RH爐的工作原理
采用氣泵原理實(shí)現(xiàn)真空循環(huán)除氣。先抽真空,把鋼液從浸漬管吸進(jìn)真空腔,然后用上升管的側(cè)壁把氬吹到鋼液中。由于鋼液的高溫以及真空室上壓低的作用,這些氬氣迅速膨脹,鋼液混合氣的密度沿著浸入管的高度逐漸減小,并在密度差引起的壓差作用下,將鋼液送入真空腔。鋼液和氣體的混合物進(jìn)入真空室,在高真空狀態(tài)下釋放出氣體,同時(shí)鋼液變成鋼珠。鋼水珠里要去除的氣體在高真空狀態(tài)下向真空釋放的過(guò)程中,再把鋼水珠子變成較小的鋼珠,從而達(dá)到非常好的脫氣效果。排出氣體的鋼液沿下降管回到鋼包內(nèi)。通過(guò)循環(huán)真空脫氣,鋼液中的氫氣和夾雜可去除鋼液中的氫氣。
目前RH真空精煉爐由于增加了吹氧、噴脫硫粉劑等設(shè)備,具有脫氧脫碳、提溫、脫硫、除氣、非金屬夾雜物.控制鋼液組分.有利于合金均勻化等功能;對(duì)鋼質(zhì)量有保證,近年來(lái),RH精煉爐得到了很大程度的凈化鋼種,對(duì)RH爐的開發(fā)和推廣非常迅速,已經(jīng)成為許多鋼鐵企業(yè)普遍采用的一種精煉高質(zhì)量超低碳鋼等鋼種的方法。全球現(xiàn)有RH精煉爐約200余臺(tái)。
RH精煉設(shè)備主要由以下幾個(gè)部件組成:真空腔.浸漬管(上升管.下降管).真空除氣裝置(真空排氣管).合金加料器.鋼水循環(huán)用氬氣噴吹裝置.鋼包及鋼包升降裝置.真空室預(yù)熱裝置。工作時(shí)將兩根浸漬管的真空室插入鋼包的鋼水內(nèi),通過(guò)一根管子進(jìn)入氬氣,利用空氣壓力使鋼水循環(huán),從而達(dá)到除氣、除碳、除氧和調(diào)節(jié)成分的目的。
RH真空脫氣耐火材料的選用原則
目前,隨著鋼產(chǎn)量的不斷提高,正在大力推廣提高環(huán)流、大放氣法,以實(shí)現(xiàn)超低碳鋼的穩(wěn)定生產(chǎn)和高速加工。循環(huán)流量的增加,則使耐火襯里的磨損增大,冷風(fēng)吹量的增加引起了高溫剝落,而鋼包熔渣吸入量的增加又加劇了結(jié)構(gòu)剝落和腐蝕。上述因素加速了襯里耐火材料的破壞速度。所以,現(xiàn)在的RH/RH-OB襯里就是直接與MgO-Cr聯(lián)合在一起了。O?Cr-Cr-是用于磚塊的主流,在RH-OB的OB口(吹氧口)周圍進(jìn)行半再結(jié)合,還是MgO-Cr-O?部分磚塊采用MgOC磚。
RH裝置上、上槽襯里用的耐火材料,因其與鋼液、爐渣不直接接觸,一般較下部損壞較小。
由于接觸鋼水、爐渣,或因高溫剝落,中間槽段的中間槽段,損壞耐火襯里。
下槽包括浸漬管的耐火襯里,即設(shè)備的高腐蝕區(qū)域,常決定其使用壽命。下槽襯砌時(shí),由于熔渣的滲入使磚內(nèi)部形成了變質(zhì)層,并且在變質(zhì)層和未變層之間產(chǎn)生了與工作面平行的龜裂,以致剝落,造成超前破壞。與此同時(shí),由于滲出的熔渣,內(nèi)襯材料的顆粒結(jié)合力被切斷,使得顆粒易流失。所以,這一部位應(yīng)選擇組織低劣化.熔渣不易滲人,即使?jié)B入也能保持顆粒之間的結(jié)合和抗剝落能力強(qiáng)的耐火材料。
因噴氣造成鋼液沖刷和溫度變化而造成浸水管損壞的原因如下:
1.氣體噴射造成風(fēng)嘴周圍損壞;
2.在管道末端產(chǎn)生的分層碎屑;
3.澆鑄耐火材料出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。
在超溫燃燒時(shí),由于鋼液沖刷對(duì)風(fēng)嘴有很大影響,所以在高溫下將Mg0-Cr直接結(jié)合在一起。O?
在這一部位用磚有佳的使用效果。
RH爐對(duì)鋼液的處理一般要經(jīng)過(guò)除氣、氣兩種工藝,噴射狀態(tài)下耐火材料的磨損較大。
由于爐內(nèi)結(jié)構(gòu)對(duì)爐體厚度的限制,以及復(fù)雜形狀的耐火材料需要再加熱兩次才能使?fàn)t體具有足夠的壽命,因此,任何一種耐火材料都不能有足夠的壽命。
另外,OB在RH-OB爐中對(duì)耐火材料的使用也有很大影響,在采用上噴方式時(shí),其所受的氧和鋼水中鐵等元素的氧化作用(耐火材料的表面會(huì)迅速腐蝕耐火材料)和高溫反應(yīng)氣體引起破壞。所以,選擇高Cr2O3含量的MgO-Cr2O3磚,才能延長(zhǎng)使用壽命。但在高溫氣下,選擇了Cr2O3含量低的MgO-Cr2O3磚,其綜合使用性能更佳。
RH爐耐火材料破壞機(jī)理研究
1.鋼液高速循環(huán)流動(dòng)的沖蝕。
2.溫度波動(dòng)導(dǎo)致建筑開裂。
3.真空吹氧對(duì)鎂鉻轉(zhuǎn)的破壞。
4.鐵硅酸渣對(duì)真空室下爐襯的腐蝕。
5.脫硫粉末的侵蝕。
6.由于浸漬管耐火材料襯里易腐蝕的其他原因。
RH精煉爐耐火襯里層結(jié)構(gòu)
RH精煉爐耐火材料內(nèi)襯是真空、高溫的工作環(huán)境。RH爐這種細(xì)長(zhǎng)的容器可分成上、中、下幾段,一部分可更換,一部分浸入鋼水中,耐火材料的使用壽命取決于所裝的部位,越低的使用壽命越短,升降管的壽命就越短。
RH精煉爐用耐火材料襯里的腐蝕因素,RH精煉爐用耐火材料襯里一般采用質(zhì)鎂鉻磚或堿式整體襯里,或根據(jù)局部使用情況,對(duì)其進(jìn)行分區(qū)砌襯。
1)熱彎管
熱彎管是RH真空槽排煙管道,由工質(zhì)、保溫層、保溫層等組成。為了適應(yīng)頻繁的溫度變化,工作層須具有較好的抗熱震穩(wěn)定性和煙氣沖刷性。絕熱層及隔熱層要求選擇導(dǎo)熱系數(shù)小、體積穩(wěn)定的耐火磚或絕熱材料。
2)上部槽
上槽口無(wú)直接接觸,無(wú)劇烈沖刷,但在處理鋼水時(shí)會(huì)有一定量的鋼水濺到這里,并且這里的使用溫度要比熱彎管高,所以選用半再結(jié)合鎂鉻磚作為耐火內(nèi)襯。
3)合金進(jìn)料口。
鋁合金裝料口是在鋼液中添加合金的通道,合金裝料口承受著合金材料拋射的機(jī)械沖擊磨損,工作環(huán)境惡劣,設(shè)計(jì)要求高。因?yàn)楹辖鸸┝峡诘奶厥夤ぷ鳝h(huán)境,垂直下料沖擊區(qū)域具有較高的機(jī)械磨損,常在沖擊區(qū)形成沖擊凹坑,降低了合金加料口的使用壽命。所以該部位一般采用高強(qiáng)電熔復(fù)合鎂鉻磚。
4)下部槽
下槽與鋼液在真空循環(huán)除氣處理過(guò)程中直接接觸,由于高溫.熱循環(huán).真空和鋼液高速流動(dòng),下部槽體工作環(huán)境十分惡劣。下槽爐襯沖刷主要是由渣與耐火材料的熱面作用以及流動(dòng)鋼液對(duì)耐火材料的磨蝕和熱剝落所造成的,所以這一部位常采用電熔鎂鉻磚。
5)浸管,循環(huán)管。
RH處理時(shí),浸漬管的工作環(huán)境惡劣,使用壽命短,其主要原因是鋼液沖刷及處理間隙急熱所造成的表面熱剝落。外襯層的破壞主要是由于鋼渣氧化造成的沖刷,下口掉料的原因除了本身熱破壞外,還與內(nèi)部鋼膽的高溫膨脹變形有關(guān),考慮到該部位的重要性和特殊性,浸漬管的砌筑好采用整體預(yù)裝配的方式。
循環(huán)腐蝕機(jī)理與浸管基本相同,主要是由于鋼液沖刷和處理間隙急冷急熱引起的表面熱剝落,因此這里還采用了抗沖刷性能好的電熔再結(jié)合鎂鉻磚砌筑。
RH精煉爐內(nèi)主要控制耐火砌塊
1.RH精煉爐內(nèi)壁采用導(dǎo)火面砌筑;
2.RH精煉爐工作層砌體宜干砌,內(nèi)表面上.底層間錯(cuò)縫不得超過(guò)2mm;
3.環(huán)流管和浸水管道宜采用組合磚砌筑,組合磚高度的允許偏差為0-3mm,每組磚塊尺寸允許偏差范圍±1mm;
4.組合式磚豎縫應(yīng)錯(cuò)開,磚環(huán)中心線和法蘭盤中心線的允許偏差應(yīng)在0-3mm之間;組合磚環(huán)間宜采用耐火泥砌筑;
5.用耐火澆注料澆鑄浸漬管外膽時(shí),應(yīng)振搗密實(shí),并按規(guī)定養(yǎng)護(hù).烘烤;
6.底槽環(huán)流管裝配時(shí),與浸漬管的偏心度不能超過(guò)3mm;底槽磚和環(huán)流管周圍的磚頭應(yīng)仔細(xì)加工;當(dāng)使用耐火材料或耐火澆注料時(shí),應(yīng)留置50mm-70mm的間隙,并用木楔臨時(shí)固定,待槽底磚砌筑完成后,再搗打或澆注;
7.底槽和中槽上一圈磚應(yīng)該低于法蘭面15mm-20mm,并應(yīng)鋪設(shè)耐火陶瓷纖維氈,其厚度應(yīng)在完全壓實(shí)后不低于法蘭面;
8.底槽和中部槽.中間槽與上槽對(duì)接時(shí),密封槽應(yīng)嚴(yán)密密封,法蘭栓應(yīng)牢固連接。