寶鋼4#RH高效真空維護(hù)實(shí)踐

　　本文介紹了寶鋼煉鋼廠4#RH 水環(huán)泵和蒸汽噴射泵混合式真空系統(tǒng)的組成，分析了4#RH真空系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)，并介紹了投產(chǎn)后的使用情況，最后總結(jié)了設(shè)備管理方面的創(chuàng)新和經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。

　　我國已成為世界鋼鐵大國，力爭逐步向鋼鐵強(qiáng)國轉(zhuǎn)變。在國內(nèi)，利用和發(fā)展新技術(shù)、新裝備成為鋼企的共識，并出現(xiàn)了各大鋼企紛紛建設(shè)RH的浪潮。為充分滿足不斷增長的市場對精品鋼鐵產(chǎn)品的強(qiáng)勁需求和保持在國內(nèi)同行中始終領(lǐng)先的技術(shù)優(yōu)勢，寶鋼股份公司新增了4#RH。

　　4#RH 主要用于銜接轉(zhuǎn)爐、LF 和連鑄工序，定位于生產(chǎn)高性能的核電用鋼、寬厚板等精品鋼種，對設(shè)備提出了更高的要求。4#RH 高標(biāo)準(zhǔn)地采用了1500 kg/h 抽氣能力的真空系統(tǒng)。近年來不斷通過優(yōu)化操作方法和設(shè)備改進(jìn)，深挖潛力，實(shí)現(xiàn)了4#RH 的連續(xù)高效運(yùn)行。特別是自主實(shí)施的返送泵系統(tǒng)改造，利用虹吸原理，實(shí)現(xiàn)了冷凝水依靠自身重力返流至水槽，取代返送泵回流，每年既可節(jié)約大量的能耗，又實(shí)現(xiàn)了冷凝水返送系統(tǒng)“零維護(hù)”。

1、4#RH 真空系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)與技術(shù)創(chuàng)新

　　(1) 1B、2B 和3B 真空泵呈“之”字型布置4#RH 真空抽氣系統(tǒng)由5 級蒸汽噴射泵和水環(huán)泵組成，如圖1 所示。前級真空泵1B、2B 和3B呈“之”字型布置，真空泵處于斜臥狀態(tài)。真泵進(jìn)、出口兩端空間寬敞，為點(diǎn)檢人員安全進(jìn)入內(nèi)部進(jìn)行泵體表面磨損檢查和檢修提供了便利。

圖1 4#RH 真空系統(tǒng)流程圖

　　(2) 水環(huán)泵全程運(yùn)行、噴射泵逐級聯(lián)動真空系統(tǒng)啟動后，水環(huán)泵開始工作，預(yù)真空，與之相連的1C、2C 冷凝器逐漸被抽空。待鋼包臺車到達(dá)，鋼包被頂升后，真空主閥打開。在壓差作用下，處理槽內(nèi)廢氣進(jìn)入1C、2C。同時(shí)，水蒸汽噴射泵逐級啟動，處理槽內(nèi)空氣被抽走，壓強(qiáng)隨之降低，最后穩(wěn)定在0.13 kPa以下，鋼水進(jìn)入處理槽并環(huán)流。整個(gè)過程分為6個(gè)階段，如圖2 所示。

圖2 真空系統(tǒng)啟動流程圖

　　(3) 節(jié)能主要體現(xiàn)在：動態(tài)調(diào)節(jié)1B、2B、3B 工作蒸汽壓力。真空系統(tǒng)負(fù)荷減少后，根據(jù)預(yù)定的曲線關(guān)系，逐步降低噴射泵工作蒸汽壓力。與恒定蒸汽壓力的方式相比，動態(tài)調(diào)整蒸汽壓力的方式更靈活，具有自適應(yīng)功能，既能充分發(fā)揮泵的抽氣能力，又能在處理后期自動減小蒸汽壓力，節(jié)約流量，避免“大馬拉小車”現(xiàn)象。

　　(4) 技術(shù)創(chuàng)新：4#RH 采用了“穩(wěn)定、可靠”的設(shè)計(jì)理念，在真空系統(tǒng)的真空泵、冷凝器、氣冷器和密封通道等各組成部分都進(jìn)行了技術(shù)創(chuàng)新：

　　● 噴射泵噴嘴末段三維方向固定，提高了噴嘴剛度，減小振動，防止噴嘴開裂以及噴嘴法蘭螺栓松動泄露蒸汽;

　　●1B、2B、3B 泵內(nèi)部材料改進(jìn)、經(jīng)久耐用;

　　● 冷凝器噴嘴采用不銹鋼材料、流線型設(shè)計(jì)，使得噴淋均勻、使用壽命增長;

　　● 排氣口設(shè)置氣幕，杜絕氣冷器內(nèi)積水;

　　● RH 密封通道改進(jìn)，頂槍動作時(shí)，氣囊泄氣，收縮到密封通道內(nèi)，避開和頂槍外表粘結(jié)的冷鋼接觸，使用壽命長，減少了設(shè)備維護(hù)量。

2、4#RH 真空系統(tǒng)經(jīng)歷的主要問題

2.1、真空抽氣系統(tǒng)

　　(1)1B 開出時(shí)間過長，4#RH 投產(chǎn)后，1B 開出時(shí)間一度超過6 min。真空泵逐級啟動時(shí)， 真空槽內(nèi)壓強(qiáng)出現(xiàn)反彈。5EA、5EB 剛開動一段時(shí)間內(nèi)，不僅不能抽氣，反而成為蒸汽和大氣進(jìn)入真空槽內(nèi)破壞內(nèi)部真空的通道，真空槽內(nèi)會出現(xiàn)短時(shí)間的復(fù)壓。

　　(2)前級真空管路積灰和管道漏氣，RH 是天然的除塵器。在真空泵的抽吸作用下，粉塵沿真空管路遷移，從1B 向2B、從2B 向3B……，并且容易在氣流較為緩慢的彎管處沉積。粉塵所到之處，沖刷管壁，尤其是管路彎頭不堪磨損，變薄后穿孔，成為真空系統(tǒng)的漏氣點(diǎn)，破壞真空度。在前級真空管路，積灰最多的地方是1B 彎頭，粉塵沖刷最嚴(yán)重的是3B 出口，粉塵經(jīng)常將1C 擋板磨穿。

　　(3)末級真空管路堵塞，真空切斷閥不動作粉塵遷移到潮濕的末級真空泵，與冷凝器周圍，尤其是冷凝器排氣口彎頭等氣流緩慢處潮濕的水分相遇，容易在4EA、4EB 吸氣口和水環(huán)泵與1C 冷凝器相連管路的彎管處滯留，逐漸沉積，淤積成泥。管路流通面積減小，阻塞管路。久而久之，還會破壞鄰近真空切斷閥門軸承，導(dǎo)致閥門不動作，制約了末級真空泵抽氣能力的發(fā)揮。

　　(4)真空度測量失真，真空度是反映真空系統(tǒng)工作狀態(tài)的重要參數(shù)，真空度測量必須十分精確。尤其是需要本處理的鋼種，對于H、N 等冶金元素含量要求嚴(yán)格，必須在1 乇以下處理。RH 精煉工藝要求測量誤差必須盡可能小。

　　真空度測量管路長，而且管路豎直，容易積灰。復(fù)壓時(shí)，氣流小，難于將管路積灰吹散。常溫下，真空管路的流導(dǎo)與管路直徑、長度等參數(shù)的關(guān)系為：U=1.34×103 d4 P/L。管內(nèi)積灰后，流通面積減小，管路流導(dǎo)成4 次方關(guān)系銳減，曾因?yàn)榛覊m堵塞真空度測量管路導(dǎo)致過真空度測量結(jié)果失真。

　　真空度測量對真空管路泄露非常敏感，連接點(diǎn)密封不嚴(yán)產(chǎn)生的輕微泄露也會導(dǎo)致真空度測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)。小的泄露點(diǎn)更加難于發(fā)現(xiàn)，給真空系統(tǒng)故障排查增加了難度。

2.2、真空加料系統(tǒng)

　　上部密封閥和下部密封閥的使用可滿足RH處理時(shí)連續(xù)加料的要求。合金原料中碳粉、錳等顆粒度小，在RH 連續(xù)加料時(shí)，容易從合金均壓管路吸走，引起均壓管路尤其是受沖擊的彎頭和均壓閥磨損，造成管路漏氣，破壞真空度。首先表現(xiàn)的是真空加料倉內(nèi)真空度下降很慢或根本下不來，嚴(yán)重時(shí)下部密封閥打不開，必須二次排氣才能加料。

　　真空加料的另一薄弱點(diǎn)是合金襯板。合金襯板最接近真空槽，長期的高溫烘烤和氧化，燒嚴(yán)重，上機(jī)使用僅能維持一個(gè)星期，檢修過度頻繁。合金襯板燒損后，合金原料投料時(shí)有沖擊真空槽耐材的可能性，會造成嚴(yán)重的安全隱患。

3、采取的措施

3.1、優(yōu)化操作，縮短真空泵開出時(shí)間

　　5EA、5EB 開動是造成1B 泵開出時(shí)間過長的直接原因。5EA、5EB 和水環(huán)泵抽氣不同步，啟動后不能馬上抽氣，其入口蒸汽壓力提升到工作壓力后才開始抽真空。由于蒸汽主閥是電動閥，開關(guān)動作慢，5EA、5EB 建立工作壓力需要的時(shí)間長。工作壓力建立之前，其入口蒸汽作為一種廢氣進(jìn)入真空系統(tǒng)，造成一段時(shí)間的復(fù)壓，最終引起1B 開出時(shí)間過長。

　　我們在不斷的操作中積累了一種縮短1B 泵開出時(shí)間的方法：在預(yù)真空和真空處理模式下，預(yù)先打開蒸汽主閥，為5EA、5EB 供應(yīng)蒸汽，建立工作壓力后，再啟動5EA和5EB，實(shí)現(xiàn)了和水環(huán)泵的同步抽氣。由此，杜絕了真空抽氣初期出現(xiàn)的復(fù)壓，1B 開出時(shí)間大為縮短，取得非常好的效果。

3.2、針對真空抽氣系統(tǒng)采取的措施

　　真空系統(tǒng)管路彎頭、拐角積灰積泥的現(xiàn)象制約了真空系統(tǒng)功能的發(fā)揮。在不斷的實(shí)踐中，我們逐步摸索出一套“疏”“堵”結(jié)合的辦法。我們充分利用現(xiàn)有客觀條件，在不改變冷凝水總流量和保障真空處理許可的條件下，關(guān)閉旁通水，常開1C 冷凝器水。粉塵進(jìn)入1C 后，迅速被冷凝水帶走，防止了粉塵向末級管路遷移，取得了非常理想的“除塵”效果，從根本上杜絕了管路堵塞和真空切斷閥門卡死等故障。同時(shí)定期清理前級管路1B彎頭、空冷器積灰，將空冷器放灰周期縮短為一周，前級管路積灰和磨損的情況有了很大改善。

3.3、針對真空加料系統(tǒng)采取的措施

　　(1)合金襯板一度經(jīng)常燒損，原因在于受真空槽內(nèi)高溫烘烤，發(fā)生蠕變和氧化。同時(shí)加料過程中合金對襯板的沖擊也大大縮短了合金襯板的壽命。針對合金襯板問題，我們采取的措施有：

　　(a)改進(jìn)材質(zhì)，選用1Cr18Ni9Ti，提高襯板的耐熱性;

　　(b)改進(jìn)操作方法，每次進(jìn)行真空槽烘烤或化冷鋼時(shí)，關(guān)閉合金翻板閥，阻擋真空槽內(nèi)未燃燒完全的氧氣和熱氣上升破壞合金襯板;

　　(c)在合金襯板表面增加氣幕保護(hù)。就近利用下部槽環(huán)流氣體在合金襯板表面始終吹掃氮?dú)�，形成氣幕，如圖3 所示。經(jīng)過不斷的改進(jìn)，合金襯板保護(hù)效果十分明顯，襯板一次壽命提高了4 倍，滿足了現(xiàn)場要求。

　　(2)增加粉塵過濾器，減少小顆粒合金原料對均壓閥的磨損。在均壓閥和真空料倉之間設(shè)置旋風(fēng)除塵器，過濾真空料倉均壓時(shí)氣流中較細(xì)顆粒的碳粉、錳和粉塵，保持均壓管路的潔凈，減慢均壓閥閥板和均壓管路磨損速度。同時(shí)，加厚均壓管管壁，改善后，合金均壓管路故障率明顯降低，效果十分明顯。

圖3 合金襯板氣體吹掃保護(hù)示意圖

4、技術(shù)創(chuàng)新

　　返送泵改造是寶鋼消化吸收再創(chuàng)新RH 技術(shù)的一次成功典范。原有返送系統(tǒng)通過水泵送回冷凝水池，循環(huán)利用冷凝水。返送泵改造的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)冷凝水利用自身重力回流至水池。返送泵改造的具體措施是在返送泵出口管路“截高取低”。在熱井罐溢流側(cè)開孔引流至原返送泵系統(tǒng)管路較低段，原返送泵關(guān)閉。冷凝器內(nèi)部水勢高于返送泵管路水勢，由其水勢差建立虹吸。虹吸建立后，冷凝水源源不斷地直接由熱井罐返回水池，無須返送泵。返送泵的改造成功可以每年節(jié)約大量的電能，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。返送泵改造也將為RH設(shè)計(jì)建設(shè)提供一種新思路。

5、結(jié)語

　　通過幾年的努力，4#RH 真空系統(tǒng)目前運(yùn)行正常，為寶鋼一煉鋼的持續(xù)高節(jié)奏生產(chǎn)創(chuàng)造了基本條件。但也有一些問題依然沒有得到有效解決：真空料倉振動給料器跑料漏料。我們曾加高振動給料器左右兩側(cè)料槽擋板，對塊裝合金料非常有效。但真空狀態(tài)下，仍然不能避免輕質(zhì)小顆粒粉料容易撒落在振動給料器周圍。目前只能定期清理真空料倉來解決問題。如何從結(jié)構(gòu)上改進(jìn)真空料倉振動給料器，徹底解決真空狀態(tài)下加料漏料問題仍然值得研究。

　　參考文獻(xiàn)

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