RH真空爐脫碳過(guò)程噴濺的控制

時(shí)間：2013-04-02 15:20:36 來(lái)源：江蘇沙鋼集團(tuán)宏發(fā)煉鋼廠作者：吳全明

分析了RH真空脫碳原理和產(chǎn)生噴濺的主要原因，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，通過(guò)改變預(yù)抽模式，合理控制真空度，優(yōu)化提升氣體模式和吹氧操作，有效地控制了真空脫碳過(guò)程的噴濺，并產(chǎn)生了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

　　RH 真空爐是生產(chǎn)超低碳鋼的關(guān)鍵設(shè)備,對(duì)改善產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、提升產(chǎn)品檔次起著至關(guān)重要的作用。宏發(fā)煉鋼廠轉(zhuǎn)爐二車間兩座180t RH 真空爐是由西門子奧鋼聯(lián)SIEMENS- VAI 公司總體設(shè)計(jì)，在熱調(diào)試三個(gè)月后就進(jìn)行超低碳鋼的大批量生產(chǎn)，在生產(chǎn)的過(guò)程中，無(wú)論是設(shè)備參數(shù)還是實(shí)踐操作都暴露出了問(wèn)題，尤其是在冶煉超低碳鋼真空脫碳過(guò)程噴濺導(dǎo)致的一些問(wèn)題嚴(yán)重制約生產(chǎn)。比如，噴濺的渣鋼將攝像孔粘死，操作人員看不到真空槽內(nèi)冶金反應(yīng)，頂槍孔粘渣鋼使頂槍升降受阻，難以進(jìn)行吹氧作業(yè)，槍頭積渣導(dǎo)致氧槍點(diǎn)火困難，熱彎管內(nèi)積聚渣鋼多影響抽氣功能和脫碳效果，導(dǎo)致熱彎管更換頻繁。真空爐粘渣鋼部位見(jiàn)圖1 所示。根據(jù)上述情況，詳細(xì)地分析了脫碳過(guò)程噴濺的機(jī)理，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，提出了相應(yīng)的控制措施，解決了真空爐脫碳過(guò)程中噴濺的技術(shù)難題。

1、180t RH 真空爐設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)

　　宏發(fā)煉鋼廠轉(zhuǎn)爐二車間的RH 真空爐是2010 年2 月份投產(chǎn)的，每套真空爐都有在線處理位和離線烘烤位，都采用頂槍烘烤，可以進(jìn)行快速更換真空槽。真空系統(tǒng)采用的是5 級(jí)蒸汽噴射泵系統(tǒng)，為提高真空段的抽氣能力和縮短抽氣時(shí)間，在4、5 級(jí)真空泵各并聯(lián)了1 臺(tái)輔助噴射泵以加強(qiáng)抽氣能力。主要功能有：脫氫、脫氮、脫碳、脫氧、去除夾雜、合金微調(diào)、升溫等。其主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

　　表1 180t RH 爐設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)

180t RH 爐設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)

2、產(chǎn)生噴濺的機(jī)理及原因分析

2.1、RH 真空脫碳的原理

　　在真空處理脫碳過(guò)程中，真空室內(nèi)存在三個(gè)反應(yīng)位置，即熔池表面、氬氣泡表面和熔池中。圖2 給出冶金反應(yīng)示意圖。真空處理是以冶金反應(yīng)熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)。可理解為，熱力學(xué)表示化學(xué)反應(yīng)最終狀態(tài)的穩(wěn)定含量和可控制的精度;動(dòng)力學(xué)表示完成化學(xué)反應(yīng)過(guò)程并形成最終產(chǎn)物所要求的時(shí)間。從脫碳的熱力學(xué)角度分析，從鋼水中去碳、氧，真空條件下是以壓力對(duì)化學(xué)反應(yīng)的影響為基礎(chǔ)，當(dāng)氣體壓力降低促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)([C]+ [O] → CO↑)的進(jìn)行。從脫碳的動(dòng)力學(xué)角度分析，主要是研究多長(zhǎng)時(shí)間能夠達(dá)到平衡值，即所要求的目標(biāo)碳含量。

4、產(chǎn)生的效果

　　通過(guò)工藝參數(shù)和操作過(guò)程的優(yōu)化，有效的控制了真空脫碳過(guò)程的噴濺，頂槍點(diǎn)火故障明顯減少，熱彎管更換頻率更是大幅度下降，由原來(lái)的平均使用280 次增加到563 次，提高了RH 爐的生產(chǎn)作業(yè)率。深脫碳時(shí)間由原來(lái)的20 min 降到15 min，脫碳結(jié)束后的碳含量由原來(lái)的20 ppm 降到15 ppm 以內(nèi)，終點(diǎn)溫度命中率也得到大幅度提高。另外，浸漬管的壽命由原來(lái)的平均60.9 次提高到87.5 次，底部槽壽命由原來(lái)的平均172.4 次平均提高到201.4 次，產(chǎn)生了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

5、結(jié)論

　　(1) 通過(guò)對(duì)RH 真空脫碳過(guò)程噴濺的機(jī)理分析，得出前期快速脫碳的操作過(guò)程是導(dǎo)致噴濺的主要原因。

　　(2) 改變預(yù)抽模式，采用手動(dòng)操作真空泵來(lái)控制真空度的模式(先開(kāi)E5 泵和E5a 泵，3 min后再開(kāi)E4 泵，7 min 后關(guān)E5a 泵再開(kāi)E3，E2，E1泵)可有效的控制噴濺，而且不影響深脫碳效果。

　　(3) 采用這種提升氣體模式(0 到4min，90Nm3/h;4 到7 min，120 Nm3/h;7 min 以后，150 Nm3/h)，既能有效的控制噴濺，又能保證最佳的快速脫碳效果，在15 min 之內(nèi)將碳脫到15 ppm 以下。

　　(4) 控制冷卻小廢鋼的加入量，盡可能在脫碳中后期加入，以防引起噴濺。

　　(5) 真空處理4 min 左右，在輕處理(僅開(kāi)兩級(jí)泵E4，E5)階段，槍位取4.0 m，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)氧氣流量取1500 Nm3/h 吹氧，可有效的控制噴濺，而且吹氧的收得率高。

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