RH精煉爐真空系統(tǒng)穩(wěn)定性的研究

王 力

（河鋼唐鋼不銹鋼公司，河北 唐山 063000）

RH精煉爐是一種利用真空環(huán)境進行脫碳的二次精煉方式，是爐外精煉的重要手段之一，它具有生產(chǎn)成本低、精煉效果好、生產(chǎn)時間短等特點，是高附加值鋼種的重要生產(chǎn)方式。真空泵系統(tǒng)是RH裝置的核心系統(tǒng)，抽真空的速度和穩(wěn)定性直接影響著產(chǎn)量的釋放。不銹鋼110噸RH精煉爐于2015投產(chǎn)，在投產(chǎn)后的生產(chǎn)過程中，始終存在許多問題，特別是真空度無法保障。根據(jù)公司規(guī)程體系文件（TB1-LG-0202第一版）RH技術(shù)規(guī)程要求，超低碳鋼標準真空度≤2mbar。在2018年冶煉過程中，因真空度不合格導(dǎo)致生產(chǎn)計劃調(diào)整5次、單工位冶煉1次、降判210噸。所以，設(shè)備科公關(guān)組對真空泵系統(tǒng)中影響抽真空速度的因素進行了全面分析，攻克相關(guān)難點，提高真空系統(tǒng)的穩(wěn)定性[1]。

1 真空系統(tǒng)介紹

唐鋼不銹鋼公司2015新增RH雙工位精煉爐一座，單工位設(shè)計能力110t，主要產(chǎn)品有SPHETi-3汽車骨架用鋼，SPHD、SPHE與IF超低碳鋼，DP780C與DP980C等高強汽車鋼，H220Y與H220BH等磷強化超低碳深沖鋼、22MnP5S等電瓶車用鋼等。產(chǎn)品質(zhì)量已經(jīng)達到國內(nèi)同行業(yè)先進水平，并猛追寶鋼、浦項等國際一流鋼鐵行業(yè)汽車鋼的生產(chǎn)質(zhì)量。RH精煉爐在整個冶煉過程中主要在事先預(yù)熱好的耐材真空槽內(nèi)進行，真空槽底部有兩個帶有耐火材料的浸漬管，在真空槽上部經(jīng)L型熱彎管、氣體冷卻器連接到抽真空裝置系統(tǒng)，氧槍用來預(yù)熱真空槽和吹氧，并通過真空攝像頭觀察真空槽內(nèi)情況，啟動抽真空裝置后，由于壓差，鋼水被吸入真空罐內(nèi)。在真空下，鋼水通過上升管不斷抽進真空罐，通過下降管回到鋼包。抽真空裝置啟動后約0.5到1min后形成環(huán)流。尤其在低真空度下，上升管和下降管間會產(chǎn)生強的湍流。鋼水從下降管流入鋼包，流速降低，然后緩慢流到鋼包底部，接著會向上加速流到上升管。整個冶煉過程中都是在真空狀態(tài)下實現(xiàn)的。在現(xiàn)有條件下，真空系統(tǒng)泄露情況需要在開始冶煉后進行查找并進行處理，泄漏點的查找和處理時間不可控。曾發(fā)生多次因為極限真空度不達標而無法冶煉超低碳鋼種的情況，對生產(chǎn)計劃的執(zhí)行造成了很大影響[2]。

RH爐由A、B兩個冶煉工位、一套機械式真空泵系統(tǒng)及連接管線組成，A、B兩個工位交替生產(chǎn)。

主體設(shè)備包括真空槽和氧槍座孔密封盒，上部槽分為上部槽和下部槽，下部槽連接浸漬管，上部槽連接L型熱彎管，上部槽受料口與下料系統(tǒng)的阻火板連接。

圖1 RH雙工位精煉爐結(jié)構(gòu)圖

真空泵系統(tǒng)有24臺螺桿泵和60臺羅茨泵組成，分布在兩個泵房。

圖2 真空泵系統(tǒng)的內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)

2 影響真空度的主要因素

影響系統(tǒng)真空度的原因一個是泄露、一個是真空泵抽氣能力。

（1）現(xiàn)場對氣囊破損的位置進行統(tǒng)計、破損位置進行切口觀察鑄造情況。氣囊不是整體鑄造，膠粘位置強度不足，容易發(fā)生破裂。

圖3 真空泵反吹掃示意圖

（2）密封盒積渣未得到及時清理，導(dǎo)致補償器伸縮速度慢，高溫?zé)釟夂婵久芊馊r間長，造成密封圈失效。

（3）密封條安裝到座孔時，環(huán)境溫度急劇上升導(dǎo)致密封條膨脹，從凹槽中擠出，需要對密封條進行多次切割、調(diào)整。

（4）經(jīng)過查閱資料，現(xiàn)用密封膠耐熱溫度為260°，使用環(huán)境溫度在220°～300°之間。在密封漏氣時拆解人孔發(fā)現(xiàn)密封膠已經(jīng)軟化、變性，并因為壓力差而被擠出結(jié)合面處。影響范圍大、處理困難

（5）泵組反吹時間短，不能將轉(zhuǎn)子上的積灰吹掃干凈。積灰造成轉(zhuǎn)子卡阻，停泵，影響抽真空能力

（6）氣冷器冷卻水管內(nèi)壁有水垢、外壁有積灰，在冷卻能力下降，造成二級泵停機，從而導(dǎo)致整組泵停機，嚴重影響抽真空能力。

（7）反沖洗過濾器堵塞，造成所有真空泵冷卻水流量不足，導(dǎo)致真空泵溫高停機，嚴重影響抽真空能力[3-5]。

3 對應(yīng)改善策略

（1）與衡水高科廠家技術(shù)人員共同改善鑄造工藝，將氣囊鑄造為整體形勢，鑄造冒口選在氣囊進氣口位置，使得整體強度滿足使用要求

（2）完善崗位過程，每次更換熱彎管或者發(fā)生噴濺事故后，對密封盒進行拆解、清理。

（3）制定密封條更換維修作業(yè)標準，根據(jù)溫差變化和密封條膨脹系數(shù)確定密封條切割長度，避免線上人為調(diào)節(jié)造成密封條出現(xiàn)缺口。

（4）重新對密封膠進行選型，由耐熱260°改為耐熱400°。

（5）將該吹掃程序時間由5S修改為300秒，且HMI數(shù)據(jù)可根據(jù)生產(chǎn)實際情況進行調(diào)整。若連鑄機澆鑄大段面，生產(chǎn)節(jié)奏緊張，爐次間隔達不到300秒，可通過現(xiàn)場提升操作面板按鈕提前結(jié)束反吹，進入抽真空模式。每個冶煉批次結(jié)束后，真空泵要求運行2小時候后停才可以停泵，所以默認7200秒反吹。同時也可以手動修改。

（6）完善點檢標準，增加氣冷器檢查標準、清理作業(yè)標準。增加反沖洗過濾器檢查、清理標準。

4 效果驗證

B工位氧槍密封氣囊在冶煉過程中破裂，造成2爐真空度超過2mbar，其余110爐真空度全部合格。合格率98%。A工位交班爐次冶煉時真空度4.9mbar，交班未確認放灰閥密封面狀態(tài)。整改冶煉過程中，真空度合格率99.2%。