Blog
Вакуумная дегазация стали
1. Что такое сталь? Зачем нам нужно производить сталь?
С точки зрения химического состава сталь в основном делится на углеродистую сталь (включая низкоуглеродистую сталь, среднеуглеродистую сталь и высокоуглеродистую сталь) и легированную сталь.
- lПомимо железа и углерода в качестве основных компонентов, углеродистая сталь также содержит небольшое количество примесей, таких как Mn, Si, S, P и т. д. Она имеет определенные механические и технологические свойства и дешева.
- lВ легированную сталь, основанную на углеродистой стали, целенаправленно добавлены определенные элементы, что значительно улучшает ее характеристики.
Задача сталеплавильного производства: в соответствии с требованиями сталеплавильного производства отрегулировать диапазон углеродистых и легирующих элементов в стали и снизить содержание таких примесей, как P, S, H, O, N, до уровня ниже допустимого диапазона.
2. Влияние легирующих элементов на свойства стали.
- lC и Si могут повысить прочность и твердость стали.
- lMn улучшает прокаливаемость и ударную вязкость, а также снижает вредность S
- lP вызывает хладноломкость
- lS вызывает горячую хрупкость, усталостное разрушение и плохие механические свойства.
- lДругие микроэлементы: Cr, Ni, Mo, Ti и т. д.
- lДругие неметаллические включения: водород, кислород, азот и др.
3. Процесс выплавки стали
- lОбезуглероживание, раскисление, дефосфоризация, десульфуризация
- lУдалить включенный газ (H2 N2), удалить неметаллические включения
- lОтрегулируйте температуру расплавленной стали и отрегулируйте состав расплавленной стали.
4. Процесс вакуумного рафинирования вне печи.
- lРафинирование вне печи – процесс перемещения расплавленной стали из конвертера в другой реактор для рафинирования.
- lПервичная рафинация – плавка, дефосфорация, декарбонизация и легирование шихты в окислительной атмосфере.
- lНефтепереработка — глубокая декарбонизация, дегазация, раскисление, удаление включений, корректировка состава, оптимизация процесса и структуры продукта, разработка продуктов с высокой добавленной стоимостью, энергосбережение и снижение потребления, снижение затрат и увеличение экономической выгоды под вакуумом, инертным газом или контролируемая атмосфера.
5.История развития внепечного рафинирования.
- lВ 1940-х годах: Дегазационная обработка проводилась в условиях низкого вакуума.
- lВ 1950-е годы: был внедрен пароструйный насос с высокой скоростью откачки, а также использовались методы вакуума DH и RH для дегазации расплавленной стали, уменьшая количество примесей.
- lВ 1960-х и 1970-х годах: на основе вакуумной дегазации процветали VOD, VAD, ASEA, LFV и RH-OB.
- lВ 1980-х годах: появился метод подачи легированной проволоки и комбинированное использование рафинировочного оборудования с различными функциями.
- lВ 1990-е годы: циркуляционная вакуумная обработка (RH, RH-OB), подъемно-вакуумная обработка (DH), доводка и температурная обработка сплавов (CAS.CAS-OB), ковшовая рафинировочная печь LF, вакуумное раскисление аргоном (VD), Широкое распространение получили вакуумно-кислородное обезуглероживание (ВОД), ковшовое порошковое напыление (КИП, ТН, СЛ), проволочный метод подачи, аргоно-кислородное рафинирование (АОД).
6.Классификация внепечного рафинирования.
6.1.Классификация по методу переработки
Метод лечения при нормальном давлении:
- lМетод промывки шлака: промывка синтетического шлака, промывка однопечного шлака;
- lСпособ переработки аргона: Газал, CAB, AOD, CLU
Метод вакуумного рафинирования:
- lДегазация: метод ковшовой дегазации, DH, RH
- lДегазация газа C, O в основном: ВД, РХ-ОБ, РХ-ПИ
Метод вакуума и нагрева: ASEA-SKF、VAD、LF
6.2. Классификация по основной цели переработки
1) AOD, CLU, VD, VOD, RHOB и VODC подходят для выплавки низкоуглеродистой и сверхнизкоуглеродистой стали, а также легированной стали;
2) Печи-цилиндры ВАД (ВГД) и ЛФ имеют функции нагрева и перемешивания, а также гибкую регулировку температуры и могут использоваться для дегазации, раскисления, удаления включений и легирования;
3) DH, RH, различные формы капельной дегазации и методы вакуумной продувки аргоном позволяют удалить газ, кислород и включения из стали, но нет нагревательного оборудования, подходящего для вакуумной дегазации обычной стали, средне- и низколегированной стали;
4) Один и тот же метод промывки шлака в основном применяется для обессеривания, деоксигенации и удаления включений из расплавленной стали в процессе электросталеплавильного производства.
7.Типы процессов дегазации стали можно разделить на три основных варианта:
7.1. Рафинировочная печь RH. Этот процесс направлен на обезуглероживание и дегазацию и является отличной системой для производства марок стали со сверхнизким содержанием углерода.
Функция
① Дегидрирование: эффективность дегидрирования полностью раскисленной стальной жидкости составляет ≮60%, а для неполностью раскисленной стальной жидкости из-за бурной реакции CO она составляет >70%. Время дегазации составляет 5–20 минут, [H] <2 частей на миллион.
② Удаление N: N легко образует N-соединения, эффективность денитрификации составляет 0–10%;
③ Деоксигенация: ∑ [O] 0,002~0,005%;
④ Обезуглероживание: существуют требования к начальному [C], обработка составляет 15 минут, [C] можно снизить до 0,002%;
⑤ Десульфурация: эффективность 50~75%;
⑥ Уменьшение неметаллических включений: повышение чистоты расплавленной стали;
⑦ Точная настройка состава: точность контроля легирующих элементов составляет ±0,003~0,010%.
Параметры процесса
① Производительность: вес расплавленной стали в ковше ≮30 т;
② Время дегазации: время дегазации расплавленной стали в вакууме составляет 20–30 минут;
③ Коэффициент циркуляции: количество раз, которое расплавленная сталь в ковше проходит через вакуумную камеру, равное 5;
④ Циркуляционный поток: количество расплавленной стали, проходящей через вакуумную камеру в единицу времени;
⑤ Степень вакуума: давление в вакуумной камере. Обработка RH 67~134Па, обработка RH-OB, 20000~33000Па
7.2. ВД/ВОД -- С ростом спроса на высококачественную сталь вакуумная обработка стала важным этапом вторичной металлургии. Вообще говоря, VD больше используется для легированной стали, а VOD — для нержавеющей стали.
Рафинировочная печь ВД
Впервые он был использован в Германии в 1950-х годах. Первичную стальную жидкость в электропечи и конвертере помещают в герметичную емкость для откачки, а Ar продувают на дно ковша для перемешивания. Его используют для производства низкоуглеродистой стали, состав и температуру которого можно строго контролировать. Функция:
① Эффективная дегазация, снижающая [H] и [N];
② Раскисление, удаление [0] через C+[0]=C0;
③ Удаление [S] через щелочной верхний шлак:
④ Контроль химического состава и температуры путем точной настройки сплава и продувания аргона;
⑤ Выдувание аргона позволяет включениям плавать без агрегации.
ВД в основном используется совместно с электродуговой печью и LF для производства трубопроводной стали, [S]<10ppm; [H]<1,5-2 м.д.; [Н]<40 м.д.; [0]< 20 частей на миллион.
Целевой диапазон требований к рабочему вакууму для VD составляет от 1,33 мбар (1 Торр) до 0,67 мбар (0,5 Торр). Как и в случае с рафинирующей печью RH, максимальная требуемая скорость откачки для ВД может достигать 1 миллиона кубических метров в час.
Рафинировочная печь ВОД
Печи рафинирования VOD используются для выплавки нержавеющей стали с помощью кислородных фурм, установленных на печах VD, что обеспечивает наиболее подходящие условия для крупномасштабного обезуглероживания и достижения высокой чистоты и чистоты. Их обычно используют для глубокого обезуглероживания высоколегированных сталей и для удаления углерода без воздействия на содержание хрома при производстве нержавеющих сталей.
Обычно используемые требования к рабочему вакууму для VOD составляют примерно 50–200 мбар. Наиболее распространенные требования к скорости откачки составляют от 20 000 до 120 000 м3/ч.
8.Типы вакуумных систем в процессе дегазации стали.
Вакуумная система является ключевым компонентом процесса дегазации стали, поскольку она создает и поддерживает необходимый вакуум в технологической камере. На установках дегазации стали обычно используются два вакуумных решения. Раньше использовались пароэжекторные вакуумные системы (обычно с жидкостно-кольцевыми вакуумными насосами), но в настоящее время механические вакуумные системы, состоящие из насосов Рутса (поддерживаемых сухими винтовыми вакуумными насосами), стали экономичной и экологически чистой альтернативой. Ниже мы проведем сравнительный анализ этих двух вакуумных решений:
8.1.1 Что такое пароструйное оборудование? Каковы его преимущества?
Пароструйный насос представляет собой рабочий пар с определенным давлением, который проходит через сопло Лаваля, разжимается и ускоряется (потенциальная энергия пара преобразуется в кинетическую энергию) и со сверхзвуковой скоростью распыляется в камеру смешения, смешиваясь с перекачиваемой среды и обменивается энергией. Газовая смесь поступает в диффузор, замедляется и сжимается (кинетическая энергия преобразуется в энергию давления). Чтобы уменьшить выхлопную нагрузку последующего насоса, конденсатор выполнен с возможностью обмена тепла посредством конвекции между двумя средами с определенной разницей температур, чтобы достичь цели конденсации высокотемпературной среды и сброса ее до атмосферного давления.
Преимущества многоступенчатого пароструйного насоса:
- lБольшая мощность всасывания: может удовлетворить максимальную производительность обработки и требования к объему выхлопных газов вакуумной очистки (обычно от нескольких кг/час до сотен кг/час)
- lБыстрая скорость всасывания: обычно от 3 до 6 минут для достижения номинальной требуемой степени вакуума.
- lВысокая адаптируемость к перекачиваемой среде: эффективно откачивает высокотемпературный и пыльный газ, образующийся при производстве стали.
- lДлительный срок службы оборудования и надежная работа: поскольку пароструйный насос практически не имеет движущихся частей
8.1.2 Каковы недостатки вакуумной системы пароструйного насоса?
Метод RH является важным методом внепечного рафинирования с такими функциями, как дегазация, обезуглероживание, температурная компенсация, равномерный температурный состав расплавленной стали и удаление включений в стали. Благодаря хорошему эффекту рафинирования и короткому циклу обработки он широко используется в сталелитейном производстве. В целях дальнейшего улучшения структуры продукции и качества стали Новый район металлургии Чунцина внедрил технологию вакуумной рафинации RH.
Технология вакуумной очистки RH разрабатывается с 1959 года, оборудование и процесс уже отработаны. Вакуумное оборудование, используемое в традиционном процессе RH, раньше представляло собой вакуумную систему с многоступенчатым пароструйным насосом. Из текущего статуса применения в стране и за рубежом видно, что, хотя оборудование многоступенчатой паровой насосной системы является зрелым и вспомогательные сооружения завершены, на него существенно влияют колебания давления пара и температуры при использовании, извлечение осадка затруднено. техническое обслуживание оборудования требует больших затрат, а мощность удаления воздуха уменьшается с увеличением времени использования.
- lПотребление воды: потребление пара и охлаждающей воды велико, что приводит к высоким эксплуатационным расходам.
- lОбразование сточных вод: паровые эжекторы производят большое количество сточных вод, богатых пылью, которые необходимо очищать.
- lОчистка сточных вод: пыль необходимо осаждать в горячей воде, а оборотная вода все еще содержит небольшое количество пыли.
- lИзнос оборудования: трубы и задвижки, подвергающиеся воздействию воды, богатой коррозийными частицами, преждевременно изнашиваются.
8.2.1 Что такое система сухого вакуумного насоса?
Безмасляный сухой механический вакуумный насос (также называемый сухим механическим вакуумным насосом) — это вакуумный насос, который может начинать откачку воздуха от атмосферного давления и сбрасывать откачиваемый газ непосредственно в атмосферу, при этом в системе отсутствует масло или другие рабочие среды. насосная камера. С постоянным развитием индустрии вакуумной дегазации стали механическая вакуумная система, состоящая из вакуумных насосов Рутса (используйте сухие винтовые вакуумные насосы в качестве форвакуумного насоса), стала экономичным и экологически чистым вариантом.
8.2.2 Каковы преимущества системы сухого механического вакуумного насоса перед системой пароструйного насоса?
8.2.2 Конкретный анализ преимуществ системы сухого механического вакуумного насоса по сравнению с системой пароструйного насоса.
9. Что включает в себя раствор для вакуумной дегазации стали в системе сухого механического вакуумного насоса VACCULEX (вакуумный насос Рутса, винтовой вакуумный насос)?
- lКомбинация модулей вакуумного насоса
- lРасчет мощности всасывания вакуумной системы
- lВыбор вакуумного насоса
- lГарантия безопасности при эксплуатации вакуумной системы
- lСхема вакуумной системы
- lМетод охлаждения технологического газа
- lМетод фильтрации вакуумной системы
- lМетод удаления и восстановления пыли из вакуумной системы
10.Типичные случаи использования сухих механических вакуумных насосов (вакуумные насосы Рутса, винтовые вакуумные насосы) в рафинировочных печах сталелитейной дегазационной промышленности.
10.1.Типичный случай 1
Масштаб конструкции: сухая механическая вакуумная система с производительностью перекачки 800 кг/ч (сухой воздух 20 ℃) при условиях 67 ПаА и относительной влажности 210 т.р. Основное техническое содержание трансформации: по сравнению с традиционной влажной вакуумной системой, новая сухая механическая вакуумная система удаляет систему подачи пара (быстрогорящий котел или газовый котел для перегрева насыщенного пара), межступенчатый конденсатор, канализацию, систему очистки осадка и огромную циркуляционную систему. система охлаждающей воды. Основное оборудование состоит из 2 комплектов воздухоохладителей, 4 комплектов пылевых фильтров, 18 комплектов групп вакуумных насосов, 1 резервуара для хранения азота и 1 резервуара для хранения азота. Инвестиции в энергосберегающую техническую трансформацию на 17,5 млн юаней больше, чем в традиционную пароструйную вакуумную систему, а срок строительства составляет 8 месяцев. Это позволит сэкономить 20 539 тут. у.т. энергии в год, годовая экономическая выгода от энергосбережения составит 17,03 млн юаней, а срок окупаемости инвестиций составит 1 год.
10.2.Типичный случай 2
Масштаб конструкции: сухая механическая вакуумная система с производительностью 507 кг/ч (сухой воздух 20 ℃) при давлении 67 ПаА и относительной влажности 150 т.р. Основное техническое содержание преобразования: Новая сухая механическая вакуумная система с основным оборудованием, включая 1 воздухоохладитель; 3 пылевых фильтра; 14 комплектов вакуумных насосов (13 рабочих и 1 резервный); 2 резервуара для хранения газа; 56 преобразователей частоты; 1 система управления РСУ. Инвестиции в энергосберегающую техническую трансформацию на 15,62 млн юаней больше, чем в традиционную пароструйную вакуумную систему, а срок строительства составляет 1 год. Это позволит экономить 14 207 тут. у.т. энергии в год, годовая экономическая выгода от энергосбережения составит 10,37 млн юаней, а срок окупаемости инвестиций составит 1,5 года.
10.3.Типичный случай 3
Производственная практика 210tRH компании Chongqing Iron and Steel, работающей в течение 7 месяцев и перерабатывающей 420 000 тонн расплавленной стали, показывает, что металлургический эффект сухой вакуумной системы (механического насоса), применяемой к RH, может достигать или превосходить эффект многоступенчатого пароструйного насоса. вакуумная система, со степенью дегидрирования 63,5% и максимальной производительностью обезуглероживания 10@10-6. Сухой вакуумный насос использует электричество в качестве источника движущей энергии, и его работа не ограничивается давлением пара и температурой. Насос можно запускать и останавливать в любое время в зависимости от фактической производственной ситуации, а организация производства является гибкой.
За 11 месяцев работы было переработано около 10 000 тонн расплавленной стали и получена прямая экономическая выгода в размере 19,58 млн юаней.
Он сыграл хорошую демонстрационную и прикладную роль для RH и другого оборудования для вакуумной очистки, а также для оптимизации отечественных и зарубежных сталелитейных предприятий.
10.4.Более типичные случаи
Система механического вакуумного насоса печи 60T VD
Модификация вакуумной системы вакуумной печи RH
Модернизация печи рафинирования VOD с двумя станциями 65T
11.Преимущества сухих механических вакуумных насосов VACCULEX (вакуумные насосы Рутса, винтовые вакуумные насосы).
11.1. Полный охват моделей и типов сухих механических вакуумных насосов (вакуумные насосы Рутса, винтовые вакуумные насосы) для дегазации стали (единственный в Китае). Максимальная скорость откачки вакуумных насосов Рутса составляет 110 000 м3/ч, а максимальная скорость откачки винтовых вакуумных насосов — 2700 м3/ч.。
11.2. Зрелый и профессиональный поставщик решений, многолетний опыт поддержки, накопленный в отрасли вакуумной дегазации стали, отличное предпродажное и послепродажное обслуживание, универсальное решение проблем клиентов с вакуумом при дегазации стали.
11.3. Отличные возможности расчета вакуума, надежное и стабильное качество продукции сухого механического вакуумного насоса, модель конкурентоспособной цены, действительно взаимовыгодное сотрудничество.
