CN114959184A - 一种高效真空精炼炉系统及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于冶金设备技术领域，具体提供了一种高效真空精炼炉系统及使用方法，包括处理站单元和真空单元，处理站单元连接真空单元，解决了现有现场真空精炼周期长，生产节奏不好匹配，企业生产线的效率低，企业生产成本高，能量损耗大，设备使用率低的问题，本发明能够大幅缩短钢液进出站时间，提高生产效率，通过提高设备的周转和使用效率，达到节能降耗的目的。

Description

一种高效真空精炼炉系统及使用方法

技术领域

本发明属于冶金设备技术领域，具体涉及一种高效真空精炼炉系统及使用方法。

背景技术

目前生产洁净钢的生产工艺主要为转炉-精炼-连铸，随着洁净钢高效化发展的不断推进，连铸拉速越来越高，转炉冶炼周期也不断在缩短，导致精炼炉的冶炼周期成为整个流程中的限制性环节。

真空精炼炉是保证钢液洁净度提升最有效的精炼装置，是企业生产高品质钢不可缺少的设备之一。为了解决现场真空精炼周期长，生产节奏不好匹配问题，企业当前主要通过增加精炼炉的设备来满足生产需求，而增加一套真空精炼装置需要增加投资，同时需要占用大量车间面积。另外并不是所有的钢种都需要经过真空处理，这样就会出现设备闲置的情况，导致维护和运行成本较大。而有些企业就通过降低整个生产线的效率，导致企业生产成本高，能量损耗大，设备使用率低。

申请号为CN00136276.3，申请日为2000年12月26日的中国专利文献公开了转炉汽化冷却自产汽用于炼钢真空精炼炉真空泵的技术，包括转炉烟道汽化冷却系统、供真空泵用汽专用管路、汽化冷却系统向外送汽管三个部分。其特点是将普通转炉炼钢厂汽化冷却自产汽成功应用于炼钢真空精炼炉真空泵抽真空用汽、创造了一种向真空泵供汽的新工艺技术，该技术覆盖面广，特别适用于转炉炼钢厂采用真空精炼技术的项目，可为建设单位节约大量基建投资，减少工程量，并且工艺简单、安全可靠、成本低等优点。但是该文献没有解决现场真空精炼周期长，生产节奏不好匹配，企业生产线的效率低，企业生产成本高，能量损耗大，设备使用率低的问题。

发明内容

本发明提供的一种高效真空精炼炉系统及使用方法目的是克服现有技术中现场真空精炼周期长，生产节奏不好匹配，企业生产线的效率低，企业生产成本高，能量损耗大，设备使用率低的问题。

为此，本发明提供了一种高效真空精炼炉系统，包括处理站单元和真空单元，处理站单元连接真空单元。

优选的，所述处理站单元通过抽气管道连接真空单元。

优选的，所述处理站单元包括2套以上处理站，2套以上处理站中的每套处理站均通过抽气管道连接真空单元。

优选的，所述真空单元为多级真空泵，多级真空泵包括一级真空泵组、二级真空泵组、…、n级真空泵组和末级真空泵组，且n＞2，所述末级真空泵组包括第一末级真空泵组、第二末级真空泵组、…、第n末级真空泵组，且n＞2；第一末级真空泵组、第二末级真空泵组、…、第n末级真空泵组串联或并联后与一级真空泵组、二级真空泵组、…、n级真空泵组串联连接，每套处理站通过抽气管道分别连接第一末级真空泵组、第二末级真空泵组、…、第n末级真空泵组、一级真空泵组、二级真空泵组、…、n级真空泵组。

优选的，所述抽气管道上设置连接有开关阀。

优选的，所述2套以上处理站的种类相同或者不同。

优选的，所述多级真空泵包括机械真空泵或者流体真空泵。

一种高效真空精炼炉系统的使用方法，包括如下步骤：

1)第一包钢液进入第一套处理站内，多级真空泵的第一末级真空泵组、第二末级真空泵组、…、第n末级真空泵组、一级真空泵组、二级真空泵组、…、n级真空泵组进行第一包钢液真空处理；

2)第二包钢液进入第二套处理站内，第一末级真空泵组连通第二套处理站，第二包钢液进行低真空处理；

3)待第一包钢液真空处理完毕，断开第一套处理站与多级真空泵的连接，第三包钢液进入第三套处理站内，第一末级真空泵组连通一级真空泵组、二级真空泵组、…、n级真空泵组，第二包钢液进行高真空处理；第二末级真空泵组连通第三套处理站，第三包钢液进行低真空处理；以此类推，直至完成所有钢包液的真空处理。

优选的，所述断开的处理站用于处理下一包钢液。

本发明的有益效果：

1、本发明提供的这种高效真空精炼炉系统及使用方法，处理站单元包括2套以上处理站，通过2套以上处理站可实现处理站的交替使用，把生产过程中的重叠时间，统筹处理，达到缩短生产周期的目的。

2、本发明提供的这种高效真空精炼炉系统及使用方法，通过设置2套以上处理站能够缓冲存留较多钢液，对生产系统的炉-机匹配更好的协调，从而提高了整条生产的生产效率。

3、本发明提供的这种高效真空精炼炉系统及使用方法，采用抽气管道，抽气管道便于将处理站单元和真空单元导通，并通过在抽气管道上设置连接开关阀，可根据处理站的需求，切断或导通处理站单元和真空单元，结构简单，操作方便，安装拆卸方便。

4、本发明提供的这种高效真空精炼炉系统及使用方法，能始终保持有钢液在低真空和高真空条件下进行处理，这样可以将生产过程中处理等待时间转化为有效生产时间，从而提高了生产效率，节省了等待的能耗和成本；同时，可以使待处理钢液提前进入低真空环境性进行处理，有效防止了目前钢液快速进入高真空环境时瞬间产生大量气体造成的钢液喷溅严重等问题，还可以增加钢液真空处理时间，进而使钢液的纯净度提高。

附图说明

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

图1是实施例3中高效真空精炼炉系统的结构示意图；

图2是三处理站RH真空精炼炉生产计划排布图。

附图标记说明：1、处理站单元；2、抽气管道；3、真空单元；1-1、第一套处理站；1-2、第二套处理站；1-3、第三套处理站；2-1.1、第一开关阀；2-1.2、第二开关阀；2-2.1、第三开关阀；2-2.2、第四开关阀；2-3.1、第五开关阀；2-3.2、第六开关阀；3-1、第一末级真空泵组；3-2、第二末级真空泵组；3-3、一级真空泵组；3-4、二级真空泵组；3-1.1、第七开关阀；3-1.2、第八开关阀；3-2.1、第九开关阀；3-2.2、第十开关阀。

具体实施方式

实施例1：

如图1所示，一种高效真空精炼炉系统，包括处理站单元1和真空单元3，处理站单元1连接真空单元3。

在钢种要求钢液均要经过真空精炼处理时，根据生产周期排布，仅需要增加处理站单元1，不需要额外增加真空精炼炉，节省了投资和运行费用。

优选的，所述处理站单元1通过抽气管道2连接真空单元3。

采用抽气管道2，抽气管道2便于将处理站单元1和真空单元3导通。

优选的，所述处理站单元1包括2套以上处理站，2套以上处理站中的每套处理站均通过抽气管道2连接真空单元3。

通过一套真空单元3的充分利用，带动至少2套处理站，能够将生产过程中处理等待时间转化为有效生产时间，提高设备的使用效率，从而提高了生产效率，节省了等待的能耗和成本。这样可以根据生产需求配置更加灵活，生产任务紧张时可多启动几套处理站系统，达到新建一座真空精炼炉的目的，进而降低了投资费用和生产成本。通过2套以上处理站可实现处理站的交替使用，把生产过程中的重叠时间，统筹处理，达到缩短生产周期的目的。同时通过设置2套以上处理站能够缓冲存留较多钢液，对生产系统的炉-机匹配更好的协调，从而提高了整条生产的生产效率。实际使用时，处理站可以是VD真空罐系统、RH真空槽系统等形式，具体可根据炼钢厂的生产工艺流程进行配置。

优选的，所述真空单元3为多级真空泵，多级真空泵包括一级真空泵组、二级真空泵组、…、n级真空泵组和末级真空泵组，且n＞2，所述末级真空泵组包括第一末级真空泵组、第二末级真空泵组、…、第n末级真空泵组，且n＞2；第一末级真空泵组、第二末级真空泵组、…、第n末级真空泵组串联或并联后与一级真空泵组、二级真空泵组、…、n级真空泵组串联连接，每套处理站通过抽气管道2分别连接第一末级真空泵组、第二末级真空泵组、…、第n末级真空泵组、一级真空泵组、二级真空泵组、…、n级真空泵组。

使用时，根据设计需要抽气能力决定并联或串联，通过第一末级真空泵组、第二末级真空泵组、…、第n末级真空泵组、一级真空泵组、二级真空泵组、…、n级真空泵组的分配组合，能始终保持有钢液在低真空和高真空条件下进行处理，这样可以将生产过程中处理等待时间转化为有效生产时间，从而提高了生产效率，节省了等待的能耗和成本；

优选的，所述抽气管道2上设置连接有开关阀。

通过在抽气管道2上设置连接开关阀，可根据处理站的需求，切断或导通处理站单元1和真空单元3，结构简单，操作方便，安装拆卸方便。

优选的，所述串联连接和并联连接通过开关阀控制。

通过控制开关阀，可满足钢液能始终保持有钢液在低真空和高真空条件下进行处理，这样可以将生产过程中处理等待时间转化为有效生产时间，从而提高了生产效率，节省了等待的能耗和成本。

优选的，所述2套以上处理站的种类相同或者不同。

需要根据生产工艺进行选择处理站的种类，满足使用过程的随意结合，适用性很强。

优选的，所述多级真空泵包括机械真空泵或者流体真空泵。

机械真空泵包括但不限于罗茨泵、螺杆泵等，流体真空泵包括但不限于蒸汽喷射泵等，使用时根据情况进行选择，适用范围广，实用性强。

实施例2:

在实施例1的基础上，一种高效真空精炼炉系统的使用方法，包括如下步骤：

1)第一包钢液进入第一套处理站内，多级真空泵的第一末级真空泵组、第二末级真空泵组、…、第n末级真空泵组、一级真空泵组、二级真空泵组、…、n级真空泵组进行第一包钢液真空处理；

2)第二包钢液进入第二套处理站内，第一末级真空泵组连通第二套处理站，第二包钢液进行低真空处理；

3)待第一包钢液真空处理完毕，断开第一套处理站与多级真空泵的连接，第三包钢液进入第三套处理站内，第一末级真空泵组连通一级真空泵组、二级真空泵组、…、n级真空泵组，第二包钢液进行高真空处理；第二末级真空泵组连通第三套处理站，第三包钢液进行低真空处理；以此类推，直至完成所有钢包液的真空处理。

该方法能始终保持有钢液在低真空和高真空条件下进行处理，这样可以将生产过程中处理等待时间转化为有效生产时间，从而提高了生产效率，节省了等待的能耗和成本；同时，可以使待处理钢液提前进入低真空环境性进行处理，有效防止了目前钢液快速进入高真空环境时瞬间产生大量气体造成的钢液喷溅严重等问题，还可以增加钢液真空处理时间，进而使钢液的纯净度提高。

优选的，所述断开的处理站用于处理下一包钢液。充分利用处理站，提高处理站的利用率，减少处理站的数量。

实施例3：

在实施例2的基础上，一种高效真空精炼炉系统，包括处理站单元1、抽气管道2和真空单元3；

处理站单元1包括第一套处理站1-1、第二套处理站1-2和第三套处理站1-3；

抽气管道2包括管道，管道上开设连接有第一开关阀2-1.1、第二开关阀2-1.2、第三开关阀2-2.1、第四开关阀2-2.2、第五开关阀2-3.1、第六开关阀2-3.2；

真空单元3包括第一末级真空泵组3-1、第二末级真空泵组3-2、一级真空泵组3-3和二级真空泵组3-4；真空单元3内开设连接有第七开关阀3-1.1、第八开关阀3-1.2、第九开关阀3-2.1、第十开关阀3-2.2；

一级真空泵组3-3分别连接第一末级真空泵组3-1、第二末级真空泵组3-2和二级真空泵组3-4，第一末级真空泵组3-1和一级真空泵组3-3之间连接第九开关阀3-2.1，第一末级真空泵组3-1和第二末级真空泵组3-2之间连接第十开关阀3-2.2；第一套处理站1-1通过管道分别连接第一开关阀2-1.1的一端和第二开关阀2-1.2的一端，第二套处理站1-2通过管道分别连接第三开关阀2-2.1的一端和第四开关阀2-2.2的一端，第三套处理站1-3通过管道分别连接第五开关阀2-3.1的一端和第六开关阀2-3.2的一端；第二开关阀2-1.2的另一端、第四开关阀2-2.2的另一端和第六开关阀2-3.2的另一端通过管路汇总后连接二级真空泵组3-4；第一开关阀2-1.1的另一端、第三开关阀2-2.1的另一端和第五开关阀2-3.1的另一端通过管路汇总后一路通过第七开关阀3-1.1连接第一末级真空泵组3-1和第九开关阀3-2.1之间的管路，汇总后另一路通过第八开关阀3-1.2连接第二末级真空泵组3-2和第十开关阀3-2.2之间的管路。

使用时，包括如下步骤：

1、待处理第一包钢液可先进入第一套处理站1-1，打开第二开关阀2-1.2、第九开关阀3-2.1和第十开关阀3-2.2其余开关阀关闭，第一末级真空泵组3-1、第二末级真空泵组3-2和二级真空泵组3-4工作，进行第一包钢液真空处理；

2、待第二包钢液进入第二套处理站1-2，关闭第九开关阀3-2.1、打开第七开关阀3-1.1和第三开关阀2-2.1，使第一末级真空泵组3-1与第二套处理站1-2连通，第二包钢液进行低真空处理；

3、待第一套处理站1-1内的第一包钢液真空处理完毕，真空单元3与第一套处理站1-1断开，第一包钢液可以吊出进入下个工序，第三包钢液进入第三套处理站1-3内，关闭第二开关阀2-1.2、第十开关阀3-2.2、第七开关阀3-1.1和第三开关阀2-2.1，打开第九开关阀3-2.1、第四开关阀2-2.2、第八开关阀3-1.2和第五开关阀2-3.1，此时，第一末级真空泵组3-1、一级真空泵组3-3和二级真空泵组3-4与第二套处理站1-2开始进入第二包钢液的高真空处理；第二末级真空泵组3-2与第三套处理站1-3连通，第三包钢液进行低真空处理；待第四包钢液进入第一套处理站1-1时，关闭第四开关阀2-2.2、第五开关阀2-3.1、第九开关阀3-2.1和第八开关阀3-1.2，打开第十开关阀3-2.2、第六开关阀2-3.2、第七开关阀3-1.1和第一开关阀2-1.1，此时第二末级真空泵组3-2、一级真空泵组3-3、二级真空泵组3-4与第三套处理站1-3连通，第三包钢液进行高真空处理；第一末级真空泵组3-1与第一套处理站1-1连通，第四包钢液进入低真空处理；以此类推，始终保持有钢液在低真空和高真空条件下进行处理。这样可以将生产过程中处理等待时间转化为有效生产时间，从而提高了生产效率，节省了等待的能耗和成本。

实施例4:

为了更清晰的描述该高效真空精炼炉装置系统，以目前最高效转炉-RH真空精炼炉-连铸为工艺流程的钢液生产线为例进行描述。按照某厂双处理站RH典型钢种冶炼周期时间分布见表1，可见采用高效RH双处理站冶炼周期比单处理站RH生产周期缩短22min；比当前双处理生产站冶炼周期缩短11min。

表1.某厂双处理站RH冶炼周期时间分布表

由于当前钢铁企业均有多座初炼炉(如转炉等)平均出一炉钢时间约为15min，节奏非常快，如果钢种要求钢液均要经过真空精炼处理，那么根据生产周期排布，仅需要增加一套处理站单元1，而不需要新建一套真空单元3(真空精炼炉)，节省了投资和运行费用。

下面结合图2为例对本发明做详细说明：采用实施例3的高效真空精炼炉系统及使用方法，具体三处理站RH真空精炼炉生产计划排布图如图2所示，图2中纵轴代表前面工序的钢液即第几炉钢液；

由图2可知，该高效真空精炼炉系统充分利用了真空单元的分级配置功能，将生产过程中处理等待时间转化为有效生产时间，从而提高了生产效率，节省了等待的能耗和成本。

解决企业炼钢-精炼-连铸高效运行的瓶颈阶段，达到节能，降本、增效的目的。

本发明的描述中，需要理解的是，若有术语等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高效真空精炼炉系统，其特征在于：包括处理站单元(1)和真空单元(3)，处理站单元(1)连接真空单元(3)。

2.如权利要求1所述的高效真空精炼炉系统，其特征在于：所述处理站单元(1)通过抽气管道(2)连接真空单元(3)。

3.如权利要求2所述的高效真空精炼炉系统，其特征在于：所述处理站单元(1)包括2套以上处理站，2套以上处理站中的每套处理站均通过抽气管道(2)连接真空单元(3)。

4.如权利要求2所述的高效真空精炼炉系统，其特征在于：所述真空单元(3)为多级真空泵，多级真空泵包括一级真空泵组、二级真空泵组、…、n级真空泵组和末级真空泵组，且n＞2，所述末级真空泵组包括第一末级真空泵组、第二末级真空泵组、…、第n末级真空泵组，且n＞2；第一末级真空泵组、第二末级真空泵组、…、第n末级真空泵组串联或并联后与一级真空泵组、二级真空泵组、…、n级真空泵组串联连接，每套处理站通过抽气管道(2)分别连接第一末级真空泵组、第二末级真空泵组、…、第n末级真空泵组、一级真空泵组、二级真空泵组、…、n级真空泵组。

5.如权利要求4所述的高效真空精炼炉系统，其特征在于：所述抽气管道(2)上设置连接有开关阀。

6.如权利要求3所述的高效真空精炼炉系统，其特征在于：所述2套以上处理站的种类相同或者不同。

7.如权利要求3所述的高效真空精炼炉系统，其特征在于：所述多级真空泵包括机械真空泵或者流体真空泵。

8.一种基于权利要求1-7中任意一项所述的高效真空精炼炉系统的使用方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)第一包钢液进入第一套处理站内，多级真空泵的第一末级真空泵组、第二末级真空泵组、…、第n末级真空泵组、一级真空泵组、二级真空泵组、…、n级真空泵组进行第一包钢液真空处理；

2)第二包钢液进入第二套处理站内，第一末级真空泵组连通第二套处理站，第二包钢液进行低真空处理；

3)待第一包钢液真空处理完毕，断开第一套处理站与多级真空泵的连接，第三包钢液进入第三套处理站内，第一末级真空泵组连通一级真空泵组、二级真空泵组、…、n级真空泵组，第二包钢液进行高真空处理；第二末级真空泵组连通第三套处理站，第三包钢液进行低真空处理；以此类推，直至完成所有钢包液的真空处理。

9.如权利要求8所述的高效真空精炼炉系统的使用方法，其特征在于：所述断开的处理站用于处理下一包钢液。

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