干式真空泵装置

（自主）研究开发项目计划书

项目名称VD炉上的干式真空泵组装置

企业名称无锡东雄重型电炉有限公司

企业法人（签名）

项目负责人高建华电话0510-8

项目联系人谢立民电话0510-8

项目起止时间2014 年3月至2014 年8 月填报日期2014年10月20日

一、立项依据

1.国内外现状、水平和发展趋势：

真空脱气处理工艺，作为炉外精炼的一种，在冶金工业得到广泛使用。其原理利用对真空室进行抽真空，在真空状态下

对钢水进行脱气，降低钢水中的[H]、[N]，同时利用钢渣界面

反应进行脱硫处理。在大型现代化冶金生产中，VD钢包真空

精炼已成为现代二次冶金的基本手段。在世界钢铁冶炼技术

中，VD钢包真空精炼炉作为钢铁企业生产高洁净度钢水的必

备精炼装置，其应用可直接影响产品结构和钢材品质的优化提

升；而在全球VD精炼工艺100多年的发展应用中，尤其是国

内的近二十年，全部采用的是成熟的湿法（以蒸汽为动力的蒸

汽喷射泵）抽真空技术。

钢水真空脱气（VD）及真空氧脱碳（VOD）是两个主要二次炼钢法。处理时钢水中会逸出大量溶解杂质气体并产生金属细粉及氧化物粉尘，因而需采用坚固、抽力极大的真空抽吸设备。目前面世的最新干式机械真空抽吸设备之所以比先前所用同类用途设备优越，就在于新设备能更有效地排除粉尘、提高抽吸速度、降低生产成本及维护费用。干式（机械）真空泵与蒸汽喷射泵的最大区别在于驱动能源，前者采用电能，而后者则采用蒸汽。然而，炼钢生产本身就是钢铁流程中最为复杂的工序之一，其中精炼又是炼钢工序中技术最密集的环节，从工艺到技术结构上都有巨大的挑战。

2.项目开发的目的、意义

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。

传统技术-蒸汽喷射泵有功率大且耐用和气体流量大的优点，但是，缺点也很多：维护繁冗、耗能高、破坏环境并产生排放大量CO2；占地面积大；运行参数会随着时间推移下降；

高度依赖于所用蒸汽的质量。本项目研发的干式机械泵组具备如下优点：

能源消耗为蒸汽泵的10%以下；

可控制的真空效果；

环保清洁的解决方案；

减少CO2的排放；

更好的真空质量；

更好的处理结果参数（尤其在脱氢上）；

操作简便，完全自动；

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，同时还可提高抽吸速度、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。

3.本项目达到的技术水平及市场前景

本项目在现有的设计理念上，通过更合理的结构形式、关

键元器件的选用、优化自动控制等方面创新设计，冶炼过程中

无需人工干预，运行维护费用低，在LF精炼炉吹氩系统领域，深受用户欢迎，有着广泛的市场前景。

二、开发内容及目标

1.项目主要内容：

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）及减少钢水中溶解

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

0.67mbar的压力下进行的。在此条件下钢水中溶解的氢及一氧

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一。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。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10-15mbar

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螺杆泵属于干式泵组，它们可为VD各级高真空抽吸系统保证令人满意的预抽速度（即10-15mbar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，使用螺杆泵方面已积累很多行之有效操作经验。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设备，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。

用大型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，因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环泵有两个主要缺点：

①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