小包型钢包真空精炼炉的设计

D0I:10.13374/i.1ssrm1001-053x.1981.02.003 北京钢铁学院学报 1981年第2期 小包型钢包真空精炼炉的设计 北京钢厂贾继芳 执笔 北京钢铁学院马廷温 摘 要 本文简述我国自行设计和研制的第一台15吨/25吨小包型钢包真空精炼炉的工 作原理，主要性能参数和小包型钢包真空精炼炉特点，供从事于此项工作的技术人 员参考。 钢包真空精炼法在特殊钢生产中发挥了显著的技术效果。目前国外炼钢车间的一个鲜明 特点是，钢包真空精炼炉在设备组成中占据突出的位置，承担着炼钢过程中除熔化以外的各 种工艺操作，即通过它对各种冶炼设备所提供的初炼钢水进行电弧加热、感应搅拌、真空脱 气、脱氧、脱硫、脱碳、造渣、合金化、调整钢液成分和温度等精炼。国内外钢包真空精炼 炉生产实践表明：它与初炼炉（电炉、 转炉、平炉等)匹配运用，不仅能提高钢 的质量，还能收到提高初炼炉生产率、 降低能耗等综合经济效果。 为改变我国特殊钢生产的面貌，提 捷作家 高钢的质量，北京钢厂与北京钢铁学院 ⑤ 等单位协作，自行设计制造了我国第一 ⑥ 钢包真空精炼炉，通过前一段工业性台 ① ② 生产试验的考验证明，这台设备的设计 是成功的，技术性能是先进的。 北京钢厂钢包真空精炼炉，是针对 该厂5吨及10吨电炉而设计的钢液炉外 真空精炼设备，公称容量15吨/25吨 是目前所见报导中容量最小、包型最小 的钢包真空精炼炉。这台设备由电弧 图1北钢15吨/25吨钢包真空精炼炉故备布置图 加热装置、电磁感应搅拌装置和真空系 1-钢包车，2-钢包；3-电磁感应搅拌器，4-真空炉 盖，5-真空系统，6-加热炉盖，7-150公斤/时蒸汽 统三个主要部分组成。精操炼作中，有喷射泵。 #本文1980年10月11日收到。 核设备于1979年12月鉴定通过，并获北京市1979年度科研成果一等奖和治金部科研成果 二等奖。 28

北 京 钢 铁 学 院 学 报 年 第 期 小包型 钢包真空精炼炉的设计 北 京 钢 厂 贾继芳 北 京钢铁 学院 马廷沮 执 笔 摘 要 本文简述 我国 自行设计和研 制 的第一 台 吨 吨 小 包型 钢包真空精炼炉 的工 作原理 ， 主 要 性 能参 数 和小 包型钢包真 空 精炼炉特点 ， 供 从事于此项 工 作 的技术人 员参 考 。 钢 包真空精炼 法在特殊钢生 产 中发挥 了显著 的技术效果 。 目前国外炼钢 车间的一个鲜 明 特点是 ， 钢 包真空精炼炉在设 备组 成 中 占据 突出的位 置 ， 承担 着炼钢过程 中除熔 化 以 外 的各 种 工 艺操作 ， 即通 过 它对 各种 冶炼设 备所提 供 的 初炼钢 水进 行 电弧加 热 、 感应搅拌 、 真 空脱 气 、 脱 氧 、 脱 硫 、 脱碳 、 造 渣 、 合 金化 、 调 整钢 液 成分 和 温度等精炼 。 国内外钢 包真空 精炼 一 口侧 炉生产实践表 明 它 与初炼炉 电炉 、 转炉 、 平炉 等 匹 配运 用 ， 不 仅能提 高钢 的质量 ， 还 能收 到提高初炼炉生 产 率 、 降低 能耗 等综 合经 济效果 。 为改 变我 国特殊钢生 产 的面 貌 ， 提 高钢 的质 量 ， 北 京钢厂 与北 京钢 铁学院 等单位协作 ， 自行设 计制造 了我 国第一 钢 包真空 精炼炉 ， 通 过前一段 工业 性台 生产试 验 的考验证 明 ， 这 台设 备 的设 计 是 成功 的 ， 技术性 能是 先进 的 。 北 京钢厂 钢 包真空 精炼炉 ， 是针 对 该厂 吨 及 吨 电炉而设 计 的钢液 炉外 真空 精炼设 备 ， 公 称 容 量 吨 吨 是 目前所 见 报导 中容 量 最小 、 包型 最 小 的钢 包真空 精炼炉 。 这 台 设 备 由 电弧 加热装置 、 电磁 感应 搅拌装置 和真空 系 统三个主 要 部分组 成 。 精操炼作 中 ， 有 、谬飞工毙声 图 北 钢 吨 吨钢包 真 空精炼炉 殷备布 置 图 一 钢包 车， 盖 一 真 空 系 喷射泵 。 钢包， 一 电磁 感应 搅拌器 ， 一 真 空 炉 统 ， 一 加 热炉盖 一 公 斤 时蒸 汽 本文 年 月 日 收到 。 核 设备 于 年 月鉴定 通过 ， 并获北 京市 年度 科研 成 果一 等奖 和 冶金部 科研成 果 二 等奖 。 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1981．02．003

吊装、加热、真空三个工艺位置、平面布置如图1。小包型给设计工作提出了许多难题，也 构成了这台精炼炉结构上的一些技术特点，现在分别简介如下。 一、钢 包 在钢包真空精炼炉中，钢包是一个与加热、搅拌、真空都有着密切关连的要部件。它 既是接运钢水用的钢包，又是加热用的炉体，当对钢液进行真空精炼时，它又成为一个气密 :性良好的真空容器。该真空精炼用钢包与普通钢包的区别主要有以下几点： ,1,几何形状为园柱形，没有锥度，外形细而长。因此，也有人把它叫做炉筒。 2.钢包熔池面以上至包口，留有足够的“自由空问高度”，以适应真空精炼时微烈的 碳氧沸腾，防止钢渣喷禨破坏钢包法兰密封面和真空炉盖等构件。这一空间高度依钢包容量 的大小而不同，一般在900-1500毫米之间，北京钢厂的这个钢包取值为1100毫米。 3.钢包外壳及耳轴，采用全焊接结构，并对焊缝有严格的气密性要求。钢包的上部设 有空心矩形截面的水冷园环（图2），园环的上表面即为钢包法兰密封面，要求加工平整， 以保证与真空炉盖形成可靠的密封。 4.由于电磁感应搅拌的要求，包壳整体或局部（与搅拌器对应的侧面)川无磁性奥氏 体不锈钢板焊制，以便使搅拌器的磁场穿透到钢液中去，避免包壁因感应电流而发热。北京 钢厂真空精炼炉钢包，是整体用无磁性奥氏体不锈钢板焊接的，钢板厚度为20毫米。钢包 结构及主要尺寸如图2所示。为了便于选择钢包用板材的厚度，推荐如下经验数据供参考： 20一60吨钢包，包壳钢板最小厚度为20毫米。 70一150吨钢包，包壳钢板最小厚度为25毫米。 中2040 2600 5 20 6 图2钢包结构图 1一法兰密封面；一水冷圈；3一取样孔，4一耳轴，5一包壳，6一领包吊环。 5,钢包结构尺寸的决定，不仅考虑容量，更主要的是考虑钢液在精炼过程中，能充分 发挥感应搅拌的效果，同时又能尽量避免电弧对包壁的冲蒯，减少包衬耐火材料的耗损。因 9

吊装 、 加热 、 真空三 个工 艺位置 、 平面 布置 如图 。 小 包型 给设 计工作提 出 了许 多难 题 ， 也 构 成 了这 台精炼炉结构上的一 些 技 术特 点 ， 现 在分 别 简介如 下 。 一 、 钢 包 在钢 包真空 精炼炉 中 ， 钢 包 是一个 与加热 、 搅拌 、 真空 都有着 密切 关连 的重 要部件 。 它 既是 接运 钢 水 用 的钢 包 ， 又是 加 热用 的炉体 ， 当对钢液进 行真空 精炼 时 ， 它 又 成 为一 个气 密 性良好的真空 容器 。 该真空 精炼 用钢 包 与普通 钢 包 的 区别 主 要 有以 下 几 点 几何形状 为园柱形 ， 没有锥度 ， 外形 细而长 。 因此 ， 也 有人 把 它 叫做炉筒 。 钢 包熔 池 面 以 上至 包 口 ， 留有足 够 的 “ 自由空 问高度 ” ， 以 适 应 真空 精炼 时 激烈 的 碳氧 沸腾 ， 防止 钢 渣喷 溅破 坏钢 包法兰 密封面 和 真空炉盖等构件 。 这 一 空 间高度 依钢 包容量 的大小而不 同 ， 一 般 在 卜 毫米之 间 ， 北京钢厂 的这个钢 包取 值 为 毫米 。 钢 包外壳 及耳 轴 ， 采 用 全焊 接结 构 ， 并对焊 缝有严 格 的气 密性要 求 。 钢 包的 上 部 设 有空心 矩形截 面 的水冷 园环 图 ， 园环 的上表 面 即 为钢 包 法 兰 密封 面 ， 要 求 加工 平 整 ， 以 保证 与真空炉盖形 成可靠 的密封 。 由于 电磁 感应 搅拌 的要 求 ， 包壳整 体或局 部 与搅拌 器 对应 的侧 面 川 无 磁 性 奥 氏 体不锈钢 板焊 制 ， 以便使 搅拌器 的磁场 穿透 到钢 液 中去 ， 避 免 包 壁 因感应 电流而 发热 。 北京 钢厂 真 空精炼炉钢 包 ， 是 整体用无 磁性 奥氏体不 锈钢板 焊 接 的 ， 钢 板 厚度 为 毫米 。 钢 包 结 构 及主要 尺 寸如 图 所示 。 为了便 于选 择钢 包 用板 材 的厚 度 ， 打卜荐如 下经 验 数据 供 参考 一 吨钢 包 ， 包 壳钢板 最 小厚度 为 毫米 。 一 吨钢 包 ， 包 壳钢板 最 小厚度 为 毫米 。 嘴 、 欠月 小 】… 口 〕 门 图 钢 包 结构 图 一 法 兰 呀 封面 乏一水冷 圈 一 取 样 孔 欢一 耳 轴 一 包 壳， 一 倾 包 吊环 。 钢 包 结构尺 寸 的决定 ， 不 仅 考虑 容量 ， 更主 要 的是考虑 钢 液 在精炼过 积 中 ， 龄 充 分 发挥 感应搅拌的效果 ， 同时又 能尽 量 避免 电弧对 包壁 的 冲测 ， 减少 包衬 耐 火材料 的耗 损 。 因

此，钢包直径D与钢包高度H之间有一定的比例关系（图3）。这一关系是设计钢包、决定 钢包结构尺寸的关键因素。从发挥感应搅拌效果来看，钢包的直径小些好；但从电弧加热的角 度看，为了电极夹持系统结构、布置上的方便，尤其是为了提高包壁耐火材料的使用寿命， 希望加大电极与包壁之间的距离，因此钢包直径大些好，所以，确定钢包结构尺寸时，必须 二者兼顾。瑞典ASEA一SFK公司推荐D/H=0.9-1.2,北京钢厂取D/H=0.66。 把北京钢厂真空精炼炉用15吨/25吨钢包和国外钢包真100 空精炼炉用钢包的结构参数列于表1，供设计时参考。 在我们设计的钢包上，采用了液压驱动的滑动水口，不+ 50 仅省去了复杂的塞杆对中装置，减少了跑钢事故，也为在钢 包中进行吹氩精炼等多种作业创造了条件。同时，还收到了翠 加强搅拌效果，节省耐火材料的良好效果。取消了塞杆，减 0.51.01.52.02.5D/H 少因塞杆冲湖带来的钢中夹杂量，有利于提高钢的质量。 图3搅拌力F与D/H关系 表1 不同容量的精炼炉钢包结构尺寸 参数 外壳直径 包衬内径 钢包总高度 熔池深度 自由高度 容量，吨 (毫米) (毫米) (毫米) (毫米) (毫米) 15/25 2040 1200/1700 3090 1500 1000 30 2300 1770 3370 1740 900 50 2800 2270 4060 2130 1100 60 3300 2760 3280 1300 1250 100 3300 2760 4190 2360 1100 二、电弧加热装置及变压器容量的选择 具有电弧加热手段是钢包真空精炼炉与其它钢包真空处理设备的主要区别之一。初炼炉 的钢水倒入钢包真空精炼炉内，便可在电磁搅拌下进行电弧加热。但是，在精炼炉中电弧加 热的作用不是熔炼，而是补偿加入合金和真空脱气过程中的温降以及烤包温度不足的热损 失，调整钢液温度。因此，所需电力较小，其变压器容量一般为同等容量电弧炉炉用变压器 容量的三分之一。但在生产实践中发现，按这一比例关系选择的变压器，其容量并不尽合 适，因为在以最大功率送电时，对炉衬的损坏严重，因此宜将其容量降到75~80%左右使 用。现将北京钢厂：5吨/.5吨钢包真空精炼炉变压器容量和国外钢包真空精炼炉变压器容量 的选用值列于表2 表2 钢包真空精炼炉匹配变压器容量 炉子容量 (吨) :5/25 20 40 60 100 变压器容址 计算 3300 3200 5100 70G0 9700 (仟伏安) 实际 2800 3000 4400 6500 8000 30

此 ， 钢 包直径 与钢 包高度 之 间有一定 的比例 关系 图 。 这 一 关系是设 计钢 包 、 决 定 钢 包结构尺寸 的关键因素 。 从发挥 感应 搅拌效果 来看 ， 钢 包的直径小些好 但从 电弧加热 的角 度看 ， 为了 电极夹持 系统 结构 、 布置 上的方便 ， 尤其是 为了提高包壁 耐 火材料 的使用寿命 ， 希望 加大 电极与包壁 之 间的 距 离 ， 因此钢 包直径 大些好 ， 所 以 ， 确定 钢 包 结构尺寸 时 ， 必须 二者兼顾 。 瑞典 一 公 司推 荐 二 一 ， 北京钢厂 取 二 。 把北京钢厂 真 空精炼炉用 吨 吨钢 包 和 国外钢 包真 空精炼炉用 钢 包的 结构 参数列 于 表 ，， 供设 计 时 参考 。 拿 在我们设 计 的钢 包 上 ， 采 用 了液压驱 动的滑 动水 口 ， 不 士 仅 省去 了复杂 的塞杆对 中装置 ， 减少 了跑钢 事故 ， 也为在钢 拿 包 中进行 吹氢精炼 等多种 作业 创造了条件 。 同时 ， 还 收 到了 擎 加 强搅拌效果 ， 节省耐 火材料的 良好效果 。 取 消了塞杆 ， 减 少 因塞杆 冲捌带来的钢 中夹杂量 ， 有利于提 高钢 的质 量 。 、 卜 图 搅伴 力 与 关系 表 不 同容量 的精炼炉钢 包结构尺寸 ‘ 一 参数 下藻墓 容量 ， 吨 毫米 包衬 内径 毫米 钢 包 总 高度 毫米 熔 池深度 毫米 自由高度 毫米 八 一一而诊一 一 石石而一 一 缈 三丝色 日︸︸︵， 八 ﹃尸九 遭 二 、 电 弧加 热装 置及 变压 器 容 量的选 择 具有电弧 加热手段是 钢 包真 空精炼炉与其它钢包真空 处理设 备的主 要 区别 之一 。 初炼炉 的钢水倒入钢 包真 空 精炼炉内 ， 便 可 在 电磁 搅拌下进行 电弧 加热 。 但是 ， 在精炼炉中电弧 加 热 的作 用不是 熔 炼 ， 而是 补偿 加入 合 金 和真 空 脱气过程 中的 温降以 及烤 包温 度 不 足 的热 损 失 ， 调 整 钢 液 温度 。 因此 ， 所需 电力较 小 ， 其 变压 器 容量一 般 为同 等容 量 电弧炉炉用 变压 器 容量 的三 分 之 一 。 但 在生 产实践 中发现 ， 按 这 一 比例 关 系选择的变压器 ， 其容 量 并不尽 合 适 ， 因为 在 以 最大功率送 电时 ， 对炉衬 的损坏 严重 ， 因此 宜 将其容量 降 到 一 左右使 用 。 现将 北京钢厂 万吨 一 吨钢 包真空 精炼 炉变 压 器 容量 和 国外钢 包真 空 精 炼炉变压器 容量 的选用 值列 于表 表 钢 包真 空精炼炉 匹 配变压 器 容 量 炉 子 容量 变压器 容 量 屯 计 算 仟伏安 实 际 口 一 到口 侧 寻 口 一 甲，峨， 州 曰曰曰 曰 二州 一 一一一一

电弧加热系统包括：加热炉盖、电极夹持器、电极升降装置及炉用变压器等设备。加热 系统的设计，要着重考虑两方面的问题：一要设法提高热效率，二要尽可能减少电讽对包壁 的热负荷，提高包龄。与国外设备相比，北京钢厂钢包真空精炼炉加热系统有三个特点： 1、短弧加热、使电弧功率转换的热量大部分用于钢液的升温，并将电弧的热辐射减至 最低，有利于提高包衬和炉盖的寿命。 2、电弧稳定、采用快速反应的控制系统，防止发生断弧和电极折断现象，减小了运行 时对电网的干扰，同时保证了电极不产生超调使电极浸入钢液而影响质量。 3、采用了等电抗短网结构。如前所述，由于电磁搅拌的要求，钢包结构中D/H比值有 一定的要求，从而导致钢包炉壳直径比一般电弧炉小得多，这就要求极心园直径也相应地缩 小。由于电极卡头结构和三相电极卡头结构配置上的限制，极心园直径很难缩小到所要求的 程度，因此电极和包衬之间的距离远远的小于电弧炉，以北京钢厂钢包炉为例，采用中200的 电极极心园缩到中600布置起来就相当困难了。这时电极和包衬间的距离(L)只有370毫米 ,我们知道，包衬的耐材浸蚀系数Rε与L有下列关系： Re=Pn.Un/L2 式中P。一电弧功率，U一电弧电压。可见L值减小，将使Rε值成平方关系地增大：。为 使电弧稳定，减少热点冲邢测，设计中采用了三相感抗平衡措施：在变压器二次出线口至电 极把持器的水冷载流铜管前端，软电缆和母线铜排，采用单相往复式交错组合母线及水冷橡胶 套绝缘电缆，这种除组合母线长度稍有不同外，几乎全部对称，电抗值也小，在此基础上又 将中间相水冷导电方式铜管的直径选为，AC相的本，从而收到了三相感抗相等的效果。 为加大电极与包衬之间的距离，缩小极心园直径，国外有的采用把三相电极夹持臂呈三 角形布置的方式，这种布置方法，除为三相电极卡头配置上提供了方便外，也能收到三相感 抗平衡的效果，表3给出了熔池直径与极心园的匹配关系。从表中可以看出，虽然北京钢厂 钢包精炼炉电极与包壁间的间距最小，但由于采取了一些行之有效的措施，仍收到了良好的 效果，加热升温速度1.5一2°c/分，包衬渣线部位的寿命为23次（不加热时为40次）。 表3 精炼炉直径与极心园匹配关系 大同特 瑞典海莱 大同特殊 日本川崎 新日本制 参 数 北京钢厂 殊钢 伏斯钢厂 钢涉川 西宫钢厂 铁八幡 精炼炉类型 钢包精炼炉 LF ASEA-SKF LF ASEA-SKF LF 公称容量 15/25吨 20吨 3C吨 30吨 60吨 60吨 熔池直径 130 167G 1770 1948 2270 200 极心园直径 50 650 600 600 600 810 三、电磁感应搅拌装置 电磁感应搅拌装置是钢包真空精炼炉的重要设备，其作用是在真空脱气和加热过程中， 对钢液进行必要的搅动，使熔池液面不断更新，促进钢渣间的反应，加速钢中气体和非金属 31

电弧 加热 系统包括 加热炉盖 、 电极夹持 器 、 电极升 降装置 及炉用 变压器 等设 备 。 加热 系统 的设 计 ， 要着重考虑 两方 面 的问题 一 要设 法提 高热 效率 ， 二 要尽可 能减少 电弧对 包壁 的热 负荷 ， 提 高包龄、 ， 与国外 设备相 比 ， 北 京钢厂 钢 包真空 精炼炉加热 系统有三个特点 、 短 弧加热 、 使 电弧功率 转换 的热 量大部分用 于 钢液 的升温 ， 并将 电弧 的热 辐射减至 最低 ， 有利 于提 高包衬 和炉盖 的寿命 。 、 电弧 稳定 、 采 用 快速反应 的控 制 系统 ， 防止 发生 断弧 和 电极折断现 象 ， 减小 了运 行 ’ 时对 电网 的干 扰 ， 同时 保证 了 电极不产生 超 调 使 电极浸入 钢液而影 响质量 。 、 采 用 了等电抗短网 结构 。 如 前所 述 ， 由于 电磁 搅拌 的要求 ， 钢 包结构 中 比值有 一定 的 要求 ， 从而 导致钢 包炉壳直径 比一 般 电弧 炉小得 多 ， 这 就 要求极心 园 直 径也 相应 地缩 小 。 由于 电极卡头 结构 和三 相 电极卡头 结 构 配置 上 的限 制 ， 极心 园 直径很 难缩 小 到所 要求 的 程 度 ， 因此 电极和包衬 之 间 的距 离远远 的小 于 电弧 炉 ， 以 北京钢厂 钢 包炉为例 ， 采 用 小 的 电极 极心 园缩到 小 布置 起来 就 相 当困 难 了 。 这 时 电极和 包衬 间的距 离 只 有 毫 米 ， 我们 知道 ， 包衬 的耐 材浸蚀系数 与 有下 列 关系 “ 。 · 。 式 中 一 电弧 功 率 一 电弧 电压 。 可见 值 减 小 ， 将使 。 位 成平方 关系地 增大 ‘ 』。 为 使 电弧 稳定 ， 减少热 点冲侧 ， 设 计 中采用 了三 相 感 抗 平衡措施 在 变压 器二次 出线 口 至 电 极把持 器 的水冷 载流铜管前端 ， 软 电缆 和母线铜排 ，采用 单相往 复式交 错组 合母线 及水冷橡胶 套绝缘 电缆 ， 这 种 除组 合 母线 长度稍有不 同外 ， 几 乎全部对 称 ， 电抗值也小 ， 在此 基础 上又 将中间相 水 冷导 电方 式 铜 管 的直径选为 · 相 的 去 ， 从而 收 到 了三 相 感 抗相 等的效果 。 为加大 电极与包衬 之 间 的距 离 ， 缩 小极心 园 直径 ， 国外有的采 用 把三 相 电极 夹持臂 呈 三 角形布置 的方 式 ， 这 种 布置方 法 ， 除 为三 相电极卡头 配置 上提供 了方便外 ， 也能 收 到三相 感 抗平衡 的效果 。 表 给 出 了熔 池 直径 与极心 园 的匹 配关系 。 从 表 中可 以 看 出 ， 虽然北京钢 厂 钢 包精炼炉电极 与 包壁 问的 间距 最 小 ， 但 由于采 取 了一 些行之 有效 的措施 ， 仍 收 到 了 良好 的 效果 加热升温速 度 一 “ 。 分 ， 包衬 渣线 部位 的寿命为 次 不加热时为 次 。 表 精炼炉直径 与极心 园 匹 配关系 播制 ︸ ︸ 赞 一 ﹄ 洲 殊川 新铁 一一 · 一 大钢︷ 别同珑一一讲涉一，之啊一 一 一 厂 名 参 数 北 京钢厂 大 同特 殊 钢 瑞典海莱 伏斯钢厂 日本 川 崎 西 宫钢厂 精炼炉 类型 公 称 容 量 熔 池直 径 极心 园 直 径 钢 包 精炼炉 吨 只通 弓 ‘少 一 。 ，，电 ，见 。 。 三 、 电 磁 感 应 搅 拌装 置 电磁感应搅拌装置是 钢 包真空 精炼炉 的重 要设 备 ， 其作用 是 在真 空 脱气和加热过程 中 ， 对纲难进行必 要 的搅动 ， 使熔 池液 面不断 更新 ， 促进 钢 渣间的反应 ， 加速钢 中气体和非 金属 ‘ 拟

夹杂的逸脱或上浮，使钢液温度及成分均匀化。 电磁感应搅拌装置主要由感应搅拌器、变压器和低频变频装置组成。 感应搅拌器有园柱形、双片直列形和单片直列形等种类，瑞典ASEA一SKF公司的实 验和实际运行经验认为：直列型搅拌器比园柱型效果好，并认为单片直列式搅拌器已足以产 生使钢液具有一定流动速度的搅拌力，而从经济观点看，却比双片省掉一片搅拌器并减少了 电源设备、节省一半电能。选用单片还是双片，根据钢包容量大小和搅拌力的要求决定，一 般来说，中小型容量的钢包炉采用单片直列形，大容量的采用双片直列形。北京钢厂真空精 炼炉根据钢包结构和搅拌力的要求，采用了双片直列式。感应搅拌器的高度至少应等于钢包 中钢液的高度，以保证每一部分钢液都得到充分的搅拌。安装时搅拌器与钢包之间留有适当 距离，这一距离小了将使搅拌器受热，大了又会减弱搅拌力，一般使这一距离保持在25毫米 左右。 变压器一般选用三相户内油浸自冷式，其容量不受钢包炉容量的影响，大炉小炉基本采 用相同容量的变压器。北京钢厂选用的变压器公称容量为1000仟伏安。 低频变频器的用途是把电源由工频变为所要求的频率，因为低频能使磁场在钢液中的穿 透深度增大。对钢包精炼炉来说最佳搅拌频率为0.5一3.0赫芝。 北京钢厂15吨/25吨钢包真空精炼炉所用电磁感应搅拌器的主要技术参数如下： 搅拌频率：0.3-2.5赫芝，实际使用1.1赫芝。 搅拌速度，0.8米/秒。 变压器功率，公称1000仟伏安，实际使用：350仟伏安（二次）。 最大电流，800一1000安培。 冷却水耗量：蒸馏水2吨/时（循环使用）。 低频电源供给方式：可控硅低频变频器。 四、真空系统设计 在真空精炼炉加热、搅拌、真空这三个基本精炼手段中，真空是重要的一环，它作为一 种精炼手段，从多方面影响着冶金质量。因此，选择一台能充分满足钢液炉外真空精炼工艺 要求的真空泵，设计适应治金环境特点的真空系统，是钢包真空精炼炉设计的关键。 真空系统的设计内容包括：真空泵选型和抽气能力的确定，真空炉盖、活动密封和真空 管路的设计等。北京钢厂15吨/25吨精炼炉真空系统的结构如图4所示。 1工作真空度的选择 大家知道，气体在钢液中的溶解度，与气液界面上的该气体分压强的平方根成正比。实 践证明：在大气下治炼的钢液，不论它真空处理前的气体含量多高，其最终含气量只取决于 真空处理时真空度的高低和在真空下停留的时间长短。按西维尔茨(Sievets).定律计算的 结果表明，要使钢中的最终氢含量达到1PPm,其.工作真空度应在1（壬）以下。考虑到真 空管路的阻力、系统的泄漏等不利因素，龙其是考虑到精炼钢种和精炼工艺的广泛性，多样 性、实际上要使真空泵的极限真空度高于此计算值。我们采用真空度P,=0.5-1（毛)。 2水蒸汽喷射泵及其抽气能力的选择 水蒸气喷射泵的出现，推动了钢液炉外精炼技术的发展。它的设计抽气量几乎不受限 制，可以抽吸任意组分的气体（腐蚀性、含灰尘、水汽、燃爆性气体等）。因此，它非常适 32

夹 杂 的逸脱 或 上 浮 ， 使钢液 温度及成分均匀 化 。 电磁 感应 搅拌装置主 要 由感应搅拌器 、 变压器 和低频 变频装置组 成 。 感应搅拌器 有园柱形 、 双 片直列 形和 单片 直列形 等种 类 ， 瑞典 一 公 司的实 验和实际运 行经 验认 为 直列 型搅拌器 比 园柱型效果好 ， 并认为单片直列 式搅拌器 巳足 以 产 生使钢 液具有一定 流 动速度 的搅拌 力 ， 而从经济观点看 ， 却比双 片省掉一片搅拌器 并减少 了 电源设 备 、 节省一半 电能 。 选用 单片还是双 片 ， 根据钢 包容量大小和搅拌力的要求决定 ， 一 般来说 ， 中小型 容量 的钢 包炉采 用 单片 直列 形 ， 大容 量的采 用 双 片直列 形 。 北京钢厂 真空 精 炼炉根据钢包 结构和搅拌力的要求 ， 采用 了双片直列 式 。 感应 搅拌器 的高度至少应 等于钢包 中钢液 的高度 ， 以 保证每一 部分钢液 都得到充分 的搅拌 。 安装时搅拌器 与钢 包之 间留有适 当 距 离 ， 这 一距 离小 了将使搅拌 器受热 ， 大 了又会减弱搅拌力 ， 一 般使这一距 离保持在 毫米 左右 。 变压 器一 般选用三 相户 内油浸 自冷 式 ， 其容量不受钢 包炉 容量 的影 响 ， 大炉 小炉基本采 用 相 同容量 的变压 器 。 北 京钢厂 选用 的变压 器公 称 容量为 。仟伏安 。 低频变频 器 的用 途是 把 电源 由工 频 变为所 要求 的频率 ， 因为低 频能使磁场在钢 液 中的穿 透 深度增大 。 对钢 包精炼炉来说最佳搅拌频率为 一 赫芝 。 北京钢厂 吨 巧 吨钢 包真空 精炼炉所用 电磁 感应 搅拌 器 的主要技术参数如下 搅拌频率 一 赫 芝 ， 实际使用 赫 芝 。 搅拌速度 米 秒 。 变压器功率 公 称 仟伏安 ， 实际 使用 。 仟伏安 二次 。 最大 电流 一 安培 。 冷却水耗 量 蒸馏水 吨 时 循环使用 。 低 频电源供 给方 式 可 控 硅低 频 变频 器 。 四 、 真空系统设 计 在真空 精炼炉加热 、 搅拌 、 真空 这三 个基 本精炼手段 中 ， 真空是 重 要的一环 ， 它作为一 种 精炼手段 ， 从多方 面 影 响着冶 金质 量 。 因此 ， 选择一 台能充分满 足钢 液炉外真空 精炼工 艺 要求 的真空 泵 ， 设 计适应冶 金环境特 点 的真 空 系统 ， 是 钢 包真空 精炼炉设 计 的关键 。 真空 系统 的设 计 内容包括 真 空 泵选型 和抽气 能力的确定 ， 真空 炉盖 、 活 动 密封和真空 管路 的设 计 等 。 北 京钢厂 吨 吨精炼炉真空 系统 的结构如 图 所 示 。 工 作弃空度的选择 大家知道 ， 气 体在钢 液 中的溶解度 ， 与气 液界面 上的该 气体分压 强的 平方根 成正 比 。 实 践证 明 在大气下 冶炼 的钢 液 ， 不 论它真空 处理前 的气 体 含量 多高 ， 其最终 含气 量只取 决于 真 空 处理 时真空 度 的高低 和在真空下停 留的时 间长短 。 按 西维 尔茨 定律 计 算的 结果 表明 ， 要使钢 中的最终 氢 含量达 到 ， 其工 作 真空 度应 在 千 以 下 。 考虑 到真 空 管路 的阻力 、 系统 的泄 漏 等不 利 因素 ， 龙 其是 考虑 到精炼钢种 和精炼工 艺 的广 泛 性 ， 多样 性 实际 上要 使真 空 泵 的 极 限真 空 度 高于此 计 算值 。 我 们采 用真空 度 二 一 毛 。 水蒸汽 喷射泵 及 其抽 气能 力 的选择 水 蒸气喷 射泵 的 出现 ， 推 动 了钢液 炉外 精炼技术 的发展 。 它 的设 计 抽 气量 几 乎不 受 限 制， 可 以抽 吸 任 意组 分 的气体 腐 蚀性 、 含灰 尘 、 水汽 、 燃爆性气 体等 。 因此 ， 它 非常适

15119193324526 16 图4精炼炉真空系统(1525吨) 1-钢包炉，2-电磁搅拌器，3-水冷套，4-密封橡胶图，一真空炉盖，心-波 纹管，7-保护套，8-活动密封圈，9-水冷管道，10-水冷管道，11-除尘器： 12-薄膜真空计接头，13-放气阀；14-中600真空阀，15-第二极喷射器(2j), 16-第一级喷射器(1j),17-启动第二级喷射器（启2p)18-启动泵冷凝 器(4L),19-启动第一级喷射器（启1p);20-真空蝶阀，21-第一号冷凝 器(1L),22-第三级喷射器(3p)；2?-第二号冷凝器(2L);24-第四级 喷射器(4p),25-第三号冷凝器(3L),2E-第五级喷射器(5L启)在 图中略 于做钢液真空精炼炉的真空获得设备。另外，水蒸汽喷射泵结构简单，易于制造，泵的构件间 无相对运动，易于维修，制造费和运转费用低，单级泵的效洛高。在0.5（毛）下，一台100公 斤/时的水蒸汽喷射泵可与一百余台2H一30型滑伐真空泵或三百余台2X一70型旋片泵等效。 据报导，一台2公斤/时(10一？モ)水蒸汽喷射泵的制造费用仅及同样性能增压泵机组的五 分之二。正因为水蒸汽喷射泵有上述优点，所以目前国内外钢液真空精炼几乎全部采川水蒸 汽喷射泵，近来正迅速地把它的适用范围扩展到真空熔炼技术中。 水蒸汽喷射泵的抽气能力是根据治炼工艺要求和被抽系统的气源尔件决定的。真空精炼 炉的气源主要是由钢水放气量、耐火材料放气量、真空管路内壁放气量以及系统的泄漏量等 项构成的。由于影响因素甚多，尚难给出各项的精确数值。设计中我们根据治金厂环境特点 和蒸汽喷射泵的工作情况，用下述经验公式确定泵的抽气能力（适用于真空度(0.5毛时）， G=(mt+nv+1.5D+0.02Q)1/K(公斤/时) 式中，K为温度修正系数，按表4选择，·为1-30()，1米3容积所需抽气量，v为被抽 客积（米），D为水蒸汽喷射泵的蒸汽耗量（吨/时），1.5为每吨蒸汽放气量〔公斤（气体）/吨 ·(蒸汽)〕，Q为冷却水消耗量（米°/时）；0.02为25℃下每米3水的放气量（公斤/米， 33

卜 二 ‘ 产 洲口户 瞬 一叹 月了币 〕硒刃 父 沁 义 丫荞 喊 又 图 精炼炉真 空 系统 吨 一 钢 包炉 一 电磁 搅拌器 ， 一 水冷套 ， 一 密封橡 胶 圈 二一 真 空 炉 盖 一 波 纹 管， 一 保 护套 一 活 动 密封圈， 一 水 冷 管道 功一 水冷 管道 ， 一 除尘 器 ， 一 薄膜 真 空 计 接 头， 一 放气 阀， 一 小 真 空 阀， 一 第 二 极 喷射器 ， 一 第一 级 喷射器 ， 一启 动第二 级 喷射器 启 一 启 动 泵冷 凝 器 一 启 动 第一 级 喷射器 启 一 真 空 蝶 阀 一 第一 号冷 凝 器 一 第三 级 喷射器 ， 一 第二 号冷 凝器 一 第四 级 喷射器 图中略 一 第三 号 冷凝器 一 第五 级 喷射器 启 在 于做钢 液真空精炼炉的真空 获得设 备 。 另外 ， 水 蒸 汽喷 射泵 结构简 单 ， 易于 制造 ， 泵 的 构件间 无相对运动 ， 易于维 修 ， 制造 费和运 转费用 低 ， 单级泵 的效率 高 。 在 壬 下 ， 一 台 公 斤 时 的水蒸汽喷 射泵 可 与一 百余台 一 型滑伐 真空 泵 或三 百 佘 台 一 型旋 片泵 等效 。 据 报 导 ， 一 台 公 斤 时 一 么 壬 水蒸汽 喷 射泵 的 制造 费用仅 及 同样 性 能 增压 泵 机组 的五 分之 二 。 正 因为水蒸汽喷 射泵 有上述优点 ， 所 以 目前 国 内外钢 液真空 精炼 几 乎全部采 川 水蒸 汽喷 射泵 ， 近 来正迅速 地 把 它 的适 用 范 围扩展 到真空 熔炼 技 术 中 。 水 蒸 汽喷 射 泵 的抽 气 能 力是 根据 冶炼工 艺要求 和被抽 系统 的气源 条件决定 的 。 真 空 精炼 炉 的气 源 主 要是 由钢水放气 量 、 耐 火材料放气量 、 真空 管 路 内壁放 气 量 以 及 系统 的泄 漏 量 等 项 构成 的 。 由于 影 响 因素甚 多 ， 尚难 给 出各项 的精确数值 。 设 计 中我们 根据 冶 金厂环 境特 点 和蒸汽喷 射 泵 的工 作情 况 ， 用下 述经 验公 式确定 泵 的抽 气 能 力 适 用 于真 空 度 壬 时 公 斤 时 式中 为温度修 正 系数 ， 按 表 选择 ， 为 一 毛 ， 米 “ 容 积所 需抽 气 最 ， 为被抽 奢积 米 为水蒸 汽喷射 泵 的蒸汽耗 量 吨 时 为每 吨蒸 汽放 气 量 〔公斤 气体 吨 燕汽 〕 ， 为冷 却水 消耗 量 米 ’ 时 为 ℃ 下每 米 水 的放 气量 公 斤 米

m是一吨钢水的放气量（公斤/吨）多t为精炼钢水量（吨）， 表4 被抽气体温度，℃ 20 120 200 300 400 K 0.95 0.90 0.85 0.80 本设计的真空精炼炉处理钢水量按25吨计，则可求出真空泵的抽气量为： G=(3×25+0.5×17+1.6×4+0.02×260)085=112公斤/时 因此，该厂15一25吨真空精炼炉所配水蒸汽喷射泵的容量选为150公斤/时（在1モ下）， 在0.5壬下约有100~120公斤/时抽气量。 25一60吨钢包真空精炼炉用水蒸汽喷射真空泵的抽气能力列于表5。 表5 炉 水蒸汽喷射真空泵 (ZP) 家 容 启动泵工作泵 工作真空 0.5毛下抽 汽耗量 水耗量 量 气量， ( 型式级 数度() (公斤/时) (公斤/时) (吨/时) 北京钢厂 15/25 ZP 5 0.5 100-]20 3600 270 河南某厂 30 ZP 0.5 80 4600 480 瑞典海莱伏斯厂 30 Zp 4 0.2 100 4300 480 瑞典勃伏斯厂 50 ZP 4 0.5 120 5500 英国FirfhBroan 60 ZP 0.5 120 5150 560 2、真空管路设计 为了提高真空泵的有效抽速，要求管路系统所造成的流阻尽量小。设计真空管路时要注 意使抽气管路尽量短粗并尽量减少弯头。同时要求真空器件的制作应严格保证气密性、连接 部分真空密封可靠，以及真空密封材料具有良好的性能和耐高温性，必要时应对密封材料 (橡胶等)施以水冷保护。 大家熟知，管路的流导（导气率）对泵的有效抽速影响领大。为了便于讨论，引入真空 系统基本方程： 是+或者1：ci5. C 式中：C为流导（导气率），S。、S分别为泵的有效抽速和泵口抽速。 由该式可见，只有当流导C》Sn时，有效抽速S。才近似于泵口抽速Sn,否则有效抽速 S。则会显著地低于泵口抽速S。此外当C《Sn时，泵的有效抽速S。≈C。由此可见，一台 理想的真空泵，如果没有一条设计合理的真空管路系统与之匹配，便发挥不出它的技术性能 来，关键在于管路的流导是否在允许的范围之内。 流导主要与气流流动状态有关，用气流流动状态的判别式来区分，钢包真空精炼炉真空 系统的气流状态为粘滞流，给出粘带流流导计算公式如下： 34

是一 吨钢水的放气量 公 斤 吨 为精炼钢水 量 吨 表 被 抽气体温 度 ， ℃ 。 ， ” ， ” · ” ” ， ” · ‘ ” ， 本设 计的真空 精炼炉处理钢水量按 吨 计 ， 则可 求 出真空 泵 的抽 气量为 ‘ ” · ‘ ‘ · ‘ ” · ” ， 命 一 “ 公 斤‘时 因此 ， 该厂 一 吨真 空 精炼炉所配水蒸汽喷射泵 的容量选 为 公 斤 时 在 壬 下 ， 在 毛 下约有 公 斤 时抽气 量 。 一 吨钢 包真空精炼炉用水蒸 汽喷 射真空 泵 的抽 气能力列 于表 。 表 ” 水 蒸 汽 喷 射 真 空 星三子里 二 容 反 二 石泣花 弃万二 元奋丈 一石 一 云 ， 、 ， 二 ， ， 不 旧 动永 」月 了卜永 七 作 县 父 七 细 了飞 耗 里 卜 社 里 量 气量 ， ‘ 吨 …型 式 级 数 度 ‘ 公 斤 时 公 斤 时 吨 时 匕 屯钢 厂 ” · ‘ 。 一 ， ” 。 。 “ 河 南 某 厂 。 ” · ‘ ” ‘ 瑞典勃伏斯厂 … 英 国 】 … 。 、 弃空 ，路设计 为 了提 高真空泵 的有效抽 速 ， 要求管路 系统所造 成的流 阻尽 量小 。 设计真空 管路时要注 意使抽 气管路尽 量短 粗并尽 量减少弯头 。 同时 要求真空 器 件的制作应严 格保证 气 密性 、 连 接 部分真空 密封可靠 ， 以 及真 空 密封材料具 有 良好 的性 能和耐 高温性 ， 必 要时应对密封材料 橡胶 等 施 以 水 冷保护 。 大 家熟知 ， 管路的流 导 导气率 对 泵 的有效抽 速影 响颇大 。 为 了便 于讨 论 ， 引入真空 系统 基本方程 式中 为流 导 导气率 ， 牛或者 。 。 。 分 别 为泵 的有效抽 速 和泵 口 抽 速 。 生’ 一 由该 式可 见 ， 只 有 当流 导 》 时 ， 有效抽 速 。 才 近 似 于泵 口 抽 速 。 ， 否则有效抽 速 。 则 会显著 地 低于 泵 口 抽 速 。 此 外 当 《 时 ， 泵 的有效抽 速 、 。 由此可 见 ， 一 台 理想 的真 空 泵 ， 如 果 没有一条设 计 合理 的真空管路 系统 与之匹 配 ， 便 发挥 不 出它 的技 术性能 来 ， 关键 在于管路 的流 导是 否在允许 的范围之 内 。 流 导主 要 与气 流流 动状态有关 ， 用气 流流 动状 态 的判 别 式来 区 分 ， 钢 包真空 精炼 炉真 空 系统的气流状 态为粘滞 流 ， 给 出粘带 流流 导计算公 式如 下

D C=182LP车均（厘米·克秒制） 式中：L(厘米)为真空管路长度，当有弯头和伐门时，其有效长度按下式折算： 弯头有效长度L霄=L九何+1.33D: 阀门有效长度L阀÷5D。 计算时管道总长取其和， 北京钢厂真空精炼炉水蒸汽喷射泵的设计抽气能力为150公斤/时(1毛)，折算的抽气速 事为Sn=26250升/秒，用前式可求出抽速S。=25500升/秒。因此，真空精炼炉内的实际压 强P。为： r。=P5n=1×（g50x175).=1.02毛 25500 式：P,、P。分别为泵口压强和真空炉内的压强。 计算结果表明该系统所造成的流阻是很小的，真空系统的结构尺寸是合理的。 这里要着重说明的是钢液真空精炼用真空系统的工作环境恶劣，设计时要充分考虑以下 几个问题： (1)高温、真空泵、真空管路和密封胶圈直接与高温废气接触。尤其是真空炉盖、活 动密封等其空设备，更是长时间处于钢液的直接辐射烘烤之下，因此，设备结构和密封材 料都要考虑耐高温的特点。 (2)喷澱、处于真空条件下的钢液，由于激烈的沸腾，真空室内钢渣喷溅十分严重， 喷溅高度达3米左右。这些钢渣粘附于炉盖和真空管路内表面上，形成附加气源、减小管路 通径，降低真空泵的有效抽速。因此，设计中必须考虑挡渣措施。 (3)粉尘量大、钢液废气中含尘量较高，在真空处理时间内，钢液排尘量约1公斤/吨钢。 (4)钢液对水蒸汽敏感、蒸汽喷射泵的运力蒸汽一旦返回炉前，会导致钢液的氧化和 增氢，因此，设计真空管路系统时，要考虑防止水蒸汽返回炉前的冷凝、排水措施。 (5)废气的组分复杂，含有大量的H2和CO,有必要考虑安全、防爆措施。 4.活动密封机构 为了解决真空炉盖大行程升降时，炉盖与真空管路间的相对往复运动的密封问题，为了 补偿真空炉盖与钢包之间的不同轴度和不平行度误差，提高真空系统的气密性，设计了活动 密封机构。它由凸缘法兰②、密封胶圈⑦、弹性波纹管③、波纹管限位器④及水冷保护套⑤ 等部件组成（图5）。 ②、③、④、⑧通过各衔接部分的静密封用螺栓与真空炉盖连为一体，并通过升降机构 随炉盖一起升降。它与真空管道之间通过密封胶圈⑦密封，形成一个密封良好的真空系统。 当炉盖上升时，②与⑦脱离，失去密封作用，并可沿垂直管路做大行程的升降运动。当真空 脱气时，炉盖下降，②与⑦结合，这时，炉盖法兰与钢包法兰间留有4毫米的间隙，在炉盖 自重和大气压力作用下，炉盖继续下降，弹性波纹管③被拉伸，用其弹性拉力把②与⑦压紧。 偕用波纹管伸缩时的弹性，可调节炉盖与钢包接合时的不平度误差，借弹性波纹管的挠性弯 曲来补偿炉盖与钢包对中不良的微量不同轴度误差。 这种密封结构，比惯用的威尔逊密封既简单又可靠。对机构的运动来说，它解决了大行 程升降的运动问题，对真空密封来说，它又具有静密封的特点。 波纹管③的结构系由三层1毫米的1C:Ni,Ti薄板迭制而成。内径中700毫米，波数 35

一 一 ‘ 七 况 工 一 尸 平 均 厘 米 ’ 克 ’ · 秒 制 式 中 厘 米 为真空 管路 长 度 ， 当有弯头 和 伐 门时 ， 其 有效长 度按 下 式折 算 弯头 有效长 度 弯 何 ， 阀 门有效 长 度 阀 之 。 计算时 管 道 总长取 其 和 ， 北京钢厂 真空 精炼炉水 蒸 汽喷射 泵 的设计抽 气能 力为 公 斤 时 壬 ， 折 算的抽气逮 率为 。 二 升 秒 ， 用 前 式可 求 出 抽速 。 升 秒 。 因此 ， 真空 精炼炉 内的实际 压 渡 。 为 。 · 。 。 一 火 千 式 、 分别 为泵 口 压 强 和 真 空炉 内的压 强 。 计 算结果 表 明该 系统所造 成 的流 阻是 很 小 的 ， 真 空 系统 的结 构尺 寸是 合 理 的 。 这 里要 着重 说 明 的是 钢 液真 空精炼用真空 系统 的工 作环 境恶 劣 ， 设 计时 要充分 考虑 以 下 几个问题 高温 、 真空 泵 、 真空 管路和 密封胶 圈 直接 与高温废气 接触 。 尤 其是 真 空炉盖 、 活 动密封 等真 空 设 备 ， 更 是 长 时 间处于 钢液 的直 接辐射烘烤之下 ， 因此 ， 设 备 结构和 密封材 料都要考虑耐 高温 的特 点 。 喷 溅 、 处于真 空 条 件下 的钢 液 ， 由于 激烈 的 沸腾 ， 真空 室 内钢 渣 喷 溅十分严 重 ， 喷 溅高度达 米左右 。 这 些 钢 渣粘 附于炉盖 和真空 管路 内表 面上 ， 形 成 附加 气源 、 减小管 路 通 径 ， 降低 真 空 泵 的有效抽 速 。 因此 ， 设 计 中必须 考虑挡 渣措施 。 粉 尘 量大 、 钢 液废气 中含尘 量 较 高 ， 在真空 处理 时 间内 ， 钢液 排 尘 量 约 公 斤 吨钢 。 钢 液 对水 蒸汽敏 感 、 蒸 汽喷射 泵 的运 力蒸 汽一旦返 回炉前 ， 会导 致 钢 液的氧化和 增 氢 ， 因 此 ， 一 设计真空 管 路系统 时 ， 要考虑防止 水蒸汽返 回炉前 的冷凝 、 排 水 措施 。 废 气 的组分 复杂 ， 含有大量 的 和 ， 有必 要考虑安 全 、 防爆 措施 。 活动 密封机 构 为了解决真空 炉盖大 行程 升降时 ， 炉盖 与真空 管路 间的相对 往 复运 动 的 密封 问题 ， 为了 补偿真空 炉盖与钢 包之 间的不 同轴度和不 平行度误 差 ， 提 高真空 系统 的气密性 ， 设 计 了活 动 密封 机构 。 它 由凸缘法 兰② 、 密封胶 圈⑦ 、 弹 性波纹管③ 、 波 纹管 限位 器④ 及水冷 保护 套⑤ 等部件组 成 〔图 。 ② 、 ③ 、 ④ 、 ⑥通过 各衔接 部分 的 静密封 用 螺栓 与真空 炉盖连 为一 体 ， 并通 过 升降机 构 随炉盖一 起 升降 。 它 与真空 管道之 间通过 密封胶 圈⑦ 密封 ， 形 成一个 密封 良好 的真空 系统 。 当炉盖 上升 时 ， ②与⑦脱 离 ， 失去密 封作用 ， 并可沿垂 直管路做大行程 的升降运 动 。 当真 空 脱气 时 ， 炉盖下 降 ， ② 与⑦ 结 合 ， 这 时 ， 炉盖法 兰 与 钢 包 法兰 留有 毫米的间 隙 ， 在炉盖 自重 和大 气压 力作 用 下 ， 炉盖 继 续 下降 ，弹 性 波纹管③被 拉伸 ， 用 其弹 性 拉 力把② 与⑦压 紧 。 「 借用 波纹管伸缩 时 的弹 性 ， 可 调节炉盖 与钢 包接 合时 的不 平 度误 差 ， 借弹 性 波纹管 的挠性弯 滋来补偿 炉盖 与钢 包对 中不 良的微 量不 同轴度误 差 。 、 这种密封 结 构 ， 比 惯用 的威 尔逊 密封既 简单 又可 靠 。 对机构的运 动来说 ， 它解决 了大行 · 捍升降的运 动问题 ， 对真空 密封 来 说 ， 它 又具 有 静密 封 的特 点 。 演纹管③ 的 结构 系 由三 层 毫米 的 ， 。 。 薄板 迭 制而 成 。 内径 小 毫 米 ， 波数

1 2 3 4 5 & 图5活动密封机构 【-水冷管道，2-凸缘法兰，3-波纹管，4一波纹管限位器， 5-波纹管护套，6-真空炉盖，7-活动密封图 h=3,波距t=90毫米，波高H=100毫米。 为了不使波纹管直接受高温气流的烘烤，波纹管内设有水冷保护套管。 5.真空炉整的结构 波纹管限位器的作用，是使波纹管在弹性限度内工作。 真空炉盖是精炼炉真空室的密封盍。炉盖壳体是用耐压容器钢板制成的具有椭园形封顶 焊接压力容器（图6）。为了适应高温工作条件，内壁衬以150毫米厚耐火材料热打层。炉 盖上设有抽气孔、观察孔及电视摄象孔。当真空脱气时为防止激烈喷澱的钢渣进入管路里， 在抽气口下设有挡渣板。炉盖上所有法兰盘都采用水冷结构，目的是降低各密封胶圈的环境 温度。 真空炉盖的直径D、抽气口直径d、炉盖直线段高度H、观察孔设备位置等结构参数， 是根据钢包结构尺寸、钢渣喷溅高度、观察熔池的视角和吹氧距离等因素确定的。本设计取 D=2200毫米，d=600毫米，H=370毫米(H的数值因炉盖结构中有无挡渣板而异，无挡 渣板时要适当加高)，观察孔和电视摄象孔轴线与水平夹角为60°，炉盖升降行程S=195毫 米。 精炼操作过程中，装满钢液的钢包需要反复地在真空炉盖下通过，为防止高温钢液直接 烘烤密封胶圈，在真空炉盖法兰盘上设置了气动保护挡板。它由四块弧形隔热挡板组成，当 真空炉盖上升与钢包脱离接合时，四块弧形板合拢，形成一个园周遮上密封圈，当真空炉盖 下降，需与钢包扣合时，弧形板张开。保护挡板的开、闭，由气动四连杆机构驱动。在直角 形隔热挡板的内侧角度部，装有压缩空气吹扫管，兼有空冷密封圈的作用。气缸直径75毫 米，行程150毫米，用电磁换向阀控制，气源压力为4公斤/厘米2。 36

】 ‘ 「 ‘ 一 ’ … …… ‘ ’ 蔓 图 活 动密封机构 一 水冷 管道， 一 凸 缘法 兰 ， 一 波纹 管 一 波纹管 限位器 ， 一 波纹管 护套 一 真空炉盖， 一 活 动 密封 圈 ， 波距 毫米 ， 波高 毫米 。 为 了不使 波纹管直接受高温气流 的烘烤 ， 波纹管 内设 有水冷 保护 套管 。 真空 炉益 的结构 波 纹 管限位 器 的作用 ， 是使 波 纹管 在弹 性限度 内工 作 。 真空 炉盖是 精炼炉真空 室 的 密封益 。 炉盖壳体是 用耐压 容 器钢 板 制 成的具 有椭园形封顶 焊接压 力容 器 图 。 为了适应 高温工 作条件 ， 内壁衬 以 毫米厚 耐 火材料捣打 层 。 炉 盖 上设 有抽 气孔 、 观 察孔 及 电视 摄 象孔 。 当真空脱气时为防止激烈喷溅的钢 渣进入 管路里 ， 在抽 气 口 下设 有挡 渣板 。 炉盖上所 有法 兰 盘都采 用水 冷 结构 ， 目的是 降低 各密 封胶 圈的环境 温 度 。 真空 炉盖 的 直径 、 抽 气 口 直径 、 炉盖直线 段 高度 、 观 察孔设 备位置 等结构参数 ， 是 根据 钢 包 结构尺 寸 、 钢 渣喷 溅高度 、 观 察熔 池 的视 角和吹氧距 离等因素 确定 的 。 本设 计取 毫米， 毫米 毫 米 的数值 因 炉盖 结构 中有无挡 渣板而异 ， 无 摺 渣板时 要适 当加 高 ， 观 察 孔 和 电视 摄 象孔 轴线 与水 平夹角为 ” 炉盖 升降行程 毫 米 。 精炼操 作过程 中 ， 装满钢 液 的钢 包需 要反 复地 在真空 炉盖下通过 ， 为防止 高温钢液 直接 烘烤密封胶 圈 ， 在真 空 炉盖 法兰 盘上设 置 了气 动保护 挡 板 。 它 由四 块弧形 隔热挡 板组 成 ， 当 真 空 炉盖 上 升 与钢 包脱 离接 合 时 ， 四 块弧 形板 合 拢 ， 形 成一个 园周 遮 上密封圈 ， 当真空 炉盖 下降 ， 需与钢 包扣 合 时 ， 弧形板 张开 。 保护挡 板 的开 、 闭 ， 由气动 四 连杆 机构驱 动 。 在 直角 形 隔热 挡 板 的内侧 角度部 ， 装有压 缩空 气 吹扫管 ， 兼 有空 冷密 封圈的作用 。 气 缸 直径 毫 米 ， 行程 毫米 ， 用 电磁 换 向阀控 制 ， 气源压 力为 公 斤 厘 米

这台精炼炉的全部设备，通过前一段实践考验证明设计是成功的〔3)，基本上能满足真 空精炼的工艺要求，取得了良好的真空精炼效果。 地小好年山 泡院孔 巾80 热结火材料层 井渔 中1900 中2200 ◆200 保加共航 中2600 图6真空炉盖结构图 参考文献 1.《钢包炉与双党电炉》北京钢厂，北京钢铁学院：北京冶金设计公司合编第102页 2.《重型机械》1980年第5期第35-44页 3.北京钢厂钢包精炼炉鉴定资料1979年 37

这 台精炼炉的全部设 备 ， 通过前一 段实践考 验 证 明设 计是 成功的 〕 ， 基本上 能满足真 空 精炼的工 艺要求 ， 取得 了 良好 的真空精炼效果 。 卜牛闷目 户 户 门 二 户 沪 ，门 国泛 卜反 尸 图 真 空炉盖 结构 图 参考文 献 《 钢 包炉 与双 壳 电炉 》 北 京钢厂 ， 北 京钢 铁学 院 北京 冶 金设 计公 司 合编 第 页 重 型机械 》 年第 期 第 一 页 北京钢厂 钢 包精炼炉鉴定 资料 年