在煉鋼生產中如何降低石墨電極消耗

魯立華

中國石化集團江漢石油管理局 第四機械廠 （湖北 潛江 434024）

在煉鋼生產中如何降低石墨電極消耗

魯立華

中國石化集團江漢石油管理局 第四機械廠 （湖北 潛江 434024）

石墨電極消耗率是電爐煉鋼生產的一個重要技術經濟指標。近年來我廠1.5t電弧爐煉鋼生產中，石墨電極消耗率呈現上升趨勢。針對這一問題，我們實施現場攻關，發現電極折斷消耗是石墨電極消耗大的主要原因。通過對電弧爐設備大修、改善煉鋼環境、規范爐前操作行為，有效地解決了煉鋼生產中電極折斷消耗高的問題，使石墨電極消耗率從18.7kg/t降低到8.4kg/t，且取得了良好的技術效果和經濟效益。

電弧爐煉鋼 石墨電極 折斷消耗 自然消耗

電弧爐煉鋼是集技術性、危險性、辛苦性于一體的行業。電弧爐是電爐煉鋼的主要設備。其原理類似于電焊機焊接金屬。金屬爐料相當于焊件，電極相當于電焊條，在電爐煉鋼過程中起傳輸電流和引發電弧的作用。金屬爐料就是在 5 000℃以上的電弧加熱下被熔化為鋼水的。石墨電極主要以石油焦為原料，以瀝青作黏接劑，經煅燒、高壓成型、焙燒、機加工而制成，其價格昂貴，它是電爐煉鋼過程中的重要消耗品之一。

1 面臨的主要問題

（1）近兩年來我廠在煉鋼生產中石墨電極消耗率呈上升趨勢，尤其是 2009年 9～12月上升到18.7kg/t。

（2）石墨電極屬于貴重材料價值高，生產成本大幅度增加。

（3）目前我國生產超高功率石墨電極的主要原料——針狀石油焦仍需從國外進口，我國目前高功率和超高功率石墨電極的原料嚴重短缺。

2 石墨電極消耗現狀統計分析

2.1 數據統計

在電弧爐煉鋼過程中電極消耗形式一般有自然消耗、折斷消耗、殘頭消耗、接頭破損消耗等幾類。為了解決石墨電極消耗高的問題，我們重點對2009年9～12月的石墨電極的各種形式的消耗數據做了歸納整理，見表1。

表1 2009年9～12月石墨電極消耗情況統計表

從表1中可以看出,折斷消耗占55.8%，自然消耗占38.2%，兩項之和占電極消耗量總數的94.0%。因此，我們認為要降低石墨電極消耗應從以上兩項入手。

2.2 石墨電極消耗高的主要因素

2009年9 ～12月廠冶煉鋼水284.12t，電極折斷消耗、自然消耗率分別為10.43kg／t和7.14kg／t。據冶金行業資料介紹：正常狀態下折斷消耗和自然消耗分別占總消耗的5%和80%左右。我們將廠下達9.0kg/t的經濟指標加以轉換，則折斷消耗和自然消耗理想指標應為0.45kg/t和7.2kg/t，而實際折斷消耗和自然消耗指標為10.43kg/t和7.14kg/t?？煽闯鲎匀幌穆试诶硐胫狄詢惹业陀诶硐胫?，說明電極自然消耗處在受控狀態，而折斷消耗率卻大幅度超過理想值。由此得出結論，石墨電極消耗率高的主要因素是折斷消耗。

3 折斷消耗原因分析

針對石墨電極折斷消耗高這一主要問題，技術人員與現場操作員工對折斷消耗原因進行了反復確認，確定主要原因有以下4點。

3.1 電極橫臂傾斜

電極夾持器懸臂不正時導致電極傾斜，偏離電極孔中心，上下運動過程中與耐火磚發生“打架”現象，電極因受到摩擦力而被折斷。經現場確認，在用的1.5t電弧爐距上次大修后已有5a的運行經歷，加之電爐工作環境惡劣，常年在高溫、粉塵和腐蝕性氣體的環境下運行，各種部件已嚴重氧化、變形?，F場檢測，夾持器橫臂傾斜距離達15mm以上（如圖1所示）。

圖1 電極傾斜示意圖

3.2 爐蓋電極孔嚴重變形

爐蓋電極孔長期受高溫鋼水的烘烤和氧化的影響，不斷出現漏水現象。補焊多次后，已使電極孔嚴重變形，造成電極孔耐火磚錯位。電極緊靠著耐火磚作垂直運動時與耐火磚產生嚴重摩擦，電極發生折斷。

3.3 夾持器內孔不平整

夾持器內孔不光滑，凹凸不平，與石墨電極存在點接觸。該接觸部位電流密度急劇增大，往往產生幾倍甚至幾十倍的電流而引發電弧發生，電極打火現象。打火嚴重時會將電極打斷，生產過程中這種現象非常普遍。夾持器每打火一次，都會將夾持器內孔表面破壞一次，破壞的表面又加劇了打火，如此形成惡性循環。當夾持器內孔破壞到一定程度時就會頻繁打火。經現場檢查3個夾持器有2個內孔已嚴重凹凸不平，電極折斷現象頻繁發生。

3.4 煉鋼現場光線太暗

電弧的沖擊和震動，使電極接頭易出現松動，加之煉鋼作業均在夜間進行，煉鋼現場煙霧、粉塵嚴重，照明度達不到要求，影響爐前工觀察電極松動情況，因電極接頭松動脫落導致電極折斷。

4 技術方案確定及實施

根據以上分析結果，石墨電極折斷消耗高的主要原因是：電極橫臂傾斜、爐蓋電極孔嚴重變形、夾持器內孔不平整光潔、煉鋼現場光線太暗，針對這些影響因素，我們制定了技術方案。

4.1 電弧爐大修

我們邀請電爐生產廠專業人員來廠作現場技術指導，分廠組織技術人員、維修鉗工、煉鋼工等10多人對電弧爐機械傳動裝置進行了大修。

（1）更換了升降機構的鼓輪：使升降裝置在立柱上平穩運行；

（2）調整了鼓輪與立柱上滑動槽之間的間隙：將單邊間隙調整為1mm（電弧爐生產廠家規定為1～ 2mm）,使鼓輪在立柱上的垂直運動方向不再發生傾斜；

（3）校正了電極橫臂與立柱的垂直度，橫梁完全垂直于電極孔軸線，保證了電極在電極孔內上下周邊間距完全均勻一致；

（4）更換了水冷銅管與立柱連接處的絕緣材料，增加了電爐運行的安全性和可靠性；

（5）對傾爐油缸、爐蓋提升汽缸進行了拆卸、清洗和維護。

通過對電弧爐的大修，徹底改善了電極運行的工作環境和性能，從設備上消除對電極折斷的影響。符合電爐生產廠家規定允許的電極傾斜距離≤2.0mm的要求。

4.2 減小夾持器內孔表面粗糙度

為了減小夾持器內孔粗糙度。用鋼絲刷清除夾持器內孔沾附的銅屑、灰塵等，保持內孔的清潔；用手提砂輪機、銼刀磨平夾持器內壁，將內孔表面粗糙度控制在Ra12.5μm以下；制定夾持器使用規定（即在無嚴重打火的前提下，做到“每天清掃，每月打磨，半年更新”）。設備員定期或不定期檢查。

4.3 校正爐蓋電極孔

對爐蓋電極孔凹凸不平處進行了補焊、打磨及水壓試驗，但在使用過程中仍頻頻出現漏水現象。最終我們將使用多年的爐蓋進行了更換，徹底消除了因爐蓋電極孔變形、補焊焊縫對電極運行造成的不利影響。

4.4 提高煉鋼現場照明度

電爐運行時電弧的沖擊和震動作用，使電極接頭經常出現松動。為了提高現場照明度以減少因接頭脫扣造成的電極折斷現象，一工間改用大功率燈泡，二增加燈泡數量。采取以上措施后，煉鋼現場光線明亮，爐前工可清晰看到電弧爐運行狀況，再未發生因接頭脫扣造成的電極折斷現象。

5 實施效果

5.1 經濟效益

電極節約價值：市場價格14 000元/t左右,2010年4月至2010年12月冶煉鋼水1 980t，則計算期內：節省電極消耗成本=電極價格×(活動前電極消耗率－活動后電極消耗率)×計算期內鋼水噸位=14元/kg×（18.7kg/t－8.4kg/t）×1 980t=285 516元。攻關支出費用：技術指導費4 000元,更換零部件33 260元,其它2 350元,合計：39 610元。4～12月實際節約成本=電極節約價值-攻關支出費用=285 516元-39 610元=245 906元。

5.2 社會效益

石墨電極在我國屬于貴重緊俏物質，目前我國生產石墨用原材料——針狀石油焦還需從國外進口。特別是高功率和超高功率石墨電極嚴重缺乏。對此問題的有效解決，為國家節約資源、為廠節本降耗做出了可喜的貢獻。

6 結束語

降低電極消耗率課題的完成，使爐前工勞動強度大大降低，員工身受其益。同時小組成員深刻體會到采用PDCA循環方法，解決生產實際問題的重要性。不僅積累了電弧爐的操作經驗，同時也提高了員工的技術攻關能力和積極參與管理的積極性，而且還取得了約25萬元的可觀經濟效益。為了規范爐前操作行為，我們重新修訂了工藝操作規程《電弧爐煉鋼工藝守則》，下發到班組遵照執行，實行標準化作業。真正做到讓標準代替習慣，使習慣達到標準化，讓結果符合標準，將石墨電極消耗量控制在或接近于理想狀態。

The consumption rate of graphite electrode is one important technical and economic index in the steelmaking production of electric furnace.In the steelmaking production of 1.5t electric-arc furnace of our factory in recent years,the consumption rate of graphite electrode took on the rising trend.According to this problem,the field research in our factory was carried out,finding that the main cause of large consumption about graphite electrode is the fracture consumption of electrode.By repairing the electric arc devices widely,improving the environment of steelmaking,and normalizing the operation behavior before the furnace,the problem about the high consumption of electrode fracture in the steelmaking production has been solved,together with the consumption rate of graphite electrode being reduced from 18.7kg/t to 8.4kg/t,and the better technical effects and economic benefits being achieved.

the steelmaking of electric-arc furnace;graphite electrode;fracture consumption;natural consumption

魯立華 （1957-），女，1983年畢業于江漢石油學院礦場機械專業?，F在中國石化集團江漢石油管理局第四機械廠從事質量管理工作。

張簫鈴

2011-01-06