LF精炼炉水冷电缆故障的分析与预防

龙银球　牛社霞

摘  要：介绍了LF精炼炉的原理以及设备组成，对水冷电缆故障进行了分析，最后提出了水冷电缆故障的预防措施。

关键词：LF精炼炉;水冷电缆;温度;内断

引  言：近年来，国内各大钢厂立足于结构调整、产品升级，结合现有资源和基础条件，进行炼钢设备大型化改造。作为其中重要一环的炉外精炼技术获得了长足发展，其中由于LF炉适应性广且设备投资少，近几年来，炼钢厂均配备有LF钢包精炼炉。实践证明，转炉-精炼（LF）-连铸机连续轧制，是高效、优质、低耗的优化工艺路线。但由于精炼炉的加热特性，水冷电缆的周期性消耗及突发事故也屡见不鲜，本文就LF炉水冷电缆内断故障提出了的一种分析方法及预防措施。

1 LF精炼炉的功能

LF钢包精炼炉的冶金功能如下：

1.1加热升温

通过变压器（35KV 20MW）将电能输送至电极，电极起弧将电能转化为热能传输到钢水，从而达到加热升温目的。通过合理的电气控制，LF炉可以根据不同的钢种及不同的精炼阶段自动调节，以控制升温速度。最终将钢水温度控制在连铸要求的范围内。

1.2成分微调

控制系统根据取样分析值与钢种目标值的差异计算出需要加入LF炉的物种类的物料量进行加料，从而达到成分微调的目的。

1.3均匀钢水成分和温度

LF炉设有钢包底吹氩搅拌系统，氩气可通过钢包底部的透气砖吹入钢包，使钢水在钢包中翻，从而均匀钢水成分和温度。

1.4脱硫

通过上料系统向钢包中加渣料造碱性渣或喂入CaSi丝，并通过吹氩系吹氩搅拌达到脱硫目的。

1.5脱氧

通过控制炉压，保持钢包炉内还原气氛，以防钢水二次氧化。在精炼初期，通过喂丝机向钢中喂入Al丝，达到脱氧的目的。在精炼后期，当钢中硫含量降到较低水平后，向钢水中喂入CaSi丝进行终脱氧。

2 针对水冷电缆内断故障的原因分析

LF炉加热系统组成为35KV供电至变压器一次侧，变压器二次侧通过短网、水冷电缆、横臂至电极，通过横臂升降带动电极对刚包内钢水进行加热。在这些环节中，以水冷电缆的故障率高，通过对以往故障进行统计，LF炉80%的故障及固定备件消耗都出在水冷电缆上，如何快速的判断电缆内断情况，就变的尤为重要。

下面通过水冷电缆内断故障，介绍了水冷电缆内断故障的判断方法。

2.1故障经过

某日， 1#LF炉东相的固定水冷电缆的不锈钢短网发热变红，其中一根水冷电缆抖动温升大，随即停电更换了抖动温升大的水冷电缆，更换完毕开始炼钢，发现问题依旧。对另一根水冷电缆进行更换后设备运行正常，但由于处理时间过长导致了后续连铸工序停浇。通过对更换下的2根水冷电缆剖开进行检查，我们发现第一次更换下的水冷电缆内部电缆正常，无内断现象，而第二根水冷电缆内部内断严重。

2.2我们对电缆内断故障的情况如何判定做了如下分析：

三相横臂水冷电缆出厂值都一样，水管路畅通，我们以东相横臂水冷电缆为例：如果东相横臂水冷电缆在温度检测中温度值比其他两相偏高，那么东相横臂水冷電缆可能存在问题，故障有三种情况，我们看图二：

2.2.1如果东相横臂一根水冷电缆出现断丝，另外一根运行正常，那么运行正常的水冷电缆阻值仍保持正常，设阻值R1=2欧姆，断丝的水冷电缆电阻增大，设阻值R2=10欧姆，两根水冷电缆的短网都一样，设阻值为R=2欧姆，经过计算，经过电路的主电流I=6.25A，经过短网的电流I短网=I/2=3.125A，经过运行正常的水冷电缆电流I1=5.2A，经过断丝的水冷电缆电流I2=1.05A，同时为了保证电流分配，电流I补通过固定水冷电缆的不锈钢短网实现电流分配，根据焦耳定律，发热量Q=I²Rt，那么运行正常的水冷电缆发热量大、温度高，损坏断丝的水冷电缆发热量小、温度低。

机械测量温度的点检员，需要测量进水C，出水C，短接管C三点的温度，如果进水C点温度为35℃，短接管C温度为50℃，出水C温度为55℃，那么左图右边的水冷电缆温差大，为15℃，其发热量大，左边的水冷电缆温差小，为5℃，发热量小，根据上面分析，左边的水冷电缆出线问题。2）电气测量温度的点检员，需要密切关注固定水冷电缆的不锈钢短网的温度，根据上面分析，如果一根水冷电缆出现损坏，为实现电流分配，该固定水冷电缆的不锈钢短网有电流I补通过，就会做功发热，如果该处温度增高，水冷电缆可能出现故障。

2.2.2如果四处测温点没有明显的温差，不一定代表水冷电缆运行正常，可能两个水冷电缆都出现轻微的断丝。

2.2.3 四处测温点没有明显温差，两根水冷电缆出现严重断丝，横截面积内电流达不到额定值4000A（或5500A），只能达到某一值。

3 LF精炼炉水冷电缆故障的预防措施

通过对LF精炼炉水冷电缆故障的总结分析，制定出了以下预防措施：

3.1水冷电缆内冷却水排污，利用检修时间对水冷电缆进行反冲洗，保证水路畅通，使水冷电缆冷却良好。

3.2建立水冷电缆的温度计电流报表，每日对电缆连接、冷却水进行测温，同时记录水冷电缆的通过电流，利用报表的趋势功能，实现电缆温度及电流的时时监控，对发现的异常数据进行分析并做到提前维修。

3.3做好水冷电缆的寿命管理，对返修水冷电缆要求返修单位将电缆的阻值及断股情况进行反馈，对断股多的电缆进行报废处理。

参考文献：

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[2]董传君，周伟标，厉旭亮，等.SVC装置在杭钢LF精炼炉的应用[J].全国冶金供用电专业年会，2013（5）