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真空感应炉用真空机组
真空感应炉中冶炼Ni基、Fe基高温合金所要求的真空度一般在0.133Pa (10-3Torr)的数量级。真空系统由三级组成: 油喷射增压泵——罗茨真空泵——机械真空泵。而作为前级泵所用的多数为滑阀式机械真空泵。这种型号的泵有结构紧凑, 占地面积小,安装方便的优点。
真空感应炉中冶炼Ni基、Fe基高温合金所要求的真空度一般在0.133Pa (10-3Torr)的数量级。真空系统由三级组成: 油喷射增压泵——罗茨真空泵——机械真空泵。而作为前级泵所用的多数为滑阀式机械真空泵。这种型号的泵有结构紧凑, 占地面积小,安装方便的优点。
滑阀式真空泵属油封泵。吸入口进入的气体经泵内转子压缩后, 通过排气阀片进入油箱。在泵运行时, 油箱中的油通过电磁阀或小油泵润滑泵的轴承及轴封。
滑阀泵的缺点是对大量的灰分污染比较敏感。而真空感应炉炉料中的灰分比较多, 在抽真空和冶炼过程中会挥发出来, 少部分被炉壁吸附, 大部分被排至滑阀泵的油箱里, 使泵油污染。时间长了, 泵油变成淤泥状。由于泵体与转子之间的间隙很小, 机械杂质进入泵腔内凝集成小块, 使转子被划伤, 形成贯通的环形槽, 从而使滑阀泵极限真空度降低, 严重时使转子卡死, 不能转动。真空感应炉冶炼工艺过程中, 经常要加入铝镁等合金元素, 这些元素极容易挥发, 更加使滑阀泵的使用周期大大缩短。有时候, 刚刚换上去的泵使用几小时就被卡死, 不能转动, 致使炉子不能继续运行。不仅影响生产, 同时增加了维修工作量和机械泵油、零部件的消耗, 增加了运行费用。
它的另一缺点是对气体中的水蒸汽很敏感, 在初始抽真空阶段, 炉壁和炉料中吸附的水蒸气被泵吸入, 在压缩室内被压缩。在相应的温度下(例如60℃) 水的饱和蒸汽压为19918Pa(149.4Torr), 水蒸汽一旦达到上述压强, 则开始凝结为水, 混入油中。使油的真空性能恶化, 影响泵的极限压力和抽气速率。
鉴于此, 为了解决长期困扰我厂3000磅真空感应炉机械泵容易损坏的问题, 我们选用与滑阀泵同样抽速的国产的罗茨油环真空机组, 代替H150滑阀泵,取得了较好的效果。
罗茨油环真空机组的特点
罗茨油环真空机组是由油环泵和罗茨泵两部分组成, 其抽气速率由所配的罗茨泵决定。罗茨泵不用油润滑泵腔, 不存在油质劣化的问题; 灰分也不会积聚在泵内, 对灰分的污染不像机械滑阀泵那样敏感。油环泵的功能是作为罗茨泵的前级泵, 油环泵设计有油气分离器, 换热器, 止回阀等装置。气体由罗茨泵吸入, 经油环泵第二次压缩后进入油气分离冷却箱内, 经油气分离, 气体被排至大气; 箱内的油经冷却后回到泵内。油环泵入口设有止回阀, 防止停泵时, 油返流至罗茨泵及真空系统。另外, 油环泵设计有油箱, 灰分和水蒸汽在油箱中被分离, 沉淀, 灰沉积在油箱的底部, 可以很容易在线清洗, 不影响生产运行。
机组的选型和设计计算
我厂使用的真空系统如图1所示, 油增压泵的前级泵是一台抽速为1556L/s的RA7001罗茨泵,罗茨泵前级泵是三台H150 机械泵, 每台抽速为150L/s, 其中一台作维持泵。在高真空阶段, 三台机械泵都可以被切换到罗茨泵的前级。由于真空感应炉的极限真空和抽速是由三台主泵(油喷射增压泵)所决定的, 因此在选配罗茨油环机组代替滑阀泵时,只要考虑所选的机组的抽速与原有的滑阀泵相同即可。
1 熔炼室 2 锭模室 3 油喷射增压泵 4 过滤器 5 RA 7001 罗茨泵 6 机械滑阀泵
图1 改造前的真空机组
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