RH真空室漏气攻关研究

张彦龙，李庆振，张忠福，任 涛，孙海坤，王 哲，

晏 武，李 毅，张明庆

（日照钢铁控股集团有限公司，山东 日照276806）

RH循环脱气工艺由德国蒂森钢铁公司于1958年开发成功，迄今已有100多台RH设备用于不同的生产目的。RH设备之所以自20世纪80年代以来需求越来越多，是由于对生产高质量钢的要求越来越高，因而越来越多的钢厂在炼钢生产流程中采用了RH工艺。

日照钢铁控股集团有限公司（以下简称日钢）RH工序为双处理位五工位、双顶升、真空室交替使用、整体吊换型式，并在待机位进行真空室更换操作。

自投用以后，RH炉共发生6次因真空室底部漏气引起的非计划下线事故，漏气点位置集中发生在真空室底部中心钢结构焊缝及浸渍管法兰焊缝位置。漏气事故的发生，极大的缩短了浸渍管的使用寿命，对耐材造成了浪费同时对生产造成了影响。

日钢产品结构的不断变化，经过RH处理的品种钢比例日益增多，而漏气现象的发生降低了RH炉的作业率，为保证RH炉生产的延续，特对漏气问题展开了攻关研究。

1 真空室漏气原因分析

1.1 工艺分析

国内一般钢厂工艺路线：转炉—RH精炼—铸机。这种生产工艺钢包内带渣量小，钢渣厚度约50 mm，钢渣为氧化性渣。日钢RH精炼生产工艺比较特殊，RH工序在LF工序后，RH精炼主要起到脱气，去除夹杂作用。

该工艺路线因先过LF精炼，钢渣量大，钢渣厚度约500 mm，如图1浸渍管沾渣量大。浸渍管耐材部分高度740 mm。浸渍管插入钢水穿过渣层后，连接法兰已经接触渣层，导致法兰容易变形开裂。

图1 下线浸渍管沾渣及生产中渣液面

为脱去钢水中硫，LF造渣为还原性性渣，同时为了保证钢水的温降小，造渣量大，具体渣料成分见表1。

表1 LF造渣渣料 kg

同时还原性渣中CaO比例约占50%，RH真空室浸渍管外部浇注料材质为刚玉料，Al2O3占比90%以上，根据相图，CaO和Al2O3在一定温度和比例条件下，容易生成低熔点化合物。

在LF—RH工艺条件下，LF承担升温主要任务，RH工序到站温度大于1 620℃，为RH工序处理温降留出空间。冶炼时间20～25 min，在高温，冶炼时间长的条件下，浸渍管浇注料的侵蚀速度大大加快。如喷补维护不及时或维护不到位的情况下，部分钢结构裸露，容易出现沙眼、孔洞，从而产生漏气。

1.2 设备分析

1.2.1 浸渍管与下部槽连接处法兰变形

浸渍管裤裆部位法兰外檐下垂严重，经测量4号槽法兰外侧与内侧相差30 mm，内侧外檐比外侧外檐低45 mm，砌筑过程中测量循环管靠近中心部分与包底底45 mm，5号槽与4号槽基本类似，如图2法兰各位置变形并不一致，当浸渍管法兰与其对接时外侧最大缝隙10 mm。此问题出现后与其他钢厂RH炉进行对比确认未遇到此现象，根据技术人员分析与法兰使用钢材有关，使用一段时间后再次焊接，焊接处出现炸裂性裂纹重要原因。

图2 法兰变形测量

当法兰长期高温并多次切割，法兰分子结构改变，变脆，尤其经常切割部位更为严重，在焊接过程中，表面虽然融化连接良好，但在使用过程中裤裆部位长期蓄热受高温影响，产生的热应力在焊缝处释放，法兰与焊缝处形成撕裂性、炸裂纹，最终形成漏气点。

1.2.2 下部槽锅底变形

RH炉在使用一段时间后，受耐材重力与温度影响，下部槽底部中心会出现不同程度下垂，导致浸渍管安装后形成外八字形状，一般出现在500次后比较明显，800次进行底部更换，使用期限基本在10个月至12个月。

经分析与下部槽底部风冷设计有关，冷却气体管道围绕底部四周吹，中间区域长期蓄热，承受钢水高温烘烤，得不到有效冷却，长期使用过程中冷热交替，产生如图3八字变形，也容易产生开裂漏气。

图3 下部槽锅底变形

2 防止真空室漏气措施

2.1 工艺改进

在满足工艺的前提下，减少LF炉渣料，从而减少钢包内的总渣量，详见表2。降低钢渣厚度到300mm，浸渍管插入钢水后，保证底部和钢渣的距离。用铝粒代替氟化钙进行化渣，减轻对浸渍管的侵蚀。

表2 改进后LF造渣渣料 kg

2.2 设备改进

检查所有真空室底部变形问题，对不满足生产要求（真空室底部呈现外八字）的更换真空室底部。同步改进真空室底部风冷管道，使冷却气体对着底部中心吹，降低易变形区域的温度。

更换浸渍管连接处法兰部分，与相关钢厂进行对标，了解法兰使用钢材材质及厚度。加强焊缝检查力度，砌筑之前检查钢结构焊接情况是否有开焊情况，一旦发现及时上报处理，加强修磨、增加焊接次数，将风险降低最低。

改风冷时需将挡渣板进行拆卸，拆卸后基本作废，需重新制作挡板板。同时改进挡渣板安装角度问题，档渣板连接方式由硬连接改为软连接。

2.3 耐材改进

延长浸渍管耐材部分长度，由740 mm延长至890 mm，使下部槽底部距离钢渣液面的高度增加至600 mm，减轻了钢渣对下部的烘烤。

改进真空室底部耐材砌筑方式，四周向中间砌筑的方式导致底部中心位置和门切砖多（见图4），砖缝多。作业规程修订为中间向四周砌筑，减少中心位置砖缝。

图4 原真空室底部砌筑方式

2.4 维护改进

原喷补车操作通道狭窄，影响喷补作业，喷补车通道加宽300～500 mm，方便人员对浸渍管进行维护。同时及时清理浸渍管外部积渣。改进浸渍管喷补制度，每炉生产结束后，操作工检查插入管使用情况，检查内容包括插入管厚度、长度变化、插入管内外耐材受损情况。

每班接班前操作人员检查插入管内耐材受损情况（见113页图5），内部有无掉砖，环流气管有无堵塞。喷补作业前操作工检查喷补料是否够用，供水供气是否正常。

图5 真空室喷补车通道与浸渍管检查

2.5 漏气检查

真空室耐材更换过后检漏一次，抽真空的极限真空度达到200 Pa，防止在生产过程漏气导致的下线。

3 结论

1）RH真空室漏气工艺原因是钢渣量大，厚度高，对真空室底部烘烤严重，同时还原性性渣加大了对真空室浸渍管的侵蚀。

2）RH真空室漏气设备原因是法兰材质选用问题以及底部风冷设计不当。

3）通过采取上述措施真空室漏气现象不再发生，浸渍管平均寿命由45次上升至105次。