[发明专利]一种基于柔性机械真空泵组的脱气系统的脱气方法

说明书

本发明公开了一种基于柔性机械真空泵组的脱气系统其脱气方法，其包括主控计算机、PLC控制器、钢包、真空室以及钢水室，所述钢包在真空室外连抽真空系统，所述钢包在钢水室外连吹氩控制管路，所述抽真空系统、吹氩控制管路分别与PLC控制器并由PLC控制器控制，所述PLC控制器与主控计算机相连接。其方法是脱气系统按照混合气体的气体状态方程和盖勒定律(Geller’s Law)计算得到基于机械泵真空发生系统的钢水脱气自动抽气的自动抽吸曲线；并由系统按自动抽吸曲线执行工作。本系统实现钢水脱气过程中系统发气量、氩气吹扫量、泵组抽吸能力、真空主阀控制等的完全自动调节、联动控制系统，实现钢水脱气过程中自动抽气的“一键真空”模式。

技术领域

本发明涉及真空炼钢技术领域，具体地说涉及一种基于柔性机械真空泵组的脱气系统的脱气方法。

背景技术

钢水中的气体和其它夹杂物，始终是炼钢、二次精炼中如何提高钢材产品质量的关键因素。熔解于钢中的氢气的析出是造成缩孔，白点、发裂、钢锭上涨等缺陷的主要原因；而钢中的氮气可使钢材产生时效脆化，使钢的冲击韧性降低；由此，脱除钢水中的氢和氮，以及其它夹杂物是解决生产中冒渣无法浇注或轧制后产生废品的主要手段。

1950年代，随着真空炼钢技术的开发与发展，将钢水置于真空室并对其进行抽真空，将真空罐从常压最低可抽到0.67mbar左右，使钢水暴露在低压气氛下，促进[C]、[O]间化学反应生成CO气体逸出；同时H2、N2气体分压降低，促使钢中[H]、[N]逸出。并用不溶解于钢水的惰性气体(氩气)进行强力搅拌，一方面使钢水循环以便非金属夹杂物上浮、均匀钢水成分和温度，扩大钢水与真空环境的接触面，另一方面，增加钢-渣的反应接触面积和速度，同时通过物料添加，利用钢渣界面反应，进行脱氧、脱碳、脱硫、脱磷、成分微调等去除其它杂质。

为适应钢铁产品质量提升、纯净钢品种需求的日益增加以及品种结构调整的需求，真空钢包处理已成为国内外现代二次冶金的重要手段。而RH脱气法(真空循环脱气法)和VD脱气法(真空罐式脱气法)因为处理时间短、成本低、可以大量处理钢水等优点而成为真空炼钢技术的主流。

一般钢水脱气工艺(RH、RHOB、VD、VOD等)在真空开始至结束的整个周期内，都必须伴随有惰性气体(氩气)进行强力搅拌；在到达工艺要求的高真空条件下保持10min以上。其中RHOB和VOD工艺还在特定的真空压力条件下进行吹氧，以降低钢水中的碳含量。

现有技术的真空脱气工艺过程为：

上道工序LF炉将欲真空处理钢液的温度成分按工艺要求调整到位─运送(吊)包至RH/VD工位─液压驱动提升钢包使上升、下降管浸入钢水(落下真空罐盖)─开启真空泵(真空泵系统可提前3分钟预抽)，打开真空主阀进入高真空吹氩脱气处理(真空度应低于133Pa)，进行真空碳脱氧、脱气—完成真空处理制度、确定时间、真空处理完毕—关闭真空主阀、破真空-测温取样—断开氩气。

现有真空脱气系统的真空发生，普遍采用的蒸汽喷射泵系统。蒸汽喷射泵是根据质量传输的工作原理，以动力蒸汽通过拉瓦尔喷嘴喷出蒸汽流以超音速进入该收缩部分，使得该喷嘴部分区域产生一个低压区来产生所需要的真空抽吸能力。其抽吸能力在其设计制造中已经确定，基本不具备调节功能。

现有真空脱气系统的真空发生时，启动真空发生系统的真空泵组(真空泵系统可提前预抽)，打开真空主阀进入高真空吹氩脱气处理(真空度应低于133Pa)，进行真空碳脱氧、脱气过程中。钢液面上部空间的真空度快速降低，当真空罐压力降低至15’000～5’000Pa时，溶于钢水中和渣中的氢、氮等气体大量喷发式地溢出；因此在这个压力区段，真空发生系统需要根据工艺(RH最好可以调节，VD“溢渣期”必须调节)，调节泵组的抽吸能力，最好能够降低抽气量，以避免渣溢出罐外，造成事故。