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摘要：全球有很多钢厂RH真空都配有MFB顶枪设备，有的钢厂利用MFB顶枪对真空室烘烤时曾经发生过爆炸故障，结合爆炸现状和当时相关设备的运行状态及参数，根据几年来的工作经验和方法，查阅相关资料，依据真空设备的工作原理，对爆炸原因做出详尽的分析并制定改进措施，确保真空设备有一个安全的生产环境。
关键词：真空设备；MFB顶枪；工作原理；改进措施
RH法又称为循环真空脱气法，主要用于脱氢、脱氮、脱氧、改善钢水纯净度及合金化等。其主要的工作原理是：将两个插入管（上升管和下降管）伸入钢水中，通过在上升管侧壁吹入氩气，由于氩气气泡的作用，钢水被带动上升到真空室内进行除气，除气后的钢水由下降管返回到钢包里，这样使钢包中的钢水连续地通过插入管而进行循环，达到脱气的效果，从而达到净化钢水的目的。
目前，大部分钢厂的RH真空系统都配备了MFB顶枪设备，MFB（Many Function Burner，多功能烧嘴）顶枪是一种向真空室内吹入氧气或煤气的设备（注：其自身没有安装自动点火设备，而是依靠真空室内现有的700°C以上的温度对其点燃）。其功能就是不生产时，对真空室吹入煤气进行烘烤或流渣，而在生产过程中对钢水进行升温等。
1、MFB顶枪在真空系统中的作用
（1）没有钢水生产时，为了调节整个厂的生产工艺节奏，对真空室进行在线烘烤，保证真空室温度满足生产条件。
（2）生产钢水时，由于上工序提供的钢水温度低于工艺要求的温度，不能满足生产条件，需要对钢水进行加热升温。
（3）当钢水中碳含量很高时，需要对钢水中吹入氧气通过强制脱碳的方法，以达到所需的含碳量。
2、RH真空系统采用MFB顶枪烘烤时发生煤气爆炸事故的故障实例
某钢厂真空生产时，由于处理位生产钢水的拱顶吸钢堵死，不能继续使用，需要将备用真空室移至处理位进行生产，但是备用真空室处于冷室状态。生产操作人员为了节约时间迅速将其移至生产位利用顶枪MFB对其进行烘烤，但并未确认备用真空室实际烘烤状态情况，习惯性地以为火已点着，因操作画面上没有真空室当前温度的数据显示，操作人员以为真空室的烘烤温度已达到生产钢水的条件。于是，在准备接收钢水生产时，突然发生爆炸。爆炸后的具体现状为：真空室烘烤盖崩开，滑阀（真空泵主阀）阀体破裂，其中阀体外壳的一部分从阀体安装位置（约18米）飞落至地面（有可能砸伤路过人员），MFB顶枪枪体变形，气体冷却器下方的卸灰阀气缸憋脱，同时看到真空室插入管为黑色状态。
3、发生爆炸事故的原因分析
从爆炸的情况来看，真空泵主阀损坏的程度最大，也就是说真空泵主阀处积聚的可燃气体最多，结合真空泵系统的组成、真空度形成的工作原理、煤气的特性及其爆炸所需的条件来分析发生爆炸的具体原因。
3.1煤气的特性及其爆炸所需的条件
（1）煤气是用煤或焦炭等固体原料，经干馏或汽化制得的，其主要成分有一氧化碳、甲烷和氢等。因此，煤气有毒，易与空气形成爆炸性混合物，一旦流出会汽化成比原体积大约二百五十倍的可燃气体，并极易扩散，遇到明火就会燃烧或爆炸，使用时应引起高度注意；
（2）煤气爆炸的三个必要条件：
①煤气在燃点（630°C）以下与空气混合，才能形成爆炸混合物，达到爆炸极限。
②必须有火种的存在。
③在密闭空间中，煤气和空气混合，并且煤空比达到3：1。
从爆炸现场的具体情况分析：插入管处于黑色状态，说明真空室温度远远达不到MFB顶枪自动点火的条件，没有达到煤气的燃点。钢水处在插入管下方，温度很高，具备了火种的存在条件。真空系统是个密闭空间，具备了爆炸空间的条件。如此看来，产生爆炸的三个必要条件都满足了，发生爆炸毋庸置疑。
3.2真空泵主阀处积聚大量煤气的原因
依据真空设备获得真空度的工作原理，可以通过查看气体分析仪历史监控记录曲线中CO的含量。如果含量较高，说明CO通过真空抽空管道排往大气中，也就说明真空泵主阀没有关严。此时，若真空泵系统处于预抽状态，煤气就会被抽至真空泵主阀处积聚下来。或者说一台真空泵都未开启，煤气也会通过烟囱效应而被抽至真空泵主阀处，致使真空泵主阀处存在大量的煤气，这就是真空主阀处炸毁程度最大的原因。
4、确保MFB顶枪烘烤时安全运行的改進措施
（1）在操作主画面上设置真空室温度显示数据，便于操作人员了解与掌握真空室烘烤后的温度情况，并将真空室温度（800°C）作为真空室在线利用MFB顶枪烘烤时的设备连锁条件之一，以提高烘烤时的安全可靠性。
连锁程序如下：
（2）修订操作规程。对原有的操作方式进行修订，真空室低于800°C时原则上不能使用MFB顶枪进行在线烘烤，异常状态时必须得到主管领导同意后，需将MFB顶枪提出真空室外，人为干预，取消煤气阀、氧气阀与真空室温度的条件联锁，开小流量煤气人工点火后方可下枪烘烤，并及时恢复设备联锁条件。
（3）完善监控手段。对MFB顶枪煤气、氧气阀动作。煤气、氧气流量、压力。烘烤枪动作情况进行实时监控，设置历史监控记录曲线，便于生产工艺操作出现设备故障时的原因分析。
（4）火焰监测装置保证功能完好，将其监测情况与MFB顶枪提枪功能进行联锁。
5、结束语
掌握了获得真空度的工作原理就可以快速地分析判断和处理故障，同时采取相应的改进措施后，完全可以彻底杜绝上述爆炸事故的发生，一方面为炼钢厂大大节省了更换损坏设备的备件成本。另一方面能够保证生产计划的有序进行，为钢厂赢得了生产时间，大大提高了钢厂品种钢的产量。
参考文献：
[1]周兰花，夏玉红.炉外精炼500问[M].北京：化学工业出版社，2010.
[2]赵沛、成国光、沈甦，炉外精炼及铁水预处理实用技术手册，北京：冶金工业出版社，2004.
[3]编写组编，煤气设计手册，中国建筑工业出版社，1983.
（作者单位：宝山钢铁股份有限公司中央研究院武汉分院（武钢有限技术中心））
关键词：真空设备；MFB顶枪；工作原理；改进措施
RH法又称为循环真空脱气法，主要用于脱氢、脱氮、脱氧、改善钢水纯净度及合金化等。其主要的工作原理是：将两个插入管（上升管和下降管）伸入钢水中，通过在上升管侧壁吹入氩气，由于氩气气泡的作用，钢水被带动上升到真空室内进行除气，除气后的钢水由下降管返回到钢包里，这样使钢包中的钢水连续地通过插入管而进行循环，达到脱气的效果，从而达到净化钢水的目的。
目前，大部分钢厂的RH真空系统都配备了MFB顶枪设备，MFB（Many Function Burner，多功能烧嘴）顶枪是一种向真空室内吹入氧气或煤气的设备（注：其自身没有安装自动点火设备，而是依靠真空室内现有的700°C以上的温度对其点燃）。其功能就是不生产时，对真空室吹入煤气进行烘烤或流渣，而在生产过程中对钢水进行升温等。
1、MFB顶枪在真空系统中的作用
（1）没有钢水生产时，为了调节整个厂的生产工艺节奏，对真空室进行在线烘烤，保证真空室温度满足生产条件。
（2）生产钢水时，由于上工序提供的钢水温度低于工艺要求的温度，不能满足生产条件，需要对钢水进行加热升温。
（3）当钢水中碳含量很高时，需要对钢水中吹入氧气通过强制脱碳的方法，以达到所需的含碳量。
2、RH真空系统采用MFB顶枪烘烤时发生煤气爆炸事故的故障实例
某钢厂真空生产时，由于处理位生产钢水的拱顶吸钢堵死，不能继续使用，需要将备用真空室移至处理位进行生产，但是备用真空室处于冷室状态。生产操作人员为了节约时间迅速将其移至生产位利用顶枪MFB对其进行烘烤，但并未确认备用真空室实际烘烤状态情况，习惯性地以为火已点着，因操作画面上没有真空室当前温度的数据显示，操作人员以为真空室的烘烤温度已达到生产钢水的条件。于是，在准备接收钢水生产时，突然发生爆炸。爆炸后的具体现状为：真空室烘烤盖崩开，滑阀（真空泵主阀）阀体破裂，其中阀体外壳的一部分从阀体安装位置（约18米）飞落至地面（有可能砸伤路过人员），MFB顶枪枪体变形，气体冷却器下方的卸灰阀气缸憋脱，同时看到真空室插入管为黑色状态。
3、发生爆炸事故的原因分析
从爆炸的情况来看，真空泵主阀损坏的程度最大，也就是说真空泵主阀处积聚的可燃气体最多，结合真空泵系统的组成、真空度形成的工作原理、煤气的特性及其爆炸所需的条件来分析发生爆炸的具体原因。
3.1煤气的特性及其爆炸所需的条件
（1）煤气是用煤或焦炭等固体原料，经干馏或汽化制得的，其主要成分有一氧化碳、甲烷和氢等。因此，煤气有毒，易与空气形成爆炸性混合物，一旦流出会汽化成比原体积大约二百五十倍的可燃气体，并极易扩散，遇到明火就会燃烧或爆炸，使用时应引起高度注意；
（2）煤气爆炸的三个必要条件：
①煤气在燃点（630°C）以下与空气混合，才能形成爆炸混合物，达到爆炸极限。
②必须有火种的存在。
③在密闭空间中，煤气和空气混合，并且煤空比达到3：1。
从爆炸现场的具体情况分析：插入管处于黑色状态，说明真空室温度远远达不到MFB顶枪自动点火的条件，没有达到煤气的燃点。钢水处在插入管下方，温度很高，具备了火种的存在条件。真空系统是个密闭空间，具备了爆炸空间的条件。如此看来，产生爆炸的三个必要条件都满足了，发生爆炸毋庸置疑。
3.2真空泵主阀处积聚大量煤气的原因
依据真空设备获得真空度的工作原理，可以通过查看气体分析仪历史监控记录曲线中CO的含量。如果含量较高，说明CO通过真空抽空管道排往大气中，也就说明真空泵主阀没有关严。此时，若真空泵系统处于预抽状态，煤气就会被抽至真空泵主阀处积聚下来。或者说一台真空泵都未开启，煤气也会通过烟囱效应而被抽至真空泵主阀处，致使真空泵主阀处存在大量的煤气，这就是真空主阀处炸毁程度最大的原因。
4、确保MFB顶枪烘烤时安全运行的改進措施
（1）在操作主画面上设置真空室温度显示数据，便于操作人员了解与掌握真空室烘烤后的温度情况，并将真空室温度（800°C）作为真空室在线利用MFB顶枪烘烤时的设备连锁条件之一，以提高烘烤时的安全可靠性。
连锁程序如下：
（2）修订操作规程。对原有的操作方式进行修订，真空室低于800°C时原则上不能使用MFB顶枪进行在线烘烤，异常状态时必须得到主管领导同意后，需将MFB顶枪提出真空室外，人为干预，取消煤气阀、氧气阀与真空室温度的条件联锁，开小流量煤气人工点火后方可下枪烘烤，并及时恢复设备联锁条件。
（3）完善监控手段。对MFB顶枪煤气、氧气阀动作。煤气、氧气流量、压力。烘烤枪动作情况进行实时监控，设置历史监控记录曲线，便于生产工艺操作出现设备故障时的原因分析。
（4）火焰监测装置保证功能完好，将其监测情况与MFB顶枪提枪功能进行联锁。
5、结束语
掌握了获得真空度的工作原理就可以快速地分析判断和处理故障，同时采取相应的改进措施后，完全可以彻底杜绝上述爆炸事故的发生，一方面为炼钢厂大大节省了更换损坏设备的备件成本。另一方面能够保证生产计划的有序进行，为钢厂赢得了生产时间，大大提高了钢厂品种钢的产量。
参考文献：
[1]周兰花，夏玉红.炉外精炼500问[M].北京：化学工业出版社，2010.
[2]赵沛、成国光、沈甦，炉外精炼及铁水预处理实用技术手册，北京：冶金工业出版社，2004.
[3]编写组编，煤气设计手册，中国建筑工业出版社，1983.
（作者单位：宝山钢铁股份有限公司中央研究院武汉分院（武钢有限技术中心））