真空脱气提高钢产品质量

 传统的真空脱气依赖于大型蒸汽喷射真空系统，由于增加了燃料费用和废水处理成本，该
系统成本昂贵。配备了模块干式真空泵系统的最新真空脱气站，可以保证钢水质量稳定、可
靠，保护环境，具有重大的经济效益。

1 真空脱气概述
　　钢的真空脱气是在真空下、借助氩气等惰性气体对钢水进行适当的吹炼，除去钢水中有
害的气体夹杂物（特别是氢气和氮气）及其它微量元素（金属与非金属），实现钢的精炼。
钢水经过真空脱气，可除去大多数影响最终钢产品质量的固态非金属（如氧化物）夹杂，
原因是这些夹杂物影响产品的力学性能以及产品在热加工和其它加工条件下的适宜性。采用
合适的液态保护渣，也有利于脱去钢水中的硫化物。
　　利用真空脱气（

VD）进行二次精炼，可以高效且有效地优化钢的性能，满足产品性能

特定要求，提高产品附加值。
　　

VD 工艺将钢水在“最优的”真空环境下，保持约 20min，真空度通常为 0.67mbar，同时，

将惰性氩气流通入钢水中搅拌钢水，氢气从紊流钢水中扩散进入到氩气泡中，真空度保持
适度，可使气泡尺寸最大，同时使氩气消耗处在合理的范围，并保证气体混合物从渣中快
速排走。采用类似的途径脱去氮气，但效率低，因此通常钢水中的氮气含量维持在较高水平。
　　钢水温度高，意味着轻金属和非金属夹杂物从钢水表面蒸发，促进铅、锌、锰和铜的去
除，这些物质随氩气一起蒸发并流向抽真空系统中，从脱气罐中冷凝出来，生成明显的细
粉尘，必须将细粉尘过滤掉，以防止造成真空泵过载。
　　脱气罐中出现真空，也增强了钢水与渣层之间的交互作用，促进硫化物从钢水中的化
学去除。钢水与渣层的交互作用、氩气搅拌率及脱气时间对非金属夹杂的去除也是关键参数。
这些参数与在

VD 处理全过程中的氩气搅拌、钢水紊流度和真空度共同保证钢水均质、温度

均匀，以及与覆盖渣的高效紊流接触，实现真空脱气与精炼过程的高效性，获得高洁净度
的钢水及最优的钢水成分。
2 机械法与蒸汽法脱气比较
　　最优的

VD 处理效率需要以低成本的方式在 VD 罐中创造一个稳定、可靠的真空环境，

历史上采用蒸汽驱动的喷射系统实现真空，而许多现代化的钢水脱气车间如今采用干式机
械真空抽吸系统。
　　计算得出的上述气体的综合流率可用于确定名义抽吸流量额定值，在典型的工作参数
下，

VD 处理一吨钢水时，真空度 0.67mbar 下，大约需要 1259m3/h 的泵流量，这相当于在

该压力下等效质量流量为

1.0kg/h（空气温度 20

℃）。

　　近期在大型系统（

100t 以上）上采用机械式真空抽吸系统进行研究，结果显示钢水质

量非常优异，某些情况下实现钢中残留氢含量低至

0.5ppm。

　　 而典 型的蒸汽喷射系统，一 般需 要 更 高的流量，在

0.67mbar 下，吨钢需要高达

2.4kg/h（空气温度 20

℃）的质量流量，该值一般认为是选择参数的高值，因为需要考虑蒸

汽质量的变化，以及在系统两次清洗之间受到工业粉尘的淤塞而导致蒸汽喷射效果的下降。
3 干式真空泵系统的优势
　　早期为各个车间设计的定制机械式真空系统，不具备灵活性、效率低、成本高且相对复
杂。如今开发出来的模块化三段干式真空抽吸系统在钢水脱气处理、电耗及减低动力消耗方
面进行了优化，同时也便于快速安装及快速投入使用。最新的模块化系统是完全集成的三段
泵系统，安装在一个移动式台架上，对

VD 和 VOD（真空吹氧脱碳）过程进行优化。

　　模块化脱气系统中使用的

1 段泵是一个名义排气量为 36000 m3/h 的往复式预抽真空泵，