一种用于真空脱气冶炼炉的真空系统及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种冶金行业中的脱气设备，特别是一种用于真空脱气冶炼炉的真空系统及其控制方法。
【背景技术】
[0002]在冶炼行业中，特种钢铁的转炉中需要对钢水进行真空脱气处理，即在一定真空条件下对钢水进行脱氧、脱氢、脱氮处理。上世纪五十年代，人们发现，钢水中的氢和氮会导致冒渣现象，从而导致钢水无法浇注或钢材乳制后产生废品，因此在精炼过程中必须对钢水进行真空脱气处理。在具有真空脱气功能的精炼设备中，VD/V0D装置和RH装置运用最为广泛。RH(真空循环脱气)装置是一种钢水吸入式循环处理的真空精炼方法，其真空室下部设有两支插入管，可插入下面钢水罐的钢液中，对其中一支插入管吹入惰性气体氩气(Ar)，使钢液向上流动进入真空室处理，通过另一支插入管将钢水回流到钢水罐中，如此进行循环处理，其优点在于处理时间短、成本低、能够与转炉连铸匹配，因而大量应用与转炉工序。VD/V0D(真空脱气/真空吹氧脱气)装置则是将钢水罐放置在真空密封罐内进行真空处理，处理时间短、钢水处理量大。上述各种真空脱气冶炼炉都包括一真空系统，为一种可以抽真空的装置，安装在真空冶炼炉的排气设备出口，用以实现真空冶炼炉炉腔内的需要的真空效果。
[0003]在现有技术的真空冶炼炉中，大多使用多级全蒸汽喷射栗组成的真空系统作为循环气体处理设备，包括前端三级的增压蒸汽栗、后端二级的蒸汽喷射栗，以及三个蒸汽中间中央冷凝器，用于避免过多的水蒸汽对系统真空造成影响；也有一些使用全机械真空栗组成的真空系统作为真空脱气设备，包括前端二级或三级罗茨栗以及后端一级干式螺旋栗。
[0004]多级全蒸汽喷射栗组成的真空脱气系统，需要消耗大量的蒸汽，所述蒸汽的一般来源自转炉时产生的余热蒸汽和自备的燃煤锅炉产生的蒸汽。在水被加热变成蒸汽、蒸汽通过管道阀门输送，蒸汽喷射减压相变等过程中，蒸汽作为一种能源被消耗损失，能量的转换效率非常低，能源消耗巨大。而且，若是采用燃煤锅炉产生蒸汽，蒸汽及其冷凝水会夹带冲刷大量炉灰和精炼出来的有害物质溶入水中，以及生产过程产生的近120分贝的噪音，都会造成环境的重大污染。
[0005]全机械真空栗组成的真空脱气系统，不需要消耗蒸汽，而是采用电能驱动机械栗抽真空，其消耗的能量(转换成热量大卡)同比蒸汽喷射栗要节省了 80%左右，但机械真空栗很难处理高温以及粉尘含量较高的气体，因此在采用机械真空栗作为真空冶炼炉的真空系统需要在系统之前配备真空布袋式过滤器以及降温装置，而且转炉产生的余热蒸汽不能得到充分利用，只能散失。该系统稳定性较差，故障率较高，而且成本较高，一套完整的机械真空栗的真空系统的生产成本比一套完整的蒸汽喷射栗的真空系统的生产成本要贵4-5倍左右。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种用于真空脱气冶炼炉的真空系统，将传统蒸汽真空系统和机械真空系统各自的优点相结合，有效解决了现有技术的真空脱气设备存在的能源浪费严重、环境污染严重、生产成本过高等技术问题。
[0007]为解决上述问题，本发明提供如下技术方案:一种用于真空脱气冶炼炉的真空系统，包括冶炼炉，所述冶炼炉通过真空主管与蒸汽增压栗连接，所述蒸汽增压栗与中央冷凝器连接，其特征在于所述真空系统还包括与真空主管连接的真空沉降罐，与真空沉降罐连接的罗茨机械真空栗，所述罗茨机械真空栗与牵引螺杆式真空栗相连，所述罗茨机械真空栗与第一中央冷凝器连接，所述真空沉降罐与蒸汽增压栗通过一切换机构与冶炼炉连接。
[0008]所述蒸汽增压栗包括依次连接的第一蒸汽增压栗、第二蒸汽增压栗和第三蒸汽增压栗;所述第一蒸汽增压栗的进气口通过所述切换机构连接至冶炼炉的排气口；所述第三蒸汽增压栗排出口连接至第一中央冷凝器。
[0009]所述真空沉降罐通过所述切换机构连接至冶炼炉的排气口，罗茨机械真空栗包括依次连接的第一级罗茨机械真空栗、第二级罗茨机械真空栗、第三级罗茨机械真空栗;所述第一级罗茨机械真空栗的进气口连接至真空沉降罐，所述第三级罗茨机械真空栗的排气口通过一气动阀门连接至第一中央冷凝器，所述第三级罗茨机械真空栗排气口还通过气动闸板阀与牵引螺杆式真空栗的进气口连通。
[0010]所述切换机构包括设置在真空主管入口与第一蒸汽增压阀之间的第一气动阀门，以及设置在所述真空主管入口与真空沉降罐入口之间的第二气动阀门。
[0011]该真空系统还包括第四蒸汽增压栗、第五蒸汽增压栗、第二中央冷凝器及第三中央冷凝器;所述第一中央冷凝器通过所述第四蒸汽增压栗连通至所述第二中央冷凝器;所述第二中央冷凝器通过所述第五蒸汽增压栗连通至所述第三中央冷凝器;所述第三中央冷凝器的排气口连通至所述真空系统的排气口。
[0012]本发明的另一目的是提供一种用于真空脱气冶炼炉的真空系统的控制方法，将传统蒸汽真空系统和机械真空系统各自的优点相结合，有效解决了现有技术的真空脱气设备存在的能源浪费严重、环境污染严重、生产成本过高等技术问题。
[0013]为解决上述问题，本发明提供如下技术方案:一种用于真空脱气冶炼炉的真空系统的控制方法，其特征在于首先第一气动阀门打开，从真空冶炼炉出来的气体从第一蒸汽增压栗进口进入到第二蒸汽增压栗再到第三蒸汽增压栗，最后进入第一中央冷凝器;同时，第一级罗茨机械真空栗，第二级罗茨机械真空栗，第三级罗茨机械真空栗开始运行，牵引螺杆栗作为前级栗保持罗茨机械真空栗正常运行；当系统真空达到一定真空值时，第一气动阀门关闭，第二气动阀门打开，气体从真空沉降罐再到第一级罗茨真空栗进入至第二级罗茨真空栗再到第三级罗茨真空栗，最后进入第一中央冷凝器，此时牵引螺杆式真空栗的气动闸板阀关闭，开始保养运行，由第四蒸汽增压栗和第五蒸汽增压栗作为前级栗。
[0014]本发明所述的用于真空脱气冶炼炉的真空系统，还包括一个牵引螺杆栗，当冶炼炉开始运行时，此时真空度比较差，且产生大量的粉尘，则气体通过第一级蒸汽增压栗蒸汽喷射栗至第二级蒸汽增压栗蒸汽喷射栗再到第三级蒸汽增压栗蒸汽喷射栗进入第一中央冷凝器。此时第一级罗茨机械真空栗，第二级罗茨机械真空栗，第三级罗茨机械真空栗开始运行，由于此时罗茨机械真空栗无任何负载，需要一个牵引螺杆栗作为前级栗保持罗茨机械真空栗正常运行。当系统真空达到一定真空值时，此时粉尘较少，通过气动阀的切换，气体从真空沉降罐再到第一级罗茨真空栗进入至第二级罗茨真空栗再到第三级罗茨真空栗，最后进入第一中央冷凝器。且此时螺杆栗的进口阀门关闭，开始起保养运行。由第4蒸汽喷射栗和第5蒸汽喷射栗作为前级栗。此时第一蒸汽增压栗，第二蒸汽增压栗，第三蒸汽增压栗停止运行，从而有效降低了运行能耗。第一中央冷凝器仅仅作为缓冲罐，不需要进水水冷，从而降低了冷却水的消耗。
[0015]本发明优点在于，提供一种蒸汽喷射栗与机械真空栗混合组成的真空系统，具有能源浪费少、粉尘影响小、能耗低，混和灵活使用等诸多优点。国内目前所用的真空冶炼炉(RH，VD，V0D等真空炉)绝大多数为蒸汽喷射栗时真空系统，都可以将其改造成本发明所述的真空系统，改造成本较低，改进效果明显，可以节省能源30%左右，大幅降低冶炼炉产生的粉尘对真空效果的不良影响。
【附图说明】
[0016]图1为本发明所述用于真空脱气冶炼炉的真空系统的结构示意图。
[0017]图中包括:
1-第一级罗茨机械真空栗，
2-第二级罗茨机械真空栗，
3-第三级罗茨机械真空栗，
4-牵引螺杆式真空栗，
5-气动阀门，
6-第一气动阀门，
7-真空沉降罐，
8-第二气动阀门，
9-第一蒸汽增压栗，
10-第二蒸汽增压栗，
11-第三蒸汽增压栗，
12-第一中央冷凝器，
13-第二中央冷凝器，
14-第三中央冷凝器，
15-第一级罗茨机械真空栗主进气管道，
16-第二级罗茨机械真空栗主进气管道，
17-第三级罗茨机械真空栗主进气管道，
18-第三级罗茨机械真空栗排气管道汇总管。
【具体实施方式】
[0018]以下结合附图详细说明本发明的【具体实施方式】，使本领域的技术人员更清楚地理解如何实践本发明。应当理解，尽管结合其优选的具体实施方案描述了本发明，但这些实施方案拟阐述，而不是限制本发明的范围。
[0019]如图1所示，本发明在工作中，第一蒸汽增压栗9的进气口和真空沉降罐7与真空冶炼炉连接，通过第一气动阀门6，第二气动阀门8进行切换开关。当系统从一个大气压开始，从冶炼炉出来的气体(此刻气体含有较大粉尘)，第一气动阀门6打开，气体从第