RH精煉爐真空系統穩定性的研究

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，它具有生產成本低、精煉效果好、生產時間短等特點，是高附加值鋼種的重要生產方式。真空泵系統是RH裝置的核心系統，抽真空的速度和穩定性直接影響著產量的釋放。不銹鋼110噸RH精煉爐于2015投產，在投產后的生產過程中，始終存在許多問題，特別是真空度無法保障。根據公司規程體系文件（TB1-LG-0202第一版）RH技術規程要求，超低碳鋼標準真空度≤2mbar。在2018年冶煉過程中，因真空度不合格導致生產計劃調整5次、單工位冶煉1次、降判210噸。所以，設備科公關組對真空泵系統中影響抽真空速度的因素進行了全面分析，攻克相關難點，提高真空系統的穩定性[1]。

1 真空系統介紹

唐鋼不銹鋼公司2015新增RH雙工位精煉爐一座，單工位設計能力110t，主要產品有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。產品質量已經達到國內同行業先進水平，并猛追寶鋼、浦項等國際一流鋼鐵行業汽車鋼的生產質量。RH精煉爐在整個冶煉過程中主要在事先預熱好的耐材真空槽內進行，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L型熱彎管、氣體冷卻器連接到抽真空裝置系統，氧槍用來預熱真空槽和吹氧，并通過真空攝像頭觀察真空槽內情況，啟動抽真空裝置后，由于壓差，鋼水被吸入真空罐內。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后形成環流。尤其在低真空度下，上升管和下降管間會產生強的湍流。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下實現的。在現有條件下，真空系統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，對生產計劃的執行造成了很大影響[2]。

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

主體設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的阻火板連接。

圖1 RH雙工位精煉爐結構圖

真空泵系統有24臺螺桿泵和60臺羅茨泵組成，分布在兩個泵房。

圖2 真空泵系統的內部組成結構

2 影響真空度的主要因素

影響系統真空度的原因一個是泄露、一個是真空泵抽氣能力。

（1）現場對氣囊破損的位置進行統計、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，導致補償器伸縮速度慢，高溫熱氣烘烤密封圈時間長，造成密封圈失效。

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

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

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

（6）氣冷器冷卻水管內壁有水垢、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，導致真空泵溫高停機，嚴重影響抽真空能力[3-5]。

3 對應改善策略

（1）與衡水高科廠家技術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標準，根據溫差變化和密封條膨脹系數確定密封條切割長度，避免線上人為調節造成密封條出現缺口。

（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數據可根據生產實際情況進行調整。若連鑄機澆鑄大段面，生產節奏緊張，爐次間隔達不到300秒，可通過現場提升操作面板按鈕提前結束反吹，進入抽真空模式。每個冶煉批次結束后，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。整改冶煉過程中，真空度合格率99.2%。