RH热弯管布置的分析比较

王海江， 赵崴巍， 李晓峰

（1.宝钢工程技术集团有限公司，上海201900；2.宝山钢铁股份有限公司，上海201900）

RH热弯管布置的分析比较

王海江1， 赵崴巍1， 李晓峰2

（1.宝钢工程技术集团有限公司，上海201900；2.宝山钢铁股份有限公司，上海201900）

对RH热弯管装置的结构和功能进行了描述，并对热弯管装置常见的3种布置形式进行了分析和比较，以期为今后RH工艺布置和设备选型提供参考和经验，确保RH工艺生产安全高效稳定。

RH精炼工艺；热弯管；工艺布置

0 引言

真空循环脱气法即RH真空精炼法是一种重要的炉外精炼方法，具有处理周期短、生产能力大、精炼效果好、易操作等一系列优点，随着技术的不断进步和精炼功能的扩展，RH在生产超低碳钢方面表现出明显的优势［1-2］。

国内RH真空精炼技术在近10年得到了飞速发展，各大型钢铁企业通过引进消化吸收RH真空精炼装置设备和工艺技术，积累了丰富的生产和设备维护经验，掌握了RH的生产操作技术，力求使精炼工艺生产稳定顺行。而真空槽快速更换技术作为一种有效提高RH作业率的手段，已成为学者和工程技术人员研究的一项重要课题。本文首先对RH热弯管装置的基本结构和功能进行了描述，然后对热弯管的3种布置形式进行了分析和比较，以期为今后RH工艺布置和设备选型提供一些参考，确保精炼装置在炼钢工艺环节中节奏更加合理、功能更加完善、安全更有保证。

1 RH热弯管功能和作用

热弯管是RH精炼装置中连接真空槽和真空系统的一段抽气烟道，是必不可少的组成部分。为减少处理过程中的热损失，热弯管通常被设计成倒U型，其本体由钢板焊制，内砌耐材砖，见图1。通常热弯管上部设有顶枪枪孔及枪孔盖、高位摄像机、热电偶等辅助设备，早期的热弯管常设有顶盖。从武钢不同时期RH真空槽的形状可以看出热弯管装置结构形式的变化过程［3］，见图2。

图1 热弯管示意图

图2 武钢RH真空槽不同时期的真空槽和热弯管

RH精炼过程中，整个热弯管内部真空度达到67 Pa，真空槽和热弯管内表面耐材一般烘烤至1 200℃，当进行吹氧操作时热弯管内壁的温度可达1 450℃以上。频繁的温度变化、高温烟气的冲刷和侵蚀，要求热弯管的耐材应具备良好的抗热震性和抗冲刷性。热弯管耐材主要由工作层、保温绝热层和外部钢壳组成。较之真空槽下部和浸渍管的耐材侵蚀，热弯管工作层耐材的侵蚀较轻，可用直接结合镁铬砖或一般镁铬砖，有时用镁铬喷涂料或浇注料。保温绝热层一般选用硅酸铝纤维毡，外部钢壳一般采用20 mm厚的钢板。热弯管人孔处由于砌筑复杂采用刚玉尖晶石浇注料。法兰交接面和顶枪枪孔采用硅酸铝耐火纤维毡作隔热材料。在热弯管砌筑过程中，使用高铬火泥加强砖缝的烧结强度及抗侵蚀性能。有些炼钢厂为克服顶部耐火砖脱落，在热弯管顶部区域采用整体浇注，如图3。

图3 热弯管顶部砌筑图

当热弯管镁铬砖残余厚度小于50 mm且难以进行局部修理时，应进行整体更换。一般热弯管使用寿命均在2500炉以上，远超于浸渍管或下部真空槽耐材寿命，因此学者的研究方向主要是无铬化技术方面［4-5］。

2 RH热弯管布置形式和特点

RH精炼装置在各钢厂的工艺布置多种多样，由最初的单室吊笼式、悬臂旋转升降式发展到双槽移动式［6］。就其发展内因来说，首先要满足生产任务的要求，保证上下游物流通畅和匹配，同时考虑设备操作和维护的方便，尽可能地减少钢包运输距离。对于老厂房新建RH装置，应考虑厂房高度对真空槽的吊运、高位料仓和真空系统布置等诸多影响因素。

目前为了提高RH作业率，缩短真空槽更换时间，以配合连铸多炉连浇，双真空槽布置逐渐代替单真空槽布置。采用双真空槽布置后，热弯管布置形式常见的大致分为3种，见图4。

图4 热弯管布置形式

2.1 真空槽和热弯管台车式

双真空槽布置下，采用真空槽和热弯管台车式后，RH精炼装置中心为处理位，两侧为RH待机位。当需更换真空槽时，真空槽台车可将真空槽连同热弯管横移到待机位，然后将另一待机位上的真空槽和热弯管台车横移到处理位，整个台车横移过程只需10 min［7］。采用真空槽和热弯管台车式后RH装置布置和设备特点如下：

1）在线需配2套热弯管，同时每辆台车上有一段水冷弯管用于与真空系统连接。

2）台车上水冷弯管与真空系统的主膨胀节相连，主膨胀节直径约1 600～2 000 mm，重约1 t。当RH处理时台车会有一定晃动，故水冷弯管与主膨胀节连接后，另设一套防倾覆装置用以保证主抽气管道连接。台车横移时主膨胀节处于收缩状态。在待机位对真空槽进行烘烤时，往往采用移动闷盖或烟道小车挡住热气。当台车横移时，应避免热弯管处放出的热气烧坏途经的元器件。

3）由于台车上放置热弯管装置，故真空槽台车外型尺寸和荷载较大。以120 t RH为例，热弯管设备重约16 t，真空槽台车的设备重量约为30 t，长8 000 mm×宽6 000 mm，电机功率约4.8 kW。

4）由于RH处理时热弯管会有一定晃动，在顶枪枪孔处必须通过夹紧汽缸才能保证顶枪密封通道的气密性。

采用真空槽和热弯管台车式后，将吊槽和烘烤放在待机位，在线切换真空槽时间缩短至10 min内，大大提高了RH装置的作业率。有些钢厂为大批量生产的需要，往往采用三车五位式双工位布置，即真空槽和热弯管台车（中间位上）可选择横移至1号或2号处理位，多位切换布置提高了设备的利用率，也降低了设备投资。

2.2 热弯管顶升式

双真空槽布置下，用热弯管顶升式后，RH精炼装置中心为处理位，两侧为RH待机位。当处理位真空槽更换时，待顶升装置将热弯管顶起后，经真空槽台车仅将真空槽横移到待机位，然后将另一待机位上的真空槽横移到处理位，再由顶升装置将热弯管缓慢落下。真空槽台车整个移送过程仅载真空槽移动。

采用热弯管顶升式，较之真空槽和热弯管台车式有如下特点：1）在线仅需一套热弯管，同时配一套热弯管升降装置。热弯管升降装置由3个油缸和导向架及液压系统组成，三点同步由液压系统保证，升降行程一般为300 mm。2）待机位更换真空槽时，可直接将真空槽吊运至维修区。而真空槽和热弯管台车式则需将上面热弯管吊下后，方可将真空槽吊运至维修区。3）由于热弯管下降后就可与固定在平台上的抽气管道密闭相连，从而无需膨胀节保证密闭连接。同时节省一套防倾翻装置，由于水冷弯管整体布置在平台上，抽气时台车只受到向上的力，从而无需防倾翻装置。密封通道可以以法兰的形式与热弯管相连，从而省去了热弯管上的夹紧汽缸装置。4）精简真空槽台车。由于槽台车无需承载热弯管和水冷弯管，台车可以大幅减小，同时2个驱动减速机也可以沿轨道方向分开布置，从而进一步缩小轨距，一定程度上无需再为缩小轨距而选用进口减速机。以120 t RH为例，热弯管设备17 t，真空槽台车的设备重量约为26t，长6500mm×宽5000mm，电机功率约3.7 kW。5）真空槽口设有氮封，为防止热弯管提升后槽口密封条被烧。

采用热弯管顶升式后配套设备布置紧凑，较之台车式配套设备整体省约10 t（以120 t RH为例），整体投资较为经济。热弯管顶升液压系统有一定的维护量。另外由于热弯管口属于高温区，操作不慎容易烧毁液压系统软管。一旦液压系统故障将无法进行RH处理。

2.3 热弯管台车式

该种形式常见于单真空槽布置，由于吊运和烘烤真空槽时间较长，真空槽吊离后无法进行处理，故RH装置作业率较低，因此选用热弯管台车式的RH布置常见于真空处理比例不高的炼钢厂中。若采用热弯管台车后进行双真空槽布置，则需要2套钢包台车、顶升装置及顶枪装置等，整体投资较大，见如图5。

图5 双槽下采用热弯管台车布置示意图

采用热弯管台车后，真空槽可直接布置在平台上。当需要更换真空槽时，先由顶升装置将热弯管顶起，热弯管台车将热弯管横移至待机位后，再对真空槽进行更换。由于没有了真空槽台车，采用热弯管台车后使RH布置的占地面积较小，相应的配套设备也少，以120 t RH为例，1台热弯管台车设备重量为12 t。值得注意的是，若采用此布置形式后，更换真空槽时行车需将真空槽吊出热弯管台车所处平台，故要求行车有足够上极限高度。

对于产量要求不高、厂房比较紧凑的炼钢厂内，可以考虑采用热弯管台车式单槽布置，此种布置设备组成和生产维护相对简单。

3 结论

本文主要对RH热弯管装置的结构和功能进行了描述，并对热弯管3种布置形式进行了比较，见表1。

表1 3种热弯管布置形式比较表

对于产量要求较高、处理周期较短的炼钢厂，推荐采用真空槽和热弯管台车式或热弯管顶升式布置，上述布置下RH精炼装置均可采用双槽布置或三车五位，甚至多工位处理。两者中，真空槽和热弯管台车式发展较早，凭借其灵活性被很多钢厂普遍采用。而热弯管顶升式是近几年发展起来的，它在满足生产和节奏要求的同时使整体布置紧凑，项目投资较为经济。而热弯管台车式设备组成和生产维护相对简单，常见于产量要求不高，厂房比较紧凑的炼钢厂内。

［1］ 郁能文.多功能RH精炼过程的数学和物理模拟［D］.上海：上海大学，2001.

［2］ 徐国群.RH精炼技术的应用和发展［J］.炼钢，2006，22（1）：12.

［3］ 高泽平，贺道中.炉外精炼［M］.北京：冶金工业出版社，2005：96.

［4］ 周菲菲，邢方圆，姜敏，等.RH精炼炉用无铬耐火材料的研究现状和发展趋势［J］.上海金属，2012，34（3）：33-38.

［5］ 严长权.关于RH处理能力及耐火材料寿命的分析［J］.中国冶金，2007，17（11）：27-29.

［6］ 张鉴.炉外精炼的理论与实践［M］.北京：冶金工业出版社，1993：542-543.

［7］ 徐汉明.RH真空循环脱气装备选型探讨［C］//RH精炼技术研讨会论文集，2007.

（编辑：昊 天）

TF 804

A

1002－2333（2014）04－0075－03

王海江（1979—），男，工程师，硕士，研究方向为冶金工程咨询和设计。

2014-01-02