電渣爐（25t底抽錠式）冶煉控制
吳子君
摘 要 近年來國(guó)內(nèi)特鋼企業(yè)新上電渣爐項(xiàng)目較多，電渣鋼由于有較高的純凈度和良好的組織致密性，廣泛用于風(fēng)電、核電、航空、鐵道車輛和其他有特殊要求的工業(yè)產(chǎn)品上，屬特鋼之中的特鋼。因此對(duì)電渣鋼的冶煉控制要求也相對(duì)較高。
此25t電渣爐由于使用了TDHP2200/10有載無極磁性調(diào)壓和底抽錠技術(shù)，與過去有載有級(jí)固定式電渣爐相比有很大的優(yōu)越性、冶煉控制上也有很大差異，加之沒有同類型設(shè)備冶煉經(jīng)驗(yàn)參考，冶煉控制難度較大，所出現(xiàn)的不少問題也是以往電渣爐廠家所沒有的。
電渣爐在調(diào)試及生產(chǎn)冶煉中，先后解決了對(duì)電渣錠彎曲變形的控制；結(jié)晶器校正、防跑渣便捷處理法；結(jié)晶器防偏心自由度控制；V/I參數(shù)分期調(diào)整控制法；中后期換渣補(bǔ)渣的操作控制；填充工藝優(yōu)化實(shí)踐；跳電超時(shí)恢復(fù)冶煉的控制方法；漏鋼漏渣事故生產(chǎn)補(bǔ)救控制實(shí)踐；電渣重熔節(jié)能實(shí)踐；9Cr2MoΦ700電渣鋼表面質(zhì)量成因分析與處理；大功率冶煉下液面晃動(dòng)的控制等?？偨Y(jié)和探索淮鋼25t電渣爐生產(chǎn)冶煉中出現(xiàn)的問題對(duì)以后的生產(chǎn)冶煉質(zhì)量控制具有一定的意義。
關(guān)鍵詞 ：工藝流程 電渣爐 冶煉控制。
1、25tESR生產(chǎn)工藝流程
自產(chǎn)連鑄坯、外購(gòu)模鑄坯→質(zhì)量檢驗(yàn)表面清理→與假電極焊接成自耗電極→結(jié)晶器校正對(duì)中、烘烤渣料到位→啟動(dòng)循環(huán)水、除塵設(shè)施→石墨電極造渣→交換自耗電極→通電冶煉→抽錠→自耗電極熔盡↔交換電極→（中后期）換渣補(bǔ)渣→正常冶煉→填充補(bǔ)縮→冶煉完畢→液渣凝固→平臺(tái)下降→底車開出→吊出鋼錠→保溫坑緩冷→取樣化驗(yàn)→切頭切尾精整修磨→檢驗(yàn)入庫(kù)。
2、25tESR主要技術(shù)參數(shù)
2.1設(shè)計(jì)額定參數(shù)
二次電壓：50V~90V；二次電流：
2.2實(shí)際冶煉工況參數(shù)
起弧電壓55V；造渣電壓65V；冶煉電壓：爐口電壓+5V；填充電壓：爐口電壓-5V；造渣電流4000~
3、冶煉控制
3.1冶煉控制條件
控制方式：PLC二級(jí)自動(dòng)化。
冶煉狀態(tài)：常溫常壓水冷、無氣體保護(hù)。
重熔渣系：NF37渣。金屬電極：連鑄圓坯、模鑄圓坯。
脫 氧 劑：AI粉、炭化鈣。
3.2常見設(shè)備故障及控制
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常見故障 |
運(yùn)行現(xiàn)象 |
故障點(diǎn) |
處理措施 |
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變壓器高壓跳電 |
冶煉時(shí)電壓電流突然中斷 |
過載保護(hù) 連鎖保護(hù) |
停止抽錠，抬升電極，降低冷卻水流量；故障檢查、保護(hù)復(fù)位、恢復(fù)冶煉。 |
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冶煉時(shí)電極升降異常 |
電流持續(xù)增加、電極無回升、電機(jī)不反轉(zhuǎn)。 抬電極時(shí)快慢速無法實(shí)現(xiàn)。 |
電極升降傳感器、編碼器、變頻器。 |
切斷高壓、抬起電極、必要時(shí)用行車吊出電極。降低冷卻水流量、關(guān)閉爐口除塵風(fēng)機(jī)。檢測(cè)故障點(diǎn)復(fù)位確認(rèn)后送電冶煉。 |
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冶煉時(shí)V/I波動(dòng)異常 |
V/I曲線上下波動(dòng)異常。 電極升降不穩(wěn)。 電機(jī)回轉(zhuǎn)延時(shí)， |
電磁抱閘。 V/I信號(hào)反饋、延時(shí)調(diào)節(jié)。 |
調(diào)整抱閘 PID參數(shù)調(diào)整。 |
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抽錠系統(tǒng)異常 |
引錠板、底水箱放電。 |
緊固件松動(dòng) |
停止抽錠，重新緊固。 |
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抽錠過載 |
結(jié)晶器脫錠阻力大。 |
抽錠選手動(dòng)、點(diǎn)動(dòng)回頂再抽錠。 |
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過抽錠 |
抱閘松動(dòng)失靈 |
停止抽錠，檢查更換線圈、調(diào)整抱閘行程。 |
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結(jié)晶器故障 |
進(jìn)出水壓差異常。 |
進(jìn)出水軟管 結(jié)晶器水垢 |
疏導(dǎo)進(jìn)出水軟管，適當(dāng)調(diào)整冷卻水流量。作業(yè)前清理水垢 |
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抽錠阻力大、電渣錠表面有劃痕。 |
結(jié)晶器內(nèi)壁變形、劃痕損傷。 |
使用前加強(qiáng)檢查，有損傷必須修磨完好。必要時(shí)更換新結(jié)晶器。 |
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抽錠后結(jié)晶器偏中。 |
結(jié)晶器限位 |
增加結(jié)晶器自由度限位。 |
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系統(tǒng)報(bào)警 |
報(bào)警顯示 |
報(bào)警記錄 |
據(jù)報(bào)警記錄故障修復(fù)。如系統(tǒng)正常、屬誤報(bào)警，可消除報(bào)警、復(fù)位冶煉。 |
3.2常見生產(chǎn)事故控制與防范
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生產(chǎn)事故 |
主要原因 |
控制措施 |
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底水箱銅板擊穿或打弧受損。 |
起弧電壓、電流設(shè)定不合理；操作不當(dāng)。 |
手動(dòng)控制、保持合理弧距；下限電壓起弧、起弧后再適當(dāng)調(diào)高電壓保持長(zhǎng)弧及電弧穩(wěn)定；引錠板與底水箱銅板接觸面應(yīng)打磨平整，保證其充分接觸和穩(wěn)定；用干燥石墨粉補(bǔ)充調(diào)節(jié)引錠板與底水箱接觸面間的平整度。 如底水箱擊穿漏水停止冶煉。 |
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造渣時(shí)跑渣 |
結(jié)晶器與引錠板之間有縫隙沒有填實(shí)壓緊。 |
用石棉布密封需在接縫內(nèi)側(cè)圍加渣料；用石綿繩密封必須排緊并壓實(shí)。 |
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造渣時(shí)噴濺或爆炸。 |
渣料沒有烘干； 造渣時(shí)渣料加的太快氣體不能及時(shí)排出； 塌料。 |
保證渣料烘干時(shí)間并達(dá)到規(guī)定溫度； 造渣時(shí)渣料應(yīng)均勻加少量入，讓氣體充分發(fā)散； 渣池形成后及時(shí)用木棒清理結(jié)附在結(jié)晶器壁上的渣殼； 加渣時(shí)操作人員需穿戴專用安全防護(hù)用品。 |
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漏鋼（根據(jù)漏鋼程度采取相應(yīng)措施，輕微漏鋼可暫停抽錠、繼續(xù)冶煉；嚴(yán)重漏鋼須停止抽錠停止冶煉視其渣況和鋼液量決定是否采取補(bǔ)救措施） |
渣溫過高 |
降低熔池功率或適當(dāng)增加冷卻水流量。 |
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抽錠速度過快 |
降低抽錠速度、少抽、勤抽，與熔速相匹配。 |
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V/I不匹配熔池晃動(dòng) |
停止抽錠、根據(jù)V/I分期操作原則，及時(shí)調(diào)整V/I參數(shù)、保持V/I趨勢(shì)穩(wěn)定。 |
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渣系性能與所煉鋼種不相適應(yīng)； |
依據(jù)渣、金相圖及實(shí)踐合理配置相應(yīng)渣系。 |
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中后期熔渣變性、冶金性能降低 |
換渣、補(bǔ)新渣。 |
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渣皮被擊穿。 |
加強(qiáng)熔池脫氧、防止外來元素侵入；使用氬氣保護(hù)。 |
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質(zhì)量問題 |
成因分析 |
預(yù)防及控制措施 |
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底部麻、夾渣 ?。▓D一、二） |
渣溫低、溫降大。 |
冶煉初期須進(jìn)一步提升渣溫，保證渣化透、渣溫均勻；控制冷卻水流量，降低熱損。 |
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尾部凹陷、縮孔 （圖五、十一） |
填充時(shí)間不足。 |
優(yōu)化填充工藝，保證填充時(shí)間。 |
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電渣錠表面縮孔 （圖六） |
抽錠速度過快、金屬溶液不能及時(shí)補(bǔ)充。 |
合理控制抽錠速度與熔速匹配。 |
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裂 紋 |
應(yīng)力、冷卻不均。 |
及時(shí)做好電渣錠保溫緩冷工作。 |
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冷隔夾渣 （圖十三） |
多發(fā)生在換電極處、漏鋼部位及填充后。多因中途停止冶煉，操作不當(dāng)熔池溫度降低。 |
縮短交換電極時(shí)間；重新冶煉時(shí)須提升渣溫并估測(cè)金屬熔池高度。 |
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渣 溝 （圖三） |
冶煉操作不當(dāng)造成一定時(shí)間內(nèi)渣溫降低又回升的波動(dòng)所形成。 |
精心操作、穩(wěn)定V/I趨勢(shì)，保證熔池功率的穩(wěn)定。 |
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表面夾渣 （圖四） |
V/I不匹配；液面波動(dòng)、渣金界面不穩(wěn)定，靠近結(jié)晶器壁周圍即將凝固的鋼液捕獲那些卷入未能及時(shí)上浮的熔渣。 |
合理調(diào)整V/I參數(shù)。 添加一些能降低渣熔點(diǎn)流動(dòng)性好的渣組元。 按照處理熔池晃動(dòng)的控制方法盡快穩(wěn)定熔池。 |
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尾部氧含量高 |
冶煉時(shí)間長(zhǎng)、渣中聚集較多夾雜物、渣氧化重。 |
加強(qiáng)脫氧、使用氬氣保護(hù)； 條件容許可補(bǔ)少量新渣。 |
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C、Si、Mn、Al、Ti等易氧化元素?zé)龘p或出格。 |
易氧化元素?zé)龘p多因渣溫較高、渣中氧含量偏高。 成分出格多由于坯料成分不均或冶煉時(shí)補(bǔ)料過量所致。 |
穩(wěn)定熔池輸入功率； 加強(qiáng)脫氧、使用氬氣保護(hù)； 使用成分符合要求的坯料； 嚴(yán)格控制過小料、確保精確過料。 |
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成分偏析 |
熔池溫度不穩(wěn)定； 冷卻水流量變動(dòng)； 坯料本身成分偏析。 |
保證坯料合格； 維持穩(wěn)定的熔池溫度； 對(duì)成分容易偏析的鋼種要穩(wěn)定冷卻水流量。 |
所煉鋼種：45鋼、35CrMo、40Cr、42CrMo、TU48C、9Cr2Mo等。
有載無極磁性調(diào)壓變壓器在25t電渣爐上的應(yīng)用使冶煉參數(shù)的設(shè)定更加方便。但由于V/I反饋系統(tǒng)、電極調(diào)節(jié)系統(tǒng)與此變壓器的使用響應(yīng)特性之間在控制精度上還有待提高，如響應(yīng)時(shí)長(zhǎng)的問題。由此造成冶煉時(shí)電流、電壓波動(dòng)大，增加了冶煉控制的難度。
電渣鋼品種合金比較高，對(duì)渣系的特性有特殊的要求。因電渣爐冶煉使用渣系較為單一、也較少添加其他組元成分；其實(shí)沒有萬能渣，每種渣系只適合某類鋼種的冶煉。設(shè)計(jì)合理的電渣重熔渣系有利于生產(chǎn)冶煉控制的順行和提高電渣鋼的質(zhì)量。