پمپ وکیوم برای دی‌گسینگ فولاد

ی‌گسینگ فولاد (Vacuum Degassing) یکی از کلیدی‌ترین فرآیندها در متالورژی ثانویه است که کیفیت فولاد را از سطح معمولی به فولاد ویژه و پرکیفیت ارتقا می‌دهد. حضور گازهای محلول مانند هیدروژن، نیتروژن و اکسیژن در مذاب فولاد، منجر به مشکلاتی مثل تردی، ایجاد حباب داخلی، ترک‌های ریز و کاهش عمر مفید قطعه می‌شود.

راه‌حل اثبات‌شده این مشکل، ایجاد خلأ در بالای مذاب فولاد است؛ جایی که پمپ‌های وکیوم نقش اصلی را بازی می‌کنند. در این مقاله با هم بررسی می‌کنیم که:

• چرا دی‌گسینگ فولاد اهمیت دارد؟

• چه فرآیندهایی وجود دارند (VD، RH، VOD)؟

• پمپ وکیوم مناسب برای هر فرآیند کدام است؟

• و در نهایت، چرا انتخاب پکیج وکیوم (Rotary + Booster) بهترین گزینه برای فولادسازی است؟

دی‌گسینگ فولاد چیست؟

دی‌گسینگ فولاد فرآیندی است که طی آن فولاد مذاب در یک محفظه تحت خلأ قرار می‌گیرد تا گازهای محلول در آن خارج شوند.

گازهای اصلی که حذف می‌شوند:

• هیدروژن (H₂): عامل اصلی تخلخل‌های داخلی و ترک‌خوردگی.

• نیتروژن (N₂): باعث تردی و کاهش انعطاف‌پذیری فولاد می‌شود.

• اکسیژن (O₂): تشکیل اکسیدهای ناخواسته و افت کیفیت سطحی.

زمانی که فشار محیطی با کمک پمپ وکیوم کاهش می‌یابد، حلالیت این گازها در فولاد کم شده و به صورت حباب از مذاب خارج می‌شوند.

اهمیت پمپ وکیوم در دی‌گسینگ فولاد

پمپ وکیوم در این فرآیند تنها یک ابزار کمکی نیست؛ بلکه قلب سیستم دی‌گسینگ است. وظیفه آن:

1. رساندن فشار از سطح اتمسفر (۱۰۱۳ mbar) به محدوده خلأ (زیر ۱ mbar).

2. حفظ این فشار در طول فرآیند، حتی با وجود خروج حجم بالای گازها.

3. جلوگیری از آلودگی فولاد با روغن یا ذرات خارجی.

محدوده‌های خلأ در دی‌گسینگ

• خلأ زبر (Rough Vacuum): ۱۰۱۳ تا ۱ mbar – مناسب برای شروع فرآیند.

• خلأ میانی (Medium Vacuum): ۱ تا ۱۰⁻³ mbar – نقطه ایده‌آل برای ( VD , RH ,VOD )

انواع پمپ‌های وکیوم مناسب برای دی‌گسینگ فولاد

انتخاب پمپ وکیوم برای فولادسازی صرفاً خرید یک دستگاه نیست؛ بلکه طراحی یک پکیج خلأ است. دلیل آن ساده است: هیچ پمپ تکی نمی‌تواند هم فشار نهایی پایین و هم دبی پمپاژ بالا را برای بار گازی عظیم فولاد تأمین کند. به همین دلیل ترکیب چند فناوری استفاده می‌شود.

پمپ‌های روتاری وین (Rotary Vane)

• مناسب برای مرحله ابتدایی تخلیه فشار از اتمسفر تا محدوده mbar.

• توانایی کار مداوم (Continuous Duty).

• مقرون‌به‌صرفه و قابل اعتماد.

• در فشارهای پایین‌تر از 10⁻² mbar به تنهایی کافی نیستند.

پمپ‌های بوستر (Roots Booster)

• مکمل پمپ روتاری؛ سرعت تخلیه را چند برابر می‌کند.

• امکان رسیدن به Sub-mbar در زمان کوتاه.

• طراحی مقاوم در برابر بار گازی لحظه‌ای بالا.

• نیازمند ترکیب با پمپ اولیه (روتاری )

چرا باید پکیج وکیوم انتخاب کرد؟

یک سیستم استاندارد دی‌گسینگ فولاد معمولاً شامل ترکیب زیر است:

• پمپ روتاری وین (مثل GPM 300 از GEV) → تخلیه اولیه.

• بوستر Roots (مثل GPR 1000 یا 2000 از GEV) → افزایش سرعت و رسیدن به Sub-mbar.

• پمپ خشک اسکرو (مثل GDP Dry Screw از GEV) → برای VOD و محیط‌های خورنده.

مزایای پکیج وکیوم در فولادسازی:

• رسیدن سریع به فشار پایین‌تر از 1 mbar.

• تحمل بار گازی سنگین.

• انعطاف‌پذیری برای  VD، RH و VOD

معرفی مدل‌های پیشنهادی GEV برای فولاد

GEV GPM 300 (Rotary Vane Oil-Sealed)

• ظرفیت: ~300 m³/h

• طراحی روغنی → مناسب برای تخلیه اولیه

• کارکرد مداوم در محیط صنعتی

GEV GPR 1000 / 2000 (Roots Booster)

• ظرفیت بالا (1000–2000 m³/h)

• در ترکیب با GPM 300 بهترین انتخاب برای RH و VD

• طراحی مقاوم در برابر بار گازی ناگهانی

محاسبه ظرفیت پمپ وکیوم برای دی‌گسینگ فولاد

یکی از سوالات پرتکرار در فولادسازی اینه: برای حجم مشخصی از فولاد مذاب، چه ظرفیت پمپ وکیومی نیاز داریم؟

1. فرمول پایه زمان فروکشی (Pump-Down Time)

زمان تخلیه  $t$ بر اساس حجم محفظه Vفشار اولیه ₁P1 فشار نهایی  ₂P2​ و ظرفیت پمپ S :

2. مثال عددی واقعی

• حجم محفظه خلأ (Ladle): 50 m³

• فشار اولیه: 1013 mbar (اتمسفر)

• فشار هدف: 1 mbar

• ظرفیت پمپ پایه (GPM 300): 300 m³/h ≈ 0.083 m³/s

نتیجه: حدود 2700 ثانیه (~45 دقیقه) فقط با یک پمپ GPM 300.

اما با اضافه کردن بوستر GPR 1000 زمان تخلیه به حدود 10–12 دقیقه کاهش می‌یابد.
همین تفاوت است که انتخاب پکیج وکیوم (Rotary + Booster) را حیاتی می‌کند.

نکات نگهداری و بهره‌برداری از پمپ وکیوم فولاد

1. بازرسی منظم روغن در پمپ‌های روتاری؛ آلودگی روغن به بخارات فولاد مذاب، راندمان را کاهش می‌دهد.

2. فیلتر سپراتور و گازبالاست باید طبق دستورالعمل سرویس شوند.

3. بوسترها نباید در فشار بالا راه‌اندازی شوند؛ شیر بای‌پس یا کنترل فشار الزامی است.

4. در پمپ‌های خشک اسکرو، توجه به دمای کاری و جلوگیری از ورود ذرات جامد ضروری است.

5. هر سیستم وکیوم باید دارای سیستم مانیتورینگ فشار و دما باشد.

صرفه‌جویی اقتصادی و زیست‌محیطی (TCO)

سرمایه‌گذاری روی سیستم وکیوم مدرن در فولادسازی فقط خرید یک دستگاه نیست؛ بلکه کاهش هزینه مالکیت کل (Total Cost of Ownership) است.

• کاهش مصرف انرژی: بوستر در کنار روتاری → راندمان بالاتر.

• افزایش عمر تجهیزات: زمان کوتاه‌تر → فشار کمتر روی پمپ اصلی.

• کیفیت بالاتر فولاد: کاهش ریجکت → صرفه‌جویی مستقیم در هزینه تولید.

• مزایای زیست‌محیطی: کاهش انتشار گازها، امکان بازیافت بخارات.

برندهایی مثل Leybold و Edwards بارها در مقالات خود این مزایا را برجسته کرده‌اند و حالا GEV هم با محصولات سری  GPM  همین استاندارد را به فولادسازان ایرانی ارائه می‌دهد.

جمع‌بندی و نتیجه‌گیری

دی‌گسینگ فولاد بدون پمپ وکیوم امکان‌پذیر نیست. انتخاب درست پمپ وکیوم، تفاوت بین فولاد معمولی و فولاد باکیفیت جهانی را رقم می‌زند.

• برای VD و RH: ترکیب GEV GPM 300 + GEV GPR 1000/2000 بهترین انتخاب است.

• برای VOD و فولاد زنگ‌نزن: افزودن پمپ خشک GS Dry  ضروری است.

• این پکیج‌ها تضمین می‌کنند که فولاد نهایی استحکام، چقرمگی و کیفیت سطحی ممتاز داشته باشد.

کیفیت فولاد شما اتفاقی نیست؛ انتخاب پمپ وکیوم درست، راز اصلی موفقیت است.
تجهیزوک به‌عنوان نماینده رسمی GEV ایتالیا، آماده است بهترین پکیج وکیوم برای دی‌گسینگ فولاد (Rotary + Booster + Dry Screw) را با مشاوره تخصصی و خدمات پس از فروش حرفه‌ای در اختیار شما قرار دهد.

همین امروز با کارشناسان ما تماس بگیرید تا:

• ظرفیت دقیق پمپ موردنیاز خط تولیدتان محاسبه شود،

• بهترین مدل متناسب با بودجه و کاربرد انتخاب گردد،

• و آینده‌ی تولید فولاد شما با استانداردهای جهانی تضمین شود.