具有自主知识产权的新一代多功能RH-BTB顶枪技术

2010年第1期宝　钢　技　术具有自主知识产权的新一代多功能RH2BTB顶枪技术吴坚华,李维强(上海宝钢工程技术有限公司,上海　201900) 摘要:RH顶枪技术曾长期被国外技术垄断,上海宝钢工程技术有限公司通过自主研究,开发出具有自主知识产权的新一代多功能RH2B T B顶枪技术,该技术包括顶枪枪体设计技术、升降装置设计技术和仪表控制阀站设计等技术。

通过系列化的设计使之可应用在70～300t 级RH,各项功能指标均达到或超过同类引进设备。

该技术获得成功后,大幅降低了工程建设投资,除在国内得到推广,已开始向海外输出。

关键词:RH2B T B;顶枪;顶枪枪体中图分类号:TF748+.02　文献标志码:B　文章编号:1008-0716(2010)01-0009-03A New M ultifunct i o na l R H2BTB Top Lan ce Technologyw ith I n depen den t I n tellectua l Pr oper ty R i g h tsW U J ian hu a an d L I W eiq ian g(Shangha i Ba osteel Eng i neer i ng&Techn ology C o.,L td.,Shan gha i201900,C h i na) Ab stra ct:RH top lance technology had been monopoliz ed by some f oreign co m panies f or a long ti m e.On the basis of independent research,Shanghai Baosteel Engineering&Technology Co.suc2 ce ssfully developed new RH2B T B t op lance technology,which included the de sign technology f or the t op lance body,lifting device and instr um ental contr ol valve stati on.Further more,by the seria liza2 tion design,this technology was applied t o the70-300t level RH insta llati ons,all indexe s reac2 hing or exceeding the si m ilar overseas facilities.This technol ogye wa s a success.It greatly reduced the RH pr oject constructi on inve st m ent.It ha s already been popula rized in the dom estic m arket,and now it begins t o be exported abr oad.Key word s:RH2B T B;top lance;top lance body0　前言顶枪装置是RH钢水真空处理的核心设备之一,由顶枪枪体、顶枪升降装置和顶枪阀站等组成。

主要用于真空状态下对钢水进行脱碳、升温、脱硫等处理,以及常压下对真空槽升温或清冷钢。

2005年前,国内RH顶枪的设计供货主要由新日铁、川崎制铁、MEVAC等公司垄断,但随着宝钢进入世界500强,顶枪引进难度加大,引进价格相比以前有大幅增加,部分外商甚至不提供技术服吴坚华　首席工程师　1972年生　1995年毕业于上海大学现从事机械设备设计与制造　电话　662　j@务以及设备考核、功能考核的保证。

为打破外商对此核心设备的垄断,宝钢股份公司成立专项研究小组进行攻关,在消化引进技术的基础上自主创新,分步攻克顶枪升降装置、顶枪枪体和顶枪控制阀站等设计难题,结合宝钢1RH改造等项目进行了工业试生产,最终开发出具有自主知识产权的新一代多功能RH2B T B顶枪技术。

1　RH2BTB顶枪枪体设计技术RH2BTB顶枪枪体见图1。

采用多层套管结构,氧气、燃气(焦炉煤气或天然气)、冷却水(进水和回水)、脱硫粉剂等均通过各自的套管进入枪体,由外到内分别为回水、进水、燃气、氧气和粉9789099-9291 E ma il w u ianhua bao ste e 宝　钢　技　术2010年第1期剂。

枪头和枪体之间最外层套管采用焊接连接,其余各层套管为插接或密封圈密封连接,便于枪头受损后的更换。

其中内层氧气套管的密封圈布置在枪体尾部,远离热源,降低了密封圈被烧损的可能性。

而燃气层的密封圈直接通过枪体冷却水冷却,冷却条件好,且离热源相对较远,因此设置在枪头部,便于安装和更换。

图1　B T B 顶枪枪体F ig .1　B T B t op lance body火焰检测装置安装在顶枪枪体尾部,可准确地分辨出顶枪的燃烧火焰和高温状态下真空槽发出的亮光,提高顶枪燃烧的安全性。

RH 2B T B 顶枪枪体和枪头采用变径设计,使顶枪冷却水在枪头部位流速加快,同时顶枪能方便地进入密封通道。

针对焦炉煤气和天然气的燃烧特性,顶枪枪头采用了不同的流道设计:焦炉煤气在枪头拉瓦尔喷头扩张段与氧气混合后喷出;天然气不通过拉瓦尔喷头直接在枪头端部喷出,在枪体外与氧气混合燃烧,升温快速,清冷钢效果好。

拉瓦尔喷头是顶枪枪头中的核心部分,拉瓦尔喷头参数尺寸设计将直接影响到顶枪吹氧脱碳的效果。

为此,上海宝钢工程技术公司对拉瓦尔喷头进行了专门的射流试验(图2、3),结合理论计算和生产实绩,掌握了顶枪拉瓦尔喷头设计、顶枪处理枪位控制、顶枪氧气流量计算等方面的技术秘密。

2　RH 2BTB 顶枪升降装置技术顶枪升降装置属常规设备,但宝钢工程技术公司在顶枪升降装置的枪体夹持、升降小车车轮、密封通道的设计上采用了一些个性化设计。

顶枪升降小车采用双夹持器设计,上夹持器上设一个球面座,与顶枪枪体上的球面座配合;下夹持器上设顶紧螺栓顶在枪体上,可方便地调整顶枪枪体的垂直度。

升降小车车轮采用偏心轴结构,配合齿轮定位方式,可精确调整车轮与轨道的间隙,充分保证小车升降的平稳(图4、5)。

图4　升降小车Fig .4　A lifting ca rriag e密封通道采用吊挂式结构,挂在升降小车上,可在一定范围内随升降小车上下移动。

顶枪枪体从密封通道中心穿过,通过密封通道内的密封气01吴坚华等　具有自主知识产权的新一代多功能RH -B T B 顶枪技术囊的充放气,来控制密封通道与枪体之间的密封。

图5　升降小车车轮Fig .5　Lifting carriage wheels3　RH 2BTB 顶枪仪表控制阀站技术RH 2B T B 顶枪采用一体化的阀站控制技术,集机械配管、手动阀门、电气元件,检测仪表和自动阀门一体化设计,安装在一个整体阀架上,功能齐全,设备安装紧凑,占用空间小,便于检修(图6)。

在工厂里装配和调试,然后作为整体设备在现场安装。

这种方法有效缩短了现场阀门仪表的安装周期,提高了安装质量。

该阀站配合系统软件,可完成所有顶枪的冶炼功能控制,安全可靠。

图6　B T B 顶枪仪表控制阀站F i g .6　B T B t op lance instru m ent a l control valve stati on4　RH 2BTB 顶枪技术的系列化设计技术 RH 2B T B 顶枪技术在宝钢1RH (300t 级RH )工业试生产获得成功后,结合各工程改造等项目,进行了系列化的设计:最大吹氧速率从1000m 3/h 提高到3000m 3/h;焦炉煤气最大喷吹速率从300m 3/h 提高到800m 3/h;燃气种类包括:焦炉煤气、天然气、液化天然气。

通过以上系列化设计,RH 2BTB 顶枪技术可应用在70～300t 级RH 。

5　RH 2BTB 顶枪技术产生的效益RH 2BTB 顶枪完成国产化后,打破国外技术的垄断,其价格只有引进的1/3左右,可为用户节省一次性投资和日后的维护费用。

同时上海宝钢工程技术公司根据理论计算和多个项目的数据积累,通过能源介质用量降低、顶枪吹炼枪位提高等方面的优化,为业主降低了辅助设备的投资。

宝钢以往引进的MESS O 顶枪,外方要求每把顶枪的机械冷却水用量较大,根据上海宝钢工程技术公司的理论计算和实际使用,现已将顶枪的机械冷却水用量控制在MSEEO 要求的75%。

下一步通过枪体冷却水流道设计优化,计划将机械冷却水用量控制在原来的65%左右,冷却水用量大幅降低,为业主减少了相关的投入。

RH 2BTB 顶枪技术的吹氧枪位一般设置为5m ,由于吹氧枪位较高,可减少钢水飞溅对顶枪枪头的影响,同时可有效控制RH 主体设备的高度,从而降低厂房高度。

当钢包台车轨道设置在F L ±0,顶枪不设置喷粉功能时,最低可将精炼跨行车梁底标高控制在F L +27.5m 左右,有利于控制厂房的高度,或在已有厂房内新建RH 。

随着宝钢工程技术公司在国内RH 精炼市场的拓展,RH 2B T B 顶枪技术已经在70、120、150、180、210、300t 等一系列RH 工程中得到了推广和应用,各项功能指标均达到或超过引进设备。

在国内推广的同时,还出口到韩国现代RH 等海外项目,为各钢厂RH 项目建设减少了大量投资。

RH 2BT B 顶枪技术虽然取得了一定的成功,但上海宝钢工程技术公司仍然在对各工程项目的生产实绩进行不断的优化和改进,同时正在积极开发带摄像头的顶枪技术,相信在不久的将来,RH 2B T B 顶枪技术将在国内外市场得到更广泛的推广。

(收稿日期:2009-12-02)11。