RH真空室更換方式及其選擇

王逸名，許海虹，李智，張鐘蓓

（中冶南方工程技術有限公司煉鋼事業部，武漢 430223）

RH真空室更換方式及其選擇

王逸名，許海虹，李智，張鐘蓓

（中冶南方工程技術有限公司煉鋼事業部，武漢 430223）

真空室更換方式的選擇是確定RH工藝布置的必然步驟，針對RH真空室更換的不同方式，進行了對比分析。總結了RH真空室更換方式選擇時應遵循的基本原則：國內新建RH通常采用真空室平移式；RH單工位通常配置雙室平移更換式，或選用雙工位布置；適用于雙工位布置的準雙室平移式是一種較好折中的更換方式；空室頂部單室平移式優于本體單室平移式；改擴建RH需綜合多種因素，創造性地靈活選用。該分析有助于深化對RH工序的理解，為鋼鐵企業在設計選型時提供依據。

精煉 技術 真空室 型式 更換方式

1 引言

自從1959年德國的Ruhrstahl AG和Heraeus發明RH真空精煉技術以來，RH真空工藝在提高質量、擴大品種方面得到了廣泛應用和長足發展。特別是近幾年來，隨著社會的進步和發展，各行各業對鋼材質量的要求越來越高，而且純凈鋼的需求量不斷增加，RH多功能精煉技術得到了迅速發展[1]。

由于RH真空室屬于周轉件，真空室耐材需要定期維護和更換，因此真空室在處理位的運輸更換操作不可避免。由于真空室布置形式的多樣化，真空室的更換方式也各不相同，而不同的真空室更換方式在RH設計產量、占地面積、投資費用、生產調度等方面又各有優缺點，因此如何選用合適的型式，是企業用戶在建設RH時首先面對的重要問題。

2 RH真空室多種更換方式分類[2-3]

真空室更換是指將待更換的真空室從處理位運輸至維修位，而將待用的真空室運輸至處理位，繼續生產的過程。按真空室運行方式的不同可以劃分為旋轉式，升降式，平移式，固定式；平移式又可以分為橫移式和縱移式。按真空室運行的部位不同可以劃分為真空室整體移動式，本體移動式和頂部移動式。按每個處理位配套的待機真空室數量可以劃分為單室更換式，雙室更換式和準雙室更換式。

2.1 真空室旋轉更換式

真空室旋轉更換式是指將真空室置于旋轉臂上，在處理位和待機位/維修位之間通過旋轉進行切換。適用于單工位或雙工位布置，可配置單室或雙室更換式。RH真空室與鋼液的浸入方式分為真空室升降式（又稱上動式）和鋼包升降式（又稱下動式）。當采用單室更換時，常與真空室升降式的插入管浸入方式配合使用；當采用雙室更換式，常與鋼包升降式的插入管浸入方式配合使用。待機位可以進行真空室的修砌、噴補、更換插入管等工作。雙室更換式可以獲得更高的設備作業率，從而提高產量。

圖1 真空室旋轉更換式

2.2 真空室升降更換式

2.3 真空室平移更換式

圖2為中冶南方設計的多種真空室平移更換式。真空室平移更換式是目前國內最常見的真空室更換形式。下面結合不同的分類方法對常見的幾種型式進行介紹。

圖2 多種真空室平移更換式

2.3.1 真空室整體平移式

真空室整體是指包括真空室頂部和真空室本體等在內的整體。真空室整體平移式適用于RH單工位或雙工位布置，是指將真空室整體等置于真空室臺車上，需要更換時，將載有舊真空室的真空臺車開至待機位，利用天車吊運實現更換。真空室整體平移式是在真空室升降更換式的基礎上發展起來的，多用于雙室和準雙室更換式。

2.3.2 真空室本體平移式

真空室本體平移式適用于RH單工位或雙工位布置，是指將真空室本體和頂部分離，把真空室頂部布置在平臺上，通過液壓缸進行升降驅動；把真空室本體置于真空室臺車上，可以在待機位和處理位之間進行切換。這是對整體平移式的改進。當需要更換時，先將頂部通過液壓缸頂升，實現真空室頂部和本體的分離，然后將載有舊真空室的真空臺車開至待機位，從而實現更換。真空室本體平移式是目前常用的一種真空室更換方式，根據需求的不同，可以配置為單室、雙室、準雙室等多種更換形式。

2.3.3 真空室頂部平移式

碭山酥梨種質資源與環境保護數字化管理應用與研究…………唐貝貝 丁文浩 桂 越 趙印勇 吳云志 (3-57)

真空室頂部平移式充分利用了真空室不同部位使用壽命的差異，僅將真空室頂部等置于真空室臺車上，當需要更換時，先將頂部通過車載液壓缸頂升，實現真空室頂部和本體的分離，然后將載有真空室頂部的真空臺車開至待機位，通過吊車將真空室本體從處理位吊出，實現更換。

2.3.4 雙室平移式

雙室平移式可以實現真空室的快速更換，適用于RH單工位或雙工位布置，雙工位配置時又稱四車六工位布置。雙室平移式的每個處理位配置兩個待機位，有兩個真空室用于切換，當一個真空室用于生產時，另一真空室在待機位烘烤待用；一旦需要更換真空室時，可以迅速將需更換的真空室移到空位，再將另一個待機位準備好的真空室移至處理位繼續處理鋼水。通常真空室更換的時間可以在10 min以內，可以利用輔助作業時間更換真空室，從而實現連續作業。

2.3.5 單室平移式

單室平移式通常見于RH雙工位布置，可以配置為雙車三工位或雙車四工位布置。每個處理位配置一個待機位、一個真空室，或者兩個處理位共用一個待機位。當其中一個處理位需要更換真空室時，直接將真空室臺車開至待機位，然后用吊車吊出需更換的真空室至修砌區，并從烘烤區將待用的真空室調至處理位，完成真空室更換。這一過程通常需要2～4 h，期間單室平移式僅能按單工位模式組織生產，此時的處理周期受輔助作業時間的限制。單室平移式又可以分為橫移式和縱移式。

2.3.6 準雙室平移式

準雙室平移式通常出現于RH雙工位布置，又稱三車五工位布置。每個處理位配置一個待機位，一個真空室，同時在兩個處理位之間設置第三個待機位，第三個真空室。中間的真空室可以在兩個處理位和一個待機位共三個位置進行切換，從而可以靈活調度，保證每個處理位可以有兩個待機位來進行輔助作業，從而實現連續作業。當中間待機位的真空室正在其中一個處理位工作時，這一處理位的真空室互換可以視為雙室橫移式，而另一個處理位僅能按單室橫移式考慮。因此，三車五工位布置并非真正意義上的雙室平移式布置，其調度的要點在于盡量將中間待機位的真空室處于備用狀態。

3 真空室更換方式的對比

3.1 不同運行方式的真空室更換方式對比（見表1）

表1 按運行方式不同劃分的真空室更換方式的優缺點

RH早期多是以真空室升降式或旋轉式更換型式出現的，而后隨著對真空密封效果、設備維護和設備利用率等各方面的要求越來越高，更多的工廠選用了真空室平移更換式。但由于各個國家處在不同的發展階段，對布置形式的選擇有不同的出發點，目前全世界范圍內使用的真空室更換方式存在多樣性。

3.2 不同運行部位的真空室更換方式對比

3.2.1 真空室整體更換式與真空室本體更換式對比

以單工位真空室雙室更換為例，表2列出了真空室整體更換式與真空室本體更換式的對比情況。從表2中可知，真空室本體更換式在設備投資、工藝布置靈活性、設備維護等多方面均明顯優于真空室整體更換式，前者是對后者技術的顯著改進。

3.2.2 真空室本體更換式與真空室頂部更換式對比

以雙工位真空室單室更換為例，表3列出了真空室本體更換式與真空室頂部更換式的對比情況。從表3中可知，真空室頂部更換式在設備投資和設備維護方面有優勢；真空室本體更換式可以在待機位設置烘烤裝置來實現真空室升溫。當然，我們也可以通過離線烘烤器來實現真空室升溫。在實際使用時，可以通過在吊運過程中進行隔熱防護和利用頂槍來實現真空室升溫等方法，來解決相關的問題。

3.3 按每個處理位配套的待機真空室數量劃分的更換方法的對比（見表4）

以雙工位為例，對單室、雙室和準雙室平移式更換方法進行了對比分析。以某工廠為例，公稱噸位150 t，年產量143.7萬t。

雙室平移式擁有最大的設備作業率，準雙室平移式次之，單室平移式的設備作業率最低。與此同時，雙室平移式的設備投資也最大，準雙室平移式次之，單室平移式的設備投資最低。因此，準雙室平移式是結合設備投資和設備作業率等因素綜合考慮之后很好的一個折中方案。當然在實際選擇時，仍應結合其他因素統一考慮。

表2 真空室整體更換式與真空室本體更換式的對比

表3 真空室本體更換式與真空室頂部更換式的對比

表4 不同更換方式的真空室更換時間和設備投資

4 真空室更換方式的選擇

工藝設計方案的確定是一個多次反復對比優選的過程。設計過程中，在確定采用RH真空精煉工藝后，首先應結合全廠的金屬平衡、產品大綱、生產工藝大綱、車間布置（包括項目建設性質，如屬于新建，改建或擴建）等確定RH工序的基本需求；其次，據此確定設備選型，如真空室型式、真空室更換方式、鋼包運輸方式、插入管浸入方式、插入管維修方式等；結合工藝需求，設備投資，物流運行情況等綜合判斷決策。

在確定真空室更換方式時可以遵循一些基本原則：

4.1 真空室平移式

由于具有較高的設備作業率、較好的設備可維護性和真空密封效果，目前，國內新建RH通常采用真空室平移式。

4.2 雙室橫移或雙工位布置

目前連鑄已經普及，為方便生產調度，確保連鑄工序的多爐連澆，RH單工位通常配置雙室橫移更換式，或者選用雙工位布置。

4.3 折中的方式

為保證設備的最大利用率，可以優先選用雙室平移式，但是應結合設備投資和能源消耗等因素統一考慮。在雙工位布置時，準雙室平移式是一個較好折中的更換方式。

4.4 優先考慮選用方式

與真空室本體單室平移式相比，真空室頂部單室平移式在基建、設備投資方面有優勢，且兩者設備作業率相當，因此應優先考慮選用后者。

4.5 選用方式根據實際情況

改擴建RH需綜合考慮車間廠房高度、吊車配置、車間場地等因素，深入地分析實際情況，創造性地對不同的真空室更換方式靈活選用。武鋼三煉鋼2#RH和武鋼一煉鋼1#RH就是兩個很好的實例，是中冶南方在透徹理解RH工藝的基礎上，充分利用現有車間條件，并加以合理運用的產物[4]。

5 結語

近年來，真空精煉比有不斷提高的趨勢，尤其是RH精煉技術發展很快。鋼鐵企業在進行建設決策時，需要對真空室型式、真空室更換方式、鋼包運輸方式、插入管浸入方式、插入管維修方式等進行仔細分析，對比得出結論。對真空室更換方式的系統分類和對比有利于深化對RH工藝布置的理解，從而促進對新工藝布置的創新思考，這與當前倡導的以節能環保為前提的工藝創新等要求相輔相成，值得深入思考。

[1]殷瑞鈺.合理選擇二次精煉技術，推進高效率低成本“潔凈鋼平臺”建設[J].煉鋼，2010，26（1）：1-6.

[2]王殿祿，洪保儀.鋼液真空處理[M].北京:冶金工業出版社，1979.

[3]趙沛.爐外精煉及鐵水預處理實用技術手冊[M].北京:冶金工業出版社，2004.

[4]許海虹.中冶南方在RH真空精煉領域的技術創新成果[N].世界金屬導報，2010-08-24（08）.

Changing Method of RHVacuum Vesseland Choice

WANG Yi-ming,XU Hai-hong,LI Zhi and ZHANG Zhong-bei
Steel-making Department,Zhongye South Engineering Technology Company Limited,Wuhan 430223,China

The selection of vacuum vessel changing method is an inevitable step to determine RH process layout.The authors compare and analyze different changing methods for RH vacuum vessel.The basic principle followed in choosing RH vacuum vessel changing method is summarized:transfer type is usually adopted in newly constructed domestic RH;twin vessel transfer type is often applied to single position RH otherwise double position arrangement;quasi twin vessel transfer type suitable for double position arrangement is a good compromise; empty topped single vessel transfer type is superior to full vessel type;these methods should be chosen flexibly since many factors need to be considered comprehensively in expansion and revamp.The above analysis helps deepen the understanding on RH process and provides a basis for design and selection in iron and steel enterprise.

refine;technology;vacuum vessel;type;changing method;selection

王逸名（1981—），男，湖南沅江人，碩士，工程師，主要從事冶金工程設計工作。

（收稿 2012-05-03 編輯 崔建華）