真空感應爐中冶煉Ni基、Fe基高溫合金所要求的真空度一般在0. 133Pa (10-3Torr)的數量級。真空系統由三級組成: 油噴射增壓泵——羅茨真空泵——機械真空泵。而作為前級泵所用的多數為滑閥式機械真空泵。這種型號的泵有結構緊湊, 占地面積小,安裝方便的優點。
滑閥式真空泵屬油封泵。吸入口進入的氣體經泵內轉子壓縮后, 通過排氣閥片進入油箱。在泵運行時, 油箱中的油通過電磁閥或小油泵潤滑泵的軸承及軸封。
滑閥泵的缺點是對大量的灰分污染比較敏感。而真空感應爐爐料中的灰分比較多, 在抽真空和冶煉過程中會揮發出來, 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。時間長了, 泵油變成淤泥狀。由于泵體與轉子之間的間隙很小, 機械雜質進入泵腔內凝集成小塊, 使轉子被劃傷, 形成貫通的環形槽, 從而使滑閥泵極限真空度降低, 嚴重時使轉子卡死, 不能轉動。真空感應爐冶煉工藝過程中, 經常要加入鋁鎂等合金元素, 這些元素極容易揮發, 更加使滑閥泵的使用周期大大縮短。有時候, 剛剛換上去的泵使用幾小時就被卡死, 不能轉動, 致使爐子不能繼續運行。不僅影響生產, 同時增加了維修工作量和機械泵油、零部件的消耗, 增加了運行費用。
它的另一缺點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, 在壓縮室內被壓縮。在相應的溫度下(例如60℃) 水的飽和蒸汽壓為19918Pa(149.4Torr), 水蒸汽一旦達到上述壓強, 則開始凝結為水, 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磅真空感應爐機械泵容易損壞的問題, 我們選用與滑閥泵同樣抽速的國產的羅茨油環機組, 代替H150滑閥泵,取得了較好的效果。
羅茨油環機組的特點
羅茨油環機組是由油環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, 不存在油質劣化的問題; 灰分也不會積聚在泵內, 對灰分的污染不像機械滑閥泵那樣敏感。油環泵的功能是作為羅茨泵的前級泵, 油環泵設計有油氣分離器, 換熱器, 止回閥等裝置。氣體由羅茨泵吸入, 經油環泵第二次壓縮后進入油氣分離冷卻箱內, 經油氣分離, 氣體被排至大氣; 箱內的油經冷卻后回到泵內。油環泵入口設有止回閥, 防止停泵時, 油返流至羅茨泵及真空系統。另外, 油環泵設計有油箱, 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, 不影響生產運行。
機組的選型和設計計算
我廠使用的真空系統如圖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, 三臺機械泵都可以被切換到羅茨泵的前級。由于真空感應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機組代替滑閥泵時,只要考慮所選的機組的抽速與原有的滑閥泵相同即可。
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11 熔煉室 21 錠模室 31 油噴射增壓泵 41 過濾器 51RA 7001 羅茨泵 61 機械滑閥泵
圖1 改造前的真空機組 |
