RH爐頂槍系統(tǒng)優(yōu)化

張群勝（天津天鐵冶金集團(tuán)熱軋板有限公司，河北涉縣056404）

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RH爐頂槍系統(tǒng)優(yōu)化

張群勝
（天津天鐵冶金集團(tuán)熱軋板有限公司，河北涉縣056404）

［摘要］為解決天鐵熱軋板有限公司RH爐頂槍系統(tǒng)在使用中存在的問題，對RH頂槍和頂槍密封通道進(jìn)行優(yōu)化，延長了頂槍的使用壽命，降低了密封氣囊的損壞率，節(jié)約了生產(chǎn)成本，為RH爐品種鋼的冶煉提供良好的設(shè)備基礎(chǔ)。

［關(guān)鍵詞］RH爐；頂槍；系統(tǒng)；優(yōu)化；成本

1　引言

天鐵熱軋板有限公司RH真空冶煉爐采用雙工位進(jìn)行冶煉，RH設(shè)備的主要用途是脫氫、脫碳、脫氧和微調(diào)鋼水成分及溫度等。在每個處理工位裝有一個頂槍系統(tǒng)配合生產(chǎn)，它具有補吹氧氣、脫碳、處理過程中加熱鋼水，以及在冶煉處理間隙加熱真空室內(nèi)部耐材的功能。所需的全部的氣體（氧、氮、氬、焦?fàn)t煤氣）均經(jīng)由頂槍吹入真空室，在主控室經(jīng)由基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)進(jìn)行自動控制。

頂槍升降過程中要通過一個真空密封裝置，頂槍停止后，通過聯(lián)鎖，密封氣囊充氣形成密封環(huán)境，確保整個系統(tǒng)的真空度。

2　頂槍及密封裝置組成

2.1頂槍

該頂槍采用水冷多層管結(jié)構(gòu)，氧氣、氮氣、氬氣、加熱煤氣和冷卻水軟管與頂槍采用法蘭固定在頂槍小車上。噴頭采用拉瓦爾噴頭形式。槍頭為銅材質(zhì)和20 g接管焊接，槍體內(nèi)部通氧氣和煤氣管材為不銹鋼，通水管材質(zhì)為20 g。

為了保證安全，在吹氧或煤氣加熱后，要用氮氣吹掃頂槍。頂槍還設(shè)有冷卻水進(jìn)回水流量監(jiān)測、回火或熄火檢測，并與控制系統(tǒng)連鎖。

2.2頂槍密封裝置

真空密封裝置包括硬密封和充氣密封兩種方式，安裝在一個密封通道，密封裝置座在真空室頂部的下槍孔法蘭上。

硬密封和充氣密封封住槍和槍孔之間的縫隙以防止漏氣。這在頂槍升降和停止過程中才不會影響真空度。

充氣密封件是一種可膨脹橡膠。氣源通過聯(lián)鎖控制在頂槍運動過程中排出氣體，留出運動空間，而在頂槍停止運行時，吹氣膨脹使頂槍通道密封。在此密封裝置內(nèi)側(cè)下部裝有一個除渣刮板，可在頂槍運動過程中刮除槍上的結(jié)渣。另外裝有一個補償器，可防止頂槍垂直運動時微量傾斜造成的機械損傷。

3　 RH頂槍使用現(xiàn)狀

由于天鐵熱軋板有限公司使用的焦?fàn)t煤氣，雖經(jīng)脫硫脫萘，但仍有硫成分的殘余。頂槍還承擔(dān)著真空室的烘烤任務(wù)（由～800℃加熱到～1 000℃），使真空室達(dá)到備用狀態(tài)。而煤氣中的硫、氫等元素，與氧氣燃燒生成酸性物質(zhì)，對原設(shè)計中20 g的頂槍外管形成腐蝕。

遭到腐蝕的外管，表面產(chǎn)生鐵銹和坑洞見圖1，再有飛濺的鋼水、渣的粘連，使頂槍升降過程中對橡膠的密封氣囊造成拉扯損壞，而腐蝕的進(jìn)一步加劇，直接造成管壁的變薄，時間長會造成漏水。如在烘烤中發(fā)現(xiàn)漏水，能及時進(jìn)行更換處理。假如不能在烘烤中發(fā)現(xiàn)，而在冶煉過程中出現(xiàn)漏水，輕則影響一爐品種鋼的冶煉，影響生產(chǎn)節(jié)奏，重則由于鋼水在真空室中循環(huán)，漏水直接進(jìn)入鋼水后劇烈反應(yīng)，可能產(chǎn)生爆炸事故。

圖1　頂槍外管的侵蝕情況

由于頂槍為新日鐵設(shè)計，外管尺寸為∮216×6，國內(nèi)進(jìn)行詢價時沒有相關(guān)尺寸的管材，為確保備件的互換性，需要采購相近管徑的管材進(jìn)行二次加工，周期較長。

4　RH頂槍系統(tǒng)的相關(guān)優(yōu)化

4.1 RH頂槍的逐步優(yōu)化

（1）鑒于原設(shè)計中的20 g外管，在現(xiàn)場使用的焦?fàn)t煤氣中含硫，烘烤中產(chǎn)生的酸性氣體結(jié)合水分形成酸性環(huán)境，侵蝕影響頂槍外管的使用效果和使用壽命。由于不銹鋼材質(zhì)的管材有耐酸、耐堿性環(huán)境的特性，可確保使用的槍體在烘烤的燃燒氣體產(chǎn)生的酸性環(huán)境中不被腐蝕，同時由于不銹鋼材質(zhì)在損壞了表層，可進(jìn)行自我修復(fù)，重新形成“鈍化膜”，起保護(hù)作用。因此選用不銹鋼材質(zhì)18Cr-9Ni-Ti進(jìn)行替代，延長頂槍使用壽命。

（2）由于在國內(nèi)沒有∮216×6的標(biāo)準(zhǔn)管。要確保備件互換性，可采取兩個方案：一是直接進(jìn)口，由于進(jìn)口備件采購周期長、成本高，故此方案進(jìn)行否定；二是采購相近管徑來進(jìn)行二次加工，經(jīng)過與管材生產(chǎn)廠家交流，在確保外管管壁厚度和相關(guān)尺寸情況下，選用最接近的∮219×8的不銹鋼管。

（3）在逐步改造過程中，修復(fù)更換下的頂槍時，將侵蝕在下部600 mm左右的外管，直接利用機加工進(jìn)行加工外徑車削3 mm，使之達(dá)到∮216×6.5滿足更換要求。對于侵蝕部位不確定，長于600 mm位置的，廠內(nèi)不能自主加工，需要進(jìn)行外委加工。外委加工一根6 000 m管周期在30天，算上運輸在35天左右，加工成本在萬元以上。

因此，在逐步優(yōu)化后，選用最接近的∮219×8的不銹鋼管直接進(jìn)行改造，改造后其內(nèi)徑比原來小1 mm，冷卻效果變化可忽略不計，外徑則增大3 mm。由于現(xiàn)場使用的頂槍外管有效長度8 500 mm，處于烘烤氣體內(nèi)的實際長度為5 800 mm，對于更換下需要更換外管的頂槍切除6 000 mm，打坡口加工，將采購來的外管兩頭打坡口后，直接安裝至更換下的位置，調(diào)整同心度，上口位置使用氬弧焊焊接后，利用拋光機進(jìn)行打磨，使之接口錯口位置能夠平滑過渡。下口位置利用各管安裝完頂槍槍頭后，將與外管部位氬弧焊焊接，錯口位置進(jìn)行打磨拋光平穩(wěn)過渡。槍體其余位置不做改變。由于還存有∮216的頂槍槍頭，為避免備件的浪費，槍頭仍然使用原槍頭進(jìn)行更換，待備件消耗完后，與廠家溝通采購∮219槍頭。

4.2對頂槍密封通道進(jìn)行優(yōu)化

（1）密封氣囊尺寸需要適用于改造后頂槍。

將密封氣囊由原來的∮292*∮220*30 FKM優(yōu)化為耐磨的∮292*∮225*30 FKM配合∮219不銹鋼管優(yōu)化。緊固氣囊的壓板內(nèi)徑進(jìn)行加工，加工至∮295。

（2）對密封通道其他部件的優(yōu)化。

將密封通道的導(dǎo)向輪進(jìn)行調(diào)整，使之滿足219槍體的運動。硬密封為石墨盤根環(huán)，將其內(nèi)徑調(diào)整增大6 mm，確保升降。將刮渣板進(jìn)行加工，內(nèi)徑加大6 mm。即除密封氣囊外的其余影響槍體運動的部分，全部增加6 mm。

5　RH頂槍的優(yōu)化使用效果

5.1頂槍的優(yōu)化效果

（1）頂槍外管材質(zhì)的優(yōu)化效果

經(jīng)優(yōu)化為18Cr-9Ni-Ti材質(zhì)的外管后，鑒于不銹鋼的耐酸堿性和自修復(fù)性，外管由原來的每3個月就會漏水換槍達(dá)到不因外管漏水而換槍，而換外管就意味著槍頭也需要更換，造成極大浪費，而優(yōu)化完成后，經(jīng)10個多月的使用，槍頭因到達(dá)使用壽命損壞成為換槍的主要原因。因此，改材質(zhì)后每年節(jié)約槍頭備件數(shù)量可觀，換槍次數(shù)大大減少，減輕了職工檢修工作量。

（2）頂槍外管直徑的優(yōu)化效果

頂槍外管原設(shè)計為∮216×6，為保持原設(shè)計，就需要采購?fù)◤健⑼馁|(zhì)管。國內(nèi)沒有標(biāo)準(zhǔn)管件，從國外進(jìn)口費用過高，周期過長。而采購相近尺寸，由于頂槍對垂直度要求較高，管道必須通長加工才能滿足使用要求。而通長加工本廠不具備加工條件，外委加工成本比管材本身要高，周期在1個月1根。因此，將外管直徑優(yōu)化成國內(nèi)有成品的∮219×8管，大大節(jié)約備件加工費用，縮短頂槍的維修周期。在維修中秉承節(jié)約的理念，只對有效長度進(jìn)行更換，減少維修工作量，確保同心度。而且對原采購的頂槍槍頭采用同樣原則進(jìn)行處理，充分使用已采購的備件進(jìn)行處理，杜絕浪費，待已采購備件消耗殆盡，對于新采購備件附加技術(shù)要求進(jìn)行說明，達(dá)到使用效果。

5.2對密封通道進(jìn)行優(yōu)化效果

對于密封通道，秉承著能自主加工的要進(jìn)行自主加工，不能自主加工的，對采購的備件提出技術(shù)要求并提供相應(yīng)尺寸進(jìn)行采購，使之滿足現(xiàn)場實際要求。首先，對于密封氣囊屬于不能自己加工的備件，將改造密封氣囊的尺寸提供給廠家進(jìn)行制作后安裝，滿足優(yōu)化后的頂槍的運動，加之外管無侵蝕，氣囊更換量大大減少。其次，對密封通道內(nèi)其余部件屬于金屬件，能利用機加工進(jìn)行相應(yīng)尺寸改造，同樣滿足頂槍的升降，由于不是易損件，改造一次后就可長期使用。

6　結(jié)束語

通過對RH爐頂槍系統(tǒng)的優(yōu)化，在不改變其現(xiàn)有功能的情況下，既實現(xiàn)備件采購的國產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化，便于備件采購和加工，又實現(xiàn)延長頂槍的使用周期，減少備件加工產(chǎn)生的二次費用和加工周期。這樣使頂槍的維修正常化，具有時效性。在外管材質(zhì)優(yōu)化后，密封氣囊的損壞率大大降低，確保系統(tǒng)使用過程中的密封性，為RH爐品種鋼的冶煉提供良好的設(shè)備基礎(chǔ)，對于節(jié)約備件成本、節(jié)約檢修時間以及減輕職工檢修負(fù)擔(dān)起到較好的作用。在逐步實施的改造過程中，充分考慮已采購到現(xiàn)場的備件情況，采取措施加以控制，杜絕備件的浪費對資金的占用，效果較好。

Optimization of RH Furnace Top Lance System

ZHANG Qun-sheng
（Hot Rolling Plate Mill，Tianjin Tiantie Metallurgical Group Co.，Ltd.，She County，Hebei Province，China 056404）

AbstractIn order to solve the problems existing in the application of RH furnace top lance system，RH top lance and lance sealing channel were optimized at Hot Rolling Plate Mill. The service life of top lance was prolonged and the damaged rate of sealing bladder reduced. Production cost was saved as well. A good equipment foundation was provided for the melting of grade steel in RH furnace.

Key wordsRH furnace；top lance；system；optimization；cost

doi：10.3969/j.issn.1006-110X.2016.03.015

收稿日期：2016- 02- 08修回日期：2016- 02- 25

作者簡介：張群勝（1983—），男，本科，工程師，主要從事檢修技術(shù)工作。