至德鋼業(yè)伊拉克MASS煉鋼廠提高電爐爐齡的工藝實踐

  浙江至德鋼業(yè)有限公司介紹了邯鋼伊拉克MASS鋼廠在提高電爐爐齡過程中的探索和實踐，對噴碳、拉碳以及爐襯砌筑等進行了分析和探討。針對MASS鋼廠現(xiàn)狀采取相關(guān)措施后，爐齡不斷提高，取得了很好的經(jīng)濟效益和社會效益。伊拉克境內(nèi)的Mass鋼廠是由意大利DANIELI公司整體設(shè)計，土耳其GEMONT公司負責(zé)設(shè)備安裝，河北鋼鐵邯鋼公司負責(zé)后期的生產(chǎn)組織和設(shè)備維護。伊拉克MASS煉鋼廠120噸電弧爐于2014年12月建成投產(chǎn)，前期采用的是全廢鋼冶煉。電爐爐齡是電爐煉鋼生產(chǎn)的主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)之一，是電爐工藝操作水平最直觀的體現(xiàn)。由于MASS鋼廠廢鋼加工條件差，只是對廢鋼進行簡單切割，并未分類，而是摻雜在一起，廢鋼成分波動大；并且MASS鋼廠因為電力供應(yīng)問題不能連續(xù)生產(chǎn)，每天冶煉10爐鋼停爐。上述問題客觀存在，并且短期內(nèi)得不到解決，使得電爐渣線磚在250爐左右時已吃盡，后期渣線靠噴補料維持。由于伊拉克本土工業(yè)基礎(chǔ)較薄弱，生產(chǎn)所需耐材全部是從國外進口，耐材成本高，這使得提高電爐爐齡尤為迫切。

  MASS煉鋼廠這座120噸超高功率配置較為先進，配有5支集束氧槍，3支燒嘴，3支噴碳槍，爐蓋分大小爐蓋，大爐蓋采用全水冷設(shè)計，小爐蓋外圈設(shè)計有水冷管道包裹。電爐上爐殼由12個水冷塊組成，屬水冷爐壁。電爐下爐殼爐壁由鎂碳磚砌筑，爐坡和爐底永久層采用耐火磚砌筑，工作層由耐火料打結(jié)。投產(chǎn)前期，為了提高爐齡，對這一區(qū)域渣線磚采用過挖補，爐役后期基本每爐次間都進行噴補，使?fàn)t齡能堅持到300爐左右。后期在提高爐齡攻關(guān)中，針對此電爐設(shè)計特點，主要通過采用優(yōu)化渣線磚砌筑工藝、強化泡沫渣操作、優(yōu)化終點溫度及終點碳控制以及碳氧槍的投用優(yōu)化等措施，在12小時生產(chǎn)，12小時停產(chǎn)的生產(chǎn)模式下，目前爐齡已基本穩(wěn)定在了450爐左右，攻關(guān)措施采取后，最高爐齡已一次性達到了479爐。

  電爐下爐殼工作層耐材由熔池渣線鎂碳磚、爐底搗打料、偏心區(qū)出鋼口磚三大部分組成。爐齡主要由渣線鎂碳磚殘余長度所決定。

一、渣線鎂碳磚侵蝕機理。

（1）物理作用

    加廢鋼、熔池受氧氣超音速射流作用產(chǎn)生的劇烈反應(yīng)、快速波動等操作都會對耐材產(chǎn)生強烈的沖擊、磨損、沖刷，鋼液高溫使耐材受熱膨脹、剝落，每爐的第一、二次料化完后，爐內(nèi)鋼液面較低，泡沫渣狀態(tài)不良，埋弧不好時弧光對爐壁的高溫輻射。

（2）化學(xué)作用 

   電爐吹煉在一個強氧化性氣氛中進行，高溫氧化會脫除磚中部分碳，致使磚體工作面顯微結(jié)構(gòu)松動脆化，在煙氣、鋼液沖刷下剝落而被蝕損。鎂碳磚首先受爐渣中FeO、供入的O2、爐氣中的CO等氧化物氧化，使鎂碳磚表面形成了12mm厚的脫碳層而蝕損，同時，磚中碳被氧化后形成孔隙，熔渣從孔隙或裂紋處滲入，與MgO反應(yīng)生成（CaO·MgO·SiO2）、（3CaO·MgO·2SiO2）等低熔點固溶體，加速了爐襯的熔損。

  因此，爐渣中FeO是渣線鎂碳磚侵蝕的主要原因，電爐爐底搗打料經(jīng)燒結(jié)成形后形成一個致密的整體，一直處于廢鋼沖擊、鋼水沖刷、高溫鋼液（渣）浸泡的惡劣條件下，因此要求搗打料具有良好的抗氧化、抗沖刷、抗熱震性。

  由于MASS方原因，所有廢鋼混雜在一起，無法合理布料；由于電力供應(yīng)問題，每天只能冶煉10爐，無法連續(xù)生產(chǎn)。這些問題嚴重損害爐襯耐材使用壽命。

二、提高爐齡工藝措施

主要采取了如下措施來提高電爐爐齡：

 1. 在砌筑下爐殼時，在渣線上增鋪一層舊渣線磚，以減緩氧槍環(huán)氧對渣線的侵蝕，減少爐役后期渣線磚和熔池磚的差距。

 2. 拉碳操作，降低鋼水氧化性，減少氧化鐵對耐材的侵蝕。目前主要冶煉美標(biāo)螺紋鋼，電爐要求盡量高拉碳，并且拉碳率達到了65%以上。結(jié)合現(xiàn)場生產(chǎn)鋼種情況，通過后期保終點碳操作模式，既能防止鋼水過氧化現(xiàn)象而導(dǎo)致脫氧合金的消耗，降低合金成本，同時也能有效地減少對爐襯的侵蝕，對提高爐齡能起到較明顯的效果。

 3. 泡沫渣操作，為了更好地保護爐襯，在冶煉每一籃料熔化過程中，需要保證較好的泡沫渣狀態(tài)。在操作上主要是通過造渣全部加入爐內(nèi)后，采用降低供氧強度和同時采用點吹噴碳槍的方式迅速達到較良好的泡沫渣狀態(tài)。通過爐門口溢出少量爐渣后，觀察爐渣的狀態(tài)，并在爐渣達到良好泡沫渣狀態(tài)后，組織裝入下一籃廢鋼。

 4. 造渣護爐， 在冶煉過程中，使用噴碳槍，并且分批向爐內(nèi)中加入輕燒白云石（主要含MgO)和石灰,造出高堿度低氧化鐵的電爐渣。這一方法也基本上充分利用了DANIELI設(shè)計的較為先進的噴碳槍的功能，能快速形成一定高度的泡沫渣，隨著泡沫渣高度的緩慢降低，具有足夠黏度的渣液也能夠充分地掛在爐壁上，形成一層爐襯的保護層，從而達到提高爐齡的目的。

 5. 嚴格控制溫度 ，根據(jù)DANIELI提供的資料，出鋼溫度要求在1640℃以下。同時我們認為溫度控制主要分為兩方面，一方面是通常比較看重的出鋼溫度；另一方面就是控制過程溫度。由于整個冶煉周期里基本有75%的時間是處在熔化期，把熔化期溫度控制好，同樣也對爐襯保護能起到至關(guān)重要的保護作用。根據(jù)每籃料型、料重，及時調(diào)整過程供量，通過實踐，在全廢無預(yù)熱冶煉模式下，將熔化期每籃料供電量控制在0.3~0.32 MVA/噸，在全熔后的第一個溫度基本能控制在1560~1580℃，從而較好地避免了過程高溫侵蝕爐襯。

三、各種耐材消耗直接分析

   由于商業(yè)保密等各種因素，無法得到MASS公司的內(nèi)部具體耐材價格，無法進行直接經(jīng)濟分析。現(xiàn)只對各種耐材消耗及主要指標(biāo)進行分析，具體如表所示：在采取措施后，由于減少冶煉過程中噴補時間，直接降低了電爐冶煉周期，進而加快生產(chǎn)節(jié)奏，減少鋼水在鋼包中的浸泡時間，以及拉碳操作降低了鋼水氧化性，在提高爐齡的同時，還使得鋼包壽命得到提高。從目前生產(chǎn)實踐來看，以上措施效果顯著。

四、總結(jié)

 1. 增砌一層渣線磚，能較有效地防止上下爐殼間縫間的鉆渣現(xiàn)象，同時能對原渣線第一層磚起到較好的防護作用。

 2. 在冶煉過程控制中，在向爐內(nèi)添加造渣時，通過分批向爐內(nèi)加入石灰和輕燒白云石進行造渣護爐，在每爐的第一、三次料分別配100~200 kg碳塊，同時在每籃料熔化結(jié)束后，采用點噴20秒左右的碳粉槍，既可以保證冶煉全程爐渣的泡沫化，也可有效地降低渣中氧化鐵含量。

 3. 針對當(dāng)?shù)貜U鋼泥土夾帶量較大這一特點，根據(jù)渣況適當(dāng)提高石灰用量，確保冶煉過程中保持高堿度、高黏度的爐渣，可實現(xiàn)在爐壁上掛渣護爐的作用。

 4. 冶煉采用拉碳操作，能有效降低鋼渣的氧化性，并通過提高爐渣的黏度，能有效保護渣線爐襯。

 5. 冶煉過程溫度控制在1560℃以下，終點溫度控制在1640℃以內(nèi)，對爐襯的保護效果較好。