RH真空室漏氣攻關研究

張彥龍，李慶振，張忠福，任 濤，孫海坤，王 哲，

晏 武，李 毅，張明慶

（日照鋼鐵控股集團有限公司，山東 日照276806）

RH循環脫氣工藝由德國蒂森鋼鐵公司于1958年開發成功，迄今已有100多臺RH設備用于不同的生產目的。RH設備之所以自20世紀80年代以來需求越來越多，是由于對生產高質量鋼的要求越來越高，因而越來越多的鋼廠在煉鋼生產流程中采用了RH工藝。

日照鋼鐵控股集團有限公司（以下簡稱日鋼）RH工序為雙處理位五工位、雙頂升、真空室交替使用、整體吊換型式，并在待機位進行真空室更換操作。

自投用以后，RH爐共發生6次因真空室底部漏氣引起的非計劃下線事故，漏氣點位置集中發生在真空室底部中心鋼結構焊縫及浸漬管法蘭焊縫位置。漏氣事故的發生，極大的縮短了浸漬管的使用壽命，對耐材造成了浪費同時對生產造成了影響。

日鋼產品結構的不斷變化，經過RH處理的品種鋼比例日益增多，而漏氣現象的發生降低了RH爐的作業率，為保證RH爐生產的延續，特對漏氣問題展開了攻關研究。

1 真空室漏氣原因分析

1.1 工藝分析

國內一般鋼廠工藝路線：轉爐—RH精煉—鑄機。這種生產工藝鋼包內帶渣量小，鋼渣厚度約50 mm，鋼渣為氧化性渣。日鋼RH精煉生產工藝比較特殊，RH工序在LF工序后，RH精煉主要起到脫氣，去除夾雜作用。

該工藝路線因先過LF精煉，鋼渣量大，鋼渣厚度約500 mm，如圖1浸漬管沾渣量大。浸漬管耐材部分高度740 mm。浸漬管插入鋼水穿過渣層后，連接法蘭已經接觸渣層，導致法蘭容易變形開裂。

圖1 下線浸漬管沾渣及生產中渣液面

為脫去鋼水中硫，LF造渣為還原性性渣，同時為了保證鋼水的溫降小，造渣量大，具體渣料成分見表1。

表1 LF造渣渣料 kg

同時還原性渣中CaO比例約占50%，RH真空室浸漬管外部澆注料材質為剛玉料，Al2O3占比90%以上，根據相圖，CaO和Al2O3在一定溫度和比例條件下，容易生成低熔點化合物。

在LF—RH工藝條件下，LF承擔升溫主要任務，RH工序到站溫度大于1 620℃，為RH工序處理溫降留出空間。冶煉時間20～25 min，在高溫，冶煉時間長的條件下，浸漬管澆注料的侵蝕速度大大加快。如噴補維護不及時或維護不到位的情況下，部分鋼結構裸露，容易出現沙眼、孔洞，從而產生漏氣。

1.2 設備分析

1.2.1 浸漬管與下部槽連接處法蘭變形

浸漬管褲襠部位法蘭外檐下垂嚴重，經測量4號槽法蘭外側與內側相差30 mm，內側外檐比外側外檐低45 mm，砌筑過程中測量循環管靠近中心部分與包底底45 mm，5號槽與4號槽基本類似，如圖2法蘭各位置變形并不一致，當浸漬管法蘭與其對接時外側最大縫隙10 mm。此問題出現后與其他鋼廠RH爐進行對比確認未遇到此現象，根據技術人員分析與法蘭使用鋼材有關，使用一段時間后再次焊接，焊接處出現炸裂性裂紋重要原因。

圖2 法蘭變形測量

當法蘭長期高溫并多次切割，法蘭分子結構改變，變脆，尤其經常切割部位更為嚴重，在焊接過程中，表面雖然融化連接良好，但在使用過程中褲襠部位長期蓄熱受高溫影響，產生的熱應力在焊縫處釋放，法蘭與焊縫處形成撕裂性、炸裂紋，最終形成漏氣點。

1.2.2 下部槽鍋底變形

RH爐在使用一段時間后，受耐材重力與溫度影響，下部槽底部中心會出現不同程度下垂，導致浸漬管安裝后形成外八字形狀，一般出現在500次后比較明顯，800次進行底部更換，使用期限基本在10個月至12個月。

經分析與下部槽底部風冷設計有關，冷卻氣體管道圍繞底部四周吹，中間區域長期蓄熱，承受鋼水高溫烘烤，得不到有效冷卻，長期使用過程中冷熱交替，產生如圖3八字變形，也容易產生開裂漏氣。

圖3 下部槽鍋底變形

2 防止真空室漏氣措施

2.1 工藝改進

在滿足工藝的前提下，減少LF爐渣料，從而減少鋼包內的總渣量，詳見表2。降低鋼渣厚度到300mm，浸漬管插入鋼水后，保證底部和鋼渣的距離。用鋁粒代替氟化鈣進行化渣，減輕對浸漬管的侵蝕。

表2 改進后LF造渣渣料 kg

2.2 設備改進

檢查所有真空室底部變形問題，對不滿足生產要求（真空室底部呈現外八字）的更換真空室底部。同步改進真空室底部風冷管道，使冷卻氣體對著底部中心吹，降低易變形區域的溫度。

更換浸漬管連接處法蘭部分，與相關鋼廠進行對標，了解法蘭使用鋼材材質及厚度。加強焊縫檢查力度，砌筑之前檢查鋼結構焊接情況是否有開焊情況，一旦發現及時上報處理，加強修磨、增加焊接次數，將風險降低最低。

改風冷時需將擋渣板進行拆卸，拆卸后基本作廢，需重新制作擋板板。同時改進擋渣板安裝角度問題，檔渣板連接方式由硬連接改為軟連接。

2.3 耐材改進

延長浸漬管耐材部分長度，由740 mm延長至890 mm，使下部槽底部距離鋼渣液面的高度增加至600 mm，減輕了鋼渣對下部的烘烤。

改進真空室底部耐材砌筑方式，四周向中間砌筑的方式導致底部中心位置和門切磚多（見圖4），磚縫多。作業規程修訂為中間向四周砌筑，減少中心位置磚縫。

圖4 原真空室底部砌筑方式

2.4 維護改進

原噴補車操作通道狹窄，影響噴補作業，噴補車通道加寬300～500 mm，方便人員對浸漬管進行維護。同時及時清理浸漬管外部積渣。改進浸漬管噴補制度，每爐生產結束后，操作工檢查插入管使用情況，檢查內容包括插入管厚度、長度變化、插入管內外耐材受損情況。

每班接班前操作人員檢查插入管內耐材受損情況（見113頁圖5），內部有無掉磚，環流氣管有無堵塞。噴補作業前操作工檢查噴補料是否夠用，供水供氣是否正常。

圖5 真空室噴補車通道與浸漬管檢查

2.5 漏氣檢查

真空室耐材更換過后檢漏一次，抽真空的極限真空度達到200 Pa，防止在生產過程漏氣導致的下線。

3 結論

1）RH真空室漏氣工藝原因是鋼渣量大，厚度高，對真空室底部烘烤嚴重，同時還原性性渣加大了對真空室浸漬管的侵蝕。

2）RH真空室漏氣設備原因是法蘭材質選用問題以及底部風冷設計不當。

3）通過采取上述措施真空室漏氣現象不再發生，浸漬管平均壽命由45次上升至105次。