VD精炼装置设备设计毕业设计.doc

VD精炼装置设备设计 内 容 摘 要 VD精炼是诸多钢水真空精炼设施中的一种最基本的形式，其原理是使钢液处在真空状态下，进行脱碳、脱气、脱氧，去除杂质，合金化，均匀成分和温度，从而达到对转炉或电炉冶炼的钢液进行精炼的目的，提高产品的技术含量，拓宽钢品种；VD装置若设在炼钢和连铸两个工艺流程之间，还能调节两个工艺流程间的匹配。本文是以首钢第三炼钢厂80t钢包VD精炼设施为例，详细阐述了这套设施中主要设备如真空系统、真空罐系统、真空罐盖车、真空加料系统及钢包底吹氩的工作原理、功能、结构形式和技术性能，从而论证了钢包VD精炼设施，1. 前言 VD（Vacuum Degassing）是指钢水真空脱气设施，它脱气的原理是由于钢液处在真空状态下，使钢液内部气体外溢，从而减少了钢液中的有害气体含量，达到纯净钢液的目的。整个处理过程简述如下：首先将经过转炉或电炉冶炼的钢液倒入钢包中，再将钢包运送到处理工位，放入真空室内，然后启动真空泵，使真空室内达到预期的真空度，在这种氛围下，进行脱碳、脱气、去除杂质、合金化、均匀成分温度等精炼过程。若在钢包底部配上吹氩装置，对包中钢液进行充分搅拌，就能得到更佳的精炼效果，并缩短精炼时间。VD装置一般设在炼钢和连铸两个工艺流程之间，不仅能获得高纯洁度、高均匀性、高质量的铸坯，拓宽钢品种；而且还能调节两个工艺流程间的匹配，意义重大，为此近年来，炉外精炼在我国炼钢生产中得到充分的应用和发展。 炉外精炼方式很多，如：VD、VOD、VHD、RH、SKF等等，选用那种方式，主要决定于生产品种和连铸生产的要求。首钢三炼钢为了提高自身产品质量和生产一些附加值高的品种钢，在精炼环节上，相继上了一台80t LF炉和一台80t VD炉，从而使该厂在市场竞争中更具灵活性和竞争力。 首钢三炼钢80t VD装置的主要技术参数如下： 处理钢水量： 80t 处理周期： 30~40min/炉 年生产能力： 50万t 布置形式： 高架、双炉位、单罐盖可移动 氩气压力： 0.8~0.9MPa 氮气压力： 0.6~0.8MPa 压缩空气压力： 0.4~0.5MPa 冷却水压力: 0.4~0.5Mpa 2. VD装置的设备组成 配有钢包底吹氩的VD装置，它的主要设备是由真空系统、真空罐系统、真空罐盖车及加料系统等组成。它的辅助设施有水系统、电控和仪器、仪表系统，详见附图1及附图2。 2.1真空系统 真空系统主要由真空泵、抽气管、冷凝器、蒸汽分配器、冷却水分配器、密封水池和回水泵等组成（见附图1）。真空系统的主要作用是制造真空，使真空室内获得生产工艺所需的真空度。 2.1.1真空泵 首钢三炼钢80t VD装置使用的真空泵共计为五台，按其功能可分为：增压泵二台（代号为：S1、S2），喷射泵二台（代号为：S3、S4），启动泵一台（代号为：SVE）。 蒸汽喷射泵主要由喷嘴、混合室和扩压室组成（见图2-1）。 图2-1 蒸汽喷射泵的基本结构原理图 喷射泵的工作过程可分为三个阶段：（1）绝热膨胀阶段，即工作蒸汽通过喷嘴绝热膨胀的过程—将压力能（位能）转化为速度能（动能），以高速喷出，压力随之降低，速度急剧加快（达到超音速）；（2）混合阶段，工作蒸汽与被抽气流在混合室进行混合—两股气流进行能量交换，被抽气流的速度增快，工作蒸汽携带着被抽气流进入扩压器；（3）压缩阶段，即在扩压器中被抽气体与蒸汽一边继续进行能量交换，一边逐渐压缩，动能又转化为位能，到扩压器的喉部完成混合过程，达到同一速度（即音速），这时压力继续升高，再经过扩散段速度继续降低（亚音速），压力进一步升高，从而将被抽气体排出喷射泵。多级喷射泵就是将多个喷射泵串联，被抽气体逐级被喷射泵压缩排出，在最后一级（即大气级）达到高于大气压力而被排出泵外，从而在被抽容器（真空室）内获得真空。 目前，国内抽气能力较大的蒸汽喷射泵主要依赖进口，此次采用的为德国进口泵。 2.1.2抽气管 抽气管包括三根固定连接管和一根安装在弯管小车上的移动弯管，三根连接管中有一根与S1增压泵相连，另两根分别与两个真空罐相连，移动弯管通过弯管小车来回移动，分别实现将两个真空罐与真空系统连接起来，形成完整的真空系统回路。 2.1.3冷凝器 冷凝器为钢板焊接结构，在其内部的上方设有冷却水喷嘴，下方与排水管连接。冷凝器的数量共为三台（代号分别为：C1、C2、C3），主要用于对前一级喷射泵排出的混合气流进行冷凝和降压，以降低下一级喷射泵的抽气负荷。其冷凝后的冷凝水经排水管排入密封水池。 2.1.5蒸汽分配器 在蒸汽分配器的蒸汽进口处设有一个