CN107964576A - 一种用于vod精炼炉的真空泵系统及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于VOD精炼炉的真空泵系统及其工作方法，用于VOD精炼炉的真空泵系统包括蒸汽喷射泵系统、水环真空泵机组、真空度调节装置，蒸汽喷射泵系统吸入口通过真空管道与VOD精炼炉连接，蒸汽喷射泵系统与水环真空泵机组连通，真空度调节装置用于调节VOD精炼炉吹氧工艺过程中的工作真空度，蒸汽喷射泵系统内设置有蒸汽喷射变量泵。本发明还包括用于VOD精炼炉的真空泵系统的工作方法。本发明具有以下优点：可调节真空度、设备简单、操作容易、投资少、能耗低、运行安全可靠。

Description

一种用于VOD精炼炉的真空泵系统及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种用于VOD精炼炉的真空泵系统及其工作方法，属于钢水炉外精炼技术领域，主要用于是钢水炉外真空精炼的吹氧脱碳技术领域。

背景技术

VOD真空精炼炉是我国20世纪80年代发展起来的炉外精炼技术，是目前使用最广泛的炉外精炼设备之一，它具有设备简单、投资少、成本低、精炼钢种多、质量高、操作方便等诸多优点，因此成为特钢厂必备的精炼手段。VOD真空精炼炉具有真空脱气、吹氩搅拌、吹氧脱碳等多种功能，可以精炼轴承钢、合金结构钢、弹簧钢、优质碳素钢、超低碳不锈钢等，由于它具有极强的真空脱气能力，因此可保证钢种的氢、氧、氮含量达到最低水平，并精确调整钢水成分，使夹杂物充分上浮，而有效提高钢的纯洁度。

真空泵系统是VOD精炼炉的关键工艺设备，传统的VOD精炼炉真空泵系统采用的是五级蒸汽喷射泵系统，无真空度调节装置，能耗高，主要弊端体现在以下几个方面：

（1）能耗高，无法满足国家节能减排要求；

（2）无真空度调节装置，无法按VOD精炼炉吹氧脱碳工艺要求，实行最佳的吹氧脱碳工艺，氧气利用率低，造成浪费。

发明内容

本申请解决的技术问题是克服现有VOD精炼炉真空泵系统的技术缺陷，为VOD精炼炉提供一种可真空度调节、设备简单、操作容易、投资少、能耗低、运行安全可靠的真空泵系统及其工作方法。

本申请解决上述技术问题所采用的技术方案包括：

一种用于VOD精炼炉的真空泵系统，包括蒸汽喷射泵系统、水环真空泵机组、真空度调节装置，蒸汽喷射泵系统吸入口通过真空管道与VOD精炼炉连接，蒸汽喷射泵系统与水环真空泵机组连通，真空度调节装置用于调节VOD精炼炉吹氧工艺过程中的工作真空度，蒸汽喷射泵系统内设置有蒸汽喷射变量泵。

本发明所述的蒸汽喷射泵系统包括第一级增压泵、第二级增压泵、第三级增压泵、第一冷凝器、第四级主喷射泵、第四级辅喷射泵、第二冷凝器、第四级辅泵气动截断阀，第一级增压泵、第二级增压泵、第三级增压泵、第一冷凝器依次连通，第一冷凝器第一出气口通过第四级辅泵入口气动截断阀与第四级辅喷射泵连通，第一冷凝器第二出气口与第四级主喷射泵连通，第四级主喷射泵、第四级辅喷射泵分别与第二冷凝器连通，第二冷凝器排气口与水环真空泵机组连通。本发明通过第四级辅泵气动截断阀开闭控制第四级辅喷射泵的工作，构成蒸汽喷射变量泵。

本发明所述的水环真空泵机组包括水环真空泵抽气管道、第一水环真空泵、第二水环真空泵、第三水环真空泵、第一水环泵入口气动切断阀、第二水环泵入口气动切断阀、第三水环泵入口气动切断阀、水环真空泵排气管道，第二冷凝器通过水环真空泵抽气管道与水环真空泵机组连通，第二冷凝器排出的气体均匀分配给三台水环真空泵，在三台水环真空泵入口处各设置一台气动切断阀，水环真空泵机组通过气动切断阀开闭控制水环真空泵与蒸汽喷射泵系统的连通与关闭，构成水环真空泵的变量工作机组。

本发明所述的真空度调节装置包括调节装置气动切断阀、气动薄膜调节阀、绝压变送器，调节装置气动切断阀、气动薄膜调节阀安装在水环真空泵排气管道与蒸汽喷射泵系统的第三级增压泵吸入口之间，绝压变送器安装在真空泵系统与VOD精炼炉之间的真空管道上，利用水环真空泵排出的尾气返回到第三级增压泵入口，根据VOD精炼炉吹氧工艺的真空度要求，通过绝压变送器测量的真空度控制气动薄膜调节阀开度，调节真空泵系统工作真空度。

本申请解决上述技术问题所采用的技术方案还包括用于VOD精炼炉的真空泵系统的工作方法，采用上述真空泵系统并进行以下步骤：

（1）打开真空泵系统与VOD精炼炉之间的切断阀，VOD精炼炉进入工作状态；给第一冷凝器、第二冷凝器供水；

（2）打开第四级辅泵气动截断阀、第一水环泵入口气动切断阀、第二水环泵入口切气动断阀、第三水环泵入口气动切断阀，关闭调节装置气动切断阀；

（3）启动第一水环真空泵、第二水环真空泵、第三水环真空泵，水环真空泵机组开始工作，当VOD精炼炉的真空度达到20kPa时，VOD精炼炉氧枪开始第一阶段吹氧工作，打开调节装置气动切断阀，通过绝压变送器测量的真空度控制气动薄膜调节阀开度，调节真空泵系统工作真空度在20kPa，工作时间为3min；

（4）开启第四级主喷射泵和第四级辅喷射泵，当真空度到达16kPa时，调节VOD精炼炉氧枪吹氧流量，开始第二阶段吹氧工作，通过绝压变送器测量的真空度控制气动薄膜调节阀开度，调节真空泵系统的工作真空度在16kPa，工作时间为10 min；

（5）当VOD精炼炉第二阶段吹氧工作时间结束，调节VOD精炼炉氧枪吹氧流量，开始第三阶段吹氧工作，通过绝压变送器测量的真空度控制气动薄膜调节阀开度，调节真空泵系统的工作真空度在13.3kPa，工作时间为2 min；

（6）当VOD精炼炉第三阶段吹氧工作时间结束，调节VOD精炼炉氧枪吹氧流量，开始第四阶段吹氧工作，通过绝压变送器测量的真空度控制气动薄膜调节阀开度，调节真空泵系统的工作真空度在10.67kPa，工作时间为2 min；

（7）当VOD精炼炉第四阶段吹氧工作时间结束，调节VOD精炼炉氧枪吹氧流量，开始第五阶段吹氧工作，通过绝压变送器测量的真空度控制气动薄膜调节阀开度，调节真空泵系统的工作真空度在8.0kPa，工作时间为2 min；

（8）当VOD精炼炉第五阶段吹氧工作时间结束，调节VOD精炼炉氧枪吹氧流量，开始第六阶段吹氧工作，当真空泵系统的工作真空度到达6.0kPa时，关闭第四级辅泵气动截断阀，关闭第四级辅喷射泵，开启第三级增压泵，通过绝压变送器测量的真空度控制气动薄膜调节阀开度，调节真空泵系统的工作真空度在5.33kPa，工作时间为6-8 min；

（9）当VOD精炼炉第六阶段吹氧工作时间结束，关闭VOD精炼炉氧枪吹氧，关闭调节装置气动切断阀，停止第二水环真空泵、第三水环真空泵工作，当真空泵系统的工作真空度在2.3kPa时，开启第二级增压泵；

（10）当真空泵系统的工作真空度在0.467kPa时，开启第一级增压泵；当真空度低于67Pa时，保持该真空度时间10～15分钟；

（11）关闭真空泵系统与VOD精炼炉之间的切断阀，依次关闭第一级增压泵、第二级增压泵、第三级增压泵、第四级主喷射泵、第一水环真空泵，停止真空泵系统工作；

（12）重复（1）至（11）步骤，直到VOD精炼炉钢水处理结束停机。

本发明用于VOD精炼炉的真空泵系统及其工作方法具有以下优点：可调节真空度、设备简单、操作容易、投资少、能耗低、运行安全可靠。

附图说明

图1是本申请实施例的系统示意图；

图2是本申请实施例的主视结构示意图；

图3是本申请实施例的俯视结构示意图。

具体实施方式

参见图1、图2和图3，本发明实施例一种用于VOD精炼炉的真空泵系统，包括蒸汽喷射泵系统Ⅰ、水环真空泵机组Ⅱ、真空度调节装置Ⅲ。蒸汽喷射泵系统Ⅰ的吸入口1.1通过真空管道与VOD精炼炉连接，蒸汽喷射泵系统第二冷凝器13的排气口13.1通过抽气管道14与水环真空泵机组Ⅱ连接，真空度调节装置Ⅲ安装在水环真空泵机组Ⅱ的排气管14与蒸汽喷射泵系统Ⅰ的第三级增压泵5吸入口之间，用于调节VOD精炼炉吹氧工艺过程中的工作真空度。

蒸汽喷射泵系统Ⅰ包括第一级增压泵1、一二级增压泵间弯接管2、第二级增压泵3、二三级增压泵间弯接管4、第三级增压泵5、三级增压泵与一冷间弯接管6、第一冷凝器7、第四级主喷射泵8、四级主喷射泵出口连接管9、第四级辅喷射泵10、四级辅喷射泵出口连接管11、第四级辅泵气动截断阀12、第二冷凝器13，第一级增压泵1、第二级增压泵3、第三级增压泵5、第一冷凝器7依次连通，第一冷凝器7第一出气口7.1通过第四级辅泵入口气动截断阀12与第四级辅喷射泵10连通，第一冷凝器7第二出气口7.2与第四级主喷射泵8连通，第四级主喷射泵8、第四级辅喷射泵10分别与第二冷凝器13连通。

第一冷凝器7第一出气口7.1设置第四级主喷射泵8，第一冷凝器7第二出气口7.2设置第四级辅喷射泵10两台喷射泵，在第一冷凝器7第二出气口7.2与第四级辅喷射泵10入口之间设置第四级辅泵气动截断阀12，通过第四级辅泵气动截断阀12开闭来控制第四级辅喷射泵10的工作，构成蒸汽喷射变量泵，第四级主喷射泵8通过四级主喷射泵出口连接管9与第二冷凝器13连接，第四级辅喷射泵10通过四级辅喷射泵出口连接管11与第二冷凝器13连接。

水环真空泵机组Ⅱ包括水环真空泵抽气管道14、第一水环真空泵15、第二水环真空泵16、第三水环真空泵17、第一水环泵入口气动切断阀18、第二水环泵入口切气动断阀19、第三水环泵入口气动切断阀20、水环真空泵排气管道21。水环真空泵抽气管道14是连接第二冷凝器13出口13.1与三台水环真空泵入口15.1、16.1、17.1的管道，水环真空泵抽气管道14将第二冷凝器13排出的气体均匀的分配给第一水环真空泵15、第二水环真空泵16、第三水环真空泵17，在第一水环真空泵15入口15.1处设置一台第一水环泵入口气动切断阀18，在第二水环真空泵16入口16.1处设置一台第二水环泵入口气动切断阀19，在第三水环真空泵17入口17.1处设置一台第三水环泵入口气动切断阀20,水环真空泵机组Ⅱ通过气动切断阀18、19、20开闭控制第一水环真空泵15、第二水环真空泵16、第三水环真空泵17与蒸汽喷射泵系统Ⅰ的连通与关闭，构成水环真空泵的变量工作机组。

真空度调节装置Ⅲ包括气体管道22、调节装置气动切断阀24、气动薄膜调节阀23、绝压变送器25，真空度调节装置Ⅲ的调节装置气动切断阀24、气动薄膜调节阀23安装在水环真空泵排气管道21与蒸汽喷射泵系统Ⅰ的第三级增压泵5吸入口之间，绝压变送器25安装在真空泵系统与VOD精炼炉之间的真空管道上，利用三个水环真空泵排出的尾气返回到第三级增压泵5入口，根据VOD精炼炉吹氧工艺的真空度要求，通过绝压变送器25测量的真空度控制气动薄膜调节阀23开度，调节真空泵系统工作真空度。

本实施例：用于VOD精炼炉的真空泵系统的工作方法步骤如下：

（1）打开真空泵系统与VOD精炼炉之间的切断阀，VOD精炼炉进入工作状态；给第一冷凝器7、第二冷凝器13供水；

（2）打开第四级辅泵气动截断阀12、第一水环泵入口气动切断阀18、第二水环泵入口切气动断阀19、第三水环泵入口气动切断阀20，关闭调节装置气动切断阀24；

（3）启动第一水环真空泵15、第二水环真空泵16、第三水环真空泵17，水环真空泵机组Ⅱ开始工作，当VOD精炼炉的真空度达到20kPa时，VOD精炼炉氧枪开始第一阶段吹氧工作，打开调节装置气动切断阀24，通过绝压变送器25测量的真空度控制气动薄膜调节阀23开度，调节真空泵系统工作真空度在20kPa，工作时间为3min；

（4）开启第四级主喷射泵8和第四级辅喷射泵10，当真空度到达16kPa时，调节VOD精炼炉氧枪吹氧流量，开始第二阶段吹氧工作，通过绝压变送器25测量的真空度控制气动薄膜调节阀23开度，调节真空泵系统的工作真空度在16kPa，工作时间为10 min；

（5）当VOD精炼炉第二阶段吹氧工作时间结束，调节VOD精炼炉氧枪吹氧流量，开始第三阶段吹氧工作，通过绝压变送器25测量的真空度控制气动薄膜调节阀23开度，调节真空泵系统的工作真空度在13.3kPa，工作时间为2 min；

（6）当VOD精炼炉第三阶段吹氧工作时间结束，调节VOD精炼炉氧枪吹氧流量，开始第四阶段吹氧工作，通过绝压变送器25测量的真空度控制气动薄膜调节阀23开度，调节真空泵系统的工作真空度在10.67kPa，工作时间为2 min；

（7）当VOD精炼炉第四阶段吹氧工作时间结束，调节VOD精炼炉氧枪吹氧流量，开始第五阶段吹氧工作，通过绝压变送器25测量的真空度控制气动薄膜调节阀23开度，调节真空泵系统的工作真空度在8.0kPa，工作时间为2 min；

（8）当VOD精炼炉第五阶段吹氧工作时间结束，调节VOD精炼炉氧枪吹氧流量，开始第六阶段吹氧工作，当真空泵系统的工作真空度到达6.0kPa时，关闭第四级辅泵气动截断阀12，关闭第四级辅喷射泵10，开启第三级增压泵5，通过绝压变送器25测量的真空度控制气动薄膜调节阀23开度，调节真空泵系统的工作真空度在5.33kPa，工作时间为6-8 min；

（9）当VOD精炼炉第六阶段吹氧工作时间结束，关闭VOD精炼炉氧枪吹氧，关闭调节装置气动切断阀24，停止第二水环真空泵16、第三水环真空泵17工作，当真空泵系统的工作真空度在2.3kPa时，开启第二级增压泵3；

（10）当真空泵系统的工作真空度在0.467kPa时，开启第一级增压泵1；当真空度低于67Pa时，保持该真空度时间10～15分钟。

（11）关闭真空泵系统与VOD精炼炉之间的切断阀，依次关闭第一级增压泵1、第二级增压泵3、第三级增压泵5、第四级主喷射泵8、第一水环真空泵15，停止真空泵系统工作。

（12）若还有下一炉VOD精炼炉钢水处理，重复（1）至（11）步骤，否则停机。

虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于VOD精炼炉的真空泵系统，其特征是包括蒸汽喷射泵系统、水环真空泵机组、真空度调节装置，蒸汽喷射泵系统吸入口通过真空管道与VOD精炼炉连接，蒸汽喷射泵系统与水环真空泵机组连通，真空度调节装置用于调节VOD精炼炉吹氧工艺过程中的工作真空度，蒸汽喷射泵系统内设置有蒸汽喷射变量泵。

2.根据权利要求1所述用于VOD精炼炉的真空泵系统，其特征是：所述的蒸汽喷射泵系统包括第一级增压泵、第二级增压泵、第三级增压泵、第一冷凝器、第四级主喷射泵、第四级辅喷射泵、第二冷凝器、第四级辅泵气动截断阀，第一级增压泵、第二级增压泵、第三级增压泵、第一冷凝器依次连通，第一冷凝器第一出气口通过第四级辅泵入口气动截断阀与第四级辅喷射泵连通，第一冷凝器第二出气口与第四级主喷射泵连通，第四级主喷射泵、第四级辅喷射泵分别与第二冷凝器连通，第二冷凝器排气口与水环真空泵机组连通。

3.根据权利要求2所述蒸汽喷射泵泵系统，其特征是：所述的水环真空泵机组包括水环真空泵抽气管道、第一水环真空泵、第二水环真空泵、第三水环真空泵、第一水环泵入口气动切断阀、第二水环泵入口气动切断阀、第三水环泵入口气动切断阀、水环真空泵排气管道，第二冷凝器通过水环真空泵抽气管道与水环真空泵机组连通，第二冷凝器排出的气体均匀分配给三台水环真空泵，在三台水环真空泵入口处各设置一台气动切断阀，水环真空泵机组通过气动切断阀开闭控制水环真空泵与蒸汽喷射泵泵系统的连通与关闭，构成水环真空泵的变量工作机组。

4.根据权利要求3所述用于VOD精炼炉的真空泵系统，其特征是：所述的真空度调节装置包括调节装置气动切断阀、气动薄膜调节阀、绝压变送器，调节装置气动切断阀、气动薄膜调节阀安装在水环真空泵排气管道与蒸汽喷射泵系统的第三级增压泵吸入口之间，绝压变送器安装在真空泵系统与VOD精炼炉之间的真空管道上，水环真空泵排出的尾气返回到第三级增压泵入口，根据VOD精炼炉吹氧工艺的真空度要求，通过绝压变送器测量的真空度控制气动薄膜调节阀开度，调节真空泵系统工作真空度。

5.一种权利要求1至4任一权利要求所述用于VOD精炼炉的真空泵系统的工作方法，其特征是进行以下步骤：

（1）打开真空泵系统与VOD精炼炉之间的切断阀，VOD精炼炉进入工作状态；给第一冷凝器、第二冷凝器供水；

（2）打开第四级辅泵气动截断阀、第一水环泵入口气动切断阀、第二水环泵入口切气动断阀、第三水环泵入口气动切断阀，关闭调节装置气动切断阀；

（3）启动第一水环真空泵、第二水环真空泵、第三水环真空泵，水环真空泵机组开始工作，当VOD精炼炉的真空度达到20kPa时，VOD精炼炉氧枪开始第一阶段吹氧工作，打开调节装置气动切断阀，通过绝压变送器测量的真空度控制气动薄膜调节阀开度，调节真空泵系统工作真空度在20kPa，工作时间为3min；

（4）开启第四级主喷射泵和第四级辅喷射泵，当真空度到达16kPa时，调节VOD精炼炉氧枪吹氧流量，开始第二阶段吹氧工作，通过绝压变送器测量的真空度控制气动薄膜调节阀开度，调节真空泵系统的工作真空度在16kPa，工作时间为10 min；

（5）当VOD精炼炉第二阶段吹氧工作时间结束，调节VOD精炼炉氧枪吹氧流量，开始第三阶段吹氧工作，通过绝压变送器测量的真空度控制气动薄膜调节阀开度，调节真空泵系统的工作真空度在13.3kPa，工作时间为2 min；

（6）当VOD精炼炉第三阶段吹氧工作时间结束，调节VOD精炼炉氧枪吹氧流量，开始第四阶段吹氧工作，通过绝压变送器测量的真空度控制气动薄膜调节阀开度，调节真空泵系统的工作真空度在10.67kPa，工作时间为2 min；

（7）当VOD精炼炉第四阶段吹氧工作时间结束，调节VOD精炼炉氧枪吹氧流量，开始第五阶段吹氧工作，通过绝压变送器测量的真空度控制气动薄膜调节阀开度，调节真空泵系统的工作真空度在8.0kPa，工作时间为2 min；

（8）当VOD精炼炉第五阶段吹氧工作时间结束，调节VOD精炼炉氧枪吹氧流量，开始第六阶段吹氧工作，当真空泵系统的工作真空度到达6.0kPa时，关闭第四级辅泵气动截断阀，关闭第四级辅喷射泵，开启第三级增压泵，通过绝压变送器测量的真空度控制气动薄膜调节阀开度，调节真空泵系统的工作真空度在5.33kPa，工作时间为6-8 min；

（9）当VOD精炼炉第六阶段吹氧工作时间结束，关闭VOD精炼炉氧枪吹氧，关闭调节装置气动切断阀，停止第二水环真空泵、第三水环真空泵工作，当真空泵系统的工作真空度在2.3kPa时，开启第二级增压泵；

（10）当真空泵系统的工作真空度在0.467kPa时，开启第一级增压泵；当真空度低于67Pa时，保持该真空度时间10～15分钟；

（11）关闭真空泵系统与VOD精炼炉之间的切断阀，依次关闭第一级增压泵、第二级增压泵、第三级增压泵、第四级主喷射泵、第一水环真空泵，停止真空泵系统工作；

（12）重复（1）至（11）步骤，直到VOD精炼炉钢水处理结束停机。