劉佳銘，金宏斌，楊鑫，趙晨光，崔國亮

（鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠，遼寧 鞍山 114021）

鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠三分廠（以下簡稱“三分廠”）有兩座單處理位175 t RH，分別于1999年和2006年建成投產(chǎn)，設(shè)計產(chǎn)能均為120萬t/a，實際產(chǎn)能達到100萬t/a。2019年4月，生產(chǎn)斷面寬度為1 280 mm的超低碳鋼種時，因單臺RH處理時間遠大于鑄機澆注時間，為保證機前恒拉速澆注，只能使用兩臺RH交替生產(chǎn)供一臺鑄機，但這種生產(chǎn)模式不能滿足三分廠的品種和產(chǎn)量規(guī)模要求。為實現(xiàn)每臺RH增加產(chǎn)能20萬t/a這一目標(biāo)，必須壓縮RH作業(yè)時間，將生產(chǎn)模式改為一臺RH供一臺鑄機生產(chǎn)，因此，需要對兩座RH進行設(shè)備升級改造，進而提高其生產(chǎn)效率，保證生產(chǎn)的順行。

1 存在的問題

分析造成三分廠RH處理時間較長，生產(chǎn)效率低，與鑄機節(jié)奏不匹配的主要原因如下：聯(lián)通管的直徑小，環(huán)流量小；現(xiàn)有的提升氣體流量較小，最大僅為150 m3/h；在鋼包旋轉(zhuǎn)臺兩側(cè)90°的位置進行扣、揭蓋，操作復(fù)雜，增加作業(yè)時長；真空泵降溫能力不足，真空度達到標(biāo)準(zhǔn)的時間較長，且真空泵較不穩(wěn)定；真空料斗系統(tǒng)下料速度慢、精度差。因此，對RH環(huán)流管、RH真空泵系統(tǒng)、RH真空下料系統(tǒng)及鋼水罐揭蓋機等進行升級改造。

2 改造措施

2.1 環(huán)流管參數(shù)優(yōu)化

優(yōu)化環(huán)流管相關(guān)參數(shù)是提高鋼液循環(huán)流量的有效途徑之一［1-2］，即增加通氬支管數(shù)，增大環(huán)流管內(nèi)徑［3-4］。三分廠原RH環(huán)流管內(nèi)徑為550 mm，通氬支管分2排布置，共12路，氬氣流量低，并且壓力不穩(wěn)。將環(huán)流管的通氬支管增加到14路以提升氣體控制，同時將環(huán)流管內(nèi)徑增大到620 mm，且在每個支路上設(shè)有流量及壓力檢測和控制裝置。優(yōu)化后，提升氣體最大流量從150 m3/h增加到250 m3/h，能使更多的鋼水被帶入真空室中，從而增加循環(huán)流量，加強鋼水?dāng)嚢杈鶆蛐?。而且，增加氬氣吹入量會增大真空室中參加碳氧化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)界面面積［5］，從而加快脫碳反應(yīng)速率。

2.2 真空泵系統(tǒng)改造

原真空泵實際抽氣能力為700 kg/h，真空室真空度能夠在8 min內(nèi)降至0.2 kPa以下，但系統(tǒng)較不穩(wěn)定。對真空泵改造，將實際抽氣能力提升至800 kg/h，目的是將抽真空時間降至6 min左右（比原來縮短2 min），同時真空度降至0.1 kPa以下。選取改造前后各10罐鋼水，對比真空度降至標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的時間，見圖1所示，改造后抽真空平均時間由7.42 min降至5.32 min，并且抽真空能力趨于穩(wěn)定。

圖1 改造前后抽真空時間對比Fig.1 Comparison of Vacuuming Time before and after Upgrading

2.3 真空下料系統(tǒng)改造

兩座RH經(jīng)長期高強度使用后，真空料斗、下料柱塞、下料溜槽、水平振料器下料速度變慢，精度變差，原有電振料倉無法精確控制下料量，下料時間較長。因此，重新制作了兩座RH真空倉的倉體、下料管道以及下料柱塞等，并更新1#RH的合金稱量料倉電磁式進口電振裝置，有效地提高了稱量精準(zhǔn)度和下料速度，下料時間縮短約1 min。

2.4 鋼水罐揭蓋機位置改造

原揭蓋機設(shè)置在鋼包旋轉(zhuǎn)臺兩側(cè)90°的位置，需先將鋼包旋轉(zhuǎn)至該處進行操作，再旋轉(zhuǎn)至處理位，操作步驟復(fù)雜。改造后將揭蓋機設(shè)置在鋼包待機位，同時每臺RH新增2臺懸臂式揭蓋機，待上一罐鋼水處理完，可直接將下一罐鋼水送至懸臂式揭蓋機位置進行處理，操作工序得到簡化，節(jié)約時間約2 min。

3 確定RH最佳工藝參數(shù)

改造上述RH設(shè)備后，研究不同工藝參數(shù)對脫碳效果的影響。改造前提升氣體最大流量為150 m3/h，不底吹氬氣，脫碳時間為20 min時，可將碳脫至20×10-6。改造后由于增大了提升氣體流量，操作時間得到縮短，因此重點研究脫碳時間為15 min時，底吹氬氣（流量為20 m3/h）和提升氣體流量對RH處理過程中脫碳效果的影響。

3.1 底吹氬氣對脫碳效果的影響

底吹氬氣氣泡在重力作用下上浮，能夠帶動鋼液流動，加快鋼液循環(huán)［6］。選取20罐超低碳鋼水，吹入提升氣體流量為150 m3/h，10罐鋼液底吹氬氣，10罐不底吹氬氣，脫碳15 min后鋼水含碳量對比如圖2所示。

圖2 底吹氬氣和不底吹氬氣時鋼水含碳量對比Fig.2 Comparison of Content of Carbon in Molten Steel with Blowing Argon from Bottom of RH and No Argon Blowing from Bottom of RH

由圖2可以看出，脫碳15 min，底吹氬氣時鋼水平均含碳量為14.8×10-6，不采用底吹氬氣時為 17.3×10-6，底吹氬氣后平均下降了 2.5×10-6，而且各罐次鋼水含碳量波動小，脫碳效果更穩(wěn)定。

3.2 提升氣體流量對脫碳效果的影響

提升氣體流量是影響脫碳的重要因素，增大提升氣體流量能使更多的鋼水被帶入真空室中，從而增加循環(huán)流量。但是吹入的氬氣量過大會造成真空室內(nèi)壁掛鋼增多，容易造成鋼水增氧影響鋼水質(zhì)量，同時還會造成鋼鐵料的浪費以及下線整備困難等一系列問題。因此，一般會在確定不產(chǎn)生過大噴濺的條件下，將吹入的氬氣量控制在一個相對的最優(yōu)值，以確保合適的循環(huán)流量［7］。分別選取提升氣體流量為 150、180、200、220、250 m3/h的超低碳鋼水各10罐進行研究，在采取底吹氬氣、脫碳15 min的條件下，提升氣體流量對鋼水含碳量的影響，如圖3所示。

圖3 提升氣體流量對鋼水含碳量的影響Fig.3 Effect of Increasing Gas Flow on Content of Carbon in Molten Steel

由圖3可以看出，隨著提升氣體流量的增大，鋼水含碳量降低，而且隨著該流量的進一步增大（由220 m3/h增大至250 m3/h），脫碳效果提升不明顯。生產(chǎn)實際中這兩種流量下真空室內(nèi)鋼水的噴濺程度均不大。因此，最終確定RH最佳工藝參數(shù)為采取底吹氬氣且提升氣體流量為220 m3/h。

4 取得的效果

采取上述措施后，RH生產(chǎn)效率大幅提高。改造前后各取10罐超低碳鋼水對比RH脫碳時間和處理時間，結(jié)果見圖4所示。由圖4（a）可知，改造后RH平均脫碳時間由21.6 min降至16.6 min，縮短了5 min，計算脫碳速率提高約23%；由圖4（b）可知，RH平均處理時間由33.7 min縮短至28.0 min，縮短了5.7 min。另外，揭蓋機節(jié)省RH輔助時間2 min，因此改造后RH作業(yè)時間縮短了7.7 min，提高了RH作業(yè)效率，實際生產(chǎn)中達到了設(shè)計產(chǎn)能。

圖4 改造前后RH脫碳時間和處理時間的對比Fig.4 Comparison of Decarburization Time and Treatment Time by RH Treating before and after Upgrading

5 結(jié)論

（1）環(huán)流管通氬支管個數(shù)由12路增加到14路，環(huán)流管內(nèi)徑從550 mm增加到620 mm，使得提升氣體最大流量從150 m3/h增加到250 m3/h；

（2）將真空泵抽氣能力從700 kg/h提升到800 kg/h，使得真空度由0.2 kPa快速降至0.1 kPa以下，抽真空時間縮短約2 min；

（3）重新制作真空下料系統(tǒng)，包括真空倉的倉體、下料管道以及下料柱塞等，并更新電磁式電振裝置，縮短下料時間約1 min；

（4）直接將揭蓋機設(shè)置在處理位，減少旋轉(zhuǎn)到旋轉(zhuǎn)臺90°位置的操作工序，節(jié)約時間約2 min；

（5）上述RH設(shè)備改造后，采取底吹氬氣且提升氣體流量為220 m3/h，RH作業(yè)時間平均縮短了7.7 min，大大提高了RH生產(chǎn)效率，提高了RH產(chǎn)能。