王逸名，許海虹，李智，張鐘蓓

（中冶南方工程技術(shù)有限公司煉鋼事業(yè)部，武漢 430223）

RH真空室更換方式及其選擇

王逸名，許海虹，李智，張鐘蓓

（中冶南方工程技術(shù)有限公司煉鋼事業(yè)部，武漢 430223）

真空室更換方式的選擇是確定RH工藝布置的必然步驟，針對RH真空室更換的不同方式，進(jìn)行了對比分析。總結(jié)了RH真空室更換方式選擇時應(yīng)遵循的基本原則：國內(nèi)新建RH通常采用真空室平移式；RH單工位通常配置雙室平移更換式，或選用雙工位布置；適用于雙工位布置的準(zhǔn)雙室平移式是一種較好折中的更換方式；空室頂部單室平移式優(yōu)于本體單室平移式；改擴(kuò)建RH需綜合多種因素，創(chuàng)造性地靈活選用。該分析有助于深化對RH工序的理解，為鋼鐵企業(yè)在設(shè)計選型時提供依據(jù)。

精煉 技術(shù) 真空室 型式 更換方式

1 引言

自從1959年德國的Ruhrstahl AG和Heraeus發(fā)明RH真空精煉技術(shù)以來，RH真空工藝在提高質(zhì)量、擴(kuò)大品種方面得到了廣泛應(yīng)用和長足發(fā)展。特別是近幾年來，隨著社會的進(jìn)步和發(fā)展，各行各業(yè)對鋼材質(zhì)量的要求越來越高，而且純凈鋼的需求量不斷增加，RH多功能精煉技術(shù)得到了迅速發(fā)展[1]。

由于RH真空室屬于周轉(zhuǎn)件，真空室耐材需要定期維護(hù)和更換，因此真空室在處理位的運(yùn)輸更換操作不可避免。由于真空室布置形式的多樣化，真空室的更換方式也各不相同，而不同的真空室更換方式在RH設(shè)計產(chǎn)量、占地面積、投資費(fèi)用、生產(chǎn)調(diào)度等方面又各有優(yōu)缺點，因此如何選用合適的型式，是企業(yè)用戶在建設(shè)RH時首先面對的重要問題。

2 RH真空室多種更換方式分類[2-3]

真空室更換是指將待更換的真空室從處理位運(yùn)輸至維修位，而將待用的真空室運(yùn)輸至處理位，繼續(xù)生產(chǎn)的過程。按真空室運(yùn)行方式的不同可以劃分為旋轉(zhuǎn)式，升降式，平移式，固定式；平移式又可以分為橫移式和縱移式。按真空室運(yùn)行的部位不同可以劃分為真空室整體移動式，本體移動式和頂部移動式。按每個處理位配套的待機(jī)真空室數(shù)量可以劃分為單室更換式，雙室更換式和準(zhǔn)雙室更換式。

2.1 真空室旋轉(zhuǎn)更換式

真空室旋轉(zhuǎn)更換式是指將真空室置于旋轉(zhuǎn)臂上，在處理位和待機(jī)位/維修位之間通過旋轉(zhuǎn)進(jìn)行切換。適用于單工位或雙工位布置，可配置單室或雙室更換式。RH真空室與鋼液的浸入方式分為真空室升降式（又稱上動式）和鋼包升降式（又稱下動式）。當(dāng)采用單室更換時，常與真空室升降式的插入管浸入方式配合使用；當(dāng)采用雙室更換式，常與鋼包升降式的插入管浸入方式配合使用。待機(jī)位可以進(jìn)行真空室的修砌、噴補(bǔ)、更換插入管等工作。雙室更換式可以獲得更高的設(shè)備作業(yè)率，從而提高產(chǎn)量。

圖1 真空室旋轉(zhuǎn)更換式

2.2 真空室升降更換式

2.3 真空室平移更換式

圖2為中冶南方設(shè)計的多種真空室平移更換式。真空室平移更換式是目前國內(nèi)最常見的真空室更換形式。下面結(jié)合不同的分類方法對常見的幾種型式進(jìn)行介紹。

圖2 多種真空室平移更換式

2.3.1 真空室整體平移式

真空室整體是指包括真空室頂部和真空室本體等在內(nèi)的整體。真空室整體平移式適用于RH單工位或雙工位布置，是指將真空室整體等置于真空室臺車上，需要更換時，將載有舊真空室的真空臺車開至待機(jī)位，利用天車吊運(yùn)實現(xiàn)更換。真空室整體平移式是在真空室升降更換式的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，多用于雙室和準(zhǔn)雙室更換式。

2.3.2 真空室本體平移式

真空室本體平移式適用于RH單工位或雙工位布置，是指將真空室本體和頂部分離，把真空室頂部布置在平臺上，通過液壓缸進(jìn)行升降驅(qū)動；把真空室本體置于真空室臺車上，可以在待機(jī)位和處理位之間進(jìn)行切換。這是對整體平移式的改進(jìn)。當(dāng)需要更換時，先將頂部通過液壓缸頂升，實現(xiàn)真空室頂部和本體的分離，然后將載有舊真空室的真空臺車開至待機(jī)位，從而實現(xiàn)更換。真空室本體平移式是目前常用的一種真空室更換方式，根據(jù)需求的不同，可以配置為單室、雙室、準(zhǔn)雙室等多種更換形式。

2.3.3 真空室頂部平移式

碭山酥梨種質(zhì)資源與環(huán)境保護(hù)數(shù)字化管理應(yīng)用與研究…………唐貝貝 丁文浩 桂 越 趙印勇 吳云志 (3-57)

真空室頂部平移式充分利用了真空室不同部位使用壽命的差異，僅將真空室頂部等置于真空室臺車上，當(dāng)需要更換時，先將頂部通過車載液壓缸頂升，實現(xiàn)真空室頂部和本體的分離，然后將載有真空室頂部的真空臺車開至待機(jī)位，通過吊車將真空室本體從處理位吊出，實現(xiàn)更換。

2.3.4 雙室平移式

雙室平移式可以實現(xiàn)真空室的快速更換，適用于RH單工位或雙工位布置，雙工位配置時又稱四車六工位布置。雙室平移式的每個處理位配置兩個待機(jī)位，有兩個真空室用于切換，當(dāng)一個真空室用于生產(chǎn)時，另一真空室在待機(jī)位烘烤待用；一旦需要更換真空室時，可以迅速將需更換的真空室移到空位，再將另一個待機(jī)位準(zhǔn)備好的真空室移至處理位繼續(xù)處理鋼水。通常真空室更換的時間可以在10 min以內(nèi)，可以利用輔助作業(yè)時間更換真空室，從而實現(xiàn)連續(xù)作業(yè)。

2.3.5 單室平移式

單室平移式通常見于RH雙工位布置，可以配置為雙車三工位或雙車四工位布置。每個處理位配置一個待機(jī)位、一個真空室，或者兩個處理位共用一個待機(jī)位。當(dāng)其中一個處理位需要更換真空室時，直接將真空室臺車開至待機(jī)位，然后用吊車吊出需更換的真空室至修砌區(qū)，并從烘烤區(qū)將待用的真空室調(diào)至處理位，完成真空室更換。這一過程通常需要2～4 h，期間單室平移式僅能按單工位模式組織生產(chǎn)，此時的處理周期受輔助作業(yè)時間的限制。單室平移式又可以分為橫移式和縱移式。

2.3.6 準(zhǔn)雙室平移式

準(zhǔn)雙室平移式通常出現(xiàn)于RH雙工位布置，又稱三車五工位布置。每個處理位配置一個待機(jī)位，一個真空室，同時在兩個處理位之間設(shè)置第三個待機(jī)位，第三個真空室。中間的真空室可以在兩個處理位和一個待機(jī)位共三個位置進(jìn)行切換，從而可以靈活調(diào)度，保證每個處理位可以有兩個待機(jī)位來進(jìn)行輔助作業(yè)，從而實現(xiàn)連續(xù)作業(yè)。當(dāng)中間待機(jī)位的真空室正在其中一個處理位工作時，這一處理位的真空室互換可以視為雙室橫移式，而另一個處理位僅能按單室橫移式考慮。因此，三車五工位布置并非真正意義上的雙室平移式布置，其調(diào)度的要點在于盡量將中間待機(jī)位的真空室處于備用狀態(tài)。

3 真空室更換方式的對比

3.1 不同運(yùn)行方式的真空室更換方式對比（見表1）

表1 按運(yùn)行方式不同劃分的真空室更換方式的優(yōu)缺點

RH早期多是以真空室升降式或旋轉(zhuǎn)式更換型式出現(xiàn)的，而后隨著對真空密封效果、設(shè)備維護(hù)和設(shè)備利用率等各方面的要求越來越高，更多的工廠選用了真空室平移更換式。但由于各個國家處在不同的發(fā)展階段，對布置形式的選擇有不同的出發(fā)點，目前全世界范圍內(nèi)使用的真空室更換方式存在多樣性。

3.2 不同運(yùn)行部位的真空室更換方式對比

3.2.1 真空室整體更換式與真空室本體更換式對比

以單工位真空室雙室更換為例，表2列出了真空室整體更換式與真空室本體更換式的對比情況。從表2中可知，真空室本體更換式在設(shè)備投資、工藝布置靈活性、設(shè)備維護(hù)等多方面均明顯優(yōu)于真空室整體更換式，前者是對后者技術(shù)的顯著改進(jìn)。

3.2.2 真空室本體更換式與真空室頂部更換式對比

以雙工位真空室單室更換為例，表3列出了真空室本體更換式與真空室頂部更換式的對比情況。從表3中可知，真空室頂部更換式在設(shè)備投資和設(shè)備維護(hù)方面有優(yōu)勢；真空室本體更換式可以在待機(jī)位設(shè)置烘烤裝置來實現(xiàn)真空室升溫。當(dāng)然，我們也可以通過離線烘烤器來實現(xiàn)真空室升溫。在實際使用時，可以通過在吊運(yùn)過程中進(jìn)行隔熱防護(hù)和利用頂槍來實現(xiàn)真空室升溫等方法，來解決相關(guān)的問題。

3.3 按每個處理位配套的待機(jī)真空室數(shù)量劃分的更換方法的對比（見表4）

以雙工位為例，對單室、雙室和準(zhǔn)雙室平移式更換方法進(jìn)行了對比分析。以某工廠為例，公稱噸位150 t，年產(chǎn)量143.7萬t。

雙室平移式擁有最大的設(shè)備作業(yè)率，準(zhǔn)雙室平移式次之，單室平移式的設(shè)備作業(yè)率最低。與此同時，雙室平移式的設(shè)備投資也最大，準(zhǔn)雙室平移式次之，單室平移式的設(shè)備投資最低。因此，準(zhǔn)雙室平移式是結(jié)合設(shè)備投資和設(shè)備作業(yè)率等因素綜合考慮之后很好的一個折中方案。當(dāng)然在實際選擇時，仍應(yīng)結(jié)合其他因素統(tǒng)一考慮。

表2 真空室整體更換式與真空室本體更換式的對比

表3 真空室本體更換式與真空室頂部更換式的對比

表4 不同更換方式的真空室更換時間和設(shè)備投資

4 真空室更換方式的選擇

工藝設(shè)計方案的確定是一個多次反復(fù)對比優(yōu)選的過程。設(shè)計過程中，在確定采用RH真空精煉工藝后，首先應(yīng)結(jié)合全廠的金屬平衡、產(chǎn)品大綱、生產(chǎn)工藝大綱、車間布置（包括項目建設(shè)性質(zhì)，如屬于新建，改建或擴(kuò)建）等確定RH工序的基本需求；其次，據(jù)此確定設(shè)備選型，如真空室型式、真空室更換方式、鋼包運(yùn)輸方式、插入管浸入方式、插入管維修方式等；結(jié)合工藝需求，設(shè)備投資，物流運(yùn)行情況等綜合判斷決策。

在確定真空室更換方式時可以遵循一些基本原則：

4.1 真空室平移式

由于具有較高的設(shè)備作業(yè)率、較好的設(shè)備可維護(hù)性和真空密封效果，目前，國內(nèi)新建RH通常采用真空室平移式。

4.2 雙室橫移或雙工位布置

目前連鑄已經(jīng)普及，為方便生產(chǎn)調(diào)度，確保連鑄工序的多爐連澆，RH單工位通常配置雙室橫移更換式，或者選用雙工位布置。

4.3 折中的方式

為保證設(shè)備的最大利用率，可以優(yōu)先選用雙室平移式，但是應(yīng)結(jié)合設(shè)備投資和能源消耗等因素統(tǒng)一考慮。在雙工位布置時，準(zhǔn)雙室平移式是一個較好折中的更換方式。

4.4 優(yōu)先考慮選用方式

與真空室本體單室平移式相比，真空室頂部單室平移式在基建、設(shè)備投資方面有優(yōu)勢，且兩者設(shè)備作業(yè)率相當(dāng)，因此應(yīng)優(yōu)先考慮選用后者。

4.5 選用方式根據(jù)實際情況

改擴(kuò)建RH需綜合考慮車間廠房高度、吊車配置、車間場地等因素，深入地分析實際情況，創(chuàng)造性地對不同的真空室更換方式靈活選用。武鋼三煉鋼2#RH和武鋼一煉鋼1#RH就是兩個很好的實例，是中冶南方在透徹理解RH工藝的基礎(chǔ)上，充分利用現(xiàn)有車間條件，并加以合理運(yùn)用的產(chǎn)物[4]。

5 結(jié)語

近年來，真空精煉比有不斷提高的趨勢，尤其是RH精煉技術(shù)發(fā)展很快。鋼鐵企業(yè)在進(jìn)行建設(shè)決策時，需要對真空室型式、真空室更換方式、鋼包運(yùn)輸方式、插入管浸入方式、插入管維修方式等進(jìn)行仔細(xì)分析，對比得出結(jié)論。對真空室更換方式的系統(tǒng)分類和對比有利于深化對RH工藝布置的理解，從而促進(jìn)對新工藝布置的創(chuàng)新思考，這與當(dāng)前倡導(dǎo)的以節(jié)能環(huán)保為前提的工藝創(chuàng)新等要求相輔相成，值得深入思考。

[1]殷瑞鈺.合理選擇二次精煉技術(shù)，推進(jìn)高效率低成本“潔凈鋼平臺”建設(shè)[J].煉鋼，2010，26（1）：1-6.

[2]王殿祿，洪保儀.鋼液真空處理[M].北京:冶金工業(yè)出版社，1979.

[3]趙沛.爐外精煉及鐵水預(yù)處理實用技術(shù)手冊[M].北京:冶金工業(yè)出版社，2004.

[4]許海虹.中冶南方在RH真空精煉領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新成果[N].世界金屬導(dǎo)報，2010-08-24（08）.

Changing Method of RHVacuum Vesseland Choice

WANG Yi-ming,XU Hai-hong,LI Zhi and ZHANG Zhong-bei
Steel-making Department,Zhongye South Engineering Technology Company Limited,Wuhan 430223,China

The selection of vacuum vessel changing method is an inevitable step to determine RH process layout.The authors compare and analyze different changing methods for RH vacuum vessel.The basic principle followed in choosing RH vacuum vessel changing method is summarized:transfer type is usually adopted in newly constructed domestic RH;twin vessel transfer type is often applied to single position RH otherwise double position arrangement;quasi twin vessel transfer type suitable for double position arrangement is a good compromise; empty topped single vessel transfer type is superior to full vessel type;these methods should be chosen flexibly since many factors need to be considered comprehensively in expansion and revamp.The above analysis helps deepen the understanding on RH process and provides a basis for design and selection in iron and steel enterprise.

refine;technology;vacuum vessel;type;changing method;selection

王逸名（1981—），男，湖南沅江人，碩士，工程師，主要從事冶金工程設(shè)計工作。

（收稿 2012-05-03 編輯 崔建華）