车间主体设备的设计(7)

铝和碳分别装入另一组料仓，经电磁振动给料器或旋转给料器加入真空室。

图1 双真空室平移式

3.3.1 处理时间

处理时间t是指钢包在RH工位停留时间。该时间的大部分在进行真空脱气，所以脱气时间略小于处理时间。为了使钢液充分脱气，需要保证足够的脱气时间，即处理时间。处理时间TC取决于允许的钢液温降和处理过程中钢液的平均降温速度?T(℃/min)，即：

t?TC?T =

40=31 1.3式中 TC——处理时允许的温降/ ℃，40℃

?T——处理时平均温降速度/ ℃/min，取为1.3℃/min

为了弥补处理时的温降，需要脱气处理的炉号，其出钢温度比不处理的同钢种钢要高出20～30℃。又由于处理后的钢液含气量及夹杂物含量的减少使钢液黏度下降，因此开浇温度可比未处理的同钢种钢降低20～30℃ 。这样就赢得了必要的脱气时间。如其它条件（操作工艺，车间布置）相同，处理时允许的温降大约40～50℃。一般来说，允许温度损失不会有太大的波动，所以处理时间就决定于脱气时的平均降温速度?T。而降温速度?T主要与处理容量、钢包和真空室的预热温度、处理时加入的添加剂的种类和数量以及渣层厚度、包衬材料的热导率等因素有关。其中钢包和真空室的预热温度，特别是真空室的预热温度，对

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?T影响最大。因此，为了保证足够的处理时间，真空室要充分预热。

3.3.2 循环流量与浸入管的计算

循环流量w（t/min）是指单位时间内通过真空室的钢液量。也称循环速率，是一个重要的工艺参数。w主要取决于上升管直径和驱动气体流量。当?=4～5时，根据处理容量要求的脱气时间确定w值。

（1）德马克麦索(DEMA G MESSO)公司根据自己多年的设计经验, 总结出更为简化的公式如下:

W?(TRerf0.05467)2?0.667M

=0.667×250 =166.75t

TRerf?0.05467W=0.706m

式中Q——环流量，t/min

TRerf——浸入管直径，m

M——钢水重量，t/炉

（2）循环管的长度按下式计算：循环管垂直高度为： H?B?h0=1.4+0.4=1.8m

H——循环管垂直高度，m

B——当抽气至一定真空度时大气压差支持的钢液柱高度，m 。

h0——循环管浸入钢液的深度，一般为0.25～0.40m 。 3.3.3 循环因数

循环因数?是指处理过程中循环钢液的当量次数，即通过真空室的钢液总量与处理容量之比。循环因数受包内钢液混合状况的影响。如果下降管内的钢液速度适当，使脱气后的钢液恰好流到钢液底部（脱气后比重增大）。然后沿包壁向上扩散，不产生涡流的话就能达到最快的脱气效果，所以下降管管径应适当（比上升管小）。为了保证充分脱气 , ?值应适当选的大一些。

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??wt166.75?31==21 V250式中w——循环流量t/min ,取为45t/min

t——脱气处理时间min

V——钢包容量t

3.3.4 真空度

真空度是指RH处理时真空室内可以达到并且保持的最小压力。对于一般钢种（对气体含量要求不高的）并不需要太高的真空度，通常控制在几百帕范围内。经验表明如果钢中的氢降到1.5?10?4%以下，也就是低于铁素体中的溶解度极限，即可完全排除引起白点的敏感性。从热力学角度考虑，真空度达到310Pa即能满足要求。考虑动力学条件和其他因素真空度达到的影响，真空度选在13～66Pa。 3.3.5 真空泵的抽气能力

真空泵的抽气能力大小，应根据处理钢种、处理容量、处理时间、循环流量以及处理过程中的脱气规律来确定。

根据热力学和动力学分析可知, 对于一般钢种来说, 并不需要太高的工作真空度就可满足脱气要求。通常, 工作真空度控制在67～134Pa的范围内。在确定工作真空度下的真空系统抽气能力时, 除了考虑抽出钢液放出的气体外, 还需考虑在处理过程中所应用的惰性气体量和反应生成的气体等。本设计中选择处理容量为250t的真空泵。

德马克麦索公司设计的四级真空泵的抽气能力见表4。

表4 麦索公司的四级真空泵抽气能力

真空能力，kg/h 处理容量,t 67Pa 100 150 175 250

3.3.6 真空脱气室设计

450 550 650 750 6700Pa 1600 2600 3000 3200 13300Pa 2700 3500 4600 6000 23

真空脱气室为圆筒形容器，外壳由钢板焊成、内衬耐火材料。一般由顶部(顶盖)、中部和底部组成。底部连通循环管(上升、下降管)二支。而循环管在结构上又由两段连成，上段与真空室底壳连接，下段与上段用法兰盘连接，下段即是工作时侵入钢水的部分，用法兰盘连接是为了便于更换和修砌吹氩件——吹氩扩散环或吹氩喷嘴(喷射砖)。真空室顶部有加料孔、排烟孔、摄像孔等。中上部有通向排气抽真空系统的排气孔两个。有加热电极棒的装入孔。

脱气真空室应能使钢水进入后有适当长的停留时间，和足够的脱气表面积，脱气过程中热损失要小和易于维护。

真空脱气室尺寸：真空脱气室的尺寸系指它的内径和高度。内径主要与钢液循环流量、循环管管径及钢液在脱气室停留时间有关。

钢液在脱气室内的停留时间对脱气反应进行的程度以及合金的熔化及其均匀化都有重要作用。停留时间和反应速度决定了真空脱气室中的物质迁移互换程度。反应速度与传质系数、钢液有效表面积及反应成份的浓度差有关。由于各种物质的传质系数不同，脱氢反应时间较短，而CO反应时间较长，这样就分别要求不同的停留时间。根据实测，钢液在脱气室内的平均停留时间为5～7S。

知道钢液在脱气室内平均停留时间、下降管直径和循环流量，就可按下式求出脱气室半径：

R?tW?0.394?0.00132rW6166.75?0.39??0.0013270.64166.75 = 式中R——脱气室半径，cm

r——下降管半径，cm

?——气压高度与循环高度之差，cm

W——循环流量，t/min

t——平均停留时间，min 3.3.7 提升气体流量的确定

浸入管直径一定时,提升气体流量有一个最佳值, 超过这个最佳值的量越大,

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真空室内喷溅就越大。根据这个原因, 提升气体流量确定如下:

?F?(0.75～1）?S=(0.75～1）? =(0.75～1）3.14?70.62 4?4TRerf2

=2935～3913 （NL/min）

式中: F ——提升气体流量，NL/min

S ——浸入管截面积，cm2

根据上式，本设计中RH真空处理装置提升气体的流量在2935～3913NL/min。 3.3.8 RH主要工艺参数

表5 RH工艺参数 参数名称 处理容量/t 处理时间/min 真空度/Pa 真空泵抽气能力Kg/h（67Pa） 循环因数 提升气体流速(NL/min)(67Pa) 4 连铸部分的设计 4.1 连铸机的主要设计参数 4.1.1 钢包允许浇铸时间

为了使钢包内的钢液不致因散热太多而形成包底柠壳，又能充分发挥其延长浇铸时间的潜力，保证浇铸的顺利进行，必须适当的确定不同容量的钢包允许浇铸时间。

数值 250 31 13～66 750 21 参数名称 浸渍管内径/mm 真空室容积/m3 高度/m 真空室内径/m 氩气喷嘴数 数值 ?706 29 10.8 2.4 10 2935～3913 Tmax= f(lgG?0.2)/0.3；Tmax=

10?(lg250?0.2) =73.26 min

0.3Tmax——钢包允许的最长浇铸时间，min G——钢包的容量，t

f——质量系数，要求严格的钢种f=10，要求较低的f=16 实际的浇铸时间要求小于最大浇铸时间，这里取为42min 。

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