RH 爐真空加料系統(tǒng)改造優(yōu)化及實踐

丁 劍

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責任公司，河北唐山 063200）

0 引言

RH 是各種精煉裝置中功能最全、結構最復雜的一種[1]。RH真空精煉爐目前已經(jīng)廣泛應用于生產(chǎn)高強度、超潔凈鋼的生產(chǎn)中，目前在各大鋼鐵廠中已被廣泛應用，為了向鋼液中投入定量的合金成分，在處理鋼液的真空室上方設置加料系統(tǒng)，進行真空狀態(tài)下加料[2]，真空加料裝置的作用是把各種合金物料、鋁、碳等加入到正在真空處理的鋼液中，用以調(diào)節(jié)鋼液中的合金成分，是RH 真空精煉爐中重要的成分控制環(huán)節(jié)，真空加料裝置主要包括合金料斗、鋁料斗、碳料斗[3]。

首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責任公司（簡稱“京唐公司”）真空加料裝置由一套合金料斗、一套鋁料斗和一套碳料斗組成，三套料斗中鋁料斗中安裝有稱量裝置和振動給料機，以便對加入的鋁量進行精確控制。合金料斗的重新裝料通過合金加料系統(tǒng)實現(xiàn)，可在真空處理期間進行重新裝料。鋁料斗和碳料斗的重新裝料必須在非處理間隙進行。碳料斗上裝有旋轉(zhuǎn)給料機，可以通過計量旋轉(zhuǎn)給料機的轉(zhuǎn)數(shù)來控制碳的加入量。

投產(chǎn)初期，京唐公司的產(chǎn)品種類比較單一，真空加料設備能夠滿足日常的生產(chǎn)需求。不過隨著產(chǎn)品品種的不斷增加及對于設備的要求越來越高，原有的真空加料系統(tǒng)暴露出來越來越多的問題，逐漸無法適應生產(chǎn)發(fā)展的需要，每次備料、下料時間較長，造成真空處理時間長、耐材通鋼增加、浸漬管侵蝕嚴重、真空槽壽命低、冶煉后期易發(fā)生增氮等現(xiàn)象。而增加帶稱量真空料斗可以縮短真空處理時間，減少因下料輔助時間長影響真空處理周期，提高RH 真空比例，降低能源消耗。IF 鋼冶煉過程如果遇溫度較高的情形，會大量加入廢鋼、延長處理時間，造成RH 處理時間不能滿足快節(jié)奏生產(chǎn)的要求。RH 廢鋼每次只能加入≤1 t，加入時間間隔（4～5）min。因此，京唐公司決定對于RH爐真空加料系統(tǒng)進行改造。

1 原系統(tǒng)主要存在的問題

1.1 真空料斗數(shù)量及容積已無法滿足實際生產(chǎn)工藝的需求

RH 爐合金真空料倉、真空鋁料倉是合金成分調(diào)整的主要設備，鋁料倉主要用于精確調(diào)整鋁成分控制，其他合金包括廢鋼主要由合金真空料倉來完成。隨著鋼水冶煉品種的增加，每次加入的合金種類及數(shù)量都有所增加，而加料必須要在前一批料加入鋼水后，關閉真空鎖才能重新備料，每次備料、下料時間長，造成真空處理時間長、耐材通鋼增加、浸漬管侵蝕嚴重、真空槽壽命低、冶煉后期易發(fā)生增氮等現(xiàn)象。廢鋼與合金同時采用一個料斗進行加料，經(jīng)常發(fā)生堵料的情況。

1.2 碳料斗存在的問題

碳料斗下料出口設置旋轉(zhuǎn)給料機，上方設置真空鎖，真空鎖關閉后可以實現(xiàn)在真空狀態(tài)下進行碳粉的投入。在實際的生產(chǎn)過程中，由于碳粉在旋轉(zhuǎn)給料機內(nèi)不均勻，經(jīng)常導致成分調(diào)整不準確，容易造成生產(chǎn)的質(zhì)量事故。因此碳粉改由真空合金料斗進行投料。但是由于碳粉密度較小，與其他合金一起投料時經(jīng)常發(fā)生被擠出真空給料機撒落而不能加入到鋼水中的情況。

1.3 鋁料斗存在的問題

鋁料斗是三套料斗中唯一一套配有稱量系統(tǒng)的料斗，料斗出口設有振動給料機，上部設有真空鎖，確保在冶煉過程中能夠?qū)崿F(xiàn)真空狀態(tài)下進行加料。由于稱量系統(tǒng)使用一段時間后，測量數(shù)值會有所偏離，需要對測量壓頭進行重新標定。鋁料斗為密封料罐，整體解體后進行砝碼校驗，生產(chǎn)節(jié)奏不允許，因此每次校驗壓頭都無法按照砝碼進行校驗，均是采用實物進行比對校驗。這樣的方式對于標定的結果既不準確、又需要設備停產(chǎn)時間較長，同時還需要崗位人員手工進行稱量比對，實際操作難度比較大。

2 真空下料系統(tǒng)的改造及優(yōu)化方案

2.1 新增4.5 m3 廢鋼料斗

真空合金料斗使用比較集中，這使合金料斗已經(jīng)成為了RH 爐的一個咽喉要道。通過對比鋼水合金的調(diào)整情況綜合分析，確定新增加一套真空料斗。該真空料斗主要承擔廢鋼的加入工作，將廢鋼與其他合金的通道分開，兩個通道不互相影響，兩個料斗可以提前進行備料，減少備料時間。根據(jù)工藝需求，選擇廢鋼料斗的容積。需要在廢鋼料斗中存放10 t 廢鋼，經(jīng)過最終測算，確定料斗容積為4.5 m3，其技術參數(shù)見表1。

表1 4.5 m3 廢鋼料斗功能參數(shù)

2.2 新增1.5 m3 碳料斗

對于原碳料斗加料過程中轉(zhuǎn)子給料機給料不均勻、導致轉(zhuǎn)子給料機下料精度低的問題，計劃新增碳料斗。新增的碳料斗采用自帶稱量功能，同時采用電磁震動給料機進行均勻精準下料。該料斗的設計上經(jīng)過與工藝的充分論證，最終確定了碳料斗的工藝布置（圖1）。由于碳在精煉過程中的影響作用較大，投入量必須準確，而且在真空狀態(tài)下存放碳粉還要避免碳粉被真空泵負壓吸走。因此在碳料斗上部設計了真空鎖密封、在碳料斗電震出口設置了氣動擋板，避免碳粉由于自身光滑的特性溜入鋼水中。碳料斗的技術參數(shù)見表2。

2.3 新增鋁料斗稱量系統(tǒng)校驗裝置

鋼水真空冶煉中鋁是一個不可缺少的元素，鋁的使用在冶煉過程中最為普遍，幾乎每一爐鋼水的冶煉都離不開鋁成分的調(diào)整，因此鋁加入量的準確性就顯得尤為重要，而鋁料斗的稱量系統(tǒng)在使用一段時間后，就需要對稱量系統(tǒng)進行校核，采用老的校核方法費時費力，而且對于連續(xù)化生產(chǎn)也是一個嚴重的制約，針對這種情況，根據(jù)鋁料斗結構的自身特點，采用一種新型的微型校驗裝置（圖2），采用一套液壓系統(tǒng)，將液壓缸安裝到壓頭上方，采用液壓系統(tǒng)加壓方法對壓頭加壓進行校驗，使校驗工作更加簡便快捷。

圖1 碳料斗的工藝布置

表2 碳料斗的技術參數(shù)

圖2 微型校驗裝置

3 真空下料系統(tǒng)改造的效果

改造后，真空料倉投入使用，通過4.5 m3料罐安裝后使用投放廢鋼，真空合金料罐未發(fā)生堵料事故，真空處理時間明顯縮短。目前低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼種真空處理時間小于25 min 的比例達到65%以上，IF 鋼真空處理時間小于30 min 比例達到50%以上，設備運行穩(wěn)定可靠。

新4.5 m3料罐投用后不僅設備故障大大降低，設備運行穩(wěn)定，對整個生產(chǎn)產(chǎn)生間接的經(jīng)濟效益，在冶煉IF 鋼時真快處理時間減少5 min，降低轉(zhuǎn)爐溫度4 ℃，連鑄高拉速澆注減少溫降2 ℃，減少鋼包一次周轉(zhuǎn)時間約20 min，減少鋼包耐材蓄熱影響的溫降（4～6）℃，合計減少溫降月（10～12）℃，轉(zhuǎn)爐終點溫度可降低（10～12）℃。

碳料斗的投入使用，使碳粉與其他合金可以分開投料通道，使投料通道更加潔凈，投料準確度大大提高，同時也消除了原來碳粉撒落的情況，減少了碳粉清理工作。

通過對稱量系統(tǒng)的校驗裝置的投入，平時利用日常的例修進行稱量系統(tǒng)校驗，原來需要十多人的工作現(xiàn)在兩個人就能完成，大大減小了校驗的難度，降低了職工的勞動強度。