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RH机械设备介绍 1 2020 3 25 目录 2 一 铁合金上料系统二 铁合金加料系统三 真空室顶吹氧系统四 待机位煤气烘烤系统五 真空泵系统六 真空室系统七 真空室更换台车系统八 测温取样系统九 钢包车系统十 钢包顶升系统十一 液压站十二 喷补 刮渣系统 钢包底吹氩系统插入管吹氩系统双线喂丝机保温剂添加系统 在线系统 离线系统 2020 3 25 一 铁合金上料系统 RH设置一套独立的铁合金上料系统 系统运输能力100t h 其功能是将铁合金送往RH铁合金高位料仓内 采用PLC控制 系统设备设操作室集中联动运转 操作室单机运转 机旁单独运转三种操作方式 RH主控室内的操作站可对上料系统进行二级权限控制 在上料过程中各扬尘点均设抽风口 对加料和卸料产生的扬尘进行净化 带式输送机沿线配备了跑偏开关 事故开关等安全保护装置 3 2020 3 25 一 铁合金上料系统 主要设备组成及其给料能力 4 2020 3 25 一 铁合金上料系统 5 2020 3 25 二 铁合金加料系统 铁合金加料系统主要由高位料仓 振动给料器 称量料斗 汇总皮带机 真空料斗 返料装置 伸缩接头和气动翻板阀等组成 在真空处理期间 铁合金加料系统将铁合金 铝丸 碳粉及冷却废钢等加入到真空室中 所有材料的加入由一个称量控制系统自动进行 在安装于控制室的控制台上进行操作 该系统具有自动功能 二级机发出指令 基础自动化系统自动操作半自动功能 人工发出指令 基础自动化系统自动操作手动功能 在HMI上 人工发出单个指令控制该系统全部合金料由高位料仓经振动给料器卸入称量料斗 每个称量料斗下的电振将合金料通过汇总皮带机卸到真空料斗中 6 2020 3 25 二 铁合金加料系统 高位料仓共22个 每个料仓都配有料位检测系统 振给料器用于将贮在料仓的合金料定量供给各称量料斗 8个微合金振动给料器 0 5m3称量料斗上 给料能力 25t h 6个中合金振动给料器 2 0m3称量料斗上 给料能力 120t h 4个大合金振动给料器 2 0m3称量料斗上 给料能力 120t h气动挡板安装在微合金称量斗上方 对应料仓下振动给料器内侧 当料仓下振动给料器工作时 气动挡板打开 物料正常从料仓内经由振动给料器落入微合金称量斗内 当称量重量达到时 关闭振动给料器 同时气动挡板迅速关闭 起到防止多余微合金进入称量斗内的作用 称量精确度可达 1kg 7 2020 3 25 二 铁合金加料系统 合金真空料斗加料原理 真空料斗为双阀 单斗结构 并带有氮气破空和复压装置 当合金斗需要受料时 下气动密封阀关闭 打开上气动密封阀受料 受料完毕后上气动密封阀关闭 合金斗真空复压 合金斗内物料便处于待用状态 当真空室需要加料时 打开下气动密封阀 合金斗内物料便通过真空电振加入到真空室钢液内 加料完毕后下气动密封阀关闭 合金经氮气破空后 上气动密封阀打开 可接受下一批合金料 8 2020 3 25 二 铁合金加料系统 9 合金料斗 2020 3 25 二 铁合金加料系统 10 铝料斗 2020 3 25 二 铁合金加料系统 11 旋转给料器 2020 3 25 三 真空室顶吹氧系统 在处理位置装有一个顶枪系统 它具有吹氧脱碳 处理过程加热钢水和处理间隙加热真空室内衬的功能 顶枪经过一个真空密封装置进行操作 密封装置设在真空室顶部上 因此它远离喷溅源 提供一套紧急电源系统 EPS 发生停电事故时 可供给氧枪升降电机电源 提升氧枪出真空室至高位 12 2020 3 25 三 真空室顶吹氧系统 13 2020 3 25 14 三 真空室顶吹氧系统 2020 3 25 15 三 真空室顶吹氧系统 顶枪密封基座 由东到西依次为 CWR顶枪基座氮封CWS顶枪基座氮气吹扫膨胀密封真空室顶部N封 2020 3 25 16 四 待机位煤气烘烤系统 为了给已换好的真空室加热 在此之前 该真空室在预热站已经预热过 使真空室耐材的表面温度保持在1380 1420 在每个待机位置均装有一个煤气加热系统 使用霞普气 操作人员通过装在真空室运输车旁固定平台上的机旁控制台将每个烧嘴盖用卷扬机放到真空中部 然后在主控制室操纵烧嘴点火 点火后 烧嘴完全自动工作 加热曲线和停止加热的时间可通过基础自动化系统进行预设定 加热过程中 实际温度通过热电偶检测 所测数值作为烧嘴的标准值 热电偶插在一个套管里 装在真空室中部 2020 3 25 17 四 待机位煤气烘烤系统 霞普气是一种良好的新型切割用气 适用于金属结构 造船 机车制造 建筑等工业领域 其主要成分是丙烯 C3H6 分子结构CH2 CHCH3 分子量42 081 密度1 912kg m3 比重1 478 沸点 47 7 着火点460 爆炸范围2 4 10 3 霞普气与氧气燃烧的化学方程式如下 84288所以 标准大气压下 由气体状态方程可知 1Nm3霞普气燃烧约需要提供4 5Nm3氧气 密度1 429kg L 才能保证其完全燃烧 即 为防止冷钢滴落较多影响下一炉次钢水成分或堵塞浸渍管 可取P值为3 4 霞普气燃烧热值较高 与天然气 转炉煤气的比较如下表格所示 2020 3 25 18 五 真空泵系统 真空泵系统为三级增压五级泵蒸汽喷射泵系统组成 带有两台中间冷凝器和一台末级冷凝器 及一套真空压力调节装置 冷凝器的作用是将前级射泵排出的蒸汽冷凝成水以提高后级喷射泵的效率 第一级增压泵设有加热隔套 以防止结冰 2020 3 25 19 五 真空泵系统 真空抽气主管设备真空抽气主管设备是用来把真空泵本体系统连接到真空处理工位 它主要包括如下部件 2个水冷弯管 2个水冷抽气管 2台气体冷却器 1套提升移动弯头 1台真空主阀 1套真空抽气管 2020 3 25 20 五 真空泵系统 真空抽气主管设备真空抽气主管设备是用来把真空泵本体系统连接到真空处理工位 它主要包括如下部件 2个水冷弯管 2个水冷抽气管 2台气体冷却器 1套提升移动弯头 1台真空主阀 1套真空抽气管 西侧水包为进水 由北向南设备走向依次为 顶枪阀站冷却水进水 真空室顶部 热弯管 法兰冷却水进水 真空室顶部 热弯管 设备冷却水进水 合金溜槽伸缩接头冷却水进水 水冷弯管冷却水进水 水冷抽气管冷却水进水 气冷器上部冷却水进水 气冷器下部冷却水进水 真空密封阀站冷却水进水 共计9个 东侧水包为回水 顶枪阀站冷却水回水 真空室顶部 热弯管 法兰冷却水回水 真空室顶部 热弯管 设备冷却水回水 合金溜槽伸缩接头冷却水回水 水冷弯管冷却水回水 水冷抽气管冷却水回水 气冷器上部冷却水回水 气冷器下部冷却水回水 真空密封阀站冷却水回水 共计9个 2020 3 25 21 五 真空泵系统 蒸汽喷射泵由喷嘴 混合室 扩压器三部分组成 其工作原理是 具有一定压力的工作水蒸汽通过拉瓦尔喷嘴 于是工作蒸汽减压增速 蒸汽的势能转化为动能 以超音速喷入吸入室 使吸入室产生一个负压区 炉气由吸入口进入吸入室 蒸汽与炉气成为混合气体进入扩压器后减速增压并进入冷凝器内 在冷凝水的喷淋冷却作用下 高温状态的水蒸汽与冷却水进行热交换 水蒸汽被冷却水冷凝成为冷凝水并随冷却水一起由冷凝器底部的下口流至水封池内 而被抽炉气从冷凝器上方的出口排至下一级喷射泵或大气中 2020 3 25 22 五 真空泵系统 2020 3 25 23 五 真空泵系统 冷凝器形式分类 A 强制喷淋式B 分水盘式C 筛板式D 列管间冷式 2020 3 25 24 五 真空泵系统 蒸汽喷射泵的启动程序 与供水单位联系做好送冷凝器用水的准备 同时做好密封罐排水泵启动的准备工作 通知供水单位送冷凝器用水 当对方回答启动时立即启动排水泵及主水阀 记录冷凝器用水温度 压力值 确认其是否符合要求 打开蒸汽总阀 并确认蒸汽压力和温度是否达到规定要求 必要时进行放散 依照从低真空度向高真空度的方向逐级启动各级泵 使真空系统的真空度达到预抽的要求 当插入管插入钢水300mm后 打开真空滑阀 使真空室的真空度与真空系统的真空度一致 然后再启动其他泵 在启动其他各级泵时 除参照真空度外还要注意废气流量的变化 各级泵全部启动后 应观察蒸汽压力是否达到要求值 各级冷凝水的进出水的温度是否在允许范围内 蒸汽喷射泵关闭程序 关闭真空切断阀及真空测量仪表 依照从高真空向低真空的方向逐级关闭各级蒸汽喷射泵 打开破坏真空的两个阀门 破坏真空室的真空 通知供水单位停送冷凝水 供水单位回话后关闭主水阀 根据密封罐的水位下降停止排水泵运行 也有采用自流式的情况 让冷凝水回流到规定的容器中 不需要排水泵 2020 3 25 25 五 真空泵系统 2020 3 25 26 五 真空泵系统 真空泵系统捡漏操作标准 根据生产经验 泄漏测试每月进行一次 若测试过程中泄漏率超过35kg h 中冶南方日照钢铁技术数据 必须进行密封处理 检漏测试可按如下步骤进行 将整个真空系统密封后 抽真空到2 0 2 5kpa 然后停止抽气 冷凝水仍正常运转 关闭E5连通阀用真空计测量真空度 观察真空表 在5分钟后再测一次 计算出压力上升值 P1 重新启动真空泵系统 再抽真空到2 0 2 5kPa 停止抽真空 冷凝器水仍正常运转 关闭E5连通阀 与此同时在测试集管上打开一个600kg h的测量孔 形成600kg h的进气孔 用真空计测量真空度 5分钟后再测量一次 计算出压力上升值 P2 则该系统的漏气量Q为 Q 600 1 2 1 kg h最大允许漏气量为35kg h 若Q 35kg h必须检查漏点 重新密封 直到Q 35kg h为止 2020 3 25 27 六 真空室系统 为了同时进行处理和真空室内衬修砌 需要采用2套真空室 2个真空室在处理位置 另外 为了便于更换及周转 要求另设3个真空室底部 2个真空室中部和1个真空室顶部 插入管与真空室底部采用焊接连接 真空室底部和中部用夹紧螺栓固定在一起 插入管 底部和中部的连接与拆卸都在维修区进行 简单单工位 一车两位标准单工位 两车三位经济型双工位 三车五位标准双工位 四车六位 2020 3 25 28 六 真空室系统 技术数据 插入管技术数据 2020 3 25 29 六 真空室系统 真空室底部 下部槽 技术数据 真空室中部 上部槽 技术数据 2020 3 25 30 六 真空室系统 钢水在真空室和钢包内的流动行为 RH处理时不同吹氩流量下的钢液流场 吹氩量 L min a 1500 b 2000 c 2500 2020 3 25 31 六 真空室系统 驱动气体流量 插入深度 插入管内径等因素对循环流量的影响 图a表明在不同浸入深度时 随着驱动气体流量的增加 气体做功增多 因而随驱动气体流量增加循环流量增大 随驱动气体流量的增加 循环流量增加幅度逐渐减小 是由于上升管内气流股相互干扰 产生旋流或涡流所致 图b表明在不同驱动气体量时 随浸入深度增加 气泡行程增加 气体做功增加 因而随浸入深度增加循环流量增大 当浸渍管浸入深度500mm到560mm时 循环流量随浸渍管浸入增加而增加的幅度较大 当浸渍管浸入深度大于560mm时 循环流量随浸渍管浸入深度增加而增加的幅度很小 当浸入深度过深时 虽然气泡做功增加 但是气泡上升过程中克服阻力消耗的功也增加 故浸渍管浸入深度超过一定值后 再增加浸渍管浸入深度对提高循环流量作用不大 2020 3 25 32 六 真空室系统 驱动气体流量 插入深度 插入管内径等因素对循环流量的影响 图c表明在不同驱动气体流量时 循环流量随浸渍管内径增大显著增加 在较小浸渍管内径条件下 增加吹入气体量来提高RH的循环流量相对困难 根据气泡泵的原理 当RH真空槽内的真空度控制在某一定值时 钢水在真空室内上升的高度是一致的 与浸渍管内径无关 因此 浸渍管直径大的被真空抽吸上来的钢水量就比浸渍管内径小的所抽吸的钢水量多 采用同样流量的驱动气体所能带动的钢水量就增加了 钢水环流量提高了 同时管径大环流面积大 环流受到管子形状 涡流等影响小 分散的气泡群有可能获得足够的抽吸力 有利于循环流量的提高 2020 3 25 33 六 真空室系统 耐材知识 根据RH真空精炼耐火材料的使用条件和作用 对耐火材料的要求有 1 耐火度高 热稳定性好 能抵抗 真空精炼条件下的高温真空作用 2 气孔率低 体积密度大 组织结构致密 以减少炉渣的浸透 3 强度大 耐磨损 抵抗钢渣冲刷磨损作用 4 耐侵蚀性好 能抵抗酸 碱性炉渣的侵蚀作用 5 热稳定性好 不发生热震崩裂剥落 6 不污染钢液 有利于钢液的净化作用 7 对环境的污染小 2020 3 25 34 六 真空室系统 耐材知识 各部位选材理由阐述A 热弯管部分 热弯管是RH真空槽的废气烟道 耐火材料内衬由于不与钢水和熔渣直接接触 一般损毁较少 内衬损坏主要是机械作用和温度频繁变化而产生的热应力的原因 以及受热蒸气的冲刷和侵蚀 使部分砖产生裂纹而剥落 热风管道仅受热蒸气的冲刷 故热弯管部位工作层选用具有良好的抗热震稳定性 耐侵蚀性能好的直接结合镁铬砖 永久层用轻质高铝砖 顶盖部位由于砌筑复杂采用镁铝尖晶石浇注料 B 合金加料口合金加料口受物料堕落冲击机械损坏 合金加料口溜槽损坏的另一原因是由位于对面的预热器烧嘴火焰的强力冲击使内衬强度下降而引起损毁 合金溜槽是用于掺入添加剂 例如金属 合金 碳质原料 团砂或球团矿 到钢水中 其较冷部分遭受物料机械磨损 而较热部分由于在氧化合金与在高温下的耐火砖之间产生反应而受到侵蚀 因此 合金溜槽的热面是高侵蚀区域 较冷部分上半部受合金冲击部位 氮化硅结合碳化硅砖 工作层非冲击部位电熔再结合镁铬砖 绝热层 硅酸铝纤维毡 PXZ 1000 较热部分采用电熔再结合镁铬砖组合砖 在钢液喷溅和热气流冲击下有较高的抗侵蚀性和抗冲击性 有效的保护筒体达到使用效果 2020 3 25 35 六 真空室系统 耐材知识 各部位选材理由阐述C 上部槽上部槽不直接接触钢水和熔渣 耐火材料损毁主要发生在中下部区域 这里靠近下部槽 温度高 热喷溅多 在有KTB氧枪情况下会发生吹氧时钢水喷溅对耐材产生侵蚀 但侵蚀不严重 上部槽耐火材料内衬 由于不与钢水和熔渣直接接触 一般损毁较少 上部槽内衬损坏主要是机械作用和应力的原因 使部分砖发生裂纹 故上部槽工作层选用电熔再结合镁铬砖 次工作层选用高铝砖 保温层用轻质高铝砖 上部槽和热弯管连接部位留膨胀缝用PXZ 1000填充 上部槽内衬损坏主要是机械作用和应力的原因 在RH系统工作中上部槽受热气流冲刷和急冷急热的急剧变化 使部分砖发生裂纹 主晶相的方镁石 复合尖晶石直接结合结构有良好的抗化学侵蚀和渣浸的性能 多孔的网络状和薄膜状硅酸盐相在高温时具有良好的抗急冷急热性能 所以采用电熔再结合镁铬砖有其独特的优越性 2020 3 25 36 六 真空室系统 耐材知识 各部位选材理由阐述D 中部槽中部槽工作层主要处于氧枪吹氧的开吹点以及合金口加料时的冲击位置 接触钢水和熔渣 受钢水的喷溅和冲刷 以及熔渣浸蚀和温度骤变的影响 是该装置的高蚀区 电熔再结合镁铬砖具有抗侵蚀性能优良和耐冲刷的特性 故该部位工作层选用电熔再结合镁铬砖 次工作层选用高铝砖 保温层用轻质高铝砖 上部槽部位托砖环下部和中部槽连接部位留膨胀缝 用PXZ 1000填充 下部槽部位温度高 故中部槽托砖环下部和下部槽连接部位留大一些的膨胀缝用PXZ 1000填充 2020 3 25 37 六 真空室系统 耐材知识 各部位选材理由阐述E 下部槽 槽底部在下部槽内衬中 由于熔渣的不断渗入而在砖内形成了变质层 在热应力作用下 导致变质层与原砖层之间产生了与工作面平行的龟裂 导致剥落而造成损毁 同时 渗入的熔渣中富含Si4 Ca2 Al3 与镁铬材料中的方镁石固溶体反应形成低熔点硅酸盐相 使砖热面结构疏松 强度降低 破坏了颗粒间的直接结合 在高速流动的钢水中冲刷作用下极易使颗粒脱落而遭损毁 故该部位工作层选用具有抗侵蚀性能优良和耐冲刷的特性的电熔再结合镁铬砖 次工作层选用直接结合镁铬砖 保温层用轻质高铝砖 隔热层用硅酸钙板II 270 槽底部选用具有抗侵蚀性能优良和耐冲刷的特性的电熔再结合镁铬砖 次工作层选用电熔再结合镁铬砖 最下层用镁铬质捣打料找平 2020 3 25 38 六 真空室系统 耐材知识 各部位选材理由阐述F 浸渍管 浸渍管 环流管是钢水的通道其中浸渍管损毁最为严重 更换也最为频繁 而使用寿命则最短 它是RH炉的关键部位 影响着RH炉的整体使用效果 浸渍管是由气体喷射管 氩气管 支撑耐火材料的钢结构和耐火材料构成 钢结构被固定在中心 优质镁铬砖为衬里 钢