rh多功能真空精煉工藝與裝備技術(shù)的發(fā)展與瞻望(編輯修改稿)
2025-07-04 07:53 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 程溫降80~90℃；采用OB法工藝吹氧20min，耗Al ，處理過程基本不降溫；吹氧40min，耗Al 4kg/t，處理后鋼水溫度可提高50℃。圖20給出OB法工藝吹氧時(shí)間、加鋁 量對(duì)升溫效果的影響[ 30]。 為避免OB法升溫過程中鋼中C、Si、Mn的燒損，要求嚴(yán)格控制[Al]s%。處理過程中保持[Al]s%，可保證[O]≤60106。若OB升溫后，延長(zhǎng)攪拌時(shí)間25min，可保證[O]≤30106。 RHKTB法 KTB法采用吹氧脫碳和二次燃燒技術(shù)實(shí)現(xiàn)鋼水升溫。該方法在普通RH上安裝可以升溫的水冷頂吹氧槍，吹氧脫碳，并依靠真空室內(nèi)CO爐氣的二次燃燒提供熱量，補(bǔ)償精煉過程中的溫降。如圖21所示，采用KTB工藝后，℃[31]。由于KTB提高了RH表觀脫碳速度常數(shù)，在保證相同的脫碳時(shí)間的條件下，%%[7]。在脫碳過程中實(shí)現(xiàn)二次燃燒，可將爐氣二次燃燒率從3%提高到60%，進(jìn)一步補(bǔ)償了熱量。表2給出KTB熱補(bǔ)償?shù)哪芰科胶鈁32]。圖21 與傳統(tǒng)RH相比KTB熱補(bǔ)償所帶來的溫降減少值表2 KTB熱補(bǔ)償?shù)哪芰科胶忭?xiàng) 目補(bǔ)償溫度/℃百分比/%提高初始碳含量6二次燃燒熱量39鋁氧化熱量減少精煉過程溫降總計(jì)20100采用KTB技術(shù)進(jìn)行熱補(bǔ)償?shù)年P(guān)鍵是通過精確控制吹氧量和吹氧時(shí)間，避免鋼水過氧化，保證吹氧結(jié)束后鋼水[O]750106。在此基礎(chǔ)上，通過自然脫碳使脫碳結(jié)束后鋼水[O]200106，可以保證精煉鋼水具有良好的潔凈度。3．RH裝備技術(shù)的發(fā)展 RH高效化生產(chǎn)的裝備技術(shù)為了提高RH的生產(chǎn)效率，縮短處理周期，RH裝備技術(shù)在以下方面不斷地進(jìn)行改進(jìn)。 提高真空室高度如圖22所示[27]，從1959年到1987年RH的高度已從5m左右增加到10m以上，其目的主要是：l 為真空下提高精煉反應(yīng)速度提供充分的反應(yīng)空間； 圖22 RH高度的技術(shù)演變l 為實(shí)現(xiàn)真空下吹氧和二次燃燒提供保證條件；l 改善真空室上部的工作條件，減少結(jié)冷鋼。圖23 RH脫氣過程的脫碳行為[C]106 增大環(huán)流量 由于RH的反應(yīng)速度主要決定于鋼水的循環(huán)流量，而鋼水的循環(huán)流量和下降管面積成正比。通過擴(kuò)大浸漬管直徑或采用橢圓形浸漬管和增大下降管面積等方法可以有效地提高鋼水的循環(huán)流量，加快RH的反應(yīng)速度。如圖23所示，采用橢圓形浸漬管使吸嘴內(nèi)徑增大50%，脫碳速度明顯提高[27]。 提高抽氣能力臺(tái)灣中鋼公司將160tRH的蒸汽噴射泵抽氣能力由300kg/h增大為400kg/h后，并將吹氬量由600Nl/min提高到680Nl/min，使終點(diǎn)碳含量由30~50106降低到30106以下，脫碳時(shí)間由20min縮短到15min[33]。美國(guó)內(nèi)陸鋼鐵廠將RH的六級(jí)蒸汽噴射泵改造為五級(jí)蒸汽噴射泵/水環(huán)泵系統(tǒng)后，冷卻水消耗量由21t/爐減少到5t/爐，能耗降低73%[34]。 增大吹氬量，優(yōu)化吹氬工藝 日本NKK福山廠通過RH技術(shù)改造，浸漬管最大吹氬量由3Nm3/min提高到4Nm3/min，并在RH真空槽底部增設(shè)8支f2mm吹氬管，收到了很好的效果。RH脫碳時(shí)間僅15min，使鋼水終點(diǎn)碳含量達(dá)到10106。如圖24所示，隨著吹氬量的提高，RH脫碳的體積傳質(zhì)系數(shù)ak隨吹氬量的提高而增大[35]。 圖24 吹氬量與脫碳體積傳質(zhì)系數(shù)的關(guān)系 增設(shè)多功能氧槍RH采用頂吹氧工藝，不僅提高了表觀脫碳速度，同時(shí)由于二次燃燒使真空室上部耐火材料的壁面溫度達(dá)到1600℃，可以防止鋼水結(jié)瘤。采用RH噴粉工藝，不僅實(shí)現(xiàn)了鋼水脫磷、脫硫精煉的目標(biāo)，而且有利于提高RH脫氣能力。采用RH頂槍烘烤工藝可以在大氣下加熱真空室，可防止鋼水結(jié)瘤，并能熔化已經(jīng)形成的鋼渣結(jié)瘤，對(duì)提高RH的作業(yè)率有很大的貢獻(xiàn)。因此，增設(shè)具有RH頂吹氧、噴粉和烘烤三大功能的多功能氧槍，對(duì)改善RH操作，提高精煉效率和RH作業(yè)率具有重要意義。表3總結(jié)了近幾年國(guó)外RH的主要技術(shù)參數(shù)和性能指標(biāo)[36]。表3 典型RH設(shè)備參數(shù)與技術(shù)指標(biāo)新日本鋼鐵公司川崎鋼鐵公 司日本鋼管公 司住友金屬工業(yè)公司寶 鋼RH設(shè)備參數(shù)名古屋鋼鐵廠2號(hào)RH君津鋼鐵廠RH大分鋼鐵廠1號(hào)RH水島鋼鐵廠4號(hào)RH福山鋼鐵廠3號(hào)RH鹿島鋼鐵廠2號(hào)RH煉鋼廠吹O2方式OBOBOBKTBOBOBOB鋼水容量，t270305340250250250300循環(huán)管內(nèi)徑，mm730650600750580750550循環(huán)氣體量，l/min3000250040005000500050001200~1400抽氣量 67Pa下(kg/h) 1350166001007116829528770100013500150001500950目標(biāo)[C]1061017181515127000≤50處理時(shí)間，min15221815151520~25 RH長(zhǎng)壽化裝備技術(shù)提高RH真空室特別是浸漬管的使用壽命可以提高RH的作業(yè)率，提高RH的處理能力。近20年來RH長(zhǎng)壽技術(shù)得到了迅速發(fā)展。 改進(jìn)真空室頂部結(jié)構(gòu)如圖25所示，美國(guó)Cleveland鋼廠250tRH原采用斜頂，真空室頂部耐火材料的壽命只有169爐，后改造為圓頂，壽命超過真空室上部槽。從而使RH月處理量超過70000噸[27]。改造后改造前圖25 RH真空室頂部改造前后的比較 提高耐火材料抗侵蝕能力日本川崎公司水島鋼廠4號(hào)RH主要生產(chǎn)超低碳鋼，為了延長(zhǎng)RH底部槽的使用壽命對(duì)耐火材料進(jìn)行了材質(zhì)優(yōu)化。通過改變Cr/MgO的混和率，制造出表4所示的4種磚型，并進(jìn)行抗腐蝕及耐急冷、急熱性測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如圖26所示[31]。經(jīng)比較，材料A具有最好的抗蝕性能，而材料B具有最好的耐急冷、急熱性，綜合考慮價(jià)格等因素，采用材料B作為耐火材料。表4 不同試驗(yàn)過程中MgCr磚的性能圖26 4種MgCr磚抗蝕性及耐急冷急熱性測(cè)試通過耐火材料的優(yōu)化，并結(jié)合采用RH高效化生產(chǎn)工藝和完善RH終點(diǎn)控制技術(shù)，縮短RH的處理周期等技術(shù)措施，使RH底部槽壽命從1993年1200爐提高到1997年2628爐，并創(chuàng)造了世界紀(jì)錄。 提高RH浸漬管的使用壽命RH浸漬管往往是RH使用壽命的限制環(huán)節(jié)，川崎公司水島廠通過生產(chǎn)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)：RH浸漬管的損壞主要是由于浸漬管耐火材料內(nèi)鋼殼溫度過高（達(dá)到1000℃），使鋼板膨脹變形，經(jīng)常引起可塑耐火材料層產(chǎn)生縱向裂紋。當(dāng)采用大直徑浸漬管時(shí)，由于鋼殼的膨脹變形大，這些裂紋將變得更大。過度的裂紋會(huì)引起耐火層脫落，使浸漬管失效。通過無冷、風(fēng)冷和霧冷條件下鋼殼溫度的變化發(fā)現(xiàn)：鋼殼未采用冷卻，溫度超過1120℃時(shí)，可塑層外表面產(chǎn)生的應(yīng)力會(huì)由壓力轉(zhuǎn)變?yōu)槔Γ瑢?dǎo)致裂紋增大。而采用霧冷時(shí)，可塑層外表面產(chǎn)生的應(yīng)力為壓力，裂紋大小不會(huì)增加，可塑層也不會(huì)失效。無冷卻時(shí)鋼殼溫度為1000℃，風(fēng)冷時(shí)為700℃，霧冷條件下溫度小于450℃。此外，無冷卻時(shí)鋼殼變形量為50~60mm，而霧冷則可使變形量減少10mm。采用浸漬管冷卻技術(shù)，使浸漬管的平均壽命達(dá)到320次[31]。在浸漬管耐火材料層和打結(jié)層（為可塑耐火材料）之間最容易產(chǎn)生裂紋，進(jìn)入鋼水造成浸漬管壽命降低，為解決這一問題，美國(guó)國(guó)家鋼鐵公司大湖廠采用兩個(gè)浸漬管輪流修補(bǔ)、交錯(cuò)磚型和用MgO材料進(jìn)行噴補(bǔ)三項(xiàng)技術(shù)，也使浸漬管的壽命超過180爐[37]。
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