馬潤森

（晉能控股裝備制造集團中央機廠鑄造車間，山西 大同 037000）

目前，我國鑄造企業(yè)主要以電弧爐煉鋼為主，該種煉鋼方式相比于傳統(tǒng)氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼方式，不僅所消耗的原料鋼鐵較少，而且在煉鋼過程中所排放的CO2量也非常少[1]。因此，電弧爐煉鋼方式被廣泛應(yīng)用。電弧爐煉鋼方式主要以廢棄鋼鐵和少量生鐵為原料，其煉鋼主要能源為電能。隨著工業(yè)的發(fā)展，對鋼鐵的需求量越來越大，對煉鋼工業(yè)的效率提出了更高的要求，尤其是對能量利用率、生產(chǎn)率以及電耗等方面的要求。

1 電弧爐煉鋼液壓系統(tǒng)的改造

液壓系統(tǒng)為電弧爐煉鋼中的關(guān)鍵系統(tǒng)，電弧爐的各項動作均是通過液壓系統(tǒng)實現(xiàn)控制。因此，電弧爐液壓系統(tǒng)正常與否直接決定設(shè)備能否正常運行。目前，電弧爐液壓系統(tǒng)主要存在電弧爐傾動時發(fā)生了非常劇烈的振動、液壓泵的打壓工序存在滯后現(xiàn)象、無法對液壓泵的電極升降系統(tǒng)進行在線維修等問題。

1.1 電弧爐傾動振動劇烈問題原因分析及改造

在實際生產(chǎn)中，當(dāng)電弧爐出渣時，液壓油缸會出現(xiàn)顫動現(xiàn)象，進而引發(fā)電弧爐出現(xiàn)劇烈振動。電弧爐出現(xiàn)劇烈的振動，不僅會導(dǎo)致鋼渣外溢，而且還會導(dǎo)致鋼渣出現(xiàn)噴濺的現(xiàn)象，同時，劇烈的振動還會導(dǎo)致鋼渣進入鋼包中，影響最終所煉鋼鐵的質(zhì)量。

原因分析：電弧爐傾動對應(yīng)液壓部件的動作為通過油缸活塞桿下移實現(xiàn)，在傾動過程中由于液壓油缸上腔壓力在0.6 MPa上下浮動，而該液壓系統(tǒng)中液控單向閥的啟動壓力為0.6 MPa，導(dǎo)致液控單向閥頻繁地開啟關(guān)閉，從而引起電弧煉鋼爐時動時停，直接表現(xiàn)為電弧爐出現(xiàn)了振動現(xiàn)象。

改造方案：鑒于上述由于液壓油缸上腔壓力導(dǎo)致液控單向閥頻繁開啟或關(guān)閉，將液控單向閥的控制油管改進為單獨控制回路，即可實現(xiàn)對液控單向閥開啟與關(guān)閉的主動控制，其直接控制部件為二位三通的電磁球閥[2-3]。

1.2 柱塞泵打壓操作滯后問題的原因分析及改造

目前，電弧爐柱塞泵的液壓控制回路與整個系統(tǒng)的主回路是連接在一起的。在實際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電弧爐已經(jīng)正常啟動，柱塞泵卻無法達到其啟動所需的壓力，從而導(dǎo)致電弧爐出現(xiàn)傾動、爐蓋旋轉(zhuǎn)以及電機升降動作異常的情況。同時，由于柱塞泵打壓滯后的問題，導(dǎo)致無法對液壓泵進行及時更換，從而影響了整個鋼鐵冶煉工藝[4-6]。

原因分析：電弧爐整個液壓系統(tǒng)主回路的液壓油的壓力設(shè)定為0.6 MPa，而對應(yīng)的柱塞泵的卸油壓力為0.4 MPa。由于主回路液壓壓力大于柱塞泵的卸油壓力，導(dǎo)致柱塞泵不能夠正常完成卸油操作，從而影響其后續(xù)的正常打壓操作。

改造方案：將柱塞泵液壓油管路與主回路分開，為柱塞泵單獨設(shè)定一條控制回路，與液壓油箱直接連接，并將壓力控制在0.05～0.1 MPa，保證柱塞泵液壓油可正常卸載。

1.3 電極升降系統(tǒng)無法在線維修問題原因分析及改造

在實際生產(chǎn)中，無法對電極升降系統(tǒng)中出現(xiàn)異常的閥組進行單獨在線維修，只有將所有設(shè)備都停機后才能維修[7-8]。

原因分析：現(xiàn)場總共有4套電極升降閥組，其中3套為常用，另外1套為備用。但是，4套升降閥組均采用一個公共控制油閥門對其進行控制。當(dāng)其中一個電極升降閥組出現(xiàn)故障時，在公共控制油閥的作用下關(guān)閉所有電極升級閥組才能夠?qū)ζ渲幸粋€出故障的閥組進行維修。此時，備用電極升降閥組也不能夠正常運行，從而無法實現(xiàn)在線維修。

改造措施：將現(xiàn)場4套電極升降閥組的控制油路采用閥門對其進行逐一隔離。當(dāng)某個電極升降閥組出現(xiàn)故障，只需關(guān)閉其對應(yīng)的閥門，并啟動備用電極升降閥組，即可在不停機的情況下對升降閥組進行維修。改造后電極升降閥組液壓原理如圖1所示。

圖1 改造后的電極升降系統(tǒng)液壓控制原理圖

2 電弧爐煉鋼用氧技術(shù)的改造

2.1 現(xiàn)狀分析

目前，電弧爐煉鋼的主要生產(chǎn)工況如下頁表1所示。

表1 改造前電弧爐煉鋼主要生產(chǎn)工況

目前，電弧爐煉鋼主要采用爐門氧槍進行供氧，由于供氧能力不足，導(dǎo)致在實際生產(chǎn)中出現(xiàn)系統(tǒng)脫碳速度過慢，在煉鋼熔池中的鋼水溫度及其組分分布不均勻，在整個煉鋼工藝存在O2利用率低等問題。

2.2 用氧技術(shù)的改造

為解決傳統(tǒng)供氧方式的供氧不足所導(dǎo)致的系列問題，在本工程擬投入高效多位SGOB用氧技術(shù)[9]。具體實施方案如下：在電弧爐側(cè)裝一支碳粉槍、一支EBT氧槍和兩支爐壁氧槍，在偏心區(qū)域側(cè)裝一支氧槍。在上述氧槍、碳粉槍的相互配合作用下，使得電弧爐中的用氧情況達到最優(yōu)化狀態(tài)。具體安裝效果見圖2。

圖2 多位SGOB用氧改造示意圖

實踐表明，采用多位SGOB用氧技術(shù)進行改造后，系統(tǒng)的脫碳速度明顯增加，每分鐘脫碳可達到0.10%左右，較之前的0.03%有顯著提升。同時，電耗和冶煉周期方面也有明顯提升，具體如表2所示。

表2 用氧技術(shù)改造效果

3 結(jié)論

本文重點對電弧爐煉鋼工藝中液壓系統(tǒng)存在的缺陷以及用氧不足的問題進行改進，達到提高電弧爐煉鋼效率和安全性的目的，具體如下：

1）針對電弧爐煉鋼中液壓系統(tǒng)存在的不足，重點對電弧爐傾動振動劇烈、柱塞泵打壓滯后以及電極升降系統(tǒng)無法實時在線維修問題進行改造。

2）采用高效多位SGOB用氧技術(shù)，解決了用氧不足所導(dǎo)致的脫碳速率低、電耗大以及冶煉周期長的問題。