014年12月建成投产，前期采用的是全废钢冶炼。电炉炉龄是电炉炼钢生产的主要技术经济指标之一，是电炉工艺操作水平最直观的体现。由于MASS 钢厂废钢加工条件差，只是对废钢进行简单切割，并未分类，而是掺杂在一起，废钢成分波动大；并且

MASS 钢厂因为电力供应问题不能连续生产，每天冶炼10炉

钢停炉。上述问题客观存在，并且短期内得不到解决，使得电

炉渣线砖在250炉左右时已吃尽，后期渣线靠喷补料维持。由于伊拉克本土工业基础较薄弱，生产所需耐材全部是从国

外进口，耐材成本高，这使得提高电炉炉龄尤为迫切。

MASS 炼钢厂这座120吨超高功率配置较为先进，配有5支集束氧枪，3支烧嘴，3支喷碳枪，炉盖分大小炉盖，大炉

盖采用全水冷设计，小炉盖外圈设计有水冷管道包裹。电炉上炉壳由12个水冷块组成，属水冷炉壁。电炉下炉壳炉壁由镁碳砖砌筑，炉坡和炉底永久层采用耐火砖砌筑，工作层由耐火料打结。

投产前期，为了提高炉龄，对这一区域渣线砖采用过挖补，炉役后期基本每炉次间都进行喷补，使炉龄能坚持到300炉左右。后期在提高炉龄攻关中，针对此电炉设计特点，主要

通过采用优化渣线砖砌筑工艺、强化泡沫渣操作、优化终点温度及终点碳控制以及碳氧枪的投用优化等措施，在12小时生产，12小时停产的生产模式下，目前炉龄已基本稳定在了450炉左右，攻关措施采取后，最高炉龄已一次性达到了

479炉。

二、电炉炉衬侵蚀机理

电炉下炉壳工作层耐材由熔池渣线镁碳砖、炉底捣打

料、偏心区出钢口砖三大部分组成。炉龄主要由渣线镁碳砖

残余长度所决定。

1.渣线镁碳砖侵蚀机理。

（1）物理作用。加废钢、熔池受氧气超音速射流作用产生

的剧烈反应、快速波动等操作都会对耐材产生强烈的冲击、磨损、冲刷，钢液高温使耐材受热膨胀、剥落，每炉的第一、二次料化完后，炉内钢液面较低，泡沫渣状态不良，埋弧不好时弧光对炉壁的高温辐射。

（2）化学作用。电炉吹炼在一个强氧化性气氛中进行，高温氧化会脱除砖中部分碳，致使砖体工作面显微结构松动脆化，在烟气、钢液冲刷下剥落而被蚀损。

镁碳砖首先受炉渣中FeO 、供入的O 2、炉气中的CO 等氧化物氧化，使镁碳砖表面形成了12mm 厚的脱碳层而蚀损，同时，砖中碳被氧化后形成孔隙，熔渣从孔隙或裂纹处渗

邯钢伊拉克M ASS 炼钢厂提高电炉炉龄的工艺实践

朱开军

梅元槟

摘要：本文介绍了邯钢伊拉克MASS 钢厂在提高电炉炉龄过程中的探索和实践，对喷碳、拉碳以及炉衬砌筑等进行了分析

和探讨。针对MASS 钢厂现状采取相关措施后，炉龄不断提高，取得了很好的经济效益和社会效益。

关键词：电炉炉龄；工艺实践

中图分类号：TF748

文献标识码：B

作者单位：伊拉克MASS 钢厂邯钢项目部

出钢方式出钢角度排渣角度总容积出钢量留钢量炉壳直径炉壳外径料篮尺寸

电极环（极心圆）直径

电极直径电极快速提升速度电极慢速提升速度

炉盖抬速炉盖旋速横臂行程供电方式变压器炉底耐材厚度炉壁耐材厚度

4支炉壁集束氧枪1支E BT 集束氧枪3支炉壁烧嘴3支炉壁喷碳枪

E BT

20°-15°131m 3120t

20~40吨（全废钢：20t ，全D RI ：40t ）

6500mm

6600mm 110m 31350mm

660mm 350mm/s 200mm/s 7.3s 18s 5.5m

交流

130+20%MVA

652mm 476mm O2=4×2200Nm 3/h O 2=1×2200Nm 3/h

天然气=3×2200Nm 3/h

C =3×（15-45）kg/m in

表1

EAF (Electricarc furnace)的主要工艺设计参数

技术创新

161

2019年第4期

炉龄

喷补料消耗

热补料消耗

冶炼周期

出钢口寿命

钢包寿命

采取措施前

250炉

1.121kg/ton

1.401kg/ton

69.89分钟

87炉

34炉

采取措施后

450炉

0.714kg/ton

1.112kg/ton

63.39分钟

121炉

51炉

入，与Mg O反应生成（CaO·Mg O·SiO2）、（3CaO·Mg O·2SiO2）

等低熔点固溶体，加速了炉衬的熔损。

因此，炉渣中FeO是渣线镁碳砖侵蚀的主要原因。

2.炉底捣打料。电炉炉底捣打料经烧结成形后形成一个

致密的整体，一直处于废钢冲击、钢水冲刷、高温钢液（渣）浸

泡的恶劣条件下，因此要求捣打料具有良好的抗氧化、抗冲

刷、抗热震性。

三、目前现状

由于MASS方原因，所有废钢混杂在一起，无法合理布

料；由于电力供应问题，每天只能冶炼10炉，无法连续生产。

这些问题严重损害炉衬耐材使用寿命。

四、提高炉龄工艺措施

主要采取了如下措施来提高电炉炉龄：

1.在砌筑下炉壳时，在渣线上增铺一层旧渣线砖，以减

缓氧枪环氧对渣线的侵蚀，减少炉役后期渣线砖和熔池砖的

差距。

2.拉碳操作，降低钢水氧化性，减少FeO对耐材的侵蚀。

目前主要冶炼美标螺纹钢，电炉要求尽量高拉碳，并且拉碳

率达到了65%以上。结合现场生产钢种情况，通过后期保终

点碳操作模式，既能防止钢水过氧化现象而导致脱氧合金的

消耗，降低合金成本，同时也能有效地减少对炉衬的侵蚀，对

提高炉龄能起到较明显的效果。

3.泡沫渣操作。为了更好地保护炉衬，在冶炼每一篮料

熔化过程中，需要保证较好的泡沫渣状态。在操作上主要是

通过造渣全部加入炉内后，采用降低供氧强度和同时采用点

吹喷碳枪的方式迅速达到较良好的泡沫渣状态。通过炉门口

溢出少量炉渣后，观察炉渣的状态，并在炉渣达到良好泡沫

渣状态后，组织装入下一篮废钢。

4.造渣护炉。在冶炼过程中，使用喷碳枪，并且分批向炉

内中加入轻烧白云石（主要含Mg O)和石灰,造出高碱度低氧

化铁的电炉渣。这一方法也基本上充分利用了DANIELI设

计的较为先进的喷碳枪的功能，能快速形成一定高度的泡沫

渣，随着泡沫渣高度的缓慢降低，具有足够黏度的渣液也能

够充分地挂在炉壁上，形成一层炉衬的保护层，从而达到提

高炉龄的目的。

5.严格控制温度。根据DANIELI提供的资料，出钢温度

要求在1640℃以下。同时我们认为温度控制主要分为两方

面，一方面是通常比较看重的出钢温度；另一方面就是控制

过程温度。由于整个冶炼周期里基本有75%的时间是处在熔

化期，把熔化期温度控制好，同样也对炉衬保护能起到至关

重要的保护作用。根据每篮料型、料重，及时调整过程供量，

通过实践，在全废无预热冶炼模式下，将熔化期每篮料供电

量控制在0.3~0.32MVA/吨，在全熔后的第一个温度基本能控

制在1560~1580℃，从而较好地避免了过程高温侵蚀炉衬。

五、各种耐材消耗直接分析

由于商业保密等各种因素，无法得到MASS公司的内部

具体耐材价格，无法进行直接经济分析。现只对各种耐材消

耗及主要指标进行分析，具体如表2所示：

在采取措施后，由于减少冶炼过程中喷补时间，直接降

低了电炉冶炼周期，进而加快生产节奏，减少钢水在钢包中

的浸泡时间，以及拉碳操作降低了钢水氧化性，在提高炉龄

的同时，还使得钢包寿命得到提高。从目前生产实践来看，以

上措施效果显著。

六、总结

1.增砌一层渣线砖，能较有效地防止上下炉壳间缝间的

钻渣现象，同时能对原渣线第一层砖起到较好的防护作用。

2.在冶炼过程控制中，在向炉内添加造渣时，通过分批

向炉内加入石灰和轻烧白云石进行造渣护炉，在每炉的第

一、三次料分别配100~200kg碳块，同时在每篮料熔化结束

后，采用点喷20秒左右的碳粉枪，既可以保证冶炼全程炉渣

的泡沫化，也可有效地降低渣中氧化铁含量。

3.针对当地废钢泥土夹带量较大这一特点，根据渣况适

当提高石灰用量，确保冶炼过程中保持高碱度、高黏度的炉

渣，可实现在炉壁上挂渣护炉的作用。

4.冶炼采用拉碳操作，能有效降低钢渣的氧化性，并通

过提高炉渣的黏度，能有效保护渣线炉衬。

5.冶炼过程温度控制在1560℃以下，终点温度控制在

1640℃以内，对炉衬的保护效果较好。

参考文献：

[1]董中奇，时彦林.电弧炉炼钢工[M].北京：化学工业出

版社，2012.

[2]陈家祥.钢铁冶金学[M].北京：冶金工业出版社，1990.

[3]胡世平，等.短流程炼钢用耐火材料[M].北京：冶金工

业出版社，2000.

技术创新

表2耐材消耗及主要指标162