電渣爐（25t底抽錠式）冶煉控制
吳子君
摘 要 近年來國內特鋼企業新上電渣爐項目較多，電渣鋼由于有較高的純凈度和良好的組織致密性，廣泛用于風電、核電、航空、鐵道車輛和其他有特殊要求的工業產品上，屬特鋼之中的特鋼。因此對電渣鋼的冶煉控制要求也相對較高。
此25t電渣爐由于使用了TDHP2200/10有載無極磁性調壓和底抽錠技術，與過去有載有級固定式電渣爐相比有很大的優越性、冶煉控制上也有很大差異，加之沒有同類型設備冶煉經驗參考，冶煉控制難度較大，所出現的不少問題也是以往電渣爐廠家所沒有的。
電渣爐在調試及生產冶煉中，先后解決了對電渣錠彎曲變形的控制；結晶器校正、防跑渣便捷處理法；結晶器防偏心自由度控制；V/I參數分期調整控制法；中后期換渣補渣的操作控制；填充工藝優化實踐；跳電超時恢復冶煉的控制方法；漏鋼漏渣事故生產補救控制實踐；電渣重熔節能實踐；9Cr2MoΦ700電渣鋼表面質量成因分析與處理；大功率冶煉下液面晃動的控制等。總結和探索淮鋼25t電渣爐生產冶煉中出現的問題對以后的生產冶煉質量控制具有一定的意義。
關鍵詞 ：工藝流程 電渣爐 冶煉控制。
1、25tESR生產工藝流程
自產連鑄坯、外購模鑄坯→質量檢驗表面清理→與假電極焊接成自耗電極→結晶器校正對中、烘烤渣料到位→啟動循環水、除塵設施→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）換渣補渣→正常冶煉→填充補縮→冶煉完畢→液渣凝固→平臺下降→底車開出→吊出鋼錠→保溫坑緩冷→取樣化驗→切頭切尾精整修磨→檢驗入庫。
2、25tESR主要技術參數
2.1設計額定參數
二次電壓：50V~90V；二次電流：
2.2實際冶煉工況參數
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二級自動化。
冶煉狀態：常溫常壓水冷、無氣體保護。
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常見設備故障及控制
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常見故障 |
運行現象 |
故障點 |
處理措施 |
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變壓器高壓跳電 |
冶煉時電壓電流突然中斷 |
過載保護 連鎖保護 |
停止抽錠，抬升電極，降低冷卻水流量；故障檢查、保護復位、恢復冶煉。 |
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冶煉時電極升降異常 |
電流持續增加、電極無回升、電機不反轉。 抬電極時快慢速無法實現。 |
電極升降傳感器、編碼器、變頻器。 |
切斷高壓、抬起電極、必要時用行車吊出電極。降低冷卻水流量、關閉爐口除塵風機。檢測故障點復位確認后送電冶煉。 |
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冶煉時V/I波動異常 |
V/I曲線上下波動異常。 電極升降不穩。 電機回轉延時， |
電磁抱閘。 V/I信號反饋、延時調節。 |
調整抱閘 PID參數調整。 |
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抽錠系統異常 |
引錠板、底水箱放電。 |
緊固件松動 |
停止抽錠，重新緊固。 |
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抽錠過載 |
結晶器脫錠阻力大。 |
抽錠選手動、點動回頂再抽錠。 |
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過抽錠 |
抱閘松動失靈 |
停止抽錠，檢查更換線圈、調整抱閘行程。 |
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結晶器故障 |
進出水壓差異常。 |
進出水軟管 結晶器水垢 |
疏導進出水軟管，適當調整冷卻水流量。作業前清理水垢 |
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抽錠阻力大、電渣錠表面有劃痕。 |
結晶器內壁變形、劃痕損傷。 |
使用前加強檢查，有損傷必須修磨完好。必要時更換新結晶器。 |
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抽錠后結晶器偏中。 |
結晶器限位 |
增加結晶器自由度限位。 |
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系統報警 |
報警顯示 |
報警記錄 |
據報警記錄故障修復。如系統正常、屬誤報警，可消除報警、復位冶煉。 |
3.2常見生產事故控制與防范
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生產事故 |
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、電流設定不合理；操作不當。 |
手動控制、保持合理弧距；下限電壓起弧、起弧后再適當調高電壓保持長弧及電弧穩定；引錠板與底水箱銅板接觸面應打磨平整，保證其充分接觸和穩定；用干燥石墨粉補充調節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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造渣時跑渣 |
結晶器與引錠板之間有縫隙沒有填實壓緊。 |
用石棉布密封需在接縫內側圍加渣料；用石綿繩密封必須排緊并壓實。 |
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造渣時噴濺或爆炸。 |
渣料沒有烘干； 造渣時渣料加的太快氣體不能及時排出； 塌料。 |
保證渣料烘干時間并達到規定溫度； 造渣時渣料應均勻加少量入，讓氣體充分發散； 渣池形成后及時用木棒清理結附在結晶器壁上的渣殼； 加渣時操作人員需穿戴專用安全防護用品。 |
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漏鋼（根據漏鋼程度采取相應措施，輕微漏鋼可暫停抽錠、繼續冶煉；嚴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救措施） |
渣溫過高 |
降低熔池功率或適當增加冷卻水流量。 |
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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 |
停止抽錠、根據V/I分期操作原則，及時調整V/I參數、保持V/I趨勢穩定。 |
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渣系性能與所煉鋼種不相適應； |
依據渣、金相圖及實踐合理配置相應渣系。 |
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中后期熔渣變性、冶金性能降低 |
換渣、補新渣。 |
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渣皮被擊穿。 |
加強熔池脫氧、防止外來元素侵入；使用氬氣保護。 |
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質量問題 |
成因分析 |
預防及控制措施 |
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底部麻、夾渣 （圖一、二） |
渣溫低、溫降大。 |
冶煉初期須進一步提升渣溫，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） |
填充時間不足。 |
優化填充工藝，保證填充時間。 |
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電渣錠表面縮孔 （圖六） |
抽錠速度過快、金屬溶液不能及時補充。 |
合理控制抽錠速度與熔速匹配。 |
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裂 紋 |
應力、冷卻不均。 |
及時做好電渣錠保溫緩冷工作。 |
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冷隔夾渣 （圖十三） |
多發生在換電極處、漏鋼部位及填充后。多因中途停止冶煉，操作不當熔池溫度降低。 |
縮短交換電極時間；重新冶煉時須提升渣溫并估測金屬熔池高度。 |
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渣 溝 （圖三） |
冶煉操作不當造成一定時間內渣溫降低又回升的波動所形成。 |
精心操作、穩定V/I趨勢，保證熔池功率的穩定。 |
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表面夾渣 （圖四） |
V/I不匹配；液面波動、渣金界面不穩定，靠近結晶器壁周圍即將凝固的鋼液捕獲那些卷入未能及時上浮的熔渣。 |
合理調整V/I參數。 添加一些能降低渣熔點流動性好的渣組元。 按照處理熔池晃動的控制方法盡快穩定熔池。 |
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尾部氧含量高 |
冶煉時間長、渣中聚集較多夾雜物、渣氧化重。 |
加強脫氧、使用氬氣保護； 條件容許可補少量新渣。 |
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C、Si、Mn、Al、Ti等易氧化元素燒損或出格。 |
易氧化元素燒損多因渣溫較高、渣中氧含量偏高。 成分出格多由于坯料成分不均或冶煉時補料過量所致。 |
穩定熔池輸入功率； 加強脫氧、使用氬氣保護； 使用成分符合要求的坯料； 嚴格控制過小料、確保精確過料。 |
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成分偏析 |
熔池溫度不穩定； 冷卻水流量變動； 坯料本身成分偏析。 |
保證坯料合格； 維持穩定的熔池溫度； 對成分容易偏析的鋼種要穩定冷卻水流量。 |
所煉鋼種：45鋼、35CrMo、40Cr、42CrMo、TU48C、9Cr2Mo等。
有載無極磁性調壓變壓器在25t電渣爐上的應用使冶煉參數的設定更加方便。但由于V/I反饋系統、電極調節系統與此變壓器的使用響應特性之間在控制精度上還有待提高，如響應時長的問題。由此造成冶煉時電流、電壓波動大，增加了冶煉控制的難度。
電渣鋼品種合金比較高，對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；其實沒有萬能渣，每種渣系只適合某類鋼種的冶煉。設計合理的電渣重熔渣系有利于生產冶煉控制的順行和提高電渣鋼的質量。
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