真空感應(yīng)爐中冶煉Ni基、Fe基高溫合金所要求的真空度一般在0.133Pa (10-3Torr)的數(shù)量級。真空系統(tǒng)由三級組成: 油噴射增壓泵——羅茨真空泵——機(jī)械真空泵。而作為前級泵所用的多數(shù)為滑閥式機(jī)械真空泵。這種型號的泵有結(jié)構(gòu)緊湊, 占地面積小,安裝方便的優(yōu)點(diǎn)。
滑閥式真空泵屬油封泵。吸入口進(jìn)入的氣體經(jīng)泵內(nèi)轉(zhuǎn)子壓縮后, 通過排氣閥片進(jìn)入油箱。在泵運(yùn)行時(shí), 油箱中的油通過電磁閥或小油泵潤滑泵的軸承及軸封。
滑閥泵的缺點(diǎn)是對大量的灰分污染比較敏感。而真空感應(yīng)爐爐料中的灰分比較多, 在抽真空和冶煉過程中會揮發(fā)出來, 少部分被爐壁吸附, 大部分被排至滑閥泵的油箱里, 使泵油污染。時(shí)間長了, 泵油變成淤泥狀。由于泵體與轉(zhuǎn)子之間的間隙很小, 機(jī)械雜質(zhì)進(jìn)入泵腔內(nèi)凝集成小塊, 使轉(zhuǎn)子被劃傷, 形成貫通的環(huán)形槽, 從而使滑閥泵極限真空度降低, 嚴(yán)重時(shí)使轉(zhuǎn)子卡死, 不能轉(zhuǎn)動。真空感應(yīng)爐冶煉工藝過程中, 經(jīng)常要加入鋁鎂等合金元素, 這些元素極容易揮發(fā), 更加使滑閥泵的使用周期大大縮短。有時(shí)候, 剛剛換上去的泵使用幾小時(shí)就被卡死, 不能轉(zhuǎn)動, 致使?fàn)t子不能繼續(xù)運(yùn)行。不僅影響生產(chǎn), 同時(shí)增加了維修工作量和機(jī)械泵油、零部件的消耗, 增加了運(yùn)行費(fèi)用。
它的另一缺點(diǎn)是對氣體中的水蒸汽很敏感, 在初始抽真空階段, 爐壁和爐料中吸附的水蒸氣被泵吸入, 在壓縮室內(nèi)被壓縮。在相應(yīng)的溫度下(例如60℃) 水的飽和蒸汽壓為19918Pa(149.4Torr), 水蒸汽一旦達(dá)到上述壓強(qiáng), 則開始凝結(jié)為水, 混入油中。使油的真空性能惡化, 影響泵的極限壓力和抽氣速率。
鑒于此, 為了解決長期困擾我廠3000磅真空感應(yīng)爐機(jī)械泵容易損壞的問題, 我們選用與滑閥泵同樣抽速的國產(chǎn)的羅茨油環(huán)真空機(jī)組, 代替H150滑閥泵,取得了較好的效果。
羅茨油環(huán)真空機(jī)組的特點(diǎn)
羅茨油環(huán)真空機(jī)組是由油環(huán)泵和羅茨泵兩部分組成, 其抽氣速率由所配的羅茨泵決定。羅茨泵不用油潤滑泵腔, 不存在油質(zhì)劣化的問題; 灰分也不會積聚在泵內(nèi), 對灰分的污染不像機(jī)械滑閥泵那樣敏感。油環(huán)泵的功能是作為羅茨泵的前級泵, 油環(huán)泵設(shè)計(jì)有油氣分離器, 換熱器, 止回閥等裝置。氣體由羅茨泵吸入, 經(jīng)油環(huán)泵第二次壓縮后進(jìn)入油氣分離冷卻箱內(nèi), 經(jīng)油氣分離, 氣體被排至大氣; 箱內(nèi)的油經(jīng)冷卻后回到泵內(nèi)。油環(huán)泵入口設(shè)有止回閥, 防止停泵時(shí), 油返流至羅茨泵及真空系統(tǒng)。另外, 油環(huán)泵設(shè)計(jì)有油箱, 灰分和水蒸汽在油箱中被分離, 沉淀, 灰沉積在油箱的底部, 可以很容易在線清洗, 不影響生產(chǎn)運(yùn)行。
機(jī)組的選型和設(shè)計(jì)計(jì)算
我廠使用的真空系統(tǒng)如圖1所示, 油增壓泵的前級泵是一臺抽速為1556L/s的RA7001羅茨泵,羅茨泵前級泵是三臺H150 機(jī)械泵, 每臺抽速為150L/s, 其中一臺作維持泵。在高真空階段, 三臺機(jī)械泵都可以被切換到羅茨泵的前級。由于真空感應(yīng)爐的極限真空和抽速是由三臺主泵(油噴射增壓泵)所決定的, 因此在選配羅茨油環(huán)機(jī)組代替滑閥泵時(shí),只要考慮所選的機(jī)組的抽速與原有的滑閥泵相同即可。
1 熔煉室 2 錠模室 3 油噴射增壓泵 4 過濾器 5 RA 7001 羅茨泵 6 機(jī)械滑閥泵
圖1 改造前的真空機(jī)組
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