1、第七届中国国际钢铁大会 433俄罗斯 KamaStal 钢厂使用使用干式机械真空泵的 VD 和 VOD 真空脱气装置 V. A. Ivanaevskiy (Kama Stahl) H. Koblenzer (Danieli Centro Met) 通过安装其公称 60 吨的干式机械真空泵系统，Kamstal 钢厂进行现代化改造和扩建。这套系统可以大大增加生产高质量钢种数量。产品范围包括了，石油，运输，采矿，核能所需要的钢种，合金钢（VD） ，超低合金钢（VD-OB） ，不锈钢（VOD） 。这套真空装置热试车于 2009 年 11 月进行。 图 1 总图布置和真空脱气站的主要设备 由于狭窄的设备
2、布置空间和真空罐在车上，只能把真空脱气站布置在辅助跨（图 1） 。罐在车上保证了真空脱气工位和浇注位的联系。这种布置使真空脱气设备与连铸跨现有的钢包的干扰降低到最小。 只有钢包在吊出和吊入真空罐时，真空罐才占用连铸跨的空间。 主要设备组成： 7thChina International Steel Congress 434罐车上的真空罐（罐直径 5.2 米） 罐盖上针孔摄像机，氧枪，真空料斗。 上料系统，10 个料仓。 四线喂线机。 排气系统有旋风除尘，主切断阀，气体冷却器，布袋除尘。 氮气破空。 4 台在滑道上机械真空泵， 有热交换器和滑阀（抽气能力是 0.7 毫巴 90kg/h）. 1 干
3、式机械真空泵 安装了有 4 台在平行滑道上干式机械真空泵，可以针对不同工艺进行抽真空处理。Edwards 公司配合达涅利公司参与了真空泵系统的安装，调试。 图 2 平行布置的机械真空泵组 a) 热交换器 b) 高级真空泵 c) 高级压缩泵 d) 干式主螺旋泵 图 3 机械真空泵 在这个公称容量范围，KamaStal 公司是第一个安装多级干式机械真空泵使用 VOD 生产不锈钢的钢厂。平行滑道的数量是由钢水的公称容量和工艺情况确定的。 产品大纲包括了，55 吨不锈钢，超低碳钢。这些钢种的生产比标准的 VD 工艺需要更高的抽气能力。这一情况要求安装 4 台真空泵模块，在 0.7Mbar 时的抽气能力
4、为 90kg/h。每个模块由三个泵组成。高级真空泵（HV） ，高级压缩泵（SN） ，干式主螺旋泵（IDX） 。在高级压缩泵（SN） ，干式主螺旋泵（IDX）之间安装一个换热器，只用于 VOD 生产。机械真空泵安装了传感器，这些传感器监督真空系统工作情况，记录信息和设备维护（图 4） 。 第七届中国国际钢铁大会 435图 4 单套装置的设备组成 图 5 在 VOD生产中全自动压力调节 图 6 在 VOD生产中进口口过程气体的温度 图 7 在 VD生产中进口过程气体温度 每个泵的抽气速度通过 VFD 系统来进行控制。 这些控制可以保证在不超过最大允许电流的情况下真空系统以最大速度抽真空。当溢渣发生
5、时，不同的真空系统速度能够通过人机界面控制降低抽真空速度。达涅利使用 PID 控制环，在 VOD 生产中和很大的抽气范围内，包括了模块的选择，精确控制真空度。 Kamastal 是全世界第一座使用干式机械真空泵控制炼钢抽真空系统的钢厂。 图 5 描述了在 VOD 过程中，目标真空度和实际真空度的变化过程。只有按照图中变化趋势才能达到主吹和开始阶段的真空度。最大的真空度变化是由实际的抽气能力和气体真空度决定的。 最大的吸气能力是由最大的泵速所决定。而 VFD 系统最大的电流决定了泵速。所以，不可能立即得到非常低的真空度。 抽真空管线： 7thChina International Steel C
6、ongress 436干式机械真空泵要求真空气体非常清洁。系统可以在一定的烟尘浓度下工作，但是这一浓度低于抽真空过程中的烟尘浓度。烟气除尘系统可以保证烟尘从气体中被分离出来。除尘器有自动清洁系统，在每一次抽真空结束后，自动清洁系统启动，来保持布袋除尘器的清洁。清洁过程是由氮气喷吹完成。因为布袋要防止VOD 生产过程中因为气体温度过高造成的损坏， 在布袋除尘器前安装了一个气体冷却器。 在 KamaStal 钢厂，加装了一个旋风除尘以冷却烟气，减少气体冷却器的烟尘流速。这也可以降低冷却器的清洁频率。图 6 和图 7我们可以看到在 VD 和 VOD 过程中的气体温度。这两个图说明，附加的冷却器只是对
7、于 VOD 过程有用，而VD 过程不会发生温度问题。 2 自动化系统和人机界面系统 新真空脱气设备安装了一级和二级自动化系统， 以满足设备能够最快的达到钢种的质量要求。 例如， VOD过程，所有的数据都要经过二级系统处理（例如，吹氧参数，真空度设定，还原，合金化等等） 。然后传送到人机界面系统，对设备进行操作。有一个例子（吸气系统图 8） 。只要点击任何一个过程的描述，那么人机界面就会打开一个窗口列出更加详细的信息（图 9） 。 图 8 VOD的 HMI人机界面 图 9 VOD抽气管线和机械真空泵窗口 图 10 VD脱氮 图 11 VD脱氢 第七届中国国际钢铁大会 437图 12 VD脱碳 3
8、 使用效果 脱气的冶金效果在设备热试时就已经达到。图 10 表明低合金铝镇静钢氮含量和去氮量。35%的脱氮率甚至更高是可以达到的，在所有的性能考核的炉次，脱氮的保证值也都达到。图 11 中，真空处理后铝镇静钢的氢含量和起始氢含量。对测试钢种质量的高要求使氢含量要求达到 1ppm 以下。所有性能考核测试中，目标值都达到了保证值。 图12中， 我们可以看到起始碳含量， 在脱碳后的碳含量。 脱碳后， 钢中碳含量不超过0.02%。所有性能考核测试中，目标值都达到了保证值。由于选择好的设备组件，精确的设备安装和维护，从第一炉开始，真空系统的泄漏率低于 15kg/h. 4 结论： 从生产的第一炉，使用干式机械真空泵的真空脱气效果非常好。真空泵系统和自动化系统，以及良好的设备维护使设备运行良好。和处理相同钢水量的蒸汽喷射泵相比较，干式机械泵的 吸气量更低，同时在处理高质量钢种时，也可以达到相同的冶金效果。在 KamaStal 钢铁公司真空脱碳操作中，干式机械真空泵表现出很高控制真空度的能力。
