本文介紹了寶鋼煉鋼廠4#RH 水環泵和蒸汽噴射泵混合式真空系統的組成，分析了4#RH真空系統的技術特點，并介紹了投產后的使用情況，最后總結了設備管理方面的創新和經驗教訓。

　　我國已成為世界鋼鐵大國，力爭逐步向鋼鐵強國轉變。在國內，利用和發展新技術、新裝備成為鋼企的共識，并出現了各大鋼企紛紛建設RH的浪潮。為充分滿足不斷增長的市場對精品鋼鐵產品的強勁需求和保持在國內同行中始終領先的技術優勢，寶鋼股份公司新增了4#RH。

　　4#RH 主要用于銜接轉爐、LF 和連鑄工序，定位于生產高性能的核電用鋼、寬厚板等精品鋼種，對設備提出了更高的要求。4#RH 高標準地采用了1500 kg/h 抽氣能力的真空系統。近年來不斷通過優化操作方法和設備改進，深挖潛力，實現了4#RH 的連續高效運行。特別是自主實施的返送泵系統改造，利用虹吸原理，實現了冷凝水依靠自身重力返流至水槽，取代返送泵回流，每年既可節約大量的能耗，又實現了冷凝水返送系統“零維護”。

1、4#RH 真空系統設計的主要特點與技術創新

　　(1) 1B、2B 和3B 真空泵呈“之”字型布置4#RH 真空抽氣系統由5 級蒸汽噴射泵和水環泵組成，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。真泵進、出口兩端空間寬敞，為點檢人員安全進入內部進行泵體表面磨損檢查和檢修提供了便利。

圖1 4#RH 真空系統流程圖

　　(2) 水環泵全程運行、噴射泵逐級聯動真空系統啟動后，水環泵開始工作，預真空，與之相連的1C、2C 冷凝器逐漸被抽空。待鋼包臺車到達，鋼包被頂升后，真空主閥打開。在壓差作用下，處理槽內廢氣進入1C、2C。同時，水蒸汽噴射泵逐級啟動，處理槽內空氣被抽走，壓強隨之降低，最后穩定在0.13 kPa以下，鋼水進入處理槽并環流。整個過程分為6個階段，如圖2 所示。

圖2 真空系統啟動流程圖

　　(3) 節能主要體現在：動態調節1B、2B、3B 工作蒸汽壓力。真空系統負荷減少后，根據預定的曲線關系，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，動態調整蒸汽壓力的方式更靈活，具有自適應功能，既能充分發揮泵的抽氣能力，又能在處理后期自動減小蒸汽壓力，節約流量，避免“大馬拉小車”現象。

　　(4) 技術創新：4#RH 采用了“穩定、可靠”的設計理念，在真空系統的真空泵、冷凝器、氣冷器和密封通道等各組成部分都進行了技術創新：

　　● 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 泵內部材料改進、經久耐用;

　　● 冷凝器噴嘴采用不銹鋼材料、流線型設計，使得噴淋均勻、使用壽命增長;

　　● 排氣口設置氣幕，杜絕氣冷器內積水;

　　● RH 密封通道改進，頂槍動作時，氣囊泄氣，收縮到密封通道內，避開和頂槍外表粘結的冷鋼接觸，使用壽命長，減少了設備維護量。

2、4#RH 真空系統經歷的主要問題

2.1、真空抽氣系統

　　(1)1B 開出時間過長，4#RH 投產后，1B 開出時間一度超過6 min。真空泵逐級啟動時， 真空槽內壓強出現反彈。5EA、5EB 剛開動一段時間內，不僅不能抽氣，反而成為蒸汽和大氣進入真空槽內破壞內部真空的通道，真空槽內會出現短時間的復壓。

　　(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，成為真空系統的漏氣點，破壞真空度。在前級真空管路，積灰最多的地方是1B 彎頭，粉塵沖刷最嚴重的是3B 出口，粉塵經常將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，導致閥門不動作，制約了末級真空泵抽氣能力的發揮。

　　(4)真空度測量失真，真空度是反映真空系統工作狀態的重要參數，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。復壓時，氣流小，難于將管路積灰吹散。常溫下，真空管路的流導與管路直徑、長度等參數的關系為：U=1.34×103 d4 P/L。管內積灰后，流通面積減小，管路流導成4 次方關系銳減，曾因為灰塵堵塞真空度測量管路導致過真空度測量結果失真。

　　真空度測量對真空管路泄露非常敏感，連接點密封不嚴產生的輕微泄露也會導致真空度測量數據不準。小的泄露點更加難于發現，給真空系統故障排查增加了難度。

2.2、真空加料系統

　　上部密封閥和下部密封閥的使用可滿足RH處理時連續加料的要求。合金原料中碳粉、錳等顆粒度小，在RH 連續加料時，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。首先表現的是真空加料倉內真空度下降很慢或根本下不來，嚴重時下部密封閥打不開，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，燒嚴重，上機使用僅能維持一個星期，檢修過度頻繁。合金襯板燒損后，合金原料投料時有沖擊真空槽耐材的可能性，會造成嚴重的安全隱患。

3、采取的措施

3.1、優化操作，縮短真空泵開出時間

　　5EA、5EB 開動是造成1B 泵開出時間過長的直接原因。5EA、5EB 和水環泵抽氣不同步，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，開關動作慢，5EA、5EB 建立工作壓力需要的時間長。工作壓力建立之前，其入口蒸汽作為一種廢氣進入真空系統，造成一段時間的復壓，最終引起1B 開出時間過長。

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

3.2、針對真空抽氣系統采取的措施

　　真空系統管路彎頭、拐角積灰積泥的現象制約了真空系統功能的發揮。在不斷的實踐中，我們逐步摸索出一套“疏”“堵”結合的辦法。我們充分利用現有客觀條件，在不改變冷凝水總流量和保障真空處理許可的條件下，關閉旁通水，常開1C 冷凝器水。粉塵進入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、針對真空加料系統采取的措施

　　(1)合金襯板一度經常燒損，原因在于受真空槽內高溫烘烤，發生蠕變和氧化。同時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)改進材質，選用1Cr18Ni9Ti，提高襯板的耐熱性;

　　(b)改進操作方法，每次進行真空槽烘烤或化冷鋼時，關閉合金翻板閥，阻擋真空槽內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。就近利用下部槽環流氣體在合金襯板表面始終吹掃氮氣，形成氣幕，如圖3 所示。經過不斷的改進，合金襯板保護效果十分明顯，襯板一次壽命提高了4 倍，滿足了現場要求。

　　(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置旋風除塵器，過濾真空料倉均壓時氣流中較細顆粒的碳粉、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，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示意圖

4、技術創新

　　返送泵改造是寶鋼消化吸收再創新RH 技術的一次成功典范。原有返送系統通過水泵送回冷凝水池，循環利用冷凝水。返送泵改造的目標是實現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”。在熱井罐溢流側開孔引流至原返送泵系統管路較低段，原返送泵關閉。冷凝器內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約大量的電能，具有明顯的經濟效益。返送泵改造也將為RH設計建設提供一種新思路。

5、結語

　　通過幾年的努力，4#RH 真空系統目前運行正常，為寶鋼一煉鋼的持續高節奏生產創造了基本條件。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料槽擋板，對塊裝合金料非常有效。但真空狀態下，仍然不能避免輕質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。如何從結構上改進真空料倉振動給料器，徹底解決真空狀態下加料漏料問題仍然值得研究。

　　參考文獻

　　[1] 達道安. 真空設計手冊.3 版[M]. 北京:國防工業出版社2004.

　　[2] 徐漢明. 寶鋼RH 裝備技術集成和自主創新[J]. 寶鋼技術,2006,(06).