钢水脱气处理的真空要求
2003-02-24 00:00 来源： 我的钢铁 作者：mysteel
对最新真空抽吸系统的需求
目前，无论是新建设备，还是已有设备的升级，对真空脱气处理的项目投资都在继续增加，其原因是厂家们看准了这种投资带来的机遇：提高产品质量，推出独具特色的钢就能使钢升值。
出于经济原因，通常厂家都用很大设备进行大量钢水的脱气，因而一般都需具备真空抽吸能力极大的设备。由于产生大量金属细粉及氧化物粉尘，这些设备操作起来可能很脏。
油密封真空泵 随着炼钢厂家承受的能耗开支及设备维护负担越来越重，他们希望采用干式机械真空抽吸系统上，指望靠这种新设备更好的处理粉尘，节省大量资金。
与以前所用装置相比，干式机械真空抽吸系统能明显节省生产和维护费用以及安装场地，同时还町提高抽吸速度、操作机动性及总产量。大型罗茨式预抽真空泵结构上粉尘容限极高，是机械式真空抽吸系统的主力设备。
钢水真空脱气处理
钢水真空脱气是二次炼钢关键作业，能迅速有效清除钢水中溶解的杂质气体(主要是氢及一氧化碳)从减少钢水中溶解碳含量，从而使钢质量更好，提高其价值及扩大其适应性。真空脱气(VD)及真空氧脱碳(VOD)是两种基本脱气处理法。
真空脱气(VD)法 VD的基本操作一般用15～20min，是在O.67mbar的压力下进行的。在此条件下钢水中溶解的氢从?氧化碳气体被吸入钢水上方大气排除。这种处理法还有助于清理易挥发的金属元素(Pb、Sn、As、Sb、Bi等)。
处理后钢水中残存气体含量一般极低，例如氢减少到百万分之?。在处理结束时用氩软吹还可使氧含量低于百万分之15。
进行VD处理时必需在0．67mbar的压力下排掉几十kg／h的当量空气。这样至少要有几万m3／h的抽吸速度及采用罗茨式预抽真空泵为主的庞大多级泵组。
真空氧脱碳(VOD)法 此种处理一般用于降低高铬不锈钢中的碳含量，与此同时避免氧化引起的铬额外损失。VOD处理法是往钢水中喷射纯氧，使溶于钢水中的碳变成一氧化碳(CO)及二氧化碳(CO2)，“烧掉”这些碳。为避免铬损过高，一般是在80-200mbar压力下进行处理。处理当中会产生数量特大的烟尘及金属细粉，需用大型除尘设备捕集之。在这样的操作压力下所需的抽吸能力(速度)比VD低得多，但仍需用大型罗茨式真空设备。
其它处理法 需要很高抽吸能力的其它真空处理法有真空电弧脱气(VAD)法及真空感应脱气(VID)法。这些处理法是采用其它加热方式达到相同的目的。
抽吸性能要求
当满足高速真空抽吸条件，系统应采用相当数量的大型罗茨高真空抽吸泵，并需将这些泵正确地分级排列才能保持每级两端适当压力比率及达到足够的抽吸速度。同时只有采用能力充足的初级泵才能达到这两项指标。
预抽级所用初级泵的选择，取决于一系列因素，例如脱气方式及规模，现场可用设施及用户习惯等，可作如下选择。
预抽泵的选择方案 VD对预抽的一般要求是在10-50mbar范围保证稳定的抽吸速度。
VOD对预抽的要求则是在200～400mbar范围保证稳定的高速抽吸速度及能承受较重的粉尘及夹杂物负荷。
干式泵组 罗茨预抽真空泵及干式爪式初级泵属于干式泵组，它们可为VD各级高真空抽吸系统保证令人满意的顶抽速度(即l0-50mbar范围的最佳抽吸速度)。即便VOD处理中产生大量磨蚀性粉尘，这类泵也能极好地解决粉尘磨蚀问题。而在钢水脱气设备产生粉尘严重条件下，使用爪式泵方面已积累很多行之有效的操作经验。事实证明，这种泵操作简便、极其可靠。
然而对于较大规模脱气没备，显然需用更大规格的干式预抽泵组。同时，从经济角度来看，可能需要考虑其它预抽方案。
用液环泵预抽 用大型液环泵(或水环泵)预抽是一种能为高真空抽吸系统创造极大初抽能力的方法，而且极为经济、可靠，田为这样能使高真空抽吸系统得到快速起抽及极强的预抽。对于进展急促、压力较高的处理作业(例如VOD)，这种泵简便可靠，因而在炼钢业被广泛采纳，多年来已成为蒸汽喷射器的通常替代设备。这种泵对处理中发生的粉尘及其它杂质有相当大的耐受力，因为大部分粉尘及杂质可被密封水吸收而彻底清除。
钢水脱气处理中采用水密封液环泵有两个主要缺点：
①密封水用量大
在采用标准操作方式时(50％水循环)，一台典型4200m3／h液环泵的耗水量可高达10m3／h，而采用非连续操作方式时(即水不循环)可达20m3／h，同时要将水直接排往废水处理厂。密封水上水一定很洁净，而排水由于脱气中受到严重污染，可能导致很坏的环境后果。为将泵内受到的磨蚀及损耗减至最小，制造厂家很可能推荐VOD采用非连续操作。
②密封水温度限制着本可达到的真空度
密封水温度对环泵性能起关键作用。VD预抽当中水环泵需达到令人满意的真空极限才可避免VD预抽系统三台预抽泵这一级负担过重(即过大的压力比率)。对此需格外留神。
液环泵制造商所列技术性能是以15℃的密封水温度为基础：这一温度可能很不实际，必需按具体场合实际水温度来确定预期性能。
密封水温度升高，水蒸汽温度也升高。这样真空抽吸速度便会下降并在入口压力降向极限时使液环泵内产生气穴(气泡“爆炸”)。
虽然许多制造商装有防气穴装置，但最后还是抽吸速度损失很大，发生气穴振动及噪音，特别是使极限压力变差，凡是这种状况可能对VD产生不允许的致命影响，都应采取下列一项或多项补救措施：
1)采用一次用水(无论怎样，可能都需如此)；
2)对密封水进行过冷处理(设备成本及能耗费用很高，可能极不经济)；
3)在液环泵前面增设空气喷射器级(从排气供给空气，但有些经营者不太愿意这样做)；
4)在液环泵前画增设小型罗茨预抽泵级(成本增高，设备变得复杂)。
大型干式抽气机
用大型干式抽气机也能比用其它干式泵更便宜地保证很高的初抽能力。这种抽气机是罗茨式风机，是为向大气排气专门设计的，能可靠地保证非常大的压差。
作为单机，这种抽气机的真空极限要比液环泵差(一般限于200mbar)，需用两级气机进行钢水脱气。这样排气达到的真空极限就会比液环泵更令人满意。
干式抽气机比液环泵有某些明显的优点：
水消耗最少(仪需少量冷却用水)，无大废水处理问题，操作性能不受水温影响，有可靠的适当压力。但大型干式抽气机价格比液环泵高(一次投资可能高一倍)，同时要有较大安装场地。大型抽气机组噪音等级也可能极高(例如，不消音可高达100分贝)。
典型钢水脱气处理系统示例
标称能力为75t钢水的现代钢水真空脱气系统，其真空脱气压力设计为0.67mbar，而真空氧脱气压力设计为不超过200mbar。这种真空系统的VD处理性能为0．67mbar下100000m3／h，也叫为200mbar下12000m3／h。在真空系统上游专门为VOD作业装有大型旋流器式袋式除尘系统。
为达到VD要求的近100000m3／h抽吸能力，可能需在前排(第一级)安装4台30000m3／h高真空预抽泵，作为第二级放置2台14000m3／h高真空预抽泵，而第三级则需是一对11000m3／h高真空抽吸泵并用两台大型液环泵进行预抽。
只用第三级高真空抽吸泵加上液环泵就可使VOD处理法在200mbar下达到相当的高速抽吸速度。
上述VD及VOD真空系统可根据钢水脱气没备规格用所需数量标准组件配置成模件组合，可为VD保证O.67mbar下的50000m3／h抽吸速度及为VOD保证200mbar近6500m3／h的抽吸速度。
目前，无论是新建设备，还是已有设备的升级，对真空脱气处理的项目投资都在继续增加，其原因是厂家们看准了这种投资带来的机遇：提高产品质量，推出独具特色的钢就能使钢升值。
出于经济原因，通常厂家都用很大设备进行大量钢水的脱气，因而一般都需具备真空抽吸能力极大的设备。由于产生大量金属细粉及氧化物粉尘，这些设备操作起来可能很脏。
油密封真空泵 随着炼钢厂家承受的能耗开支及设备维护负担越来越重，他们希望采用干式机械真空抽吸系统上，指望靠这种新设备更好的处理粉尘，节省大量资金。
与以前所用装置相比，干式机械真空抽吸系统能明显节省生产和维护费用以及安装场地，同时还町提高抽吸速度、操作机动性及总产量。大型罗茨式预抽真空泵结构上粉尘容限极高，是机械式真空抽吸系统的主力设备。
钢水真空脱气处理
钢水真空脱气是二次炼钢关键作业，能迅速有效清除钢水中溶解的杂质气体(主要是氢及一氧化碳)从减少钢水中溶解碳含量，从而使钢质量更好，提高其价值及扩大其适应性。真空脱气(VD)及真空氧脱碳(VOD)是两种基本脱气处理法。
真空脱气(VD)法 VD的基本操作一般用15～20min，是在O.67mbar的压力下进行的。在此条件下钢水中溶解的氢从?氧化碳气体被吸入钢水上方大气排除。这种处理法还有助于清理易挥发的金属元素(Pb、Sn、As、Sb、Bi等)。
处理后钢水中残存气体含量一般极低，例如氢减少到百万分之?。在处理结束时用氩软吹还可使氧含量低于百万分之15。
进行VD处理时必需在0．67mbar的压力下排掉几十kg／h的当量空气。这样至少要有几万m3／h的抽吸速度及采用罗茨式预抽真空泵为主的庞大多级泵组。
真空氧脱碳(VOD)法 此种处理一般用于降低高铬不锈钢中的碳含量，与此同时避免氧化引起的铬额外损失。VOD处理法是往钢水中喷射纯氧，使溶于钢水中的碳变成一氧化碳(CO)及二氧化碳(CO2)，“烧掉”这些碳。为避免铬损过高，一般是在80-200mbar压力下进行处理。处理当中会产生数量特大的烟尘及金属细粉，需用大型除尘设备捕集之。在这样的操作压力下所需的抽吸能力(速度)比VD低得多，但仍需用大型罗茨式真空设备。
其它处理法 需要很高抽吸能力的其它真空处理法有真空电弧脱气(VAD)法及真空感应脱气(VID)法。这些处理法是采用其它加热方式达到相同的目的。
抽吸性能要求
当满足高速真空抽吸条件，系统应采用相当数量的大型罗茨高真空抽吸泵，并需将这些泵正确地分级排列才能保持每级两端适当压力比率及达到足够的抽吸速度。同时只有采用能力充足的初级泵才能达到这两项指标。
预抽级所用初级泵的选择，取决于一系列因素，例如脱气方式及规模，现场可用设施及用户习惯等，可作如下选择。
预抽泵的选择方案 VD对预抽的一般要求是在10-50mbar范围保证稳定的抽吸速度。
VOD对预抽的要求则是在200～400mbar范围保证稳定的高速抽吸速度及能承受较重的粉尘及夹杂物负荷。
干式泵组 罗茨预抽真空泵及干式爪式初级泵属于干式泵组，它们可为VD各级高真空抽吸系统保证令人满意的顶抽速度(即l0-50mbar范围的最佳抽吸速度)。即便VOD处理中产生大量磨蚀性粉尘，这类泵也能极好地解决粉尘磨蚀问题。而在钢水脱气设备产生粉尘严重条件下，使用爪式泵方面已积累很多行之有效的操作经验。事实证明，这种泵操作简便、极其可靠。
然而对于较大规模脱气没备，显然需用更大规格的干式预抽泵组。同时，从经济角度来看，可能需要考虑其它预抽方案。
用液环泵预抽 用大型液环泵(或水环泵)预抽是一种能为高真空抽吸系统创造极大初抽能力的方法，而且极为经济、可靠，田为这样能使高真空抽吸系统得到快速起抽及极强的预抽。对于进展急促、压力较高的处理作业(例如VOD)，这种泵简便可靠，因而在炼钢业被广泛采纳，多年来已成为蒸汽喷射器的通常替代设备。这种泵对处理中发生的粉尘及其它杂质有相当大的耐受力，因为大部分粉尘及杂质可被密封水吸收而彻底清除。
钢水脱气处理中采用水密封液环泵有两个主要缺点：
①密封水用量大
在采用标准操作方式时(50％水循环)，一台典型4200m3／h液环泵的耗水量可高达10m3／h，而采用非连续操作方式时(即水不循环)可达20m3／h，同时要将水直接排往废水处理厂。密封水上水一定很洁净，而排水由于脱气中受到严重污染，可能导致很坏的环境后果。为将泵内受到的磨蚀及损耗减至最小，制造厂家很可能推荐VOD采用非连续操作。
②密封水温度限制着本可达到的真空度
密封水温度对环泵性能起关键作用。VD预抽当中水环泵需达到令人满意的真空极限才可避免VD预抽系统三台预抽泵这一级负担过重(即过大的压力比率)。对此需格外留神。
液环泵制造商所列技术性能是以15℃的密封水温度为基础：这一温度可能很不实际，必需按具体场合实际水温度来确定预期性能。
密封水温度升高，水蒸汽温度也升高。这样真空抽吸速度便会下降并在入口压力降向极限时使液环泵内产生气穴(气泡“爆炸”)。
虽然许多制造商装有防气穴装置，但最后还是抽吸速度损失很大，发生气穴振动及噪音，特别是使极限压力变差，凡是这种状况可能对VD产生不允许的致命影响，都应采取下列一项或多项补救措施：
1)采用一次用水(无论怎样，可能都需如此)；
2)对密封水进行过冷处理(设备成本及能耗费用很高，可能极不经济)；
3)在液环泵前面增设空气喷射器级(从排气供给空气，但有些经营者不太愿意这样做)；
4)在液环泵前画增设小型罗茨预抽泵级(成本增高，设备变得复杂)。
大型干式抽气机
用大型干式抽气机也能比用其它干式泵更便宜地保证很高的初抽能力。这种抽气机是罗茨式风机，是为向大气排气专门设计的，能可靠地保证非常大的压差。
作为单机，这种抽气机的真空极限要比液环泵差(一般限于200mbar)，需用两级气机进行钢水脱气。这样排气达到的真空极限就会比液环泵更令人满意。
干式抽气机比液环泵有某些明显的优点：
水消耗最少(仪需少量冷却用水)，无大废水处理问题，操作性能不受水温影响，有可靠的适当压力。但大型干式抽气机价格比液环泵高(一次投资可能高一倍)，同时要有较大安装场地。大型抽气机组噪音等级也可能极高(例如，不消音可高达100分贝)。
典型钢水脱气处理系统示例
标称能力为75t钢水的现代钢水真空脱气系统，其真空脱气压力设计为0.67mbar，而真空氧脱气压力设计为不超过200mbar。这种真空系统的VD处理性能为0．67mbar下100000m3／h，也叫为200mbar下12000m3／h。在真空系统上游专门为VOD作业装有大型旋流器式袋式除尘系统。
为达到VD要求的近100000m3／h抽吸能力，可能需在前排(第一级)安装4台30000m3／h高真空预抽泵，作为第二级放置2台14000m3／h高真空预抽泵，而第三级则需是一对11000m3／h高真空抽吸泵并用两台大型液环泵进行预抽。
只用第三级高真空抽吸泵加上液环泵就可使VOD处理法在200mbar下达到相当的高速抽吸速度。
上述VD及VOD真空系统可根据钢水脱气没备规格用所需数量标准组件配置成模件组合，可为VD保证O.67mbar下的50000m3／h抽吸速度及为VOD保证200mbar近6500m3／h的抽吸速度。
