LF精煉爐水冷電纜故障的分析與預(yù)防

龍銀球　牛社霞

摘? 要：介紹了LF精煉爐的原理以及設(shè)備組成，對(duì)水冷電纜故障進(jìn)行了分析，最后提出了水冷電纜故障的預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：LF精煉爐;水冷電纜;溫度;內(nèi)斷

引? 言：近年來(lái)，國(guó)內(nèi)各大鋼廠立足于結(jié)構(gòu)調(diào)整、產(chǎn)品升級(jí)，結(jié)合現(xiàn)有資源和基礎(chǔ)條件，進(jìn)行煉鋼設(shè)備大型化改造。作為其中重要一環(huán)的爐外精煉技術(shù)獲得了長(zhǎng)足發(fā)展，其中由于LF爐適應(yīng)性廣且設(shè)備投資少，近幾年來(lái)，煉鋼廠均配備有LF鋼包精煉爐。實(shí)踐證明，轉(zhuǎn)爐-精煉（LF）-連鑄機(jī)連續(xù)軋制，是高效、優(yōu)質(zhì)、低耗的優(yōu)化工藝路線。但由于精煉爐的加熱特性，水冷電纜的周期性消耗及突發(fā)事故也屢見(jiàn)不鮮，本文就LF爐水冷電纜內(nèi)斷故障提出了的一種分析方法及預(yù)防措施。

1 LF精煉爐的功能

LF鋼包精煉爐的冶金功能如下：

1.1加熱升溫

通過(guò)變壓器（35KV 20MW）將電能輸送至電極，電極起弧將電能轉(zhuǎn)化為熱能傳輸?shù)戒撍?，從而達(dá)到加熱升溫目的。通過(guò)合理的電氣控制，LF爐可以根據(jù)不同的鋼種及不同的精煉階段自動(dòng)調(diào)節(jié)，以控制升溫速度。最終將鋼水溫度控制在連鑄要求的范圍內(nèi)。

1.2成分微調(diào)

控制系統(tǒng)根據(jù)取樣分析值與鋼種目標(biāo)值的差異計(jì)算出需要加入LF爐的物種類的物料量進(jìn)行加料，從而達(dá)到成分微調(diào)的目的。

1.3均勻鋼水成分和溫度

LF爐設(shè)有鋼包底吹氬攪拌系統(tǒng)，氬氣可通過(guò)鋼包底部的透氣磚吹入鋼包，使鋼水在鋼包中翻，從而均勻鋼水成分和溫度。

1.4脫硫

通過(guò)上料系統(tǒng)向鋼包中加渣料造堿性渣或喂入CaSi絲，并通過(guò)吹氬系吹氬攪拌達(dá)到脫硫目的。

1.5脫氧

通過(guò)控制爐壓，保持鋼包爐內(nèi)還原氣氛，以防鋼水二次氧化。在精煉初期，通過(guò)喂絲機(jī)向鋼中喂入Al絲，達(dá)到脫氧的目的。在精煉后期，當(dāng)鋼中硫含量降到較低水平后，向鋼水中喂入CaSi絲進(jìn)行終脫氧。

2 針對(duì)水冷電纜內(nèi)斷故障的原因分析

LF爐加熱系統(tǒng)組成為35KV供電至變壓器一次側(cè)，變壓器二次側(cè)通過(guò)短網(wǎng)、水冷電纜、橫臂至電極，通過(guò)橫臂升降帶動(dòng)電極對(duì)剛包內(nèi)鋼水進(jìn)行加熱。在這些環(huán)節(jié)中，以水冷電纜的故障率高，通過(guò)對(duì)以往故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，LF爐80%的故障及固定備件消耗都出在水冷電纜上，如何快速的判斷電纜內(nèi)斷情況，就變的尤為重要。

下面通過(guò)水冷電纜內(nèi)斷故障，介紹了水冷電纜內(nèi)斷故障的判斷方法。

2.1故障經(jīng)過(guò)

某日， 1#LF爐東相的固定水冷電纜的不銹鋼短網(wǎng)發(fā)熱變紅，其中一根水冷電纜抖動(dòng)溫升大，隨即停電更換了抖動(dòng)溫升大的水冷電纜，更換完畢開(kāi)始煉鋼，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題依舊。對(duì)另一根水冷電纜進(jìn)行更換后設(shè)備運(yùn)行正常，但由于處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致了后續(xù)連鑄工序停澆。通過(guò)對(duì)更換下的2根水冷電纜剖開(kāi)進(jìn)行檢查，我們發(fā)現(xiàn)第一次更換下的水冷電纜內(nèi)部電纜正常，無(wú)內(nèi)斷現(xiàn)象，而第二根水冷電纜內(nèi)部?jī)?nèi)斷嚴(yán)重。

2.2我們對(duì)電纜內(nèi)斷故障的情況如何判定做了如下分析：

三相橫臂水冷電纜出廠值都一樣，水管路暢通，我們以東相橫臂水冷電纜為例：如果東相橫臂水冷電纜在溫度檢測(cè)中溫度值比其他兩相偏高，那么東相橫臂水冷電纜可能存在問(wèn)題，故障有三種情況，我們看圖二：

2.2.1如果東相橫臂一根水冷電纜出現(xiàn)斷絲，另外一根運(yùn)行正常，那么運(yùn)行正常的水冷電纜阻值仍保持正常，設(shè)阻值R1=2歐姆，斷絲的水冷電纜電阻增大，設(shè)阻值R2=10歐姆，兩根水冷電纜的短網(wǎng)都一樣，設(shè)阻值為R=2歐姆，經(jīng)過(guò)計(jì)算，經(jīng)過(guò)電路的主電流I=6.25A，經(jīng)過(guò)短網(wǎng)的電流I短網(wǎng)=I/2=3.125A，經(jīng)過(guò)運(yùn)行正常的水冷電纜電流I1=5.2A，經(jīng)過(guò)斷絲的水冷電纜電流I2=1.05A，同時(shí)為了保證電流分配，電流I補(bǔ)通過(guò)固定水冷電纜的不銹鋼短網(wǎng)實(shí)現(xiàn)電流分配，根據(jù)焦耳定律，發(fā)熱量Q=I2Rt，那么運(yùn)行正常的水冷電纜發(fā)熱量大、溫度高，損壞斷絲的水冷電纜發(fā)熱量小、溫度低。

機(jī)械測(cè)量溫度的點(diǎn)檢員，需要測(cè)量進(jìn)水C，出水C，短接管C三點(diǎn)的溫度，如果進(jìn)水C點(diǎn)溫度為35℃，短接管C溫度為50℃，出水C溫度為55℃，那么左圖右邊的水冷電纜溫差大，為15℃，其發(fā)熱量大，左邊的水冷電纜溫差小，為5℃，發(fā)熱量小，根據(jù)上面分析，左邊的水冷電纜出線問(wèn)題。2）電氣測(cè)量溫度的點(diǎn)檢員，需要密切關(guān)注固定水冷電纜的不銹鋼短網(wǎng)的溫度，根據(jù)上面分析，如果一根水冷電纜出現(xiàn)損壞，為實(shí)現(xiàn)電流分配，該固定水冷電纜的不銹鋼短網(wǎng)有電流I補(bǔ)通過(guò)，就會(huì)做功發(fā)熱，如果該處溫度增高，水冷電纜可能出現(xiàn)故障。

2.2.2如果四處測(cè)溫點(diǎn)沒(méi)有明顯的溫差，不一定代表水冷電纜運(yùn)行正常，可能兩個(gè)水冷電纜都出現(xiàn)輕微的斷絲。

2.2.3 四處測(cè)溫點(diǎn)沒(méi)有明顯溫差，兩根水冷電纜出現(xiàn)嚴(yán)重?cái)嘟z，橫截面積內(nèi)電流達(dá)不到額定值4000A（或5500A），只能達(dá)到某一值。

3 LF精煉爐水冷電纜故障的預(yù)防措施

通過(guò)對(duì)LF精煉爐水冷電纜故障的總結(jié)分析，制定出了以下預(yù)防措施：

3.1水冷電纜內(nèi)冷卻水排污，利用檢修時(shí)間對(duì)水冷電纜進(jìn)行反沖洗，保證水路暢通，使水冷電纜冷卻良好。

3.2建立水冷電纜的溫度計(jì)電流報(bào)表，每日對(duì)電纜連接、冷卻水進(jìn)行測(cè)溫，同時(shí)記錄水冷電纜的通過(guò)電流，利用報(bào)表的趨勢(shì)功能，實(shí)現(xiàn)電纜溫度及電流的時(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)發(fā)現(xiàn)的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并做到提前維修。

3.3做好水冷電纜的壽命管理，對(duì)返修水冷電纜要求返修單位將電纜的阻值及斷股情況進(jìn)行反饋，對(duì)斷股多的電纜進(jìn)行報(bào)廢處理。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭宗華，宋洪光，殷志輝.140t精煉爐靜止型無(wú)功補(bǔ)償器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用改進(jìn)[J].電世界，2017，58（10）：3-7.

[2]董傳君，周偉標(biāo)，厲旭亮，等.SVC裝置在杭鋼LF精煉爐的應(yīng)用[J].全國(guó)冶金供用電專業(yè)年會(huì)，2013（5）