巫秀昆1  王庭昆2

（1.昆钢安宁公司炼钢厂；2.云南昆钢新型复合材料开发有限公司）

摘  要  昆钢本部炼钢厂VD炉是冶炼优质品种钢的关键设备，该设备的是否正常运行直接影响到炼钢生产的顺行和产品质量。本文针对VD炉真空系统较高的故障率，对故障原因进行分析并采取措施进行处理，取得了较好的效果。

关键词  VD炉  真空泵  故障排除 

1  前言

VD(Vacuum Degasser)炉是一种应用广泛的真空精练设备，具有良好的去气和脱氧效果，能有效减少钢中氮、氢、氧气体含量，同时具有均匀成分和温度控制的功能[1]。昆钢本部炼钢厂VD炉自2016年6月建成投产以来，VD炉的故障率一直较高，影响生产的顺行和优质品种钢的开发，特别是对大型铸锻件钢的冶炼影响较大。有必要对VD炉故障原因进行分析，有针对性进行必要改造，为昆钢品种钢的开发提供设备保障。

2  昆钢50tVD真空精炼炉简介

昆钢50tVD真空精炼炉成套设备由双工位的50tVD真空罐系统、真空管道系统、机械真空泵系统、自动化控制以及与设备配套的土建、钢结构平台（带罐盖车停放检修位）等组成。真空罐系统由真空罐、真空盖、真空盖车、吹氩系统组成；真空管路系统主要由真空管道、真空主阀、冷却除尘装置、流量测试装置、破空装置、设备冷却水系统、氮气系统组成；机械泵系统主要由罗茨泵、气冷罗茨泵、U型冷却器、螺杆泵及泵间管道阀门组成；电气控制系统主要由程序编辑、PLC柜、变频柜、动力柜、真空泵柜、操作箱、电线电缆以及桥架等组成。VD炉主要技术参数如表1所示[2]。

3  VD真空精炼炉故障原因分析及处理

3.1  电气故障

3.1.1  炉盖行走车故障

由于炉盖是链条吊挂式，小车定位不准，到位后炉盖有晃动，导至炉盖下降后到工位后有偏隙。通过对两边行走电机进行变频器控制改造后，能准确定位炉盖，保证了炉盖与炉罐体契合度。

3.1.2  工位转换U型管故障

U型管上升、下降、左移、右移停止不准确。主要采取调节油缸油路电磁阀流量、限位，解决了两个工位转换不流畅问题。

3.1.3  真空泵频繁急停故障

VD炉的冷却水系统由温度传感器、压力传感器、流量传感器组成。PLC采集主管路的水温、流量、压力，同时将数据发送到HMI画面显示。假如其中有一个回路温度值超过第一个预设温度值，则会立即产生一个报警；假如温度继续上升，并超过第二个报警温度值，则操作会立即停止、破真空，同时罐盖提起。

VD炉真空泵为GXS750干式螺杆泵，此泵制作精度较高，使用的工况条件比较苛刻，特别是对水质要求较高，冷却水进水要求压力≥0.6MPa，流量80m3/h。由于VD炉是在老厂房内的改造项目，冷却水就近搭接到6#转炉生产水系统，造成VD炉冷却水进水压力为0.3MPa，只有设计的一半。回水系统对真空泵干扰严重，泵内的冷却水管路较细，水压低、回水不畅通，经常因生产水质差而阻塞，螺杆泵内比较精密的变频器、电机、泵体因发热报警急停，严重时造成泵体卡死，已经有3台泵因此送修。

改造及处理：把第三级的GXS750干式螺杆泵冷却水出水管改为外排式，解决了真空泵冷却水受VD炉其他冷却水系统的压力干扰。改造后，在未增加进水压力（0.3 MPa）情况下，出水流量明显加大了，使泵体各冷却部位得到了有效冷却，再也没发生泵体卡死情况。

3.2  真空控制系统故障

3.2.1  真空控制系统故障

真空度和真空处理时间控制是真空冶炼的关键。VD炉钢水处理时间为25～32 min，工作真空度为67 Pa，达到工作真空度的时间需控制在7 min以内，在工作真空度下脱气处理时间为15～20 min。管路的控制阀、系统密封、真空度检测及监控，是真空系统工作稳定性的保证[3]。

真空控制系统为单向阀控制，该阀出现故障导致真空无法正常控制时,主控操作人员无法了解现场的实际情况。各级管路的流量及压力变化较大，对管路的流量及压力的不能及时检测及监控，不能准确控制VD炉抽真空时间。

3.2.2  真空控制系统改造

重新设计改造管路，将单向阀改为气动蝶阀。在管路增加一个真空度传感器，对真空度的检测更为及时准确，减少了抽真空时间和能源消耗。

利用管路的检测数据监控真空炉运行情况，保证VD炉可靠运行。采用实时监控可视化的控制方式，可以对设备的运行状况进行全面的监控，控制界面采用图形化设计，更加人性化。将各种面板、开关的功能均集成到一起，通过计算机人机界面进行操作，增加了操作的可视性和简易化。

3.3  VD炉抽真空工艺优化及设备改造

3.3.1  破空阀改造

VD炉在抽真空过程中，前几分钟预启动是第三级螺杆泵首先启动，此时冷却罐前、管道侧的破空阀是开启状态，在抽真空时才关闭，设计目的是为了先把真空管路中的炽热气体先抽走，适应VD炉的连续生产。而我厂的VD炉都是单炉间隙生产，没必要让破空阀在启动时开启较长时间。因此对冷却罐前、管道侧的破空阀进行改造，在预启动后就关闭破空阀，使原来抽真空到67 Pa时间由7.5 min，减少到6.5 min内，节约了能源消耗。

3.3.2  冷却罐、除尘气罐密封改造

VD炉的冷却罐、除尘罐都安装有缷灰插板阀，每当打开清除灰料后，由于缷灰插板阀未设置密封装置，导致清除灰料后，真空系统密封性能下降，抽真空时间延长到9～10 min。

拆除冷却罐、除尘罐的缷灰插板阀，用钢板制作了两块圆型盲板、橡胶垫，安装到原缷灰阀位置，改造后冷却罐、除尘罐的密封性能明显提高，抽真空时间恢复到原设计的时间以内，满足抽真空工艺技术要求。

4  实施效果及结论

通过对VD炉真空系统存在的故障以及抽真空工艺存在的不足进行分析，有针对性进行处理和改造。改造后的真空系统具有操作简单、故障判断快速、性能稳定等优点。自2018年2月运行以来，真空度和真空处理时间等工艺参数控制准确、稳定，有效保证钢水真空处理质量，为稳定生产优质品种钢打下了坚实的基础。有效减小真空系统达到工作真空度的时间，满足技术要求的同时，节约了能源消耗，具有一定经济效益和社会效益。

5  参考文献

[1] 白敬山，孟丽芳，李祥金.VD真空系统原理[J]．包钢科技，2003，(29)：80-82.

[2] 设备使用维护手册[X]．杭州杭真真空工程技术有限公司.

[3] 罗大春，周友军，连和平等．提高VD炉真空系统工作稳定性的研究[J]．重型机械，2012，(2)：26-28.