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摘要：本文针对机械泵式VD炉除尘器进行改进，通过金属膜滤芯的应用，解决机械泵组不能稳定工作等问题。
关键字：金属膜；VD炉；机械泵；除尘
1前言
VD炉是精炼超低碳钢和电工钝铁等的场所，VD炉可对钢水进行真空脱气处理及真空下合金成分微调，是一种真空精炼设备。VD炉目前技术主要两种，分别为：蒸汽泵式VD炉和机械泵式VD炉，其比较如下表
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从表中可以看出机械泵式VD炉的性能全面优于蒸汽泵式VD炉，节能效果达到90%以上，不需要冷却系统，不产生污水，运行噪音低，运行成本低。
2现有机械泵式VD炉技术介绍及问题分析：
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VD炉即真空脱气炉，将钢包中钢液置于密封罐内，通过后端机械泵组抽气，使系统达到真空状态。含尘气体由VD炉中出来，首先进入旋风分离器，去除大颗粒粉尘，再进入布袋除尘器进行精除尘，最后通过三到四级机械泵组将除尘后干净气体排到大气中。系统中采用布袋除尘器脱除烟气中的粉尘，布袋除尘器的布袋采用纤维材料，能有效地去除μm级的粉尘，但存在以下问题：
1）由于在冶炼过程中，需要往钢水中鼓吹氩气，此时部分火星状的氧化铁被真空泵组抽至除尘器中，吸附在布袋上，造成布袋烧损破洞，使得除尘器失效。粉尘进入到机械泵组中，造成罗茨泵损坏。每台VD炉需要配套10余台罗茨泵。每台价值在150万左右。由此每年产生维修费用接近百万，费用高昂。
2）VD炉粉尘主要为氧化铁、钙盐等，其粉尘磨蚀性非常强。布袋在使用过程中，即使不出现烧袋的情况，布袋的纤维材料也无法适应粉尘磨蚀，以致出现粉尘穿滤的现象，损坏后端机械泵组。
3）布袋更换频繁，影响生产。由于各个生产企业对设备管理和工艺略有不同，因此布袋更换频率不同，短则1~2个月更换一次布袋，长则5~6个月更换一次。由于VD炉生产与后端连铸配套生产。频繁更换会严重影响整个工艺生产。并且布袋损坏频繁且无规律可循，当真空泵出现问题时，才发现布袋损坏。此时机械泵组已经出现损坏。
VD炉的机械式真空泵组主要设备为罗茨泵，是一种比较精密的设备。其叶轮和壳体间歇为0.2~0.3mm,细微的粉尘堆积在叶轮上也会造成，风机的阻滞，卡涩。轻则影响其的真空度和抽气速度。重则出现泵的损坏。因此，布袋除尘用于VD炉除尘，其实是受制于技术发展的无奈之举。其短板是机械式VD炉无法取代蒸汽泵式VD炉的主要原因。
3金属膜滤芯在机械泵式VD炉除尘中应用
1）工作原理:
采用金属膜滤芯更换现有布袋除尘器中的布袋，利用金属膜滤芯耐高温的特性解决布袋烧损，以及除尘后气体含尘量超标从而堵塞真空泵组的问题。除尘器采用金属膜滤芯，能有效地除去粒径大于0.1μm的粉尘，在每次真空炉停止冶炼间隙，采用压缩氮气脉冲反吹形式将滤芯上的的积灰吹下来，同时氮气破真空也能将滤芯上的积灰吹下来，收到灰斗内。
2）技术优点：
（1）过滤精度高（达到≤0.1μm），过滤效率达到99%，粉尘排放浓度≤5μg/Nm3，可以有效杜绝粉尘进入机械泵组造成磨蚀。保证机械泵真空度和抽气速度，延长机械泵组使用寿命。
（2）金属膜滤芯耐温高，使用温度达到450℃，瞬时可耐受500℃高温。可以完全避免布袋被烧损情况，从而避免粉尘进入机械泵组带来的损坏。
（3）金属膜滤芯通气量更大。根据在江苏某钢厂使用情况，使用金属膜滤芯可以减少30%过滤面积，并能达到同样布袋的使用效果。若等量替换，可以减少真空泵抽气时间，缩短冶炼周期，提高产能。
（4）金属膜滤芯强度更好，与布袋相比，金属与纤维在强度上不在一个等级。因此根据VD炉的工艺特点。可以在破真空时，增加阀门开度，通过更高的跨膜压差，使得除尘器快速回复常压状态。由此可节约破真空时间约2分30秒。进一步缩短冶炼周期，提高产能。
（5）金属膜的金属特性决定了其使用寿命长，抗磨损性能更好。过滤精度稳定，不会随时间变化而精度变低。根据目前使用情况来看。已经使用3年的项目，依然能保证粉尘排放≤5μg/Nm3，并且3年内机械泵和除尘器均无维修情况，节约了大笔维修费用。
（6）金属膜滤芯阻力小，由于金属膜滤芯表面更光滑，不易挂灰，因此在除尘器破真空时，氮气的反向吹灰可以有效除去膜表面挂灰。从而使得金属膜滤芯阻力损失长时间保值在一个较为理想状态，保证了除尘器前后压差不能过大影响抽真空时间。
4.总结：
综上，我们可以看出，机械泵式VD炉未能代替蒸汽泵式VD炉这一落后技术，最主要原因是，并未找到一种，能够耐高温并且稳定除尘的技术，导致机械式真空泵不能稳定使用。而金属膜正好完美解决这一痛点，并且还有其他诸多优点，因此：VD炉+金属膜除尘+机械泵才是最佳技术。并且这项技术将推动机械式真空泵的快速应用，淘汰落后的蒸汽泵式VD炉技术，实现高效节能无污染的生产方式。
参考文献：
《金属间化合物膜过滤》 GB35250-2017
罗辉，江成斌，曹云星 《 干式机械泵真空系统在40tVD炉的应用实践》 宝钢技术2015年第六期
杨绍利 《冶金概论》 冶金工业出版社
康智能，男，本科学历，工程师 单位：成都易态科技有限公司
作者简介：康智能（1987年4月），男，汉族，四川省资阳市。本科，单位：成都易态科技有限公司，研究方向：设备