RH真空精炼系统及其使用方法与流程

本发明属于炼钢生产技术领域，具体涉及一种rh真空精炼系统及其使用方法。

背景技术：

rh(rheinstahlhutlenwerke)精炼技术于1959年由德国rheinstahl和hutlenwerke公司联合开发成功，rh将真空精炼与钢水循环流动结合起来，具有处理周期短、生产能力大、精炼效果好等优点，适合冶炼周期短、生产能力大的转炉钢厂采用。由于钢液真空精炼过程气体产生量较大，目前真空泵系统主要为两种，分别为蒸汽喷射泵和干式机械真空泵，其中干式机械真空泵主要有两种形式，分别为模块化型式和非模块化型式。干式机械真空泵系统目前主要存在投资成本高和生产故障率高，原因在于：

(1)目前干式机械真空泵的末级泵都是采用螺杆泵，由于被抽气体工况，在罗茨泵使用国产泵的时候，螺杆泵需要采用进口泵，导致投资成本较高；

(2)目前干式机械真空泵生产故障率高的主要原因是真空泵系统的生产工艺模式受限于末级螺杆泵抽气能力：钢液真空精炼过程需要将真空室内压力由标准大气压(101325pa)在4分钟内快速下降到67pa左右，受限于末级螺杆泵的抽气能力，只能先通过第三级气冷罗茨泵直排大气，当真空室内压力达到设定值之后，再将末级螺杆泵串入系统。气冷罗茨泵直排大气过程中虽然通过返气冷却的方式缓解了罗茨泵发热卡阻，但并未完全解决罗茨泵发热卡阻问题，甚至由于返气量过大，导致罗茨泵抽气效率降低的情况出现。

技术实现要素：

本发明涉及一种rh真空精炼系统及其使用方法，至少可解决现有技术的部分缺陷。

本发明涉及一种rh真空精炼系统，包括rh真空室以及与所述rh真空室连接的机械真空泵机组，所述机械真空泵机组包括抽气主管以及串联布置于该抽气主管上的第一级罗茨泵单元、第二级罗茨泵单元、第三级罗茨泵单元和水环真空泵单元，所述第一级罗茨泵单元与所述rh真空室连接并且于二者之间的抽气主管上设有真空主阀，前三级罗茨泵单元均包括一个罗茨泵或并联布置的多个罗茨泵，所述水环真空泵单元包括一个水环真空泵或并联布置的多个水环真空泵。

作为实施方式之一，所述第三级罗茨泵单元的各罗茨泵均为气冷罗茨泵。

作为实施方式之一，所述第一级罗茨泵单元的各罗茨泵均为第一罗茨泵，所述第二级罗茨泵单元的各罗茨泵均为第二罗茨泵；

所述第一级罗茨泵单元与所述第二级罗茨泵单元组合布置而形成一个泵组模块或并联布置的多个泵组模块，每个泵组模块包括抽气支路以及串联布置于该抽气支路上的前级泵组和后级泵组，所述前级泵组包括一个第一罗茨泵或并联布置的多个第一罗茨泵，所述后级泵组包括一个第二罗茨泵或并联布置的多个第二罗茨泵。

作为实施方式之一，所述抽气支路的入口侧和出口侧均设有切断阀。

作为实施方式之一，所述机械真空泵机组还包括第一旁路管道并于该第一旁路管道上设有切断阀，所述第一旁路管道的入口端旁接于所述第一级罗茨泵单元的入口侧抽气主管上，所述第一旁路管道的出口端旁接于所述第二级罗茨泵单元的出口侧抽气主管上。

作为实施方式之一，所述机械真空泵机组还包括第二旁路管道并于该第二旁路管道上设有切断阀，所述第二旁路管道的入口端旁接于所述第三级罗茨泵单元的入口侧抽气主管上，所述第二旁路管道的出口端旁接于所述第三级罗茨泵单元的出口侧抽气主管上。

作为实施方式之一，所述机械真空泵机组还包括除尘单元，所述除尘单元布置于所述真空主阀与所述第一级罗茨泵单元之间，所述除尘单元包括一组除尘器或并联布置的多组除尘器。

作为实施方式之一，所述除尘器为布袋除尘器。

本发明还涉及如上所述的rh真空精炼系统的使用方法，包括：

根据接收到的工作指令，通过控制各泵的工作状态而使所述rh真空精炼系统以不同的工作模式进行抽气，其中，

系统运行在预抽工作模式时，真空主阀关闭，所述水环真空泵单元投入运行，前三级罗茨泵单元的各罗茨泵均停泵并相应搭建旁路管道而对真空主阀之后的抽气主管进行预抽气处理；

系统运行在轻处理工作模式或强制吹氧脱碳工作模式时，真空主阀开启，所述第三级罗茨泵单元与所述水环真空泵单元均投入运行，所述第一级罗茨泵单元和所述第二级罗茨泵单元的各罗茨泵均停泵并相应搭建旁路管道，使rh真空室内压力降低并维持在预设压力；

系统运行在本处理工作模式时，真空主阀开启，前三级罗茨泵单元以及所述水环真空泵单元均投入运行，使rh真空室内压力降低并维持在预设压力。

本发明至少具有如下有益效果：

本发明采用水环真空泵替代传统的螺杆泵而构成机械真空泵机组，由于水环真空泵的工作特性，水环真空泵可直排大气且具有很大的抽气能力，当真空室压力降到设定值之后再启动第三级罗茨泵，能有效降低罗茨泵的进气口和出气口压差，有效解决罗茨泵发热卡阻的问题。另外，采用水环真空泵替代螺杆泵，前三级罗茨泵均可采用国产泵，可显著地降低投资成本和维护成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的rh真空精炼系统的结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1，本发明实施例提供一种rh真空精炼系统，包括rh真空室1以及与所述rh真空室1连接的机械真空泵机组，所述机械真空泵机组包括抽气主管以及串联布置于该抽气主管上的第一级罗茨泵单元、第二级罗茨泵单元、第三级罗茨泵单元和水环真空泵单元，所述第一级罗茨泵单元与所述rh真空室1连接并且于二者之间的抽气主管上设有真空主阀10，前三级罗茨泵单元均包括一个罗茨泵或并联布置的多个罗茨泵，所述水环真空泵单元包括一个水环真空泵5或并联布置的多个水环真空泵5。

上述rh真空室1为钢液循环反应的容器，其为本领域常规设备，此处不作赘述。

上述真空主阀10用于控制rh真空室1与机械真空泵机组之间的连通或隔断，其优选采用适于远程控制的自动阀门，例如气动阀门。

上述第一级罗茨泵单元优选为包括多个罗茨泵，本实施例中，定义其罗茨泵均为第一罗茨泵2，如上所述，该第一级罗茨泵单元的各第一罗茨泵2并联布置，根据需要可选择其中一个或多个第一罗茨泵2投入抽气工作。

上述第二级罗茨泵单元优选为包括多个罗茨泵，本实施例中，定义其罗茨泵均为第二罗茨泵3，如上所述，该第二级罗茨泵单元的各第二罗茨泵3并联布置，根据需要可选择其中一个或多个第二罗茨泵3投入抽气工作。

上述第三级罗茨泵单元优选为包括多个罗茨泵，本实施例中，定义其罗茨泵均为第三罗茨泵4，如上所述，该第三级罗茨泵单元的各第三罗茨泵4并联布置，根据需要可选择其中一个或多个第三罗茨泵4投入抽气工作。优选地，各第三罗茨泵4均为气冷罗茨泵，直排大气过程中可通过返气冷却的方式缓解罗茨泵发热卡阻的问题，提高该第三级罗茨泵单元的工作可靠性以及各第三罗茨泵4的使用寿命。

上述水环真空泵单元优选为包括多个水环真空泵5，如上所述，该水环真空泵单元的各水环真空泵5并联布置，根据需要可选择其中一个或多个水环真空泵5投入抽气工作。

在其中一个实施例中，上述机械真空泵机组采用非模块化形式，具体而言，各第一罗茨泵2所在抽气支路上设有切断阀，优选为在第一罗茨泵2的入口侧和出口侧分别设置切断阀。同样地，各第二罗茨泵3所在抽气支路上设有切断阀，优选为在第二罗茨泵3的入口侧和出口侧分别设置切断阀；各第三罗茨泵4所在抽气支路上设有切断阀，优选为在第三罗茨泵4的入口侧和出口侧分别设置切断阀；各水环真空泵5所在抽气支路上设有切断阀，优选为在水环真空泵5的入口侧和出口侧分别设置切断阀。

在另外的实施例中，上述机械真空泵机组采用模块化形式，例如一个或多个第一罗茨泵2、一个或多个第二罗茨泵3、一个第三罗茨泵4和一个水环真空泵5组成为一个模块，具体设置此处不作详述。

本实施例中，采用部分模块化的结构形式，具体地，如图1，第一级罗茨泵单元与第二级罗茨泵单元组合布置而形成一个泵组模块7或并联布置的多个泵组模块7，每个泵组模块7包括泵组支路以及串联布置于该泵组支路上的前级泵组和后级泵组，前级泵组包括一个第一罗茨泵2或并联布置的多个第一罗茨泵2，后级泵组包括一个第二罗茨泵3或并联布置的多个第二罗茨泵3；在图1示出的结构中，为4个第一罗茨泵2与1个第二罗茨泵3组合为一个泵组模块7的方式，并且具有多个泵组模块7，当然并不限于此种组合；在上述泵组模块7中，不仅相应地各第一罗茨泵2与第二罗茨泵3组合安装，能节约安装空间，提高安装效率，而且每个泵组模块7中的各罗茨泵同步工作，可采用固定程序启停，能有效地降低机械真空泵机组的启停控制难度。同时，各第三罗茨泵4以及各水环真空泵5分别独立控制，能保证机械真空泵机组的工作稳定性和可靠性。

在上述部分模块化的结构形式中，如图1，上述每个泵组模块7所在的泵组支路上设有第一切断阀91，进一步优选为在该泵组支路的入口侧和出口侧均设有第一切断阀91。各第三罗茨泵4所在抽气支路上设有第二切断阀92，优选为在第三罗茨泵4的入口侧和出口侧分别设置第二切断阀92；各水环真空泵5所在抽气支路上设有第三切断阀93，优选为在水环真空泵5的入口侧和出口侧分别设置第三切断阀93。

进一步优化上述机械真空泵机组的结构，如图1，所述机械真空泵机组还包括第一旁路管道11并于该第一旁路管道11上设有第四切断阀94，所述第一旁路管道11的入口端旁接于所述第一级罗茨泵单元的入口侧抽气主管上，所述第一旁路管道11的出口端旁接于所述第二级罗茨泵单元的出口侧抽气主管上。通过该第一旁路管道11，可选择第一级罗茨泵单元和第二级罗茨泵单元是否投入运行，当第一级罗茨泵单元和第二级罗茨泵单元不投入运行时，可经由该第一旁路管道11实现rh真空室1与后续的第三级罗茨泵单元及水环真空泵单元的连通。

进一步优化上述机械真空泵机组的结构，如图1，所述机械真空泵机组还包括第二旁路管道12并于该第二旁路管道12上设有第五切断阀95，所述第二旁路管道12的入口端旁接于所述第三级罗茨泵单元的入口侧抽气主管上，所述第二旁路管道12的出口端旁接于所述第三级罗茨泵单元的出口侧抽气主管上。通过该第二旁路管道12，可选择第三级罗茨泵单元是否投入运行，当该第三级罗茨泵单元不投入运行时，可经由该第二旁路管道12实现rh真空室1与后续的水环真空泵单元的连通。

进一步优化上述机械真空泵机组的结构，如图1，所述机械真空泵机组还包括除尘单元，所述除尘单元布置于所述真空主阀10与所述第一级罗茨泵单元之间，所述除尘单元包括一组除尘器6或并联布置的多组除尘器6。上述除尘器6优选为是干式除尘器6，例如采用布袋除尘器6；除尘器6所在的抽气支路上设有控制阀96，优选为在除尘器6的入口侧和出口侧分别设置控制阀96，例如采用电磁阀。

进一步细化上述结构，如图1，上述抽气主管包括第一主管81、第二主管82、第三主管83、第四主管84和第五主管85，其中：

第一主管81一端与rh真空室1连接而另一端密封，除尘单元的入口端连接于第一主管81上，除尘单元的出口端连接于第二主管82(两端密封)上；上述各泵组模块7的入口端均连接于第二主管82上，各泵组模块7的出口端均连接于第三主管83(两端密封)上；第三级罗茨泵单元的入口端连接于第三主管83上，第三级罗茨泵单元的出口端连接于第四主管84(两端密封)上；水环真空泵单元的入口端连接于第四主管84上，水环真空泵单元的出口端连接于第五主管85上，该第五主管85可选择为一端密封而另一端直排大气。

基于上述rh真空精炼系统的结构，本发明实施例还涉及上述rh真空精炼系统的使用方法，包括：

根据接收到的工作指令，通过控制各泵的工作状态而使所述rh真空精炼系统以不同的工作模式进行抽气，其中：

(1)系统运行在预抽工作模式时，真空主阀10关闭，所述水环真空泵单元投入运行，前三级罗茨泵单元的各罗茨泵均停泵并相应搭建旁路管道而对真空主阀10之后的抽气主管进行预抽气处理。

更具体地，上述相应搭建的旁路管道也即搭建上述的第一旁路管道11和第二旁路管道12；真空主阀10关闭，各泵组模块7出入口侧的第一切断阀91关闭，各第三罗茨泵4出入口侧的第二切断阀92关闭，各第一罗茨泵2、各第二罗茨泵3及各第三罗茨泵4均处于停泵状态；

各除尘器6出入口侧的控制阀96开启，第一旁路管道11上的第四切断阀94开启，第二旁路管道12上的第五切断阀95开启，各水环真空泵5出入口侧的第三切断阀93开启，各水环真空泵5处于开启状态。

在其中一个实施例中，经上述预抽气处理，可使真空主阀10之后的管道内压力迅速下降至25000pa。

(2)系统运行在轻处理工作模式或强制吹氧脱碳工作模式时，真空主阀10开启，所述第三级罗茨泵单元与所述水环真空泵单元均投入运行，所述第一级罗茨泵单元和所述第二级罗茨泵单元的各罗茨泵均停泵并相应搭建旁路管道，使rh真空室1内压力降低并维持在预设压力。

更具体地，上述相应搭建的旁路管道包括搭建上述的第一旁路管道11；

各泵组模块7出入口侧的第一切断阀91关闭，各第一罗茨泵2和各第二罗茨泵3均处于停泵状态，(当有第二旁路管道12时，该第二旁路管道12上的第五切断阀95关闭)；

真空主阀10开启，各除尘器6出入口侧的控制阀96开启，第一旁路管道11上的第四切断阀94开启，各第三罗茨泵4出入口侧的第二切断阀92开启，各水环真空泵5出入口侧的第三切断阀93开启，各第三罗茨泵4及各水环真空泵5均处于开启状态。

在其中一个实施例中，在轻处理工作模式或强制吹氧脱碳工作模式时，经上述操作，可使rh真空室1内压力迅速下降并维持在6000pa左右，例如5500～6200pa。

(3)系统运行在本处理工作模式时，真空主阀10开启，前三级罗茨泵单元以及所述水环真空泵单元均投入运行，使rh真空室1内压力降低并维持在预设压力。

更具体地，真空主阀10开启，各除尘器6出入口侧的控制阀96开启，各泵组模块7出入口侧的第一切断阀91开启，各第三罗茨泵4出入口侧的第二切断阀92开启，各水环真空泵5出入口侧的第三切断阀93开启，各第一罗茨泵2、各第二罗茨泵3、各第三罗茨泵4及各水环真空泵5均处于开启状态；

当有第一旁路管道11和第二旁路管道12时，第一旁路管道11上的第四切断阀94关闭，第二旁路管道12上的第五切断阀95关闭；

在其中一个实施例中，在本处理工作模式时，经上述操作，可使rh真空室1内压力迅速下降并维持在67pa左右，例如60～70pa。

可以理解地，上述三种工作模式可在一个处理周期内逐步运行，例如，在轻处理工作模式或强制吹氧脱碳工作模式之前，先进行上述预抽工作模式，预抽完成以后，打开真空主阀，由于均压作用，管道内压力会回升，通过水环真空泵继续抽气，直到rh真空室内压力降低至25000pa左右时，再启动第三级罗茨泵。

本实施例提供的rh真空精炼系统及其使用方法，采用水环真空泵5替代传统的螺杆泵而构成机械真空泵机组，由于水环真空泵5的工作特性，水环真空泵5可直排大气且具有很大的抽气能力，当真空室压力降到设定值之后再启动第三级罗茨泵，能有效降低罗茨泵的进气口和出气口压差，有效解决罗茨泵发热卡阻的问题。另外，采用水环真空泵5替代螺杆泵，前三级罗茨泵均可采用国产泵，可显著地降低投资成本和维护成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。