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      公司新聞

      電弧爐生產(chǎn)過(guò)程中常因爐料、設備、操作及電極本身質(zhì)量問(wèn)題

      電弧爐生產(chǎn)過(guò)程中常因爐料、設備、操作及電極本身質(zhì)量問(wèn)題或以上因素的交互影響而導致電極折斷,斷電極事故一方面會(huì )造成電弧爐間歇性停爐而影響其生產(chǎn)效率及現場(chǎng)生產(chǎn)組織工作;另一方面會(huì )增加電弧爐電極事故消耗,進(jìn)而增加電弧爐冶煉成本。因此,認真分析電弧爐電極折斷問(wèn)題,準確判斷電極折斷的真實(shí)原因并有效的指導現場(chǎng)生產(chǎn),可顯著(zhù)降低電弧爐電極折斷次數,從而大幅度提高電弧爐生產(chǎn)效率并降低煉鋼冶煉成本。

      電弧爐斷電極原因分析

      電極折斷通常發(fā)生在電極柱的最高接頭處或接頭螺紋孔處,但電極本體斷裂情況也偶有發(fā)生,具體斷裂方式見(jiàn)圖1。

      1 常見(jiàn)的電極斷裂方式


      爐料原因

      爐料的好壞不僅會(huì )影響電弧爐金屬收得率控制水平,同時(shí)也直接關(guān)系到電弧爐冶煉過(guò)程中的電極運行安全,爐料問(wèn)題導致的斷電極問(wèn)題主要表現在以下幾個(gè)方面。
      (1)爐料中混有橡膠、木質(zhì)品等不導電物。(2)爐料表面粘附有大量耐材、泥沙等不導電物。(3)起弧料導電性差,也會(huì )增加起弧階段電極折斷幾率。

      設備原因

      (1)電氣控制系統原因
      控制系統原因造成的故障通常表現為一定的重復性和必然性,對電極運行安全威脅極大,突出表現在以下幾個(gè)方面。①相序接反:正常情況下,電極旋緊方向應與電極工作時(shí)電磁力方向一致,但若在調試或檢修期間不慎將相序接反,易導致電極在冶煉過(guò)程中從接頭處松脫。電極松脫后輕則造成電極接頭處縫隙增加,電阻加大,導致接頭處發(fā)熱、發(fā)紅,氧化加速并最終導致下段脫落。重則直接脫落導致接頭螺紋報廢或冶煉過(guò)程中電極接頭直接震斷。相序電流和電極電磁力的判斷方法如圖2、圖3所示。按電流的正方向是由導線(xiàn)的起端至末端的規定,可標出各相電極的電流方向,用右手定則確定磁力線(xiàn)方向,左手定則確定電極外側表面受電磁力方向。電磁力大?。篎=I1×I2/d×10??[N/m],其中,I1,I2:相電流[A],d:電極間距離[m]。

      2 電極電流相序情況


      3 電極電磁力變化情況


      ②接地檢測信號接反:通常三相電極各相接地信號獨立檢測反饋,若不慎將其中任意兩相接地檢測信號接反,電極在冶煉過(guò)程中會(huì )發(fā)生先接觸爐料相因不能及時(shí)收到自身反饋信號而導致電極與廢鋼擠壓折斷。其故障特征:先接觸爐料的電極因其信號反饋相電極尚未接觸爐料而不會(huì )停止下降,繼續下降過(guò)程中因受力過(guò)大而折斷。③短網(wǎng)側測量電壓的三相電壓互感器中性點(diǎn)與電爐爐底外殼的連接線(xiàn)斷開(kāi)或接觸不良。在高壓送電后二次短網(wǎng)空載電壓三相平衡正常。在電極自動(dòng)下降過(guò)程中,某相電極下端接觸到爐內廢鋼時(shí),本來(lái)該相二次電壓應該下降到空載電壓的20%以下或更低,但由于電壓互感器中性點(diǎn)與電爐爐底外殼的連接線(xiàn)斷開(kāi)后,電極調節系統檢測不到該相對地電壓的降低,無(wú)法判斷電極已觸及爐料,電極調節系統控制電極繼續下降,導致電極與爐料擠壓折斷。該故障表現為不起弧總是折斷先接觸爐料的電極,同時(shí)該相電極二次電壓基本保持不變。(2)機械執行機構原因①電極升降液壓缸缸桿變形:液壓驅動(dòng)機構的制動(dòng)力變小或者系統的延時(shí)系數變大,則會(huì )延遲電極執行機構的動(dòng)作和響應速度,電極端頭與廢鋼可能發(fā)生較大碰撞,導致電極折斷。該故障往往表現為在正常冶煉過(guò)程中,三相電極負荷電流不平衡、不穩定和波動(dòng)大。②電極立柱間隙問(wèn)題:電極立柱間隙過(guò)大或過(guò)小都會(huì )影響電極調節反應靈敏度,間隙過(guò)大,易導致電極在起動(dòng)瞬間晃動(dòng)過(guò)大而折斷電極,間隙過(guò)小,會(huì )使電極調節系統反應遲鈍,遇過(guò)程塌料或觸及廢鋼時(shí)易折斷電極。③電極與小爐蓋間隙問(wèn)題:電極與小爐蓋間隙過(guò)小,電極下行過(guò)程中也會(huì )因電極與爐蓋間受力而別斷電極。④夾持器夾緊力不足:夾持器蝶簧斷裂或預緊力不足,易導致電極從夾頭內脫落而折斷電極。

      操作原因

      隨著(zhù)電弧爐冶煉相關(guān)知識的大量普及鋼廠(chǎng)對操作人員培訓力度的加大,崗位操作已逐步趨于規范化、標準化,因此,操作原因導致的斷電極幾率明顯下降,但仍需進(jìn)一步強調部分特殊環(huán)節的操作注意事項,力求徹底解決操作原因導致的斷電極問(wèn)題,常見(jiàn)的操作問(wèn)題主要有以下幾個(gè)方面。
      (1)配料及加料環(huán)節未能?chē)栏癜磁淞喜僮饕c(diǎn)進(jìn)行配料,出現重料、大塊料上移、不導電物入爐等嚴重配料問(wèn)題。加料過(guò)程中因天車(chē)對位或人為操作原因導致?tīng)t料入爐后嚴重偏斜,冶煉中后期集中塌落折斷電極等。(2)爐門(mén)清理環(huán)節叉車(chē)清理爐門(mén)時(shí)電極提升高度不夠,或將爐門(mén)口渣塊等導電性差的物料推至爐門(mén)口電極正下方等也會(huì )導致電極折斷事故。(3)續接及夾緊環(huán)節續接過(guò)程中吹掃、垂直度及預緊力不當會(huì )嚴重影響電極續接質(zhì)量,導致電極在上線(xiàn)使用過(guò)程中接頭強度下降,在冶煉過(guò)程中頻繁發(fā)生電極折斷事故。夾持部位在白線(xiàn)接頭區或緊挨白線(xiàn)處夾緊,會(huì )因接頭部位受傷或孔底螺紋較為脆弱部位受橫向剪力過(guò)大而折斷。(4)冶煉造渣環(huán)節熔化階段石灰等輔料加入過(guò)于集中或下料速度過(guò)快,易因電極下方爐料導電不良而折斷電極。另外,1、2、3三相電極發(fā)生斷裂的幾率應該是一樣的,如果有一相多于其他兩相,應考慮操作問(wèn)題,同時(shí)由于責任心問(wèn)題所造成的折斷,具體表現為夜班多于白班,節假日多于日常。

      電極質(zhì)量問(wèn)題

      因石墨電極質(zhì)量問(wèn)題造成的停產(chǎn)、斷澆等問(wèn)題將會(huì )產(chǎn)生大量的直接和間接成本,因此,煉鋼廠(chǎng)對電爐電極折斷問(wèn)題一直比較敏感,也尤為關(guān)注。
      石墨電極和接頭的連接區是電、熱、機械載荷較大且復雜的部位,也是常見(jiàn)斷裂的部位。就接頭質(zhì)量本身而言,接頭斷裂主要有以下幾個(gè)方面的原因:接頭體積密度低,則強度普遍較低,使用時(shí)易造成折斷(在中、重型料入爐比例大的爐次中表現尤為突出);電阻率偏高,通電時(shí)接頭部位溫度升高較快,會(huì )造成電極連接處接頭部位熱應力較大而折斷機率增加;接頭的抗折強度不夠,內裂接頭混入到成品接頭中也會(huì )導致頻繁斷裂問(wèn)題;接頭與本體加工精度配合不合理,也容易出現接頭折斷或本體縱裂問(wèn)題。通常電極本體發(fā)生折斷的機率較低,本體發(fā)生折斷主要有以下幾個(gè)方面的原因:電極本體螺孔有質(zhì)量缺陷;電極本體的體積密度和強度不夠;極本體與接頭指標、加工精度不匹配;電極抗熱震性能太差還會(huì )導致電極端部產(chǎn)生深度裂紋;另外,內部存在橫裂紋的電極混入到成品中未檢出、電極結構缺陷如針狀焦中混普通焦,也是造成電極本體斷裂的重要方面。


      具體控制措施及解決方法

      爐料方面

      (1)加強原料的驗收把關(guān)工作,進(jìn)料期間必須安排專(zhuān)人進(jìn)行現場(chǎng)監督檢查,砣鋼周邊耐材沾附量大或夾帶耐材的大塊砣鋼嚴禁入爐,帶渣量大的渣鋼必須進(jìn)行清渣處理。
      (2)配料時(shí)進(jìn)行二次檢查和篩選,嚴禁橡膠、木板等不導電物質(zhì)入爐。(3)陰雨天氣情況下泥沙量大的廢鋼、合金直接進(jìn)行退貨處理。(4)引弧料質(zhì)量要重點(diǎn)關(guān)注,嚴禁混有大塊重型廢鋼或打包塊。

      配料方面

      (1)嚴格按電爐配料單項目及配料層次進(jìn)行配料,導電性差的合金物料必須配入料籃中下部。
      (2)重廢、渣鋼及邊絲卷等易造成塌料的物料配入時(shí)盡最大可能將液壓抓斗放入料籃底部(料籃下部中間位置),降低重廢對料籃底部沖擊強度的同時(shí)避免加料時(shí)大料上翻,降低塌料斷電極風(fēng)險。(3)嚴禁加入未經(jīng)開(kāi)孔處理的密閉容器等易爆物質(zhì)。(4)料場(chǎng)地面進(jìn)行硬化處理,徹底解決陰雨天氣鋼鐵料表面沙土量大的問(wèn)題。

      設備方面

      (1)電氣控制系統問(wèn)題
      ①設備檢修后,必須用相序表檢測電極相序情況,若相序不正確需在高壓開(kāi)關(guān)柜的進(jìn)線(xiàn)或出線(xiàn)電纜中任意對調兩相即可,防止相序接反導致的電極松脫及折斷事故。②換爐或檢修結束,設備人員必須在電極帶電的情況下逐相測試電極接地信號反饋情況,確保信號反饋系統靈敏有效,同時(shí)保證逐相對應。③停爐和生產(chǎn)間隙對爐底中心線(xiàn)聯(lián)接狀況進(jìn)行檢查確認,發(fā)現有虛接、斷裂、斷股等問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行恢復。(2)機械執行機構原因①對手動(dòng)、自動(dòng)狀態(tài)電極提升、下降過(guò)程中,HMI操作畫(huà)面各相電極液壓缸壓力狀況進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注,行程中某個(gè)固定區域壓力總是明顯異常時(shí)可考慮液壓缸、立柱變形問(wèn)題。②電極立柱間隙以電極啟動(dòng)瞬間晃動(dòng)幅度不大,提升下降過(guò)程無(wú)明顯卡阻為佳,通常在0.2mm左右(塞尺測量數據)。③電極與小爐蓋電極孔間隙應至少保持50mm以上,同時(shí)各相間隙應盡可能保持一致。

      冶煉操作方面

      (1)每爐加料后,爐長(cháng)必須對入爐后的爐料狀況進(jìn)行檢查確認,發(fā)現電極周?chē)猩戏闹貜U、渣鋼及邊絲卷等大料或不導電物質(zhì)時(shí)及時(shí)處理(可借助矛鏈、夾鉗等工具將其拉、掛至遠離電極的周邊區域)。
      (2)若冶煉中后期頻繁出現粘附在爐壁的冷料突然塌落折斷電極問(wèn)題時(shí),可考慮對供電曲線(xiàn)進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化調整,重點(diǎn)是熔化期的供電檔位和供電曲線(xiàn)號的優(yōu)化調整。(3)高度重視斷電極事故處理結束后事故相電極下方爐料狀況的檢查確認及再次補投引弧料工作,防止爐料問(wèn)題導致的二次折斷事故。(4)續接電極作業(yè)過(guò)程中嚴格執行電爐續接電極操作規程中相關(guān)吹掃、清理規定,并最終用力矩扳手進(jìn)行緊固。(5)經(jīng)長(cháng)時(shí)間停爐后(尤其冬季氣溫較低的情況下)再次運行電極系統前為防止啟動(dòng)瞬間因晃動(dòng)幅度過(guò)大將電極擺斷,按以下規定進(jìn)行操作:①三相均未安裝電極,可在液壓系統起動(dòng)后先反復提升下降電極橫臂數次,待系統穩定后再安裝電極。②三相均裝有電極,禁止三相同時(shí)提升或下降,先進(jìn)行單相點(diǎn)動(dòng)提升或下降,待系統穩定后再同時(shí)提升或下降電極。③因特殊原因造成下線(xiàn)電極長(cháng)度過(guò)長(cháng),再次續接上線(xiàn)后必須確認夾頭上部部分及爐蓋內部分電極長(cháng)度,避免出鋼或旋爐蓋過(guò)程中將電極別斷。

      電極質(zhì)量方面

      解決電極質(zhì)量方面的問(wèn)題,關(guān)鍵是嚴把電極采購及入廠(chǎng)驗收關(guān),對于接頭、本體指標不符合超高功率石墨電極要求的,禁止上線(xiàn)使用。同時(shí),各廠(chǎng)可結合自身設備、爐料條件和電極供貨廠(chǎng)家共同摸索適合本廠(chǎng)冶煉條件的電極性能指標,從而逐步明確后續電極供貨理化指標要求。另外,要高度重視電極折斷后的原因分析及責任劃分工作,避免因責任不清導致斷電極事故長(cháng)期不能得到有效解決的問(wèn)題。

      通過(guò)多年對電弧爐斷電極問(wèn)題的持續跟蹤和研究,分析總結出導致電極折斷的各種因素和環(huán)節,并有針對性的制定了一系列控制措施和現場(chǎng)解決方案,將我公司電弧爐斷電極次數由原來(lái)的每月8次以上降低到目前的2次以下,有效的解決了爐料、設備、現場(chǎng)操作及電極質(zhì)量問(wèn)題導致的斷電極問(wèn)題,同時(shí)為電極折斷后的責任劃分問(wèn)題提供了參考依據。

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