RH 爐真空加料系統改造優化及實踐

丁 劍

（首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司，河北唐山 063200）

0 引言

RH 是各種精煉裝置中功能最全、結構最復雜的一種[1]。RH真空精煉爐目前已經廣泛應用于生產高強度、超潔凈鋼的生產中，目前在各大鋼鐵廠中已被廣泛應用，為了向鋼液中投入定量的合金成分，在處理鋼液的真空室上方設置加料系統，進行真空狀態下加料[2]，真空加料裝置的作用是把各種合金物料、鋁、碳等加入到正在真空處理的鋼液中，用以調節鋼液中的合金成分，是RH 真空精煉爐中重要的成分控制環節，真空加料裝置主要包括合金料斗、鋁料斗、碳料斗[3]。

首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司（簡稱“京唐公司”）真空加料裝置由一套合金料斗、一套鋁料斗和一套碳料斗組成，三套料斗中鋁料斗中安裝有稱量裝置和振動給料機，以便對加入的鋁量進行精確控制。合金料斗的重新裝料通過合金加料系統實現，可在真空處理期間進行重新裝料。鋁料斗和碳料斗的重新裝料必須在非處理間隙進行。碳料斗上裝有旋轉給料機，可以通過計量旋轉給料機的轉數來控制碳的加入量。

投產初期，京唐公司的產品種類比較單一，真空加料設備能夠滿足日常的生產需求。不過隨著產品品種的不斷增加及對于設備的要求越來越高，原有的真空加料系統暴露出來越來越多的問題，逐漸無法適應生產發展的需要，每次備料、下料時間較長，造成真空處理時間長、耐材通鋼增加、浸漬管侵蝕嚴重、真空槽壽命低、冶煉后期易發生增氮等現象。而增加帶稱量真空料斗可以縮短真空處理時間，減少因下料輔助時間長影響真空處理周期，提高RH 真空比例，降低能源消耗。IF 鋼冶煉過程如果遇溫度較高的情形，會大量加入廢鋼、延長處理時間，造成RH 處理時間不能滿足快節奏生產的要求。RH 廢鋼每次只能加入≤1 t，加入時間間隔（4～5）min。因此，京唐公司決定對于RH爐真空加料系統進行改造。

1 原系統主要存在的問題

1.1 真空料斗數量及容積已無法滿足實際生產工藝的需求

RH 爐合金真空料倉、真空鋁料倉是合金成分調整的主要設備，鋁料倉主要用于精確調整鋁成分控制，其他合金包括廢鋼主要由合金真空料倉來完成。隨著鋼水冶煉品種的增加，每次加入的合金種類及數量都有所增加，而加料必須要在前一批料加入鋼水后，關閉真空鎖才能重新備料，每次備料、下料時間長，造成真空處理時間長、耐材通鋼增加、浸漬管侵蝕嚴重、真空槽壽命低、冶煉后期易發生增氮等現象。廢鋼與合金同時采用一個料斗進行加料，經常發生堵料的情況。

1.2 碳料斗存在的問題

碳料斗下料出口設置旋轉給料機，上方設置真空鎖，真空鎖關閉后可以實現在真空狀態下進行碳粉的投入。在實際的生產過程中，由于碳粉在旋轉給料機內不均勻，經常導致成分調整不準確，容易造成生產的質量事故。因此碳粉改由真空合金料斗進行投料。但是由于碳粉密度較小，與其他合金一起投料時經常發生被擠出真空給料機撒落而不能加入到鋼水中的情況。

1.3 鋁料斗存在的問題

鋁料斗是三套料斗中唯一一套配有稱量系統的料斗，料斗出口設有振動給料機，上部設有真空鎖，確保在冶煉過程中能夠實現真空狀態下進行加料。由于稱量系統使用一段時間后，測量數值會有所偏離，需要對測量壓頭進行重新標定。鋁料斗為密封料罐，整體解體后進行砝碼校驗，生產節奏不允許，因此每次校驗壓頭都無法按照砝碼進行校驗，均是采用實物進行比對校驗。這樣的方式對于標定的結果既不準確、又需要設備停產時間較長，同時還需要崗位人員手工進行稱量比對，實際操作難度比較大。

2 真空下料系統的改造及優化方案

2.1 新增4.5 m3 廢鋼料斗

真空合金料斗使用比較集中，這使合金料斗已經成為了RH 爐的一個咽喉要道。通過對比鋼水合金的調整情況綜合分析，確定新增加一套真空料斗。該真空料斗主要承擔廢鋼的加入工作，將廢鋼與其他合金的通道分開，兩個通道不互相影響，兩個料斗可以提前進行備料，減少備料時間。根據工藝需求，選擇廢鋼料斗的容積。需要在廢鋼料斗中存放10 t 廢鋼，經過最終測算，確定料斗容積為4.5 m3，其技術參數見表1。

表1 4.5 m3 廢鋼料斗功能參數

2.2 新增1.5 m3 碳料斗

對于原碳料斗加料過程中轉子給料機給料不均勻、導致轉子給料機下料精度低的問題，計劃新增碳料斗。新增的碳料斗采用自帶稱量功能，同時采用電磁震動給料機進行均勻精準下料。該料斗的設計上經過與工藝的充分論證，最終確定了碳料斗的工藝布置（圖1）。由于碳在精煉過程中的影響作用較大，投入量必須準確，而且在真空狀態下存放碳粉還要避免碳粉被真空泵負壓吸走。因此在碳料斗上部設計了真空鎖密封、在碳料斗電震出口設置了氣動擋板，避免碳粉由于自身光滑的特性溜入鋼水中。碳料斗的技術參數見表2。

2.3 新增鋁料斗稱量系統校驗裝置

鋼水真空冶煉中鋁是一個不可缺少的元素，鋁的使用在冶煉過程中最為普遍，幾乎每一爐鋼水的冶煉都離不開鋁成分的調整，因此鋁加入量的準確性就顯得尤為重要，而鋁料斗的稱量系統在使用一段時間后，就需要對稱量系統進行校核，采用老的校核方法費時費力，而且對于連續化生產也是一個嚴重的制約，針對這種情況，根據鋁料斗結構的自身特點，采用一種新型的微型校驗裝置（圖2），采用一套液壓系統，將液壓缸安裝到壓頭上方，采用液壓系統加壓方法對壓頭加壓進行校驗，使校驗工作更加簡便快捷。

圖1 碳料斗的工藝布置

表2 碳料斗的技術參數

圖2 微型校驗裝置

3 真空下料系統改造的效果

改造后，真空料倉投入使用，通過4.5 m3料罐安裝后使用投放廢鋼，真空合金料罐未發生堵料事故，真空處理時間明顯縮短。目前低碳鋁鎮靜鋼種真空處理時間小于25 min 的比例達到65%以上，IF 鋼真空處理時間小于30 min 比例達到50%以上，設備運行穩定可靠。

新4.5 m3料罐投用后不僅設備故障大大降低，設備運行穩定，對整個生產產生間接的經濟效益，在冶煉IF 鋼時真快處理時間減少5 min，降低轉爐溫度4 ℃，連鑄高拉速澆注減少溫降2 ℃，減少鋼包一次周轉時間約20 min，減少鋼包耐材蓄熱影響的溫降（4～6）℃，合計減少溫降月（10～12）℃，轉爐終點溫度可降低（10～12）℃。

碳料斗的投入使用，使碳粉與其他合金可以分開投料通道，使投料通道更加潔凈，投料準確度大大提高，同時也消除了原來碳粉撒落的情況，減少了碳粉清理工作。

通過對稱量系統的校驗裝置的投入，平時利用日常的例修進行稱量系統校驗，原來需要十多人的工作現在兩個人就能完成，大大減小了校驗的難度，降低了職工的勞動強度。