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機械真空泵浦是否適合 Ruhrstahl-Heraeus 過程?

在一開始猶豫以機械真空泵浦取代鋼鐵除氣的蒸氣噴射器之後,機械真空泵浦已成為真空除氣的最新技術,且在真空氧氣脫碳裝置中越來越多。

 儘管對於機械真空泵浦是否適合生產尚有初步的疑慮,但其在全球鋼鐵產業已證明有可靠的表現,且其中有許多生產週期都很高。優點顯而易見:初期較高的投資可透過顯著降低擁有成本與縮短停機時間快速回收,而較低的碳足跡則能滿足現代鋼鐵廠的環境疑慮和法規。

蒸氣噴射器是否為 RH 製程的正確選擇?

對Ruhrstahl-Heraeus (RH) 而言,情況略有不同。系統所需的抽氣能力通常非常大,且生產會持續 24 小時全年無休,通常要保養雙除氣機。RH 處理的鋼材通常是由氧氣爐所製成,在冷卻爐膛的氣體時,會產生蒸氣這個副產品。由於蒸氣可用性以及對低製程壓力時的性能要求提高,因此蒸氣噴射器可能是不錯的選擇。儘管如此,RH 製程的乾式機械泵浦市場仍在成長。

機械式真空泵浦是蒸氣噴射器的有效選項,且自 2009 年以來,即已證明在生產上的可靠性。推動變革的主要動力便是降低擁有成本和碳足跡。

鋼除氣中的真空作業是什麼?

VD (VOD) 和 Ruhrstahl-Heraeus (RH-OB) 精煉站的示意圖

VD (VOD) 和 Ruhrstahl-Heraeus (RH-OB) 精煉站的示意圖

二次冶金的真空處理通常會透過降低分壓的方式,以低壓去除熔鋼中的氮和氫等雜質。此反應發生在浸泡表面,有時會在氧氣協助下將碳去除。真空泵浦的性能要求主要是取決於製程氣體流量,但在攪拌、相機保護氣體、氧氣吹煉等也受支援氣體如氬 (若適用),以及精煉站的洩漏率等影響。第二個參數為泵浦處理壓力的停機時間,以確保每爐運作時間越短越好、將液態鋼溫度維持在正確鑄造範圍內,以及維持生產流量。真空箱除氣、VD (VOD) 和 RH (RH-OB) 的真空工作有一些類似之處 (圖 1)。製程時間通常為 20 分鐘、製程壓力為 0.5 Torr (0.67mbar),而空容器或箱體時預期的泵浦停機時間為 5 至 6 分鐘。效能需求的主要差異如下:

  • 在製程壓力下:當熱鋼循環通過 RH 處理的通氣管時,會在製程中讓大面積的熔化金屬曝露在真空下。這會導致與 VD 相比,在製程壓力下的抽氣速度要求較高。
  • 抽氣時:RH 除氣機每次為一噸鋼除氣時要抽空的量較少。在 VD 中,會將澆斗裝熱鋼置於槽中,並蓋上蓋子。由於澆斗本身有加大,因此需要為爐渣起泡等反應準備一個乾舷區。另外澆斗周圍的槽體也必須抽空。在 RH,熱鋼會上升進到柱狀容器中,以減少要抽空的容積。這兩種處理方式都是使用濾槽的容積進行預抽空,這會使壓力均衡所花費的抽氣時間縮短。