因地制宜 提升精炼效率

林利平 罗传清 张洪钢 杨文军 谷继刚

　　近年来，多家钢厂的实践证明，优化的平面布置技术可使物质流的输送顺畅高效，能量流的传递简捷低耗。而在炼钢—精炼—连铸的平面布置中，精炼设备的放置位置是关键。武钢股份炼钢总厂由二炼钢、三炼钢、四炼钢合并组成，每家钢厂配备2台RH装置，很好地满足了品种、质量的需求。各钢厂在做RH初步设计时，受品种结构、RH处理周期、炉机节奏、场地限制等不同影响，RH工艺布置方式、工艺参数不尽相同。经过多年生产实践，该总厂总结出了适用于不同RH布置方式下的品种生产组织模式，使得RH精炼工序和转炉、铸机有效融合。

　　各钢厂RH真空室布置方式

　　二炼钢RH布置方式。二炼钢现有2台RH真空精炼炉，其布置形式为离线处理—单工位—真空室双室平移式真空，该真空布置方式中转炉和RH既不在同一跨，也不在同一列，转炉钢水需要行车吊运到真空，每台RH真空有一个处理工位，两个待机位，双室交替进行钢水处理作业。

　　三炼钢布置方式。三炼钢现有2台RH真空精炼炉，其中1，号RH的布置方式与二炼钢真空布置方式基本一致；2号RH真空精炼炉是离线处理－双工位－真空室整体吊装式，该真空布置方式中转炉和RH既不在同一跨，也不在同一列，转炉钢水需要行车吊运到真空。每台RH有2个处理工位，没有在线待机烘烤位，但有两个离线真空室烘烤位。真空室更换时，将烘烤好的真空室直接用行车吊运到处理工位，进行真空室整体吊装更换作业，而且双工位轮流使用同一套真空泵系统进行钢水处理作业。双工位通过两个滑阀开关实现切换。

　　四炼钢RH布置方式。四炼钢现有2台RH精炼炉，其布置形式为在线处理－单工位－真空室整体吊装。该真空布置方式中转炉和RH不在同一跨，但在同一列，转炉钢水可由转炉钢包车直接运送到RH处理位而不需要行车吊运到真空，采取卷扬提升钢水。每台RH真空仅有一个处理工位，有两个整体真空室在线烘烤位，待更换的新真空室提前用行车整体吊装至对应的在线烘烤位，需要更换时将处理位真空室平移至另一侧空置烘烤位，新真空室平移至处理位即可。

　　RH布置方式的选择背景

　　二炼钢RH真空室布置方式的形成原因。二炼钢现有3座90吨顶底复合吹炼转炉、2台RH真空精炼炉、1台全弧型单流板坯连铸机、3台直弧型单流板坯连铸机。其布置方式的选择主要考虑了品种结构、生产组织、场地限制等因素。在做RH初步设计时，其品种结构主要是硅钢、深冲钢、涂层钢等优质冷轧薄板，当时全厂大部分钢种系吹氩后直上平台浇铸，需真空处理品种比例仅为20%左右。另外其生产组织模式是3个转炉对4台铸机，这需要转炉冶炼周期小于铸机浇铸周期，且保持转炉至铸机的物流畅通，方能充分发挥铸机产能。二炼钢大多数钢种的转炉冶炼和铸机浇铸周期为38min~40min，硅钢浇铸周期在60min左右，在当时国内尚无卷扬提升方式的在线真空背景下，采取液压顶升方式的在线真空布置，反而影响生产组织和物流顺畅。二炼钢采用离线单工位RH布置方式，既能满足较低真空比需求的品种结构，也能满足实际生产组织需要，对场地限制要求也相对变低。

　　三炼钢RH真空室布置方式的形成原因。三炼钢于1996年投产，装置配备是转炉2座，铸机2台，LF1台，RH1台(即1号RH)，品种结构以低碳铝钢、管线钢、低合金钢为主，当时的品种钢生产以吹氩－LF处理为主，2台铸机断面230mm×（900mm~1600mm），铸机浇铸周期一般为38min~40min，所以1号RH选型为离线—单工位—双室平移形式。2005年后，为了提高产能、拓宽品种结构，新建转炉1台，LF1台，RH1台(即2号RH)，宽断面3号连铸机1台，3号连铸机断面为230mm×（1350mm~2150mm），拉速为1.0m/min~1.5m/min，浇铸周期最低为30min。单工位的RH满足不了3号连铸机浇铸周期的需求，而双工位真空有两套液压顶升系统、一套真空泵系统和合金加料系统，真空室与真空泵之间用真空切断阀实现连通和关闭。当一个处理工位正在处理钢水时，另一个处理工位可以进行耐材维护或辅助作业，可以很好地满足生产组织需要。因此2号RH在选型上考虑了离线－双处理工位方式，由于设计RH耐材寿命高，真空室选择了整体吊装形式。

　　四炼钢RH布置方式的形成原因。四炼钢有2座200吨转炉，2台RH，2台拉速0.75m/min~1.4m/min、断面230mm×（900mm~1650mm）的双流直弧型铸机，炉机节奏匹配。品种结构以硅钢、小断面汽车板、镀锡板、低碳铝钢为主，工艺布置和设备选型在建厂之初就定位于以硅钢和汽车板为中心，工艺要求真空处理钢种比例较高。当时钢包卷扬提升技术在国外已有成功应用的先例，有效解决了真空在线的限制问题，有利于高效真空的生产组织模式，因此四炼钢真空选择在线－单工位－真空室整体吊装的布置形式。

　　3种RH布置方式对比

　　离线和在线布置。离线布置的特点是RH真空与转炉不在同一出钢线上，钢水从转炉至真空需要用行车吊运，转炉钢水出完到真空钢水到站时间长，相应钢水温降损失大，生产组织还受行车调配组织水平等因素影响，转炉需要更高出钢温度。一般离线布置适用于真空比相对低的钢厂。

　　在线布置的特点是RH真空在转炉出钢线上，出钢后钢水可直接由转炉钢包车开至RH处理位，转炉钢水出完到真空钢水到站时间比离线布置节约倒运时间10分钟，相应减少过程温降10℃以上，转炉出钢温度可适当降低。另外，在线真空采取卷扬提升，配套两台钢包车，钢水提升后，转炉钢包车即可返回转炉出钢跨，钢水处理完毕使用真空钢包车作业，两台钢包车完成钢水交接且互为备用，减少RH设备空置时间5min，提高设备作业率，延长耐材寿命，避免钢包车故障造成生产中断。而且此种在线真空布置对应的转炉出钢跨可少布置一台350吨行车。在线真空布置较适用于真空比较高的钢厂。

　　单工位和双工位布置。单工位真空仅有一个处理位，两个待机位。成分差异大的品种转换时，需要预热钢清洗真空室，真空作业率相对较低。单工位真空仅有一套伸缩接头、滑阀、气冷器、钢包液压顶升、钢包车等设备，设备投入小。另外，炉与炉的钢水处理间隔时间长，通常导致热力厂蒸汽机组管道长时间憋压，不利于热力厂蒸汽平稳运行。单工位真空有两个待机位，还需要放置各种修理车、顶升台架等设备，生产作业占地面积较大。

　　双工位真空有两个处理位，没有待机位，它的两个真空室共用一套真空泵系统，可以在两个真空室之间实现钢水处理的快速切换，是在真空钢包卷扬技术形成之前的另一种节省真空过程时间的手段，可以有效缓解炉机节奏紧张的矛盾；双工位真空部分设备是单工位RH真空的2倍，相应维修作业量比单工位真空多；在占地面积上，双工位真空比单工位真空小；双工位RH可以有更长的耐材维护时间，对提高RH真空耐材寿命有利。

　　真空室烘烤位布置形式。由于真空室布置方式的不同，相配套的真空室烘烤位的布置也各不相同。通常烘烤位布置形式有在线和离线布置。

　　在线烘烤位布置形式，其特点是在待机位进行真空室整体烘烤。例如，二炼钢RH采取的就是双室平移、分段更换、在线烘烤位布置形式，它是分别烘烤好底部和插入管，在待机位进行组装，然后在待机位进行真空室烘烤。其特点是可以将中部与底部任意组合，而不必将不需修砌的部位冷却；还可以根据各部位耐火材料寿命的不同，配备不同数量的中部和底部；在线烘烤存在大量热修热换作业，作业场地狭小，工况条件恶劣；大修中修耗时长，底部和插入管对接工艺复杂，影响真空室周转，其作业率比整体吊装真空室低；双室平移分段式真空烘烤的能耗较低，不必在每次修砌不同的部位时都将真空室整体冷却。

　　离线烘烤位布置形式，其特点是真空室在离线位进行砌筑，烘烤换室时整体吊装。例如，三炼钢RH采取的就是离线烘烤位布置形式。它有以下特点：吊运方便，吊运时间短，利于提高设备作业率；不需要不同部位联接，去掉了耐火材料接缝处理的许多麻烦，减少了真空室可能的漏气点和水冷却点，有利于延长真空室耐火材料寿命；它还可以在高温状态进行吊运，当处理室耐材寿命使用逾70%时，启动离线整体真空室加热，加热72小时进行整体吊装更换，真空作业率可以达到89.1%，比双室平移式高。对于处理容量大，耐材寿命高的RH，采用整体式真空室比较好。

　　四炼钢烘烤位的布置系在线烘烤位，其真空室采取整体平移吊装，兼具两种优点。