Плавка в вакуумных индукционных печах производится при давлении 0,01—0,001 мм рт. ст. Такие давления обеспечивают как полноту раскисления металла углеродом, так и удаление водорода, азота и большей части летучих примесей. Вакуумные системы печей состоят из механических насосов, двухроторных насосов, пароструйных масляных диффузионных и бустерных насосов, паро-водяных эжекторных насосов.

Печи небольшого размера до 50—100 кг имеют вакуумную систему, состоящую из механического насоса, пароструйного бустерного насоса и при необходимости ведения плавки при низком давлении диффузионных пароструйных насосов.1 Схема вакуумной откачки печи емкостью 100 кг представлена на рис. 84. На крупных печах вакуумные системы состоят из механических насосов и пароструйных диффузионных насосов. Супермощные печи обслуживаются паро-водяными эжекторными насосами. Вакуумные системы небольших печей должны иметь фильтры для очистки откачиваемых газов.

Ранее непременным узлом вакуумных систем были ловушки для вымораживания паров воды. Теперь в связи с применением форвакуумных насосов с газобалластными устройствами необходимость в ловушках отпала, а для паро-эжекторных насосов ловушки и фильтры не нужны.

Рассмотрим некоторые конкретные примеры вакуумных систем:

1. Печь типа ИСВ-0,001 ПИ-М02 емкостью 10 кг обслуживается высоковакуумным агрегатом ВА-8-4ПР производительностью 2500 л/с при давлении 10~4 мм рт. ст., бустер-ным насосом БН-2000 и тремя механическими насосами ВН-7Г по 59 л/с каждый с тканевыми фильтрами.

2. Печь фирмы «Бальцерс» на 30 кг имеет диффузионный насос на 3300 л/с, двухро-торный насос 700 л/с и форва-куумный насос на 45 л/с.

3. Печь емкостью 100 кг имеет пароструйный бустер-ный насос производительностью 5000 л/с; двухроторный 420 л/с и форвакуумный 3500 л/с.

4. Печь емкостью 1200 кг фирмы «Гереус» имеет два пароструйных бустерных насоса производительностью по 4500 л/с,

три двухроторных насоса со скоростями откачки 1000, 2000— 7000 л/с и три форвакуумных насоса.

5. Печь емкостью 1000 кг фирмы «Джессоп Сейвилл» имеет четыре пароструйных бустерных насоса, общая скорость откачки 7200 л/с, двухроторный насос производительностью 1700 л/с, форвакуумные насосы: один на 210 л/с, два по 90 л/с и три по 45 л/с. При нормальной работе все бустерные насосы работают параллельно, поддерживаемые двухроторными насосами и большим форвакуумным насосом. Печь откачивается от атмосферного давления до Ю-2 мм рт. ст. за 17 мин.

6. Печь емкостью 7 т фирмы «Карпентерстил» имеет бустерный пароструйный насос производительностью 4500 л/с, двухроторный насос 1600 и 300 л/с и форвакуумные насосы 300 и 500 л/с.

7. Печь ИСВ-2,5-НИ емкостью 2,5 т имеет четыре форвакуумных насоса производительностью по 500 л/с, четыре двухроторных насоса по 5000 л/с, и три пароструйных по 15 000 л/с каждый.

В последнее время в связи с пуском в эксплуатацию супермощных ВИП последние оборудованы либо только пароэжектор-ными водяными насосами, либо пароэжекторными насосами в сочетании с диффузионными пароструйными масляными насосами.

По сравнению с паромасляными насосами пароструйные водяные насосы обладают некоторыми преимуществами. Пароструйные водяные насосы имеют более низкую стоимость. Период запуска водяного пароструйного насоса на 30% меньше, чем паро-масляного. При использовании водяного пароструйного насоса нет необходимости в фильтре, не нужно менять масло, меньше вакуумных шиберов, требующих регулярной очистки. Водяной

пароструйный насос имеет большую производительность, чем масляный, что позволяет сократить длительность отдельных операций.

К недостаткам пароводяных эжекторных насосов следует отнести прежде всего снабжение паром. Если на заводе нет постоянного источника пара нужных параметров, то необходим индивидуальный паровой котел, который должен работать согласованно с эжекторным насосом, давая пар определенного давления (снижение давления пара приводит к миграции влаги в печь). Воду для работы котла следует подвергать специальной подготовке, что также сопровождается увеличением накладных расходов.

30-т печь фирмы «Циклоп корп» имеет два пароэжекторных насоса: один подключен к камере печи, другой — к камере изложниц. Откачка камеры изложниц объемом 540 м3 до давления ниже 0,05 мм рт. ст. составляет 20 мин, при расходе пара 15 т/ч. Минимальное давление, обеспечиваемое таким насосом, 0,005 мм рт. ст. Диаметр соединительных трубопроводов 1050 мм. В случае необходимости насосы могут работать отдельно или вместе. При поломке одного из насосов другой может обеспечить работу и камеры печи и камеры изложниц.

27-т печь фирмы «Латроб стил» имеет вакуумную систему, состоящую из двух групп насосов: паро-водяного эжекторного насоса, снижающего давление в печи до 0,2 мм рт. ст, и 20 паро-масляных насосов, работающих со скоростью откачки по 4000 л/с, которые создают при плавке давление 0,01 мм рт. ст. Снижение давления от 0,2 до 0,05 мм рт. ст. производят за 50 мин.

Скорость откачки печи при давлении 0,01 мм рт. ст. 3100 м3/мин. Общая мощность нагревателей насосов составляет 850 кВт, т. е. 35% от мощности печи. Паромасляные насосы поддерживаются двумя механическими форвакуумными насосами со скоростью откачки по 13,5 м3/мин при 0,5 мм рт. ст. каждый. Применение такого большого количества небольших насосов позволяет легко устранить неполадки, менять насосы в отдельности, так как каждый из насосов подсоединен через индивидуальный шибер к общему трубопроводу.

Эжекторный насос этой печи имеет четыре ступени, он включается обычно при заливке и разливке стали. Давление рабочего пара 10,5 ат. Пар получают из специального котла производительностью 7,65 т пара в час. Давление на первой ступени насоса менее 0,2—5 мм рт. ст., на второй <35 мм рт. ст., на третьей <100 мм рт. ст., четвертая ступень работает на атмосферу.

На рис. 85 представлена зависимость между скоростью откачки вакуумных индукционных печей пароструйными масляными насосами и емкостью печей, составленная по литературным данным. Этот график можно использовать в качестве ориентира при расчете вакуумной системы.