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