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                石家莊興耀真空泵科技有限公司

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                干式真空泵要提高鋼產品質量

                編輯:石家莊興耀真空泵科技有限公司時間:2017-01-16

                1 真空脫氣概述

                  鋼的干式真空泵脫氣是在真空下、借助氬氣等惰性氣體對鋼水進行適當的吹煉,除去鋼水中有害的氣體夾雜物(特別是氫氣和氮氣)及其它微量元素(金屬與非金屬),實現鋼的精煉。鋼水經過真空脫氣,可除去大多數影響最終鋼產品質量的固態非金屬(如氧化物)夾雜,原因是這些夾雜物影響產品的力學性能以及產品在熱加工和其它加工條件下的適宜性。采用合適的液態保護渣,也有利于脫去鋼水中的硫化物。

                  利用真空脫氣(VD)進行二次精煉,可以高效且有效地優化鋼的性能,滿足產品性能特定要求,提高產品附加值。

                  VD工藝將鋼水在“最優的”真空環境下,保持約20min,真空度通常為0.67mbar,同時,將惰性氬氣流通入鋼水中攪拌鋼水,氫氣從紊流鋼水中擴散進入到氬氣泡中,真空度保持適度,可使氣泡尺寸最大,同時使氬氣消耗處在合理的范圍,并保證氣體混合物從渣中快速排走。采用類似的途徑脫去氮氣,但效率低,因此通常鋼水中的氮氣含量維持在較高水平。

                  鋼水溫度高,意味著輕金屬和非金屬夾雜物從鋼水表面蒸發,促進鉛、鋅、錳和銅的去除,這些物質隨氬氣一起蒸發并流向抽真空系統中,從脫氣罐中冷凝出來,生成明顯的細粉塵,必須將細粉塵過濾掉,以防止造成真空泵過載。

                  脫氣罐中出現真空,也增強了鋼水與渣層之間的交互作用,促進硫化物從鋼水中的化學去除。鋼水與渣層的交互作用、氬氣攪拌率及脫氣時間對非金屬夾雜的去除也是關鍵參數。這些參數與在VD處理全過程中的氬氣攪拌、鋼水紊流度和真空度共同保證鋼水均質、溫度均勻,以及與覆蓋渣的高效紊流接觸,實現真空脫氣與精煉過程的高效性,獲得高潔凈度的鋼水及最優的鋼水成分。

                  2 機械法與蒸汽法脫氣比較

                  最優的VD處理效率需要以低成本的方式在VD罐中創造一個穩定、可靠的真空環境,歷史上采用蒸汽驅動的噴射系統實現真空,而許多現代化的鋼水脫氣車間如今采用干式機械真空抽吸系統。

                  計算得出的上述氣體的綜合流率可用于確定名義抽吸流量額定值,在典型的工作參數下,VD處理一噸鋼水時,真空度0.67mbar下,大約需要1259m3/h的泵流量,這相當于在該壓力下等效質量流量為1.0kg/h(空氣溫度20℃)。

                  近期在大型系統(100t以上)上采用機械式真空抽吸系統進行研究,結果顯示鋼水質量非常優異,某些情況下實現鋼中殘留氫含量低至0.5ppm。

                  而典型的蒸汽噴射系統,一般需要更高的流量,在0.67mbar下,噸鋼需要高達2.4kg/h(空氣溫度20℃)的質量流量,該值一般認為是選擇參數的高值,因為需要考慮蒸汽質量的變化,以及在系統兩次清洗之間受到工業粉塵的淤塞而導致蒸汽噴射效果的下降。

                  3 干式真空泵系統的優勢

                  早期為各個車間設計的定制機械式真空系統,不具備靈活性、效率低、成本高且相對復雜。如今開發出來的模塊化三段干式真空抽吸系統在鋼水脫氣處理、電耗及減低動力消耗方面進行了優化,同時也便于快速安裝及快速投入使用。最新的模塊化系統是完全集成的三段泵系統,安裝在一個移動式臺架上,對VD和VOD(真空吹氧脫碳)過程進行優化。

                  模塊化脫氣系統中使用的1段泵是一個名義排氣量為36000 m3/h的往復式預抽真空泵,在2段和3段(主)泵的配合作用下,1段泵提供78%峰值容積效率,在大約0.67mbar下,典型抽吸速率為28300m3/h。最近在1段采用了排氣量40000m3/h的往復式泵,這可進一步提高凈模塊抽吸速率,每模塊在0.67mbar下,流率達到約30800m3/h。

                  

                  模塊系統中的2段泵名義排氣量為8640m3/h,可提供中等真空度下的高壓縮率。干式運行的“主”真空泵是最新一代的IDX大型、雙頭可調式螺桿泵,這種泵已成為干式真空脫氣的國際標準。該泵在2段泵之后提供相對平緩的“補償”抽吸速率,名義排氣量為1000m3/h或1300m3/h。

                  4 干式真空泵系統的運行

                  操作者根據需要,通??梢钥刂葡到y,改變所有的抽吸速率,這通過將泵控制系統直接集成到車間控制系統中,采用電子變頻驅動控制模塊中的泵馬達來實現的。

                  電子驅動的使用也提高了抽吸效率,實現能耗的最優使用,使泵在最有效的方式下工作。模塊化真空系統配置該驅動,實現高度可再現的運行效果。

                  5 降低成本

                  模塊化三段機械式真空泵系統與蒸汽噴射真空系統相比,主要優點之一是實現運行成本的節約。

                  在許多老式VD廠,驅動蒸汽噴射抽吸系統的蒸汽成本的增加已成為一個關鍵因素。燃料成本不斷攀升,燃料的穩定供應成為世界一些地區的熱點問題。在一座典型的VD廠,蒸汽消耗的成本可能占總的抽吸系統運行成本的50%以上。此外,還要考慮給水、冷凝水和污水處理成本。而運行一座等效的機械式真空泵系統所需的電力費用僅占蒸汽發生費用的5%。

                  模塊化干式機械抽吸系統的初始投資成本可能超過購買新的蒸汽鍋爐和噴射裝置所需費用,但如污水處理廠等現有設備需要升級改造才能處理噴射器產生的污水,則蒸汽噴射真空系統所需的總成本就可能與干式抽吸系統相當。在這種情況下,干式抽吸系統提供的運行成本的節約就能很快實現投資成本的回收,使之成為切實可行的方案。

                石家莊興耀真空泵科技有限公司

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