RH熱彎管布置的分析比較

王海江， 趙崴巍， 李曉峰

（1.寶鋼工程技術集團有限公司，上海201900；2.寶山鋼鐵股份有限公司，上海201900）

RH熱彎管布置的分析比較

王海江1， 趙崴巍1， 李曉峰2

（1.寶鋼工程技術集團有限公司，上海201900；2.寶山鋼鐵股份有限公司，上海201900）

對RH熱彎管裝置的結構和功能進行了描述，并對熱彎管裝置常見的3種布置形式進行了分析和比較，以期為今后RH工藝布置和設備選型提供參考和經驗，確保RH工藝生產安全高效穩定。

RH精煉工藝；熱彎管；工藝布置

0 引言

真空循環脫氣法即RH真空精煉法是一種重要的爐外精煉方法，具有處理周期短、生產能力大、精煉效果好、易操作等一系列優點，隨著技術的不斷進步和精煉功能的擴展，RH在生產超低碳鋼方面表現出明顯的優勢［1-2］。

國內RH真空精煉技術在近10年得到了飛速發展，各大型鋼鐵企業通過引進消化吸收RH真空精煉裝置設備和工藝技術，積累了豐富的生產和設備維護經驗，掌握了RH的生產操作技術，力求使精煉工藝生產穩定順行。而真空槽快速更換技術作為一種有效提高RH作業率的手段，已成為學者和工程技術人員研究的一項重要課題。本文首先對RH熱彎管裝置的基本結構和功能進行了描述，然后對熱彎管的3種布置形式進行了分析和比較，以期為今后RH工藝布置和設備選型提供一些參考，確保精煉裝置在煉鋼工藝環節中節奏更加合理、功能更加完善、安全更有保證。

1 RH熱彎管功能和作用

熱彎管是RH精煉裝置中連接真空槽和真空系統的一段抽氣煙道，是必不可少的組成部分。為減少處理過程中的熱損失，熱彎管通常被設計成倒U型，其本體由鋼板焊制，內砌耐材磚，見圖1。通常熱彎管上部設有頂槍槍孔及槍孔蓋、高位攝像機、熱電偶等輔助設備，早期的熱彎管常設有頂蓋。從武鋼不同時期RH真空槽的形狀可以看出熱彎管裝置結構形式的變化過程［3］，見圖2。

圖1 熱彎管示意圖

圖2 武鋼RH真空槽不同時期的真空槽和熱彎管

RH精煉過程中，整個熱彎管內部真空度達到67 Pa，真空槽和熱彎管內表面耐材一般烘烤至1 200℃，當進行吹氧操作時熱彎管內壁的溫度可達1 450℃以上。頻繁的溫度變化、高溫煙氣的沖刷和侵蝕，要求熱彎管的耐材應具備良好的抗熱震性和抗沖刷性。熱彎管耐材主要由工作層、保溫絕熱層和外部鋼殼組成。較之真空槽下部和浸漬管的耐材侵蝕，熱彎管工作層耐材的侵蝕較輕，可用直接結合鎂鉻磚或一般鎂鉻磚，有時用鎂鉻噴涂料或澆注料。保溫絕熱層一般選用硅酸鋁纖維氈，外部鋼殼一般采用20 mm厚的鋼板。熱彎管人孔處由于砌筑復雜采用剛玉尖晶石澆注料。法蘭交接面和頂槍槍孔采用硅酸鋁耐火纖維氈作隔熱材料。在熱彎管砌筑過程中，使用高鉻火泥加強磚縫的燒結強度及抗侵蝕性能。有些煉鋼廠為克服頂部耐火磚脫落，在熱彎管頂部區域采用整體澆注，如圖3。

圖3 熱彎管頂部砌筑圖

當熱彎管鎂鉻磚殘余厚度小于50 mm且難以進行局部修理時，應進行整體更換。一般熱彎管使用壽命均在2500爐以上，遠超于浸漬管或下部真空槽耐材壽命，因此學者的研究方向主要是無鉻化技術方面［4-5］。

2 RH熱彎管布置形式和特點

RH精煉裝置在各鋼廠的工藝布置多種多樣，由最初的單室吊籠式、懸臂旋轉升降式發展到雙槽移動式［6］。就其發展內因來說，首先要滿足生產任務的要求，保證上下游物流通暢和匹配，同時考慮設備操作和維護的方便，盡可能地減少鋼包運輸距離。對于老廠房新建RH裝置，應考慮廠房高度對真空槽的吊運、高位料倉和真空系統布置等諸多影響因素。

目前為了提高RH作業率，縮短真空槽更換時間，以配合連鑄多爐連澆，雙真空槽布置逐漸代替單真空槽布置。采用雙真空槽布置后，熱彎管布置形式常見的大致分為3種，見圖4。

圖4 熱彎管布置形式

2.1 真空槽和熱彎管臺車式

雙真空槽布置下，采用真空槽和熱彎管臺車式后，RH精煉裝置中心為處理位，兩側為RH待機位。當需更換真空槽時，真空槽臺車可將真空槽連同熱彎管橫移到待機位，然后將另一待機位上的真空槽和熱彎管臺車橫移到處理位，整個臺車橫移過程只需10 min［7］。采用真空槽和熱彎管臺車式后RH裝置布置和設備特點如下：

1）在線需配2套熱彎管，同時每輛臺車上有一段水冷彎管用于與真空系統連接。

2）臺車上水冷彎管與真空系統的主膨脹節相連，主膨脹節直徑約1 600～2 000 mm，重約1 t。當RH處理時臺車會有一定晃動，故水冷彎管與主膨脹節連接后，另設一套防傾覆裝置用以保證主抽氣管道連接。臺車橫移時主膨脹節處于收縮狀態。在待機位對真空槽進行烘烤時，往往采用移動悶蓋或煙道小車擋住熱氣。當臺車橫移時，應避免熱彎管處放出的熱氣燒壞途經的元器件。

3）由于臺車上放置熱彎管裝置，故真空槽臺車外型尺寸和荷載較大。以120 t RH為例，熱彎管設備重約16 t，真空槽臺車的設備重量約為30 t，長8 000 mm×寬6 000 mm，電機功率約4.8 kW。

4）由于RH處理時熱彎管會有一定晃動，在頂槍槍孔處必須通過夾緊汽缸才能保證頂槍密封通道的氣密性。

采用真空槽和熱彎管臺車式后，將吊槽和烘烤放在待機位，在線切換真空槽時間縮短至10 min內，大大提高了RH裝置的作業率。有些鋼廠為大批量生產的需要，往往采用三車五位式雙工位布置，即真空槽和熱彎管臺車（中間位上）可選擇橫移至1號或2號處理位，多位切換布置提高了設備的利用率，也降低了設備投資。

2.2 熱彎管頂升式

雙真空槽布置下，用熱彎管頂升式后，RH精煉裝置中心為處理位，兩側為RH待機位。當處理位真空槽更換時，待頂升裝置將熱彎管頂起后，經真空槽臺車僅將真空槽橫移到待機位，然后將另一待機位上的真空槽橫移到處理位，再由頂升裝置將熱彎管緩慢落下。真空槽臺車整個移送過程僅載真空槽移動。

采用熱彎管頂升式，較之真空槽和熱彎管臺車式有如下特點：1）在線僅需一套熱彎管，同時配一套熱彎管升降裝置。熱彎管升降裝置由3個油缸和導向架及液壓系統組成，三點同步由液壓系統保證，升降行程一般為300 mm。2）待機位更換真空槽時，可直接將真空槽吊運至維修區。而真空槽和熱彎管臺車式則需將上面熱彎管吊下后，方可將真空槽吊運至維修區。3）由于熱彎管下降后就可與固定在平臺上的抽氣管道密閉相連，從而無需膨脹節保證密閉連接。同時節省一套防傾翻裝置，由于水冷彎管整體布置在平臺上，抽氣時臺車只受到向上的力，從而無需防傾翻裝置。密封通道可以以法蘭的形式與熱彎管相連，從而省去了熱彎管上的夾緊汽缸裝置。4）精簡真空槽臺車。由于槽臺車無需承載熱彎管和水冷彎管，臺車可以大幅減小，同時2個驅動減速機也可以沿軌道方向分開布置，從而進一步縮小軌距，一定程度上無需再為縮小軌距而選用進口減速機。以120 t RH為例，熱彎管設備17 t，真空槽臺車的設備重量約為26t，長6500mm×寬5000mm，電機功率約3.7 kW。5）真空槽口設有氮封，為防止熱彎管提升后槽口密封條被燒。

采用熱彎管頂升式后配套設備布置緊湊，較之臺車式配套設備整體省約10 t（以120 t RH為例），整體投資較為經濟。熱彎管頂升液壓系統有一定的維護量。另外由于熱彎管口屬于高溫區，操作不慎容易燒毀液壓系統軟管。一旦液壓系統故障將無法進行RH處理。

2.3 熱彎管臺車式

該種形式常見于單真空槽布置，由于吊運和烘烤真空槽時間較長，真空槽吊離后無法進行處理，故RH裝置作業率較低，因此選用熱彎管臺車式的RH布置常見于真空處理比例不高的煉鋼廠中。若采用熱彎管臺車后進行雙真空槽布置，則需要2套鋼包臺車、頂升裝置及頂槍裝置等，整體投資較大，見如圖5。

圖5 雙槽下采用熱彎管臺車布置示意圖

采用熱彎管臺車后，真空槽可直接布置在平臺上。當需要更換真空槽時，先由頂升裝置將熱彎管頂起，熱彎管臺車將熱彎管橫移至待機位后，再對真空槽進行更換。由于沒有了真空槽臺車，采用熱彎管臺車后使RH布置的占地面積較小，相應的配套設備也少，以120 t RH為例，1臺熱彎管臺車設備重量為12 t。值得注意的是，若采用此布置形式后，更換真空槽時行車需將真空槽吊出熱彎管臺車所處平臺，故要求行車有足夠上極限高度。

對于產量要求不高、廠房比較緊湊的煉鋼廠內，可以考慮采用熱彎管臺車式單槽布置，此種布置設備組成和生產維護相對簡單。

3 結論

本文主要對RH熱彎管裝置的結構和功能進行了描述，并對熱彎管3種布置形式進行了比較，見表1。

表1 3種熱彎管布置形式比較表

對于產量要求較高、處理周期較短的煉鋼廠，推薦采用真空槽和熱彎管臺車式或熱彎管頂升式布置，上述布置下RH精煉裝置均可采用雙槽布置或三車五位，甚至多工位處理。兩者中，真空槽和熱彎管臺車式發展較早，憑借其靈活性被很多鋼廠普遍采用。而熱彎管頂升式是近幾年發展起來的，它在滿足生產和節奏要求的同時使整體布置緊湊，項目投資較為經濟。而熱彎管臺車式設備組成和生產維護相對簡單，常見于產量要求不高，廠房比較緊湊的煉鋼廠內。

［1］ 郁能文.多功能RH精煉過程的數學和物理模擬［D］.上海：上海大學，2001.

［2］ 徐國群.RH精煉技術的應用和發展［J］.煉鋼，2006，22（1）：12.

［3］ 高澤平，賀道中.爐外精煉［M］.北京：冶金工業出版社，2005：96.

［4］ 周菲菲，邢方圓，姜敏，等.RH精煉爐用無鉻耐火材料的研究現狀和發展趨勢［J］.上海金屬，2012，34（3）：33-38.

［5］ 嚴長權.關于RH處理能力及耐火材料壽命的分析［J］.中國冶金，2007，17（11）：27-29.

［6］ 張鑒.爐外精煉的理論與實踐［M］.北京：冶金工業出版社，1993：542-543.

［7］ 徐漢明.RH真空循環脫氣裝備選型探討［C］//RH精煉技術研討會論文集，2007.

（編輯：昊 天）

TF 804

A

1002－2333（2014）04－0075－03

王海江（1979—），男，工程師，碩士，研究方向為冶金工程咨詢和設計。

2014-01-02