VAD-VOD-5型炉外精炼炉简介

1、VAD-VOD- 5型炉外精炼炉简介张广厚王仪生宋伟清提 要VAD-VOD5型胪介貓炼沪是上海钢研所自行设计和研制的一套小型综合 性的沪夕、精炼装置。文中叙述了主要设备结枸和配套怖况，介绍了该设备具有小巧 而功能全的特点和成功地应用一些先进技术的笹况，经生产实践込明，这套设备可 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:Zwrw.qiki.ncl以在很犬程度上改善钢的质量和冶金效杲,一、设备概况和主要技术参数VADVOD-5型妒介好炼炉是真空 电孤脱气(VAD)

2、和真空吹笨脱碳(VOD)两 伸乃能相联合的成套设备.此两套具有不同精炼特征的设备，合用 一套抽气系统.根据精炼要求，由一个液虫 塔加产量，降低戒木.运较车将钢包和真空容器运到VAD或YOD 之工位处.采用真空电孤加热金属与石墨复 合也水冷电毀，为防止电枚升際时漏气采用 了传动密討装置；炉羞和平台连成一体，用 滋压升降；附有真空測温取样.充气真空密 封以及完善的电控仪表检洌等装覽VAD-VOD5型炉外棘炼炉的结枸 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:Zwrw

3、.qiki.ncl 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:Zwrw.qiki.ncl裝逻的主要技术参敢矢 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:Zwrw.qiki.ncl 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights res

4、erved. http:Zwrw.qiki.ncl5000kg1200mm装笔容缶钢包上口直径：_直径X 高度 2770mmx2875mm真空執钢包车： . . 我重30000kg,行速5-15M/min加热装置测温取祥装量：在真空中操作,10M/min变压器额定容聂： 二決电压:,04 121 175 210 额定电流、4950a h kW / 电机 直经150mm,分布屈450mm加热速率! 1.5-4 1C/min1800KVA真空泵一吹気装置i蒸气喷射泵.四级加预抽泵 根黒真空与抽气f0.5torr, 50kg/h P * Z夕 f喷嘴喉口直径7 10mm出口马欷数33.75供氧董10

5、0-320NM3/h供裂压力5-7kg/cm2 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:Zwrw.qiki.ncl氢气耗量20 50L/min 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:Zwrw.qiki.ncl 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing Hou

6、se. All rights reserved. http:Zwrw.qiki.ncl気气压力2 3 kg/cm2 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:Zwrw.qiki.ncl 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:Zwrw.qiki.nclhina Academic Journal Electronic Publis

7、hing House All rights reservedhttp:AU、vwcnki nethina Academic Journal Electronic Publishing House All rights reservedhttp:AU、vwcnki net图I 炉外精炼炉结构示意图A精炼钢包2、VAD炉盖3、VOD炉盖4、真空罐5、钢包车6、电弧加热裝置7、吹筑装置8、测温取样9、合金加料10、观秦装置11、充气密封12、險尘器hina Academic Journal Electronic Publishing House All rights reservedhttp:AU、

8、vwcnki net示意图如图1所示，二、设备主要组成部份结构1、钢包门钢包尺寸设计，考虑的主要因素是应能保证充分发挥飯气报拌的效杲和尽可能减少包 衬駐火材料损耗以及有利于脱气时碳沸腾。从发挥氢气找拌效果看来，钢包的直径 小一些较好。因头钢包直径愈大，氢气对钢 菠的搅拌力将迅速械弱.然而从包衬耐火林 料寿命看来钢包1：径大一些为好。因此必须 选择直径适当的钢包。为了有利于真空脱气时碳沸腾，应在钢 液面至包口间保持一定的高度，即应具有一 定的自由空间，本装置铜包的自由空间高度 为950老米。2、空容器它主要由真空嫌和炉羞组成。真空纔为钢板焊接的园筒形结枸，後口 为水冷法兰圈，內上侧设有钢包导向座

9、，外 上侧设有銭气接管，底部设有钢包支承板及 湧钢孔，維内砌有耐火衬.炉盖是由钢板焊接并帶有水冷套的园锥 筒所组成.内壁砌有耐火衬；炉蓋法兰下平 面装有橡胶密封圈，次气除尘及密封圏保护 等装置，炉蓋下外侧设有真空抽气接管，顶 部设有吹氧孔（或电弧聊热孔），测温取样 孔,加合金料孔以及窥規孔和电视摄象窃等。沪盖连同整体平台采用液压缸升弹 与炉盖抽气口连接的真空管路，设置冷却器 和粉尘分离器以及气責密封件.真空主阀女 置在地坑面以下的真空管道上.3、液压平车（钢包车）液压平车是为运送真空罐和钢包至 “VOD”或“VAD工位而设置的。选用箱形 梁绪枸.由车架、传动件、液压站，定位装 置和拖铢链等部件

10、组成。传动系统可以保证运行平稳，定位准 确，操作灵活，并用出例调节阀实现遥控调 速.由液压缸、滚轮札构及支承座三者组成 液压平车定位装置.在“VOD”、“VAD”和 抉电极位量处均设有定位座，当液压平车行 至相应位置时，移动滚轮便使液压平车稳定 地停于所需的位置。4、吹1真空吹氫脱碳是VOD法的核心.由于 吹氣脱碳是放热反应，所以在包内渣量 少，要求勢的敦化损耗少的前题下，务使hina Academic Journal Electronic Publishing House All rights reservedhttp:AU、vwcnki nethina Academic Journal E

11、lectronic Publishing House All rights reservedhttp:AU、vwcnki netp!9 i-2012 China Academic hnrnJ LIccTitruc FijFH- h? lHJSc All 门二 hZ rccrvec.A ,nki ncC-0反应及早进行，这是不锈钢精炼的有效 方法，它且具有提高生产率，改善质量等优 点。因此吹氧装置的设计和应用非常重要轧枪装置由夹持器、密封机枸、升降传 动、横梁和底座等构件组成。本设备氧枪喷 嘴选用拉瓦尔型.供氧强度57kgf/cm 马赫数近似矢33.75,喷嘴与钢液面距离 在6001200mm范

12、围内，供氧 f 140250 Nm3/h#5、JI空测温取样装炉外精炼真空测温取样装量又称为副 枪，其功能是测量溶池钢水温度、含氧量。 从溶池中取出钢样及气体样，以便掌握调节 精炼过程中的钢液温度和成分.该装置缶构筒单，使用可靠，采用便于 维修的毬轮传动机构，升降速度为10M/ min,并根据钢水液面的高度用行程限位器 调节副枪的斤程.枪体下端装有测温定莪机 枸，取样机枸，及信号线插座，可直接显示 所測的数据.6、JI空电弧脱气装（VAD）“VAD”装置的基本功能包括钢包精炼, 吹Ar搅拌，真空脱气和电孤加热等的综合 工艺过程。我所设计研制的VAD-VOD- 5型联令成套装置,公用一奈抽气系统

13、，此外 真空確和钢包也是公用的.在“YAD”炉盖 上不减少其它部件，只取消氧枪，并将电极 真空传动密封和电极升降机构一起按装在炉 盖上.它既要考虑到重心，又要利于包衬寿 命，这是VAD部分设计的关键。VAD电极由水冷金厲铜电极与石墨 电极组合而成.电极升降真空传动密封系统 由金属电稷（内套筒）和密封装置（外奏筒）组 合而成.密封装置由密封座，导向套，密封 件等组成.三相电菽装在一个大套筒内，配有能自 行补偿的J0型密封件.用丝杆传动升降， 光立柱导向。由上、下安装法兰将电极传动 密封系统和升降机构等组合成一水整体，结 枸十分紧凑，适合于安置在小容量炉盖上. 电极升降传动密甘同心度好，整个加热装

14、置 的偏心负栽小，重心稳、。另外，组合电极强 度高，电极布置园直径小，有利于保证包衬 耐火材料浸蚀指数降在允许范围内.丝杆传 动用光立柱导向的电极升降机枸，有利于滿 足加热时自动调于的要求，具有短网阻抗 小，加热电效率髙的特点，其升温速率可达 代/讪九7、液EE升岸平台“VAD”和“V0D”分别设有可整体 升降的炉盖平台，它们各由四个液压缸支撐 升降，液压缸间距为3100mm x 6350mm, 选用二级分流集渝阀组成同步迥路，安置于 对角线的液压油缸由同一个分流阀供油.由 于采用这种方案，即使在液压缸间距大，炉 盖上面的设备部件重心高，平台上负荷分布 很不均匀的不利傭况下，仍可保证升降平稳.

15、8、真空系统真空为炉外晴炼建立了去氢和脱氧的热 力学条件.要使钢液中含氢t lppm,则 装置内的真空度MlTorr.白于炉渣、耐 火材料中含有氢，在IT。的真空度下，仍 难以使钢中第含量降至ippm,因而精炼炉 的极限真空应选在0.20.5Torr.本装置选 用附有予抽泵的29级水蒸汽喷射泵，抽速为 50kg/hr.运行可靠，操作方便.为便于清除和收集真空管略中的尘埃， 在近炉盖的主管道中设置了粉尘分离器和气 体冷却烟尘经过这些裝量后，废气浪度 可降至lOOt以下，大部分尘埃也将沉務而 被收集，经过一定时间后，即可打开底部贮 灰管，把灰尘清除掉.为解决沪盖升降时炉盖与管路间相对往 复运动情况

16、下的密封问题”在粉尘分离器的 上方装有特制的獴胶密封机构.当炉盖上升 时，通过装在密对槽内的密封胶圏自动放气 和收缩，即可解除密封作用；而当炉盖下降 时，密封胶囲通过充气张开，即可形成密封性能良好的真空密封结枸件.这种密封结枸 件使用可靠.绪枸筒单、制作方便、费用低三、电气装置与控制系统1、由于本裝置为v0D和VAD相联合 的综合体，给装备的电气设计带来了复杂情 况。它有共用部份，又有独用部份.反要自 成系统，又要相互锁联.从而促使电气设计 务必具有“纵横交错、点面相关、结构严it” 的特色。VAD和VOD的最大区别在于加热方 法，VAD是用电暫加热，配有一套电杈升降 机枸；VOD则以吹氧提供

17、化学热能，使用一 根能升降的轧枪.由蒸汽喷射泵组成的真空 系统，钢包车，升降炉盖的液压系统是它们 共用部份.在V0D和VAD装覺上，装有相 同的测温取样、合金加料、真空主阀、放气 阀等部件各一套.2、电气控制的特点由于我所自合设计的炉办精炼炉具有多 功能的特点，因此电气控制部份就比较复 杂，抚括而论它具有下列四个特点* (1) VAD使用电极加热，电极形成的电孤是低 压短孤,而且在低真空(200torr-300torr) 条件下形成软孤，以滅少对包璧的漫蚀；(2) 在没有配重平衡的情况下，加热时电极 必须能升降自如；(3)除一次回賂外，二次 回略的控制，大部份采用液压与气动控制， 与此相适应的

18、各类电磁阀敬量很多，而且阀 门动作有严格的顺序性与逻辑性.反映在电 路上，有很多的“与”门电路；(4)限位开 关多.设备的联动、自动，大多依靠它们发 指令来实现控常.3、电气装覺运行借况的分析VAD的电或加热，使用1800KVA电呱 炉变压器这是希虑到小容量VAD厳热较 快，相应功率要大一些.在电极信号和可 控硅输入比较信号之间加了一个A/Y的隔 离变压器，以解决在电极无配重情况下下降 快上升慢的难点，使电极上升与下降速度接 近，升降速度达到1.22M/min.变压弄 的五档电压是210VJ75VJ21V, 101V.常 用的为175V档，它即可满足工艺上的升 温要求(1.51C 4t/min

19、).VOD的纹枪传动采用可控硅三相全控 直疣传动，具有制动快，定位准确等特点， 并附设50V桥式整流电路作备用.液压传动的运行关健是行程开关的质 死以钢包车运行为仙其运行的先决条件 是：三根电极升在顶位，VAD. VOD炉盖 上的剧枪升在顶位，灵枪、钢包车定位板升 在顶位.这是一个逻辑与”的关系，九个 条件缺一不可.由此可见，限位装置是十分 重要的。钢包车设有单动、自动二路.一般情况 下处庄自动档，它持肓低速起动一加递一全 速一降速一爬速一停车-降定位板-对准工 位第功能.这整套动作均由特制齿轮盘执 行，运行过程由炉前揍作台上仪表及指示灯 显示，运行可第.全程9米，从中心位至工 位为4.5米，

20、运行时间为3040秒.单动部 份仅为随机操作需要，或当限位失灵和检修 时便用.炉盖升降的液压传动，伴方空曩密封， 侏护板，吹气阀等另件，它们不仅有电气上 的联锁，也有机械设备的因果关系炉盖升、 降正常与否同气箕封因排气程度有关.在40 50秒内.完成炉盖升、降才厲正常操作.副枪的测温、取样和合金加料具有严格 的顺序.打开真空室-装料关闭真空室一 描真空一升枪一关闭伺板一放气一打开真空 室原序是不变的，色噸序各个环节是随机 的.该装置设有单动与联动二种操作.手动 作为备用.此部份若有故庫多数是由炉体尘 粒与钢渣沸灑所引起.真空系统是整个设备的重点，四级熱汽 喷妨泵共有10只阀门，系统内各处真空度

21、在0.5壬一150壬范BI之内.在常用的几档刻度 上（150a壬、150b、50a50b壬、10a壬、 10b七、5入壬.5b壬、）设有联动装置.联动 应用矩粹电路，它与一位微机有异曲同工之 效.当需要左不常用的真空茂下揑制工艺过 程时，则可以用单动膛机组合.每只阀门的 动作状态均可在中心控制室操纵台模拟展上 显示出来，因此要求对阀门竿装豈的控制应 是十分可第.四、装置特点和应用效果VAD-VOD-5型炉介精炼装置拥有 能同时去篆和脱氧的热力学条件的真空系 统；能克服由于钢包几何尺寸因素（D/H* 1）带来的反应界面小和熔池深的热力学.力 学肚碍的搅拌装置；能补偿精拣过程中由于 造渣、合金化及其它热损失，而造成温降的（上接第11页）比大，牵涉顾广，故与精炼妒有关之供条 站.锅炉房、水泵房等.均须通过电话来进 行互相间的競系.控制室与蒸汽啧对泵泵房 之间前联系，控制室与炉前平台上漣温取样 间的联系，合金加料及废气龙氯监测点之间 的联系氛 均需使用对讲机来通讯联系.结束语本研究禾设计在VOD与VAD冶炼中实 际应用的结杲表明，对炉齐精炼生产过程中 的工艺参数，运行参数和生产参数的检测与 调节，是成功的和较完善的.被测参数均可通过仪表予以