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因地制宜 提升精炼效率
作者:this | 发布时间: 2017-12-22

    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。

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