專利名稱：采用全干式機械真空泵機組的鋼液真空精煉系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種采用全干式機械真空泵機組的鋼液真空精煉系統(tǒng)，屬于冶金領域。
背景技術：
自從人類實用新型冶煉鋼水，使用鋼制產(chǎn)品以來，一直在為提高鋼制品的質(zhì)量而努力。作為進一步提高鋼水質(zhì)量的必要方式，脫除鋼液中的有害氣體以及較高蒸汽壓的有害元素成分并達到預定目標值，鋼液就需要在密閉的真空環(huán)境下處理才能達到，而獲得真空環(huán)境則需通過大抽氣量的真空泵來抽吸。目前抽真空系統(tǒng)的真空泵形式多數(shù)采用蒸汽射流噴射泵或蒸汽射流噴射泵+水環(huán)泵，它均是由鍋爐產(chǎn)生的中低壓蒸汽通過拉瓦爾噴嘴噴出，由于高速氣流的引射作用，使與蒸汽噴射真空泵連接的真空室內(nèi)形成真空。但是，目前的這種蒸汽射流噴射泵或蒸汽射流噴射泵+水環(huán)泵的形式已越來越不適應當前以及將來真空技術發(fā)展的需要，主要弊端體現(xiàn)在以下幾個方面:I)能源消耗大。蒸汽噴射泵的工作介質(zhì)是中低壓蒸汽，而蒸汽的產(chǎn)生需要蒸汽鍋爐，鍋爐的燃料不外乎柴油、天然氣以及煤炭這些化石原料，從化石原料燃燒到產(chǎn)生蒸汽，鍋爐的能源利用效率基本上在60-80%，而蒸汽噴射的效率在30%以下，導致最終的蒸汽噴射泵的能源利用效率低下在12-24%，能源浪費很大。同時，由于蒸汽的冷卻需要大量的冷卻水，每噸蒸汽的冷卻水耗量在80噸左右，用量很大。2)環(huán)保性差。鍋爐使用化石原料的燃燒產(chǎn)生大量的含硫化物、含氮氧化物以及含塵的氣體，給周邊生態(tài)環(huán)境造成很大損害，而增加除硫化物、含氮氧化物以及含塵的氣體的設備投資昂貴，生產(chǎn)成本將變的不可接受。同時，由于蒸汽的冷卻需要大量的冷卻水，且冷卻水與煙塵混合后，水污染嚴重，不好處理。3)設備體積龐大，占用空間大。鍋爐、水處理等設備需很大的擺放空間，而噴射泵設備的擺放高度更是達20米以上，對廠區(qū)空間提出更高要求。4)工作環(huán)境差。噴射泵工作過程中產(chǎn)生很大的噪音，一般都達到100分貝以上，嚴重損傷人員的聽力；同時，鍋爐以及高溫蒸汽的使用，存在著跑、冒、滴、漏、易燃易爆的危險。申請?zhí)枮椤?00820028447.X”，專利名稱為:“一種鋼液真空精煉系統(tǒng)除雜和治理裝置”的實用新型專利公開了一種設置在真空罐和抽真空系統(tǒng)之間鋼液真空精煉系統(tǒng)除雜和治理裝置，包括環(huán)形或迷宮型冷卻腔、設置在冷卻腔出口端的濾布、濾芯以及設置在冷卻腔底部的雜質(zhì)收集通道，冷卻腔的進口端通過出氣管道與真空罐相連，出口端通過出氣管道與抽真空系統(tǒng)相連。本實用新型解決了現(xiàn)有除雜和治理裝置能量消耗大、除雜效果差、污染環(huán)境、體積龐大、結構復雜的技術問題，具有設備簡單，占用空間小、除雜效果好，沒有環(huán)境污染、能量消耗小、維修筒單且成本低的優(yōu)點。但是該專利文件中所述的濾布不耐高溫，當高溫煙氣通過時容易燒損，同時，由于其強度比較差，抗氣流沖擊力弱，反吹清洗非常容易吹破，嚴重時大量灰塵容易進入機械泵，影響機械泵的工作效率和使用壽命。并且濾布透氣度差，在布袋兩側進出口壓差基本上都在50Pa以上，濾袋一旦表面積灰后，很快就完全不能滿足鋼水正常精煉時67Pa以內(nèi)的真空要求。申請?zhí)枮椤?00710017438.0”，專利名稱為:“鋼液真空精煉系統(tǒng)及方法”的中國專
利公開了一種鋼液真空精煉系統(tǒng)及方法，包括真空罐、抽真空系統(tǒng)以及設置在真空罐和抽真空系統(tǒng)之間的出氣管道，真空罐包括真空罐體、設置在真空罐體頂部的真空罐蓋、設置在真空罐體內(nèi)的鋼包、設置在真空罐頂部的氧氣系統(tǒng)以及真空罐體底部的氬氣系統(tǒng)，還包括至少一個真空機械泵組及設置在出氣管道上的除雜和治理系統(tǒng)。本實用新型解決了背景技術中能量消耗大、除雜效果差，污染環(huán)境的技術問題。本實用新型采用真空機械泵組，真空度控制好，鋼液精煉效果好、節(jié)約了大量成本。但是該專利中所述機械泵組結構設計不合理，不是全部采用干式泵，其前級泵的工作液與被抽氣體混合后，粘接在泵腔體內(nèi)殼及旋片上，造成泵體磨損及堵塞，影響使用效果。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術問題是，克服現(xiàn)有技術存在的缺陷，提供一種能源消耗低、節(jié)能環(huán)保、設備簡單、工作環(huán)境友好，運行安全可靠的采用全干式機械真空泵機組的鋼液真空精煉系統(tǒng)。本實用新型解決上述問題所采用的技術方案是:該采用全干式機械真空泵機組的鋼液真空精煉系統(tǒng)，其特征包含以下:包括密封真空室、真空抽氣管道系統(tǒng)、煙氣冷卻及除塵系統(tǒng)、氮氣反吹及破空系統(tǒng)、干式機械真空泵機組系統(tǒng)、鋼包底吹氬系統(tǒng)、廢氣分析檢測系統(tǒng)和計算機自動化控制系統(tǒng)，密封真空室、煙氣冷卻及除塵系統(tǒng)、干式機械真空泵機組系統(tǒng)通過真空抽氣管道系統(tǒng)的抽氣主管道依次連接，氮氣反吹及破空系統(tǒng)和煙氣冷卻及除塵系統(tǒng)連接，鋼包底吹氬系統(tǒng)連接密封真空室內(nèi)的鋼包，廢氣分析檢測系統(tǒng)設置在煙氣冷卻及除塵系統(tǒng)和干式機械真空泵機組系統(tǒng)之間，所述干式機械真空泵機組系統(tǒng)包含多個機械動力組，每個機械動力組由一級羅茨泵、二級羅茨泵以及三級螺桿泵構成，一級羅茨泵、二級羅茨泵以及三級螺桿泵均單獨地采用變頻調(diào)速控制。一級羅茨泵，二級羅茨泵和螺桿泵為全干式機械泵，被抽氣體在干燥的泵腔體高速流動，不會產(chǎn)生粘接等現(xiàn)象，防止了泵體及轉子以及螺桿的磨損，延長機組使用壽命。機械動力組的數(shù)量則根據(jù)鋼液量的多少來確定，這種標準化的模塊設計極大的提高了設計效率和通用化程度。一級羅茨泵、二級羅茨泵以及三級螺桿泵均單獨地采用變頻調(diào)速控制均采用變頻調(diào)速控制，這種無級變速的形式使一級羅茨泵、二級羅茨泵以及三級螺桿泵的工作狀態(tài)與鋼液脫氣的實際情況更加吻合，更有利于脫氣工藝實現(xiàn)程序化，模塊化。一般在低真空處理情況下，機組可以工作在低頻率20-40HZ下，節(jié)約電能，而進入高真空處理情況下，機組又能工作在高頻率50-60HZ下，更好的適應和滿足不同階段抽氣性能的要求。本實用新型所述氮氣反吹及破空系統(tǒng)包括氮氣罐、氮氣反吹裝置及破空裝置，破空裝置連接氮氣罐和煙氣冷卻及除塵系統(tǒng)，氮氣反吹裝置包括微差壓變送器、淹沒式脈沖閥和拉瓦爾噴嘴，拉瓦爾噴嘴均設置布袋除塵器內(nèi)，破空裝置、微差壓變送器、淹沒式脈沖閥均連接計算機自動化控制系統(tǒng)，氮氣罐、淹沒式脈沖閥、拉瓦爾噴嘴依次連接。氮氣反吹裝置用于布袋除塵器壓阻大于30Pa時，由微差壓變送器測得，計算機自動化控制系統(tǒng)控制淹沒式脈沖閥在極短的時間內(nèi)噴通過帶壓力的大流量的氮氣，并通過拉瓦爾噴嘴減壓增速噴出，形成強大的氣流，布袋除塵器在強大氣流沖擊下產(chǎn)生高頻震動，使附在表面的灰塵脫離并沉降到布袋除塵器的集灰錐斗底部。破空裝置通過快速通入大流量的氮氣用于使煙氣冷卻及除塵系統(tǒng)由工作狀態(tài)的高真空在2分鐘時間內(nèi)復壓到大氣壓，保證布袋除塵器能可靠的循環(huán)使用和保護。本實用新型所述煙氣冷卻及除塵系統(tǒng)包括煙氣冷卻除塵器和布袋除塵器，煙氣冷卻除塵器和布袋除塵器之間通過抽氣主管道連接，布袋除塵器的濾袋采用高透氣度、高斷裂強度的纖維濾袋。煙氣冷卻除塵器是用來冷卻被抽氣體，使溫度能達到60°C以下，同時使顆粒較大的煙塵能發(fā)生旋風分離，使之能沉降到布袋除塵器的集灰錐斗底部。采用高透氣度、高斷裂強度的纖維濾袋，保證過濾掉煙氣中絕大部分的um級煙塵，使煙塵對干式機械真空泵組的損害降至最低；同時可使布袋除塵器過濾前后的壓阻控制在25Pa以內(nèi)，滿足密封真空室內(nèi)工作真空穩(wěn)定在67pa以下。采用的是高耐熱性、高斷裂強度、高透氣度的纖維濾袋，非常適合于這種鋼水精煉用高溫煙氣過濾的場合。濾袋的耐熱性最高能達到200°C ；高的斷裂強度能保證在高壓氣體瞬時反吹(即空氣炮)清理的時候不破裂，一般使用的爐數(shù)在1200爐以上；高透氣度能保證布袋兩側進出口壓差基本上都在20Pa以內(nèi)，即使使用很多爐次后，濾袋表面積灰，但經(jīng)氣體反吹清理后，很快就能滿足鋼水正常精煉時67Pa以內(nèi)的真空要求。本實用新型所述密封真空室包括真空罐、真空蓋、防濺蓋和真空蓋車，真空罐與真空蓋合上后作為一個整體密封容器，真空罐及蓋內(nèi)部均砌有耐火材料，防濺蓋采用耐火材料砌筑或水冷鋼管盤制而成并設置在密封真空室內(nèi)的鋼包上，真空蓋車設置在真空罐上。采用這種結構保證密封真空室不會被鋼液的高溫所烤壞，待鋼包放入真空罐后，真空罐與真空蓋合上，作為一個整體密封容器，真空蓋車是用來提升真空蓋和移動真空蓋的，方便鋼包進出。。本實用新型所述真空抽氣管道系統(tǒng)還包括移動切換裝置、真空切斷閥門，移動切換裝置采用全電動/全液壓/電液混合三種驅動模式，真空切斷閥門位于密封真空室與煙氣冷卻及除塵系統(tǒng)之間，移動切換裝置位于密封真空室和真空切斷閥門之間。真空切斷閥門用于切斷真空室與干式機械真空泵機組之間的聯(lián)系，作為預抽真空系統(tǒng)時用，能縮短抽氣時間，加快真空處理進度。本實用新型所述鋼包底吹IS系統(tǒng)采用自動化吹IS閥站。鋼包底吹IS系統(tǒng)使IS氣通過鋼包底部透氣磚，擴散到鋼液中去，使鋼液產(chǎn)生動能，在鋼包內(nèi)形成循環(huán)和翻騰，促進合金熔化，均勻成分。本實用新型所述廢氣分析檢測系統(tǒng)采用電荷法粉塵在線檢測儀，該檢測儀安裝在布帶除塵器的出口管道上。用來檢測布袋除塵器的濾袋除塵凈化是否有效。一旦檢測到粉塵濃度超過設定值，該裝置發(fā)出報警信號，以保護機械真空泵組的正常運行。廢氣溫度及濃度分析檢測系統(tǒng)設置在煙氣冷卻及除塵系統(tǒng)前后的真空管道上，用于檢測煙氣的溫度以及含塵量及濃度，防止由于冷卻效果不佳而導致高溫煙氣燒損濾袋以及因濾袋破裂而導致大顆粒煙塵進入干式機械真空泵機組系統(tǒng)，對機械泵組造成轉子或螺桿或泵殼磨損，影響抽氣性能。本實用新型所述計算機自動化控制系統(tǒng)采用工控機作為監(jiān)控操工作站，并通過TCP/IP以太網(wǎng)傳送可編程邏輯控制器采集的實時現(xiàn)場所有模擬量和開關量數(shù)據(jù)。計算機自動化控制系統(tǒng)采用可編程邏輯控制器PLC用于現(xiàn)場所有真空脫氣系統(tǒng)下所有分系統(tǒng)的溫度、壓力、流量、濃度以及開關量數(shù)據(jù)的采集、處理與執(zhí)行，并根據(jù)脫氣工藝要求生成控制程序，通過人機界面來進行操作和控制，實現(xiàn)一鍵式自動化操作。本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點:能源消耗低、節(jié)能環(huán)保、設備簡單、工作環(huán)境友好，運行安全可靠。

圖1為本實用新型實施例的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步描述。參見圖1，本實施例采用全干式機械真空泵機組的鋼液真空精煉系統(tǒng)，包括密封真空室1、真空抽氣管道系統(tǒng)I1、煙氣冷卻及除塵系統(tǒng)II1、氮氣反吹及破空系IV、干式機械真空泵機組系統(tǒng)V、鋼包底吹氬系統(tǒng)V1、廢氣分析檢測系統(tǒng)νπ和計算機自動化控制系統(tǒng)珊，密封真空室1、煙氣冷卻及除塵系統(tǒng)II1、干式機械真空泵機組系統(tǒng)V通過真空抽氣管道系統(tǒng)II的抽氣主管道依次連接，氮氣反吹及破空系統(tǒng)VI和煙氣冷卻及除塵系統(tǒng)III連接，鋼包底吹氬系統(tǒng)VI連接密封真空室I內(nèi)的鋼包，廢氣分析檢測系統(tǒng)νπ設置在煙氣冷卻及除塵系統(tǒng)III和干式機械真空泵機組系統(tǒng)V之間。密封真空室I包括鋼包1、真空罐2、真空蓋3、防濺蓋4和真空蓋車5，真空罐2與真空蓋3合上后作為一個整體密封容器，真空罐及蓋內(nèi)部均砌有耐火材料,防濺蓋4采用耐火材料砌筑或水冷鋼管盤制而成并設置在密封真空室I內(nèi)鋼包I上，真空蓋車5設置在真空罐2上。真空抽氣管道系統(tǒng)II還包括真空管道6、移動切換裝置7、真空切斷閥門8和旁通閥9。移動切換裝置7采用全電動/全液壓/電液混合三種驅動模式，真空切斷閥門8位于密封真空室I與煙氣冷卻及除塵系統(tǒng)III之間，移動切換裝置7位于密封真空室I和真空切斷閥門8之間。煙氣冷卻及除塵系統(tǒng)III包括煙氣冷卻除塵器10和布袋除塵器11，煙氣冷卻除塵器10和布袋除塵器11之間通過真空管道6連接，布袋除塵器11的濾袋采用高透氣度、高斷裂強度的濾袋。氮氣反吹及破空系IV包括氮氣反吹及破空系統(tǒng)兩部分。氮氣反吹系統(tǒng)包括微差壓變送器12、淹沒式脈沖閥13、拉瓦爾噴嘴14，拉瓦爾噴嘴14設置布袋除塵器11內(nèi)，微差壓變送器12、淹沒式脈沖閥13均連接計算機自動化控制系統(tǒng)珊，通過差壓信號自動控制脈沖閥的啟閉。破空系統(tǒng)包括氮氣罐15、破空裝置16。干式機械真空泵機組系統(tǒng)V包括一級羅茨泵17，二級羅茨泵18和螺桿泵19及內(nèi)部連接的管線及閥門儀表。一級羅茨泵17，二級羅茨泵18和螺桿泵19為全干式機械泵。鋼包底吹気系統(tǒng)VI包括I套自動化吹IS閥站，由質(zhì)量流量計、流量調(diào)節(jié)閥及儀表元件通過管道組合而成。廢氣分析檢測系統(tǒng)VII采用電荷法粉塵在線檢測儀，該檢測儀安裝在布袋除塵器的
出口真空管道上。[0029]計算機自動化控制系統(tǒng)珊采用工控機作為監(jiān)控操工作站，并通過TCP/IP以太網(wǎng)傳送可編程邏輯控制器采集的實時現(xiàn)場所有模擬量和開關量數(shù)據(jù)，用于實現(xiàn)所有設備的遠程控制及操作。本實施例鋼液真空精煉系統(tǒng)工作步驟如下:a)通過車間的行車將盛有鋼液的鋼包I吊入真空罐2，并接通鋼包底吹氬系統(tǒng)VI。b)移動切換裝置7移動到工作位置，緩慢放下移動彎頭，使真空管道與工作位連通并密封。c)真空蓋車5開到真空罐2位后，緩慢放下真空蓋3，使真空蓋3與真空罐2閉合密封。d)開啟干式螺桿泵19、隨后依次啟動二級羅茨泵18、一級羅茨泵17按計算機自動化控制系統(tǒng)珊內(nèi)設定的程序模型對真空抽氣管道系統(tǒng)II和煙氣冷卻除塵系統(tǒng)III進行預抽真空。e)啟動旁通閥9，使真空罐側與真空泵側的真空度接近后再打開真空切斷閥門8，按計算機自動化控制系統(tǒng)珊內(nèi)設定程序模型控制，使密封真空室I內(nèi)真空壓力降至67Pa，鋼包底吹氬系統(tǒng)VI根據(jù)設定工藝程序自動調(diào)整氬氣流量。f)保持真空67Pa以下15_20分鐘，進行鋼水充分脫氣處理。g)真空處理結束，關閉真空切斷閥門7，通過氮氣反吹及破空系統(tǒng)IV向密封真空室I充入空氣破空至大氣壓，同時向煙氣冷卻及除塵系統(tǒng)III充入氮氣破空至大氣壓。h)真空蓋車5提升真空蓋3，開走蓋車5，脫開吹氬系統(tǒng)VI，吊走鋼包1，完成鋼液真空精煉處理過程。雖然本實用新型已以實施例公開如上，但其并非用以限定本實用新型的保護范圍，任何熟悉該項技術的技術人員，在不脫離本實用新型的構思和范圍內(nèi)所作的更動與潤飾，均應屬于本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種采用全干式機械真空泵機組的鋼液真空精煉系統(tǒng)，其特征包含以下:包括密封真空室、真空抽氣管道系統(tǒng)、煙氣冷卻及除塵系統(tǒng)、氮氣反吹及破空系統(tǒng)、干式機械真空泵機組系統(tǒng)、鋼包底吹氬系統(tǒng)、廢氣分析檢測系統(tǒng)以及計算機自動化控制系統(tǒng)，密封真空室、煙氣冷卻及除塵系統(tǒng)、干式機械真空泵機組系統(tǒng)通過真空抽氣管道系統(tǒng)的抽氣主管道依次連接，氮氣反吹及破空系統(tǒng)和煙氣冷卻及除塵系統(tǒng)連接，鋼包底吹氬系統(tǒng)連接密封真空室內(nèi)的鋼包，廢氣分析檢測系統(tǒng)設置在煙氣冷卻及除塵系統(tǒng)和干式機械真空泵機組系統(tǒng)之間，所述干式機械真空泵機組系統(tǒng)包含多個機械動力組，每個機械動力組由一級羅茨泵、二級羅茨泵以及三級螺桿泵構成，一級羅茨泵、二級羅茨泵以及三級螺桿泵均單獨地采用變頻調(diào)速控制。
2.根據(jù)權利要求1所述的采用全干式機械真空泵機組的鋼液真空精煉系統(tǒng)，其特征在于:所述氮氣反吹及破空系統(tǒng)包括氮氣罐、氮氣反吹裝置及破空裝置，破空裝置連接氮氣罐和煙氣冷卻及除塵系統(tǒng)，氮氣反吹裝置包括微差壓變送器、淹沒式脈沖閥和拉瓦爾噴嘴，拉瓦爾噴嘴均設置布袋除塵器內(nèi)，破空裝置、微差壓變送器、淹沒式脈沖閥均連接計算機自動化控制系統(tǒng)，氮氣罐、淹沒式脈沖閥、拉瓦爾噴嘴依次連接。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的采用全干式機械真空泵機組的鋼液真空精煉系統(tǒng)，其特征在于:所述煙氣冷卻及除塵系統(tǒng)包括煙氣冷卻除塵器和布袋除塵器，煙氣冷卻除塵器和布袋除塵器之間通過抽氣主管道連接，布袋除塵器的濾袋采用高透氣度、高斷裂強度的濾袋。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的采用全干式機械真空泵機組的鋼液真空精煉系統(tǒng)，其特征在于:所述密封真空室包括真空罐、真空蓋、防濺蓋和真空蓋車，真空罐與真空蓋合上后作為一個整體密封容器，真空罐及蓋內(nèi)部均砌有耐火材料，防濺蓋采用耐火材料砌筑或水冷鋼管盤制而成并設置在密封真空室內(nèi)的鋼包上，真空蓋車設置在真空罐上。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的采用全干式機械真空泵機組的鋼液真空精煉系統(tǒng)，其特征在于:所述真空抽氣管道系統(tǒng)還包括移動切換裝置、真空切斷閥門，旁通閥、移動切換裝置采用全電動/全液壓/電液混合三種驅動模式，真空切斷閥門位于密封真空室與煙氣冷卻及除塵系統(tǒng)之間，移動切換裝置位于密封真空室和真空切斷閥門之間。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的采用全干式機械真空泵機組的鋼液真空精煉系統(tǒng)，其特征在于:所述鋼包底吹IS系統(tǒng)采用自動化吹IS閥站。
7.根據(jù)權利要求1或2所述的采用全干式機械真空泵機組的鋼液真空精煉系統(tǒng)，其特征在于:所述廢氣分析檢測系統(tǒng)采用電荷法粉塵在線檢測儀，該檢測儀安裝在布帶除塵器的出口管道上。
8.根據(jù)權利要求1或2所述的采用全干式機械真空泵機組的鋼液真空精煉系統(tǒng)，其特征在于:所述計算機自動化控制系統(tǒng)采用工控機作為監(jiān)控操工作站，并通過TCP/IP以太網(wǎng)傳送可編程邏輯控制器采集的實時現(xiàn)場所有模擬量和開關量數(shù)據(jù)。
專利摘要本實用新型公開了一種采用全干式機械真空泵機組的鋼液真空精煉系統(tǒng)，其特征包含以下包括密封真空室、真空抽氣管道系統(tǒng)、煙氣冷卻及除塵系統(tǒng)、氮氣反吹及破空系統(tǒng)、干式機械真空泵機組系統(tǒng)、鋼包底吹氬系統(tǒng)、廢氣分析檢測系統(tǒng)以及計算機自動化控制系統(tǒng)，所述干式機械真空泵機組系統(tǒng)包含多個機械動力組，每個機械動力組由一級羅茨泵、二級羅茨泵以及三級螺桿泵構成，一級羅茨泵、二級羅茨泵以及三級螺桿泵均單獨地采用變頻調(diào)速控制。本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點能源消耗低、節(jié)能環(huán)保、設備簡單、工作環(huán)境友好，運行安全可靠。
文檔編號C21C7/072GK202936441SQ201220547259
公開日2013年5月15日 申請日期2012年10月24日 優(yōu)先權日2012年10月24日
發(fā)明者楊榮林, 霍志東, 侯嘉明, 周鐘平 申請人:杭州杭真真空工程技術有限公司