提升RH真空系統(tǒng)密封穩(wěn)定性的實(shí)踐與研究

王艷軍，王寶中，王 崇，杜方友

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司煉鋼作業(yè)部，河北 唐山 063200）

RH系統(tǒng)是轉(zhuǎn)爐煉鋼工序后用于鋼水精煉的一套真空循環(huán)脫氣裝置，RH保持較高的真空度是冶煉高附加值品種鋼的必備條件，鋼水在真空槽內(nèi)真空循環(huán)，以達(dá)到鋼水脫碳、脫氣、成分精調(diào)的目的[1-2]。IF鋼作為首鋼京唐公司的戰(zhàn)略產(chǎn)品，w（C）判定很低，如SPCEN等鋼種w（C）判定要求在15×10-6以下，因此，只有達(dá)到足夠快的抽氣速度，并維持較高的真空度，才能滿足鋼水冶煉的條件。

以IF鋼為例，真空度需在8 min內(nèi)降到200 Pa以下，若抽下不來則需要進(jìn)行人工查漏處理。如果在時(shí)間允許的情況下，可以適當(dāng)延長(zhǎng)脫碳時(shí)間，如果澆注時(shí)間不允許，就只能降速或改煉，更嚴(yán)重的會(huì)造成斷澆。但延長(zhǎng)脫碳時(shí)間會(huì)造成能源介質(zhì)極大的浪費(fèi)，人工查漏堵漏工作強(qiáng)度大，更換、維修備件成本高，此外真空度抽不下來，還會(huì)影響脫氣效果，從而對(duì)鋼水質(zhì)量產(chǎn)生較大影響，因此提升RH真空系統(tǒng)密封穩(wěn)定性具有重要意義。

1 首鋼京唐RH真空系統(tǒng)概況

首鋼京唐鋼鐵公司配有兩座300 t雙工位RH精煉爐，于2009年3月13日投產(chǎn)，是目前較大的國(guó)產(chǎn)化設(shè)備，采用五級(jí)真空泵系統(tǒng)。蒸汽噴射泵是以中低壓蒸汽為工作介質(zhì)，經(jīng)過收縮至擴(kuò)張噴嘴，蒸汽的勢(shì)能變?yōu)閯?dòng)能，速度達(dá)到超音速，壓強(qiáng)降至負(fù)壓，并在混合室中與被抽氣體混合，然后混合氣體經(jīng)擴(kuò)壓器減速增壓后排出（至下一級(jí)泵或大氣）。由于單級(jí)泵的壓縮比值（排出壓強(qiáng)／吸入真空）有一定限制，為達(dá)到較高的真空度，蒸汽噴射真空系統(tǒng)采用多級(jí)式串聯(lián)布置。真空抽氣系統(tǒng)界面如圖1所示，在本系統(tǒng)中C1冷凝器前的B1、B2和B3泵為增壓泵，之后的S4和S5泵為噴射泵，具體真空系統(tǒng)主要參數(shù)如表1所示[2]。

圖1 RH真空抽氣系統(tǒng)示意圖

表1 真空系統(tǒng)主要參數(shù)表

2 RH真空系統(tǒng)的主要漏氣故障及原因分析

鋼水冶煉溫度在1 600℃左右，易與鋼水接觸的真空槽密封連接處及頂槍通道中的氣囊多采用氟橡膠制品，這兩部分雖設(shè)有冷卻保護(hù)卻也極易出現(xiàn)燒損和刮壞的情況，此外真空系統(tǒng)泵體、管路易被氣流、顆粒粉塵沖刷造成破損漏氣，導(dǎo)致真空度抽不下來、下降慢或反彈等情況[4]。根據(jù)RH生產(chǎn)一線經(jīng)驗(yàn)積累，對(duì)常遇到的、影響比較大的漏氣問題進(jìn)行了如下分析研究。

2.1 真空槽連接影響分析

在真空槽連接處（面與面連接處）存在密封膠墊，RH設(shè)備連接面上的燕尾槽寬度為16 mm，圓柱膠墊直徑為20 mm，在嵌入時(shí)易造成膠墊損傷（圖2），此外RH設(shè)備自投產(chǎn)以來已經(jīng)使用十幾年，面與面間存在輕微變形，原有直徑為20 mm的膠墊已經(jīng)達(dá)不到密封效果。

圖2 真空槽密封連接膠墊示意圖

2.2 密封通道氣囊影響分析

氣囊的位置在RH熱彎管的上部密封通道中，在氣囊打開狀態(tài)時(shí)，氧槍可以下降，達(dá)到吹氧位以后，氣囊充氣抱死，起到密封效果。由于吹氧升溫，存在噴濺現(xiàn)象，部分鋼渣粘在氧槍上，在氧槍上下移動(dòng)的過程中會(huì)對(duì)氣囊產(chǎn)生剮蹭，造成氣囊損壞而漏氣，從而導(dǎo)致真空度抽不下來，如圖3所示為破損氣囊情況。

圖3 氣囊破損示意圖

2.3 投料系統(tǒng)真空鎖密封圈及下料溜管影響分析

部分投料系統(tǒng)在冶煉過程中需要保持真空狀態(tài)，其密封穩(wěn)定性至關(guān)重要，真空鎖密封圈位于真空料倉(cāng)的上下椎體中（見圖4），椎體打開時(shí)，斜固定在椎體外側(cè)的密封圈受壓差影響容易脫落，從而造成漏氣，影響真空度。

圖4 真空鎖密封膠圈固定方式示意圖

RH常用到的冷卻廢鋼、錳、鐵等原料形狀多為不規(guī)則狀，在管道里下溜的過程中，與管道會(huì)發(fā)生摩擦，造成管道損傷，尤其是在溜管的拐彎處，物料對(duì)管壁形成的沖刷打擊尤為嚴(yán)重，會(huì)導(dǎo)致溜管變薄、鼓包、漏氣等。圖5為漏氣后補(bǔ)焊堵漏的溜管。

圖5 下料溜管破損補(bǔ)焊示意圖

2.4 真空泵主體及排污閥的影響分析

由于真空管道內(nèi)存在粉塵砂礫，在噴射蒸汽時(shí)夾帶的砂礫會(huì)對(duì)管道造成沖刷，最終使真空泵管壁變薄，導(dǎo)致漏氣（見圖6）。

圖6 真空管道破損示意圖

排污閥位于真空泵下部，不抽真空時(shí)，排污閥處于打開狀態(tài)，起排污作用，當(dāng)抽真空時(shí)，排污閥受吸力影響處于關(guān)閉狀態(tài)。RH排污閥上的密封墊在抽力作用下使其中部凸起（見圖7），對(duì)固定螺栓周圍的密封墊造成撕扯，進(jìn)而導(dǎo)致漏氣。

圖7 排污閥密封膠墊撕扯示意圖

3 RH真空系統(tǒng)密封穩(wěn)定性的改善提升

3.1 密封通道氣囊相關(guān)的改進(jìn)

針對(duì)氧槍粘渣刮蹭氣囊問題采取了以下措施：將氧槍冷卻水從71 m3/h提高至76 m3/h進(jìn)行控制，以改善冷卻效果，從目前看，粘渣量明顯減少，同時(shí)易于人工對(duì)粘渣的清理；在不影響真空度的情況下，對(duì)氣囊進(jìn)行了擴(kuò)徑，將內(nèi)徑從284 mm擴(kuò)至293 mm，加大與氧槍之間的間距，減少刮蹭；此外與研究所共同開發(fā)，對(duì)氣囊進(jìn)行了改造，將原有的1道密封改為了2道，提升了氣囊的密封效果。

3.2 真空槽連接的改進(jìn)

通過研究，將RH設(shè)備原有的圓柱型膠墊改為凸型膠墊，底部凸出的部分為半圓柱狀體，直徑小于燕尾槽寬度，落入槽內(nèi)起固定作用，上部為方形，起密封作用，這樣就避免了原膠墊在嵌入時(shí)發(fā)生損傷，同時(shí)將方形墊厚度從20 mm增加至24 mm，來彌補(bǔ)投產(chǎn)十幾年來設(shè)備的輕微變形所造成的原密封膠墊厚度達(dá)不到密封效果的缺陷。

3.3 投料系統(tǒng)真空鎖密封圈及下料溜管的改進(jìn)

針對(duì)密封圈脫落問題，對(duì)原來密封圈固定方式進(jìn)行改良，將密封膠圈斜固定的方式改為了內(nèi)嵌固定方式，同時(shí)對(duì)密封圈的形狀也進(jìn)行了改變，并將密封圈置于凸臺(tái)法蘭上，這樣，即使在壓差較大時(shí)也不容易脫落漏氣。

針對(duì)溜管磨損漏氣問題，在原有的20號(hào)普通鋼管內(nèi)增加了耐磨襯板，延長(zhǎng)了溜管的使用壽命，以此提升密封穩(wěn)定性。

3.4 真空泵主體及排污閥的改進(jìn)

針對(duì)真空泵體受沖刷易漏氣的現(xiàn)象，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)真空泵收縮段、喉口、擴(kuò)張段這種易被沖刷磨損的地方進(jìn)行預(yù)防性地抱箍防護(hù)，以此來延長(zhǎng)使用壽命，提升密封穩(wěn)定性。

抽真空時(shí)，針對(duì)原有排污閥上密封墊中部易凸起，撕扯損壞邊緣密封墊導(dǎo)致漏氣的情況，經(jīng)過研究，對(duì)密封墊的固定方式進(jìn)行了改良，在原膠墊的中部增加了碳鋼擋板，以此避免密封墊的凸起損壞，進(jìn)而提升密封穩(wěn)定性。

4 結(jié)語(yǔ)

RH真空系統(tǒng)是一個(gè)龐大的整體，出現(xiàn)真空度不好的原因很多，且不易被排查，因此，根據(jù)生產(chǎn)一線對(duì)常出現(xiàn)的漏氣問題進(jìn)行了研究，并做了改進(jìn)優(yōu)化。目前，以單個(gè)工位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，RH系統(tǒng)更換氣囊頻率由原有的2 d一換提升到了平均5 d才更換一個(gè)；真空鎖密封膠圈從每月都有脫落現(xiàn)象，提升到三個(gè)月未出現(xiàn)一次因脫落導(dǎo)致的漏氣情況；泵體、溜管的使用壽命也隨著防護(hù)措施的執(zhí)行而有所延長(zhǎng)。因此，RH真空系統(tǒng)密封穩(wěn)定性得到了很大提高。在今后的生產(chǎn)實(shí)踐中，RH真空系統(tǒng)仍然需要長(zhǎng)時(shí)間的維護(hù)，并且隨著科學(xué)技術(shù)的提升還需不斷進(jìn)行優(yōu)化改善，以保證生產(chǎn)的穩(wěn)定順行。