RH真空室漏氣攻關研究

張彥龍，李慶振，張忠福，任 濤，孫海坤，王 哲，

晏 武，李 毅，張明慶

（日照鋼鐵控股集團有限公司，山東 日照276806）

RH循環(huán)脫氣工藝由德國蒂森鋼鐵公司于1958年開發(fā)成功，迄今已有100多臺RH設備用于不同的生產(chǎn)目的。RH設備之所以自20世紀80年代以來需求越來越多，是由于對生產(chǎn)高質量鋼的要求越來越高，因而越來越多的鋼廠在煉鋼生產(chǎn)流程中采用了RH工藝。

日照鋼鐵控股集團有限公司（以下簡稱日鋼）RH工序為雙處理位五工位、雙頂升、真空室交替使用、整體吊換型式，并在待機位進行真空室更換操作。

自投用以后，RH爐共發(fā)生6次因真空室底部漏氣引起的非計劃下線事故，漏氣點位置集中發(fā)生在真空室底部中心鋼結構焊縫及浸漬管法蘭焊縫位置。漏氣事故的發(fā)生，極大的縮短了浸漬管的使用壽命，對耐材造成了浪費同時對生產(chǎn)造成了影響。

日鋼產(chǎn)品結構的不斷變化，經(jīng)過RH處理的品種鋼比例日益增多，而漏氣現(xiàn)象的發(fā)生降低了RH爐的作業(yè)率，為保證RH爐生產(chǎn)的延續(xù)，特對漏氣問題展開了攻關研究。

1 真空室漏氣原因分析

1.1 工藝分析

國內(nèi)一般鋼廠工藝路線：轉爐—RH精煉—鑄機。這種生產(chǎn)工藝鋼包內(nèi)帶渣量小，鋼渣厚度約50 mm，鋼渣為氧化性渣。日鋼RH精煉生產(chǎn)工藝比較特殊，RH工序在LF工序后，RH精煉主要起到脫氣，去除夾雜作用。

該工藝路線因先過LF精煉，鋼渣量大，鋼渣厚度約500 mm，如圖1浸漬管沾渣量大。浸漬管耐材部分高度740 mm。浸漬管插入鋼水穿過渣層后，連接法蘭已經(jīng)接觸渣層，導致法蘭容易變形開裂。

圖1 下線浸漬管沾渣及生產(chǎn)中渣液面

為脫去鋼水中硫，LF造渣為還原性性渣，同時為了保證鋼水的溫降小，造渣量大，具體渣料成分見表1。

表1 LF造渣渣料 kg

同時還原性渣中CaO比例約占50%，RH真空室浸漬管外部澆注料材質為剛玉料，Al2O3占比90%以上，根據(jù)相圖，CaO和Al2O3在一定溫度和比例條件下，容易生成低熔點化合物。

在LF—RH工藝條件下，LF承擔升溫主要任務，RH工序到站溫度大于1 620℃，為RH工序處理溫降留出空間。冶煉時間20～25 min，在高溫，冶煉時間長的條件下，浸漬管澆注料的侵蝕速度大大加快。如噴補維護不及時或維護不到位的情況下，部分鋼結構裸露，容易出現(xiàn)沙眼、孔洞，從而產(chǎn)生漏氣。

1.2 設備分析

1.2.1 浸漬管與下部槽連接處法蘭變形

浸漬管褲襠部位法蘭外檐下垂嚴重，經(jīng)測量4號槽法蘭外側與內(nèi)側相差30 mm，內(nèi)側外檐比外側外檐低45 mm，砌筑過程中測量循環(huán)管靠近中心部分與包底底45 mm，5號槽與4號槽基本類似，如圖2法蘭各位置變形并不一致，當浸漬管法蘭與其對接時外側最大縫隙10 mm。此問題出現(xiàn)后與其他鋼廠RH爐進行對比確認未遇到此現(xiàn)象，根據(jù)技術人員分析與法蘭使用鋼材有關，使用一段時間后再次焊接，焊接處出現(xiàn)炸裂性裂紋重要原因。

圖2 法蘭變形測量

當法蘭長期高溫并多次切割，法蘭分子結構改變，變脆，尤其經(jīng)常切割部位更為嚴重，在焊接過程中，表面雖然融化連接良好，但在使用過程中褲襠部位長期蓄熱受高溫影響，產(chǎn)生的熱應力在焊縫處釋放，法蘭與焊縫處形成撕裂性、炸裂紋，最終形成漏氣點。

1.2.2 下部槽鍋底變形

RH爐在使用一段時間后，受耐材重力與溫度影響，下部槽底部中心會出現(xiàn)不同程度下垂，導致浸漬管安裝后形成外八字形狀，一般出現(xiàn)在500次后比較明顯，800次進行底部更換，使用期限基本在10個月至12個月。

經(jīng)分析與下部槽底部風冷設計有關，冷卻氣體管道圍繞底部四周吹，中間區(qū)域長期蓄熱，承受鋼水高溫烘烤，得不到有效冷卻，長期使用過程中冷熱交替，產(chǎn)生如圖3八字變形，也容易產(chǎn)生開裂漏氣。

圖3 下部槽鍋底變形

2 防止真空室漏氣措施

2.1 工藝改進

在滿足工藝的前提下，減少LF爐渣料，從而減少鋼包內(nèi)的總渣量，詳見表2。降低鋼渣厚度到300mm，浸漬管插入鋼水后，保證底部和鋼渣的距離。用鋁粒代替氟化鈣進行化渣，減輕對浸漬管的侵蝕。

表2 改進后LF造渣渣料 kg

2.2 設備改進

檢查所有真空室底部變形問題，對不滿足生產(chǎn)要求（真空室底部呈現(xiàn)外八字）的更換真空室底部。同步改進真空室底部風冷管道，使冷卻氣體對著底部中心吹，降低易變形區(qū)域的溫度。

更換浸漬管連接處法蘭部分，與相關鋼廠進行對標，了解法蘭使用鋼材材質及厚度。加強焊縫檢查力度，砌筑之前檢查鋼結構焊接情況是否有開焊情況，一旦發(fā)現(xiàn)及時上報處理，加強修磨、增加焊接次數(shù)，將風險降低最低。

改風冷時需將擋渣板進行拆卸，拆卸后基本作廢，需重新制作擋板板。同時改進擋渣板安裝角度問題，檔渣板連接方式由硬連接改為軟連接。

2.3 耐材改進

延長浸漬管耐材部分長度，由740 mm延長至890 mm，使下部槽底部距離鋼渣液面的高度增加至600 mm，減輕了鋼渣對下部的烘烤。

改進真空室底部耐材砌筑方式，四周向中間砌筑的方式導致底部中心位置和門切磚多（見圖4），磚縫多。作業(yè)規(guī)程修訂為中間向四周砌筑，減少中心位置磚縫。

圖4 原真空室底部砌筑方式

2.4 維護改進

原噴補車操作通道狹窄，影響噴補作業(yè)，噴補車通道加寬300～500 mm，方便人員對浸漬管進行維護。同時及時清理浸漬管外部積渣。改進浸漬管噴補制度，每爐生產(chǎn)結束后，操作工檢查插入管使用情況，檢查內(nèi)容包括插入管厚度、長度變化、插入管內(nèi)外耐材受損情況。

每班接班前操作人員檢查插入管內(nèi)耐材受損情況（見113頁圖5），內(nèi)部有無掉磚，環(huán)流氣管有無堵塞。噴補作業(yè)前操作工檢查噴補料是否夠用，供水供氣是否正常。

圖5 真空室噴補車通道與浸漬管檢查

2.5 漏氣檢查

真空室耐材更換過后檢漏一次，抽真空的極限真空度達到200 Pa，防止在生產(chǎn)過程漏氣導致的下線。

3 結論

1）RH真空室漏氣工藝原因是鋼渣量大，厚度高，對真空室底部烘烤嚴重，同時還原性性渣加大了對真空室浸漬管的侵蝕。

2）RH真空室漏氣設備原因是法蘭材質選用問題以及底部風冷設計不當。

3）通過采取上述措施真空室漏氣現(xiàn)象不再發(fā)生，浸漬管平均壽命由45次上升至105次。