摘要：RH精炼全称为RH真空循环脱气精炼法。RH具有脱碳、脱气、均匀钢水成分和温度、去除夹杂物等多种精炼功能，在洁净钢生产发挥着极其重要的作用。RH处理主要是利用上升管氩气泡的上浮驱动钢液进行循环流动来实现脱碳、脱气等主要冶金反应，进而达到调节钢液成分、温度的目的。本文就基于生产运行数据的RH真空精炼装置可靠性展开探讨。
关键词：SCAP顶枪；RH真空精炼；故障间隔时间；可靠性
引言
RH精炼法是目前广泛应用的一种用于生产优质钢的钢水精炼工艺装备。其精炼功能强、处理能力大、处理周期短、处理后钢水的洁净度水平高，是生产超低碳冷轧钢板等高级别钢种所必须的炉外精炼设施。
1 RH炉工作原理
RH法即钢液真空循环处理法是前西德鲁尔钢铁公司（Ruhrstahl）和海拉斯公司（Heraeus）于1957年研究设计的。钢液反应是在一个砌有耐火材料内衬的真空室内进行的。真空室下部设有两个吸咀（上升管和下降管）。在进行真空处理时，将两个吸咀插入钢液内一定深度，开始抽真空，钢液便从两个吸咀上升到真空室压差高度，同时在上升管下部三分之一处吹入提升气体氩气，在上升管内瞬间产生大量气泡，气泡在高温和低压的作用下，体积成倍增大上浮，以致带动钢液以约5m/s的速度成喷泉状喷入真空室，并在真空室内发生反应，反应后的钢液汇集在真空室底部，不断地经下降管以1-2m/s的速度返回到钢包内，如此不断循环，从而达到一定的冶金目的。
2 源数据处理
某钢厂180tRH为双处理位RH真空精炼装置，顶枪作为主要功能部件用于对钢水加铝吹氧升温和对真空槽烘烤保温以及熔化消除真空槽内的冷钢。从2017年3月23日开始，在1#工位配置了环孔超音速集束射流的SCAP顶枪，在2#工位配置了圆孔超音速射流的KTB顶枪，两工位均按照原有KTB顶枪的运行参数进行真空精炼生产。在操作稳定后，选取部分连续时间的生产记录数据作为源数据进行分析，对比两工位真空槽运行的可靠性指标。冶金生产的源数据包含了海量的信息，为了便于进行可靠性分析，选取连续时间内的生产记录作为采样区间，每一炉次的生产记录作为一项样本。在此期间双处理位RH装置共处理了1334炉次钢液，其中1#工位处理了672炉次，2#工位处理了662炉次，共计1334件样本数据。在此连续时间序列的样本里包含了生产待机事件、故障事件和无故障事件，在进行可靠性分析时，需首先将这三种事件分离出来。在海量的生产数据中，提取日期、工位号、工序时间和钢水实际出站时间作为定义判别事件的有效数据。双处理位RH装置正常的真空冶炼是连续、交替使用两个工位。生产待机事件由连续冶炼的间隔时间来判定，即当两工位同时出现冶炼时间间隔＞工艺设定时间阀值，则该事件为生产待机事件，该时间间隔计入生产待机时间。本分析设定的工艺时间阀值为120min。故障事件根据冶炼的工位号来判定，严格的工艺流程是双工位交替处理，但操作工在工序时间足够时，也会连续在同一工位上处理，但一般不超过4炉次。本案例假设发生连续4次及4次以上使用同一工位进行冶炼时，则说明另外一个工位发生了故障，计入另一工位的故障时间。无故障事件是剔除生产待机和故障待机后的生产作业事件，其间隔时间计入无故障间隔时间。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆根据统计数据，1#工位比2#工位多冶炼10炉次，剔除生产待机时间后的故障间隔时间，1#工位比2#工位多735min；由此可见，在相同的时间轴上，故障间隔时间越长，用于生产冶炼的时间越多，因此，1#工位的SCAP氧枪比2#工位的KTB氧枪对真空槽的影响更小，SACP氧枪效能好于KTB氧枪。
3 提高真空度的措施及效果
提高真空度主要措施在于加强设备检测及真空密封的维护。（1）在每次更换真空罐时，利用停产期间对真空泵系统进行清灰，从而避免由于灰尘引起的真空泵失效故障发生。（2）在新罐投入生产之前，对真空系统进行冷试，从而检测真空度，如不能达到要求，应及时检查真空泵系统的密封及设备。（3）在正式生产之前，用普通钢种进行热试，以检查真空罐各部位的密封情况，发现泄漏及时处理，确保正式生产时的真空度。
4可靠性评价指标
前面得到了故障间隔服从的分布模型，下面进一步评定常用的可靠性特征量：MTBF、MTTR、和固有可用度A。RH炉运行可靠性指标中，平均故障间隔时间MTBF越大，表明可靠性越高，RH炉正常工作能力越强；平均故障维修时间MTTR越小，表明RH炉恢复性越好；固有可用度A越大，表明RH炉有更多的时间用于正常生产。由各项可靠性指标可知，1#工位运行情况好于2#工位。设备运行可靠度是设备在规定条件下和规定时间内完成规定功能的概率，即可靠性的概率度量。前面已经确定该设备的故障间隔时间分布函数服从威布尔分布，根据上述的双参数威布尔模型，可得故障密度函数f（t）、故障分布函数F（t）、故障率函数λ(t)，可靠度函数R（t）四类函数模型。在相同的生产环境下SCAP顶枪和KTB顶枪对RH真空槽设备的运行可靠性影响相当，SCAP顶枪好于KTB顶枪。
结语
RH钢液循环脱气装置在真空精炼中以处理量最大、处理效果最好、功能最多、发展最快等一系列优点在超纯净钢生产中获得了广泛应用。炼钢冶金生产作为典型的流程工业其生产工艺非常复杂，实时记录的生产运行数据虽然海量，但一般不直接反映设备的运行状况，需要设计针对性的方法获取可靠性数据。本文从海量的生产运行数据中提取有效信息，并结合实际的生产工艺流程进行数据处理，可以完成冶金设备的运行可靠性分析。利用可靠性分析方法，可以判定功能部件对核心设备运行的影响。对从生产现场采集的数据进行可靠性分析表明：在相同的生产环境下SCAP顶枪和KTB顶枪对RH真空槽设备的运行可靠性影响相当，SCAP顶枪好于KTB顶枪。
参考文献
[1]张鉴.炉外精炼的理论与实践[M].北京：冶金工业出版社，2016：06.
[2]高泽平.炉外精炼教程[M].北京：冶金工业出版社，2015：09.
[3]何正嘉，曹宏瑞，訾艳阳，等.机械设备运行可靠性评估的发展与思考[J].机械工程学报，2015，50（2）:171-186.
[4]朱苗勇，沙骏，黄宗泽.RH真空精炼装置内钢液流动行为的数值模拟[J].金属学报，2015，36(11):1175－1178.
[5]耿佃桥，雷洪，赫翼成.侧底复吹RH精炼装置内的钢液流场及循环流量[J].东北大学学报:自然科学版，2015，32(8):1119－1123.
[6]陈家祥.钢铁冶金学[M].北京：冶金工业出版社，2015.
[7]武春燕.设备运行可靠性评估与维修优化方法研究[D].长沙:湖南大学，2015：1-10.
论文作者:李学科
论文发表刊物:《基层建设》2019年第16期
论文发表时间:2019/9/11
标签：真空论文; 精炼论文; 工位论文; 可靠性论文; 故障论文; 时间论文; 数据论文; 《基层建设》2019年第16期论文;