湘钢国产120tRH的设计特点

湘钢国产 120 t RH的设计特点 收稿日期： 2011-06-30 作者简介： 陈本强 （1982-）， 男， 硕士研究生， 工程师， 主要从事科技开发工作。 The Design Features of 120 t RH Home-made in Xianggang CHEN Ben -qiang， TANG Li -min （Xiangtan Iron & Steel Group Co.， Ltd.， Xiangtan 411101， China） ABSTRACT： RH has the features of vacuum decarburizing， dehydrogenizing， deoxygenating， blown oxygen and decarburizing with top gun, baking vacuum chamber with top gun gas and so on functions. The main design distinguishing features of the 120 t RH in Xianggang 5 meter plant are embodied in： dual - car working position and the four process layout， the overall vacuum tank, the use of home- made top gun， reasonable design and perfect maintenance of snorkel. KEY word word文档格式规范word作业纸小票打印word模板word简历模板免费word简历 S： RH； the overall vacuum tank； home-made top gun； snorkel 摘 要： RH 具有真空脱碳、 脱氢、 脱氧， 顶枪吹氧脱碳， 顶枪煤气烘烤真空室等功能。 湘钢 5 m 宽厚 板厂的 120 t RH 主要设计特点体现在： 双车四工位的工艺布置、 整体式真空槽、 采用国产顶枪、 合理的浸 渍管设计及完善的浸渍管维护。 关键词： RH； 整体式真空槽； 国产顶枪； 浸渍管 中图分类号： TG769.4 文献标识码： A 文章编号： 1005 - 6084 （2011） 05 - 0040 - 04 陈本强，唐利民 （湘潭钢铁集团有限公司， 湖南 湘潭 410001） 第 39 卷 第 5 期 2011 年 10 月 Vol.39 No.5 Oct 2011 金 属 材 料 与 冶 金 工 程 METAL MATERIALS AND METALLURGY ENGINEERING RH 处理工艺具有真空脱碳、 脱氢、 脱氧， 顶枪吹氧脱碳， 顶枪煤气烘烤真空槽， 钢水加 铝吹氧升温， 钢水循环均匀成分和温度， 合金 化精确控制钢水成分等多项冶金功能， 能够显 著提高钢材质量， 增加品种开发能力， 提高企 业经济效益， 极大地优化了现代炼钢工艺， 并 具有操作简单， 处理时间短等优势， RH 处理工 艺已成为现代炼钢 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 中重要的生产环节， 目 前已广泛用于转炉钢厂［1-3］。 1 工艺要求 湘钢主要生产造船钢板、 管线钢板、 锅炉 钢板、 容器钢板、 机械工程用钢板等产品， 进 行 RH 处理的钢种工艺流程为： 转炉 -LF-RH- CC， 配套转炉及 RH的工艺参数如下： 转炉公称容量 120 t 转炉平均出钢量 135 t 转炉最大出钢量 150 t 钢包公称容量 120 t 转炉平均冶炼周期 38 min RH最大脱碳能力 ≤15 × 10-6 RH最大脱氢能力 ≤1.2 × 10-6 RH浸渍管的内径最大循环气体流量 120 m3 ／ h RH的 5级真空泵系统真空抽气能力 ≥650 kg ／ h［67 Pa（0.5Torr）］ 2 设计特点 2.1 双车四工位 湘钢 5 m 宽厚板厂 120 t RH 按照双车四工 位设计， 两座真空处理位， 两座在线烘烤位， 工艺布置见图 1。 工艺流程为： 钢包车由起吊位 开进处理位、 钢包上升、 测温取样、 真空处理 及合金化、 测温取样、 破真空、 钢包下降、 钢 包车开至投加保温剂位、 喂丝、 手动加入保温 剂、 钢包车开至起吊位 （见图 2）。 处理周期为 钢包放到台车上开始至钢包台车开出为止的时 间， 按平均炉产量为 135 t 计算， 一个处理工位 RH 加权平均处理周期为 33 min， 双工位 RH 省 去辅助工作时间， 平均处理周期为 25 min。 采 用 RH双工位技术， 一个工位进行真空精炼， 另 一个工位进行辅助作业， 缩短了辅助作业所占 用的时间， 可以更好地适应生产节奏的要求。 为保证连铸快节奏、 高效率的生产要求以 及不同钢种的工艺要求， RH 双工位布置形式的 优势得到了充分发挥。 RH 处理工位和受包位处 于厂房的精炼跨 （见图 1）， 转炉和 LF炉出站钢 水进 RH 炉可直接从精炼跨吊运至 RH 受包位， 然后通过钢包车开至处理工位； RH 吊包位处于 厂房的钢水接收跨， 与板坯连铸机的大包回转 台处于同一跨， 从 RH炉出站的钢水可从处理工 位开至吊包位， 然后由吊车吊运至连铸台上进 行浇注。 由于板坯连铸机每炉次的浇钢周期较 短， RH 双工位的布置形式可以满足钢水同时进 站冶炼和出站上台浇注的要求， 与连铸浇钢节 奏进行良好的匹配。 2.2 整体式真空槽 真空槽本体采用锅炉钢板焊制， 内砌耐材， 可在真空状态下工作。 槽体为整体式， 工作时 放置在真空槽台车上。 法兰带采用密封圈， 真 空槽下部与浸渍管之间焊接连接， 有利于槽体 耐材砌筑， 并有利于延长耐材寿命， 能够提高 作业率， 旧槽移走和新槽安装所需时间约 2 h。 真空槽与合金管道之间采用膨胀节的连接 方式。 膨胀节底部装有气缸可通过远距离控制 连接。 真空密封靠两个水冷法兰面之间的 O 型 圈来保证。 整体式真空槽 （见图 3） 较之分体式真空 槽， 有以下优点： （1） 整体式真空槽结构相对简单， 维修方 便， 维修时间相对较短。 （2） 避免分体式真空槽上部与下部连接处 的冷却水影响， 引起真空槽内部温降， 而导致 形成冷钢结瘤。 （3） 避免分体式真空槽因上部和下部连接 不严密影响真空效果。 2.3 国产顶枪的特点 RH 国产顶枪 （见图 4） 采用水冷四层套管 图 1 120 t RH双车四工位布置 图 2 120 t RH工艺流程 图 3 整体式真空槽 412011 年第 5 期 陈本强等： 湘钢国产 120 t RH 的设计特点 结构， 由氧气软管、 焦炉煤气软管、 冷却水进 水软管、 冷却水回水软管与顶枪法兰固定， 顶 枪采用铜质拉瓦尔喷头。 国产顶枪具有吹氧脱 碳、 对钢水和真空室通过焦炉煤气、 二次燃烧 和加 Al 吹氧升温、 在处理间隙对真空室进行保 温、 消除真空室内壁结瘤等工艺功能。 其具体 特点如下： （1） 国产顶枪装置不但具备 RH-OB［4］的脱 碳功能， 而且具备烧嘴加热功能。 同时顶枪可 以用于吹氧， 在合理的操作下， 真空槽内的温 度分布均匀， 槽内表面温度可达到 1 450 ℃ 左 右， 可有效地防止槽壁冷钢的形成。 这样， 不 仅使生产洁净钢成为可能， 而且在生产 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 的 安排上不必考虑清除冷钢的工作了。 （2） 采用多段可分体式拉瓦尔喷头喷吹氧 气； 环形燃气槽孔喷射焦炉煤气。 枪体和枪头 的冷却水管采用变径结构， 提高了整枪综合冷 却效果。 枪头部位不设点火装置， 使枪头结构 简单， 冷却水流通面积增大。 采用灵敏度可调 的火焰检测装置。 （3） 真空密封通道套在顶枪下端部， 并通 过链条连接在升降小车上， 使密封通道与热弯 管之间密封； 密封通道内的气囊充气使密封通 道与顶枪之间密封， 保证顶枪进入真空槽时真 空槽内的真空度。 采用此结构可有效保护气囊。 真空槽在更换浸渍管后可先在预热位低温 加热干燥， 时间保持在 10 h 以上， 温度先保持 在 250 ℃ 左右， 然后再升到 450 ℃ 保温。 高温 加热在待机位。 当真空槽达到 1 290 ℃， 并在该 温度下保温 10 h 后， 该真空槽若处于待用状态 可继续保温， 在进行真空脱气处理前 10 h， 继 续沿图 5 曲线升温至 1 440 ℃， 保温 6 h 后可投 入运转。 通过调节焦炉煤气的压力和流量， 国 产顶枪能严格按照烘烤曲线的要求进行烘烤。 2.4 浸渍管的内径设计 插入管是真空室的关键部位， 插入管内径 与循环流量的合理匹配直接影响着精炼的效果 和时间。 当真空室的内径给定后， 插入管内径 的确定主要取决于钢水循环流量、 循环气体流 量、 插入管及其吹氩环圈插入钢水的深度等因 素。 同时， 插入管内径也直接影响到钢水在真 空室的滞留时间。 插入管内径普遍采用实验统 计回归的方法来确定其经验计算 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 ， 即： W=1.7×Q0.31×D1.4×H0.5 式中： W 为钢水循环流量， m3 ／ s； Q为循环气体 （氩气） 流量， m3 ／ s； D 为插入管内径， m； H 为吹氩环圈插入钢水深度， m。 钢水循环速度设计为 90 s 将钢包内钢水 （按 135 t， 钢水密度取 7.8 t ／m3计算） 进行一次 真空循环处理， 计算得出 W=0.192 m3 ／ s。 RH 浸渍管的内径最大循环气体流量为 120 m3 ／ h， 考虑循环气体对抽真空效果的影响， 循环气体流量取 Q=90 m3 ／ h＝0.025 m3 ／ s。 插入管长度一般根据精炼时的插入钢水深 度、 钢包渣层厚度和渣面与连接法兰间要求的 安全距离确定， 通常在 750～1 000 mm 范围内选 取。 考虑到精炼效果和安全操作， RH 吹氩环圈 插入钢水深度为 H=900 mm＝0.9 m。 通过计算得出 D = 0.5 m， 即湘钢 5 m 宽厚 板厂 120 t RH浸渍管内径设计为 0.5 m。 根据现场生产实践， 0.5 m 的真空槽内径配 合 650 kg 的 5 级真空泵系统， 一般 3~ 4 min 能 图 4 国产顶枪 图 5 RH真空槽烘烤曲线 42 金 属 材 料 与 冶 金 工 程 Vol.39 No.5 432011 年第 5 期 陈本强等： 湘钢国产 120 t RH 的设计特点 够将真空槽内真空度降至生产要求的 67 Pa以下， 135 t钢水通过 7~8min的保真空时间， ［H］含量 降低至 2.0×10－6以下， 能够满足生产的要求。 2.5 液压顶升系统 RH 真空室的支撑方式有旋转升降方式 、 上下升降方式和真空室固定钢包升降方式等 3 种方式。 湘钢五米宽厚板厂根据 RH 设计场地 的要求， 并考虑到基建费用， 同时优化浸渍管 喷补车的设计， 决定采用液压升降钢包车的型 式。 其优点主要体现在： 其一， 投料系统和真 空室结合处固定不动， 操作、 维护方便； 其二， 能源介质管道固定， 便于操作和维护； 其三， 排气系统固定， 易于防止泄露， 便于维修； 其 四， 真空室有固定框架， 便于清理黏钢黏渣等 作业。 钢包升降系统用于在真空处理位， 通过顶 升钢包台车来升降盛有钢水的钢包， 使 RH 真空 槽浸渍管插入钢水一定深度； 待钢水处理结束 后， 再将钢包台车降到钢包台车轨道上。 钢包升降系统由顶升框架和钢包升降液压 系统组成。 顶升框架安装在 RH真空槽下方的升 降坑内， 顶升框架沿导轨由钢包顶升液压缸驱 动上下运动， 顶升框架对钢包台车和台车上盛 有钢水的钢包进行顶升。 钢包升降液压系统用 于驱动和控制钢包顶升液压缸， 其主要液压设 备和液压阀站位于液压室内， 液压设备与液压 缸之间用管道相连。 液压系统使用脂肪酸酯作 为工作介质。 当钢包台车运送钢包至处理位置并确认已 准确定位后， 钢包升降液压系统控制和驱动钢 包升降装置中的液压缸和顶升框架上升， 进而 带动位于钢包台车和台车上的钢包共同上升至 浸渍管进入钢水液面约 500 mm 后停止， 进行真 空脱气处理。 真空处理期液压缸的位置被钢包 升降液压系统锁定保持不变。 真空脱气处理完成后， 钢包升降液压系统控 制液压缸使钢包及钢包台车下降至钢包台车轨道 上， 液压缸和顶升框架继续下降至油缸下限位置 后停止， 钢包台车运送钢包离开处理位置。 根据投产以来的运行效果看， 液压升降系 统使用稳定， 安全性高， 且设备维护方便。 钢 包车从 ±0 m 地面顶升至要求的处理高度或从处 理高度下降至 ± 0 m 地面， 用时约 150 s， 能够 满足生产节奏的要求 3 结 论 湘钢 5 m 宽厚板 120 t RH 由宝钢工程技术 有限公司进行总承包设计施工， 整体采用国产 设备， 相对进口设备节约了投资成本。 120 t RH 其主要设计特点体现在： 双车四工位的工艺布 置、 整体式真空槽、 采用国产顶枪、 合理的浸 渍管内径设计、 液压顶升钢包系统等， 经过双 车四工位的 RH处理的钢水， 在提高钢水质量的 同时， 能更好地适应连铸节奏要求， 湘钢 5 m 宽厚板厂的 120 t RH 必将为提升湘钢钢材品质 和产量发挥重要的作用。 参考文献： ［1］ 刘 浏. RH 真空精炼技术的发展［C］. 第一届全国 炉外处理学术会议文集. 马鞍山， 1992. 234. ［2］ 龟山恭一 . 真空脱ガスにおけゐ酸素上吹き法 （KTB 法） によゐ极低炭素钢ゐ ［J］. 川崎铁技报， 1991， 23（2）： 136-141. ［3］ Szatkowski M. Turbulent flow and mixing phenom- ena in RH ladles： effects of a clogged down - leg snorkel［J］. I & SM， 1991， （4）： 64-71. ［4］ Myrayama N， et al. Secondary Refining Technolo- gy for Interstitial Free Steel at NSC ［J］. Proc 6th Int Iron Steel Congress， Nagoya， ISIJ， 1990，（3）： 151.