舞钢VD/VOD真空精炼系统调试及常见故障分析

摘要：VOD（Vacuum Oxygen Decarburization）真空精炼系统是舞钢提高钢板质量的核心设备，是确保产品质量的重要手段之一， VOD真空精炼系统采用过热干饱和蒸汽作为动力，将钢水包置于真空罐内，在拉瓦尔喷嘴（1）的作用下，使真空罐内的压强降低至66.7Pa以下，同时对钢液进行吹氩搅拌，以达到脱除钢液中的有害气体，特别是H2、N2、和残留O2的目的，（同时具备在真空作用下利用残氧脱碳的功能），从而保证钢水的纯净度，使钢液的物理和化学性能、成份达到舞钢的内控标准。本文就VOD真空精炼系统原理、系统构成、系统调试和常见故障进行了分析说明，并结合生产情况，做一些小结和探讨。                                          

关键词：拉瓦尔喷嘴；蒸汽喷射真空泵；真空泵系统；系统调试；常见故障分析。

1、引言

舞钢的VD/VOD真空精炼系统，由四级蒸汽喷射泵及三台水环泵组成，同时第四级泵采由两个并联的蒸汽喷射泵组成。VOD真空吹氧、脱气精炼装置是舞钢生产高质量钢板的重要核心设备，真空度的高低直接影响着钢水质量和炼钢生产的有序进行。

2、拉瓦尔喷嘴的构造及原理

拉瓦尔喷嘴又称拉瓦尔喷管，经常用于火箭发动机及航空发动机，由两个锥形管构成，这种构造可使气流的速度因锥形管截面积的变化而变化，使气流从亚音速到音速，直至加速到超音速。蒸汽喷射真空泵就是利用这个原理产生负压从而达到对钢液抽真空的目的。

3、由拉瓦尔喷嘴构成蒸汽喷射泵系统

蒸汽喷射真空泵由泵体、冷凝器、真空管道、电控等部分组成。各级喷射泵均采用拉瓦尔喷嘴、减压室、喉管及扩压器组成。蒸汽喷射泵采用的是干饱和蒸汽作为动力，舞钢现在所用的VD/VOD炉经过多次的技术改造和设备性能优化，正常工作时，蒸汽压力参数为1.0MPa。蒸汽消耗由原设计的20T/h,降低到目前的约9T/h(钢包容量125T)。如图1所示为蒸汽喷射泵

                                     图---1 蒸汽喷射泵

具有一定工作压力的工作水蒸汽通过拉瓦尔喷嘴，工作水蒸气减压增速（蒸汽的势能转化为动能），以超音速喷入吸入室，使减压室产生一个负压区，炉气由吸入口进入吸入室，蒸汽与炉气成为混合气体通过喉管进入扩压器后减速增压并进入冷凝器内，在冷却水的喷淋作用下，高温状态的水蒸气与冷却水进行热交换，水蒸气被冷却水冷凝成凝结水并随冷却水一起由冷凝器底部的下水口排出至水封池内，而被抽炉气则由冷凝器上方的出排口至末级喷射泵排入大气。

4、真空泵系统

图2为舞钢目前采用的VD/VOD真空泵系统

图---2  VD/VOD真空泵系统

舞钢的VOD真空精炼系统，由四级蒸汽喷射泵及三台水环泵组成，同时第四级泵采由两个并联的蒸汽喷射泵组成，用于VOD/VD操作时的转换。目前VD/VOD真空泵系统{zh0}的性能指标在9min达到0.3 Pa，（一级喷射器进口处，用麦氏真空计测量）。真空罐内的真空度10分钟左右就能够稳定在15~30Pa,因为钢液中的有害气体特别是H只有在66.7Pa的压强下才能从钢液中分离出来，一般情况下H含量只有低于5ppm时，才能满足钢板一级探伤合格的要求。

真空精炼系统的综合调试，基础是要在确保各分项系统均能正常工作的条件下进行。首先对各分项系统进行独立的试车，关键是确保整个真空系统的密封泄漏问题，要在精密泄漏测量仪器的检测下进行，确保任何一个法兰接口和有可能泄漏的连接部分均密封可靠，这是一个非常重要的前提。否则，一切调试均无法进行。

A. 综合调试前的准备：

1.检查各设备的在线状况；包括各控制阀门的动作、车辆的动作、在线仪表的显示、控制台的操作灵敏度等

2.检查动力介质的参数；包括：水、电、汽、压缩空气

3.检查真空管道所有法兰的连接和密封状况，特别是真空罐盖车的大密封状况，真空管道及破坏真空阀的密封状况（特别建议：凡涉及真空管道法兰的密封，均应采用耐热硅橡胶或氟橡胶密封垫片、O形密封圈。必要时采用水冷法兰）

4.安全防护到位

B.单项试车        （在无动力介质状况下）

1.地面车辆动作、罐盖提升动作、破坏真空阀门动作、喷射泵各蒸汽阀门动作、喷射泵切换阀门动作、吹氩系统动作、

2.仪器仪表信号检查、数字显示仪表屏幕检查

3.联络通讯工具检查、专用检测仪器到位

4.常用备品件准备，包括密封件、大“O”封等

5.试车人员安排到位、并准备好记录，防噪音个人防护用品佩戴齐全

6.特别建议：试车人员严禁在汽包及蒸汽管道法兰处停留

C. 喷射泵试车   （原则：先送水，后送汽）

1.送冷却水。压力0.5MPa    温度：小于32℃

2.送蒸汽。压力：0.8MPa   温度：179℃

3.依次按喷射泵启动程序启动各级喷射泵

4.检查各冷凝器排水温度，达到规定水平，否则调整冷凝器进水阀门，达到标准为止   （由于喷射器设计的级数不同和该级冷凝器内的真空度不同，排水温度的要求应适当小于该级冷凝器内水沸点以下5℃为宜）

5.检查各项泄漏指标。全部真空系统总泄漏量不允许超过15Kg/h干空气。（一般情况下，为了节能降耗，处理容量为125T钢液的钢包，真空泵的抽气能力在线实测在350Kg干空气/h时就能满足生产需要。如果抽气能力过大，将造成动力介质蒸汽的巨大浪费，相应的锅炉也要做的很大）

6.检查真空罐内的真空度。冷试12分钟应达到66.7Pa，热试8分钟左右应达到66.7Pa

7.真空罐盖密封圈应良好，真空罐盖与真空罐扣合位置准确

8.设备工作介质无泄漏点、运动无卡阻、操作过程流畅，自动监测数据正常

6。舞钢VOD真空精炼系统常见故障分析

真空泵故障发生时，最终的结果就是——最终真空度达不到66.7Pa。最常见的故障原因可存在于以下几个部位：

  （1）现象：从启动一直到2级泵均正常，但当1级启动后真空度出现反弹现象，总是在100—150帕左右波动，这时候要考虑1级泵内部蒸汽进气管道与拉瓦尔喷嘴连接部分是否有砂眼引起蒸汽的内泄问题，一般情况下，如果喷嘴是分体的，其密封泄漏也有可能。

   以上现象出现时，还有另外的原因造成，就是一直抽不下去，系统真空度维持在120Pa左右，这种现象的原因极有可能是主泵内结冰或真空水平管道内存水造成的。

   （2）当主泵3级启动后，抽真空速度慢，2级启动后更慢，在自动状态下，可能1级就无法启动。

    这种现象的出现问题是：

    a:如果将B列泵手动重新启动，故障消失，肯定是B列开关阀泄漏造成的，在有钢的情况下，假如蒸汽条件满足时，可带一级B泵处理完钢水后再检修。

    b：当B列泵重新启动后，系统真空度状态不变，那么，就是真空管道或真空罐泄漏的问题，如果泄露量很大，无法在真空罐内建立66.7Pa的真空度，只有破坏真空，停车处理。

    假如真空罐上有摄像头的话，就可以排除钢包漏钢的因素，也可以排除水冷挡热盖漏水的故障，但是，不能排除吹氩管破裂的故障，（假如是双吹氩时），也不能排除真空罐大“O”封损毁的问题。

   如果有手持式真空探测仪，这些故障在线都能够及时检测到，如果没有的话，只能破坏真空中断冶炼。（手持式真空泄漏探测仪是真空精炼设备的必备工具）

    c：如果真空度慢慢逐炉反弹，由原来30Pa逐炉反弹至66.7Pa以上，这些故障主要是1，2，3级喷射器内部有积灰造成的。

    但是，主冷凝器水温升高，有时也造成这种现象，蒸汽压力变化也可能产生这种现象，特别是冬季，更容易出现。

还有我们最不愿意看到的：A列泵经过检修后某一级喷嘴堵了。结果是返工。（一般是{dy}次加载蒸汽试车时，检修的遗留物被蒸汽吹到了喷射器的喷嘴处，尤其是在线焊接蒸汽管道时漏入管道内的焊渣）

总之，真空精炼设备的综合调试是一个复杂和繁杂的过程，反复配比，以达到{zj0}的抽气效果。要求对每一个参数都应xx掌握，特别是现场的工作和技术人员必须熟练掌握喷射泵每一个部位的在线情况和工作状况，做到能够及时处理设备故障，因为，真空处理设备有它的特殊性，即要求设备作业时确保{bfb}完好，不允许热停，一旦发生热停，该炉钢就报废了。 

6、结语

从德国VAI公司引进的VD/VOD真空精炼系统，作为控制舞钢钢板质量的关键设备，发挥了巨大的作用。高级别钢种的开发和生产，均在该设备上进行，如：奥运会主场馆鸟巢、水立方等主要结构均采用舞钢生产的高级别钢板，怎样进一步发掘VD/VOD设备的技术潜能，确保设备{bfb}的完好率，仍是我们下一步需要研究的课题。

注释（1）（拉瓦尔喷嘴又称超音速喷管，由瑞典人拉瓦尔发明，因此又称拉瓦尔喷管。这种构造可使气流的速度因喷射截面积的变化而变化，使气流从亚音速到音速，直至加速到超音速N倍。）

好久没来搜狐博客了，抱歉了！