炼钢厂VDVOD真空脱气炉设计计算
序号 计算项目 符号表示 参数来源 计算公式
一、真空罐容积、密封性能校核
1 钢包容量 V_ladle 设计值 100
2 钢水密度 ρ_steel 查表值 7000
3 钢水体积 V_steel 计算值 V_ladle×1000/ρ_steel
4
真空罐直径 D_vacuum 设计值
5 真空罐高度 H_vacuum 设计值
6
真空罐容积 V_vacuum 计算值 π×(D_vacuum/2)²×H_vacuum
7
容积比 ratio_volume 计算值 V_vacuum/V_steel
8
容积比要求 ratio_volume_req 设计值 ≥5
9
容积比判断 判断值 IF(ratio_volume≥5,"满足","不满足")
10 密封泄漏率 leak_rate 设计值
11 密封泄漏率要求 leak_rate_req 设计值 ≤
12
密封泄漏率判断 判断值 IF(leak_rate≤,"满足","不满足")
二、真空度、抽气时间计算
13
初始压力 P_initial 设计值 101325
14
目标真空度 P_target 设计值 67
15 抽气速率 Q_pump 设计值 1000
16
抽气时间 t_pump 计算值
V_vacuum×ln(P_initial/P_target)/Q_p
ump
17
抽气时间要求 t_pump_req 设计值 ≤1
18
抽气时间判断 判断值 IF(t_pump≤1,"满足","不满足")
19
真空度稳定性 stability_vacuum 计算值
20
真空度稳定性要求 stability_vacuum_req 设计值 ≥
21
真空度稳定性判断 判断值
IF(stability_vacuum≥,"满足","不满
足")
三、钢包旋转/搅拌速度、氩气耗量核算
22 钢包旋转速度 ω_ladle 设计值 5
23 钢包旋转速度要求 ω_ladle_req 设计值 3-8
24 钢包旋转速度判断 判断值
IF(ω_ladle≥3 AND
ω_ladle≤8,"满足","不满足")
25 氩气搅拌强度 q_argon 设计值
26 氩气耗量 Q_argon 计算值 V_ladle×q_argon×60
27 氩气耗量要求 Q_argon_req 设计值 ≤15
28 氩气耗量判断 判断值 IF(Q_argon≤15,"满足","不满足")
29 搅拌均匀性 uniformity_stir 计算值
30 搅拌均匀性要求 uniformity_stir_req 设计值 ≥
31 搅拌均匀性判断 判断值
IF(uniformity_stir≥,"满足","不满
足")
四、VOD炉供氧强度、脱碳速率计算
32 钢水碳含量 C_content 设计值
33
目标碳含量 C_content_target 设计值
34 脱碳量 C_removed 计算值 C_content - C_content_target
35
供氧强度 q_oxygen 设计值
36 氧气消耗量 Q_oxygen 计算值 V_ladle×q_oxygen×t_smelting
37 脱碳速率 rate_decarbon 计算值 C_removed/t_smelting
38 脱碳速率要求 rate_decarbon_req 设计值 ≥
39 脱碳速率判断 判断值
IF(rate_decarbon≥,"满足","不满足
")
40 脱碳效率 η_decarbon 计算值
41 脱碳效率要求 η_decarbon_req 设计值 ≥
42 脱碳效率判断 判断值 IF(η_decarbon≥,"满足","不满足")
五、真空罐冷却水量、壁温校核
43
真空罐外壁温度 T_wall_outer 设计值 50
44
真空罐内壁温度 T_wall_inner 设计值 1600
45 真空罐壁厚度 t_wall 设计值
46
真空罐壁导热系数 k_wall 查表值 15
47 热流密度 q_heat 计算值
k_wall×(T_wall_inner -
T_wall_outer)/t_wall
48
真空罐表面积 A_vacuum 计算值
π×D_vacuum×H_vacuum +
2×π×(D_vacuum/2)²
49 总热负荷 Q_heat_total 计算值 q_heat×A_vacuum
50
冷却水温差 ΔT_cool 设计值 10
51
冷却水比热容 c_water 查表值
52
冷却水量 Q_cool 计算值 Q_heat_total/(c_water×ΔT_cool)
53
冷却水量要求 Q_cool_req 设计值 ≥200
54
冷却水量判断 判断值 IF(Q_cool≥200,"满足","不满足")
55
壁温校核 T_wall_check 计算值 T_wall_outer + q_heat×t_wall/k_wall
56
壁温要求 T_wall_req 设计值 ≤1650
57
壁温判断 判断值 IF(T_wall_check≤1650,"满足","不满足"
)六、VD/VOD真空脱气炉经济性计算
58
VD/VOD真空脱气炉投资 investment_vdvod 设计值 5000000
59
年维护费用 cost_maintain_year 计算值 investment_vdvod×
60
年运行费用 cost_operation_year 设计值 1500000
61
年总费用 cost_total_year 计算值
cost_maintain_year +
cost_operation_year
62 年收益 income_year 设计值 3000000
63
年净收益 income_net_year 计算值 income_year - cost_total_year
64
投资回收期 payback_period 计算值 investment_vdvod/income_net_year
65
投资回收期要求 payback_period_req 设计值 ≤5
66
投资回收期判断 判断值 IF(payback_period≤5,"满足","不满足")
67 经济性评价 evaluation 结论
VD/VOD真空脱气炉设计满足经济性要求，
投资合理，符合炼钢厂生产需求
国际单位 计算结果 参数说明 规范依据
t 100 钢包容量 设计任务书
kg/m³ 7000 钢水密度 材料手册
m³ 钢水体积 钢水体积计算
m 4
真空罐直径 设计任务书
m 6 真空罐高度 设计任务书
m³ 真空罐容积 真空罐容积计算
容积比 容积比计算
≥5 容积比要求 YB/T 4405-2014
满足 验证容积比是否符合要求 设计要求
m³/h 密封泄漏率 设计任务书
m³/h ≤ 密封泄漏率要求 YB/T 4405-2014
满足 验证密封泄漏率是否符合要求 设计要求
Pa 101325
初始压力 设计任务书
Pa 67
目标真空度 设计任务书
m³/h 1000 抽气速率 设计任务书
h
抽气时间 抽气时间计算
h ≤1 抽气时间要求 YB/T 4405-2014
满足 验证抽气时间是否符合要求 设计要求
真空度稳定性 真空度稳定性计算
≥ 真空度稳定性要求 YB/T 4405-2014
满足
验证真空度稳定性是否符合要
求
设计要求
r/min 5 钢包旋转速度 设计任务书
r/min 3-8 钢包旋转速度要求 YB/T 4405-2014
满足
验证钢包旋转速度是否符合要
求
设计要求
m³/t·min 氩气搅拌强度 设计任务书
m³/h 12 氩气耗量 氩气耗量计算
m³/h ≤15 氩气耗量要求 YB/T 4405-2014
满足 验证氩气耗量是否符合要求 设计要求
搅拌均匀性 搅拌均匀性计算
≥ 搅拌均匀性要求 YB/T 4405-2014
满足 验证搅拌均匀性是否符合要求 设计要求
% 钢水碳含量 设计任务书
%
目标碳含量 设计任务书
% 脱碳量 脱碳量计算
m³/t·min 2 供氧强度 设计任务书
m³ 600 氧气消耗量 氧气消耗量计算
%/min 脱碳速率 脱碳速率计算
%/min ≥ 脱碳速率要求 YB/T 4405-2014
炼钢厂VDVOD真空脱气炉设计计算
一、真空罐容积、密封性能校核
二、真空度、抽气时间计算
三、钢包旋转/搅拌速度、氩气耗量核算
四、VOD炉供氧强度、脱碳速率计算
满足 验证脱碳速率是否符合要求 设计要求
脱碳效率 脱碳效率计算
≥ 脱碳效率要求 YB/T 4405-2014
满足 验证脱碳效率是否符合要求 设计要求
℃ 50
真空罐外壁温度 设计任务书
℃ 1600
真空罐内壁温度 设计任务书
m 真空罐壁厚度 设计任务书
W/(m·℃) 15
真空罐壁导热系数 材料手册
W/m² 116250 热流密度 热流密度计算
m² 真空罐表面积 真空罐表面积计算
kW 11684 总热负荷 总热负荷计算
℃ 10
冷却水温差 设计任务书
kJ/(kg·℃)
冷却水比热容 材料手册
kg/s
冷却水量 冷却水量计算
kg/s ≥200 冷却水量要求 YB/T 4002-2019
满足 验证冷却水量是否符合要求 设计要求
℃ 1600
壁温校核 壁温校核计算
℃ ≤1650 壁温要求 YB/T 4002-2019
满足 验证壁温是否符合要求 设计要求
元 5000000
VD/VOD真空脱气炉投资 投资预算
元/年 250000
年维护费用
年维护费为投资的5
%
元/年 1500000
年运行费用 设计任务书
元/年 1750000
年总费用 年总费用计算
元/年 3000000 年收益 设计任务书
元/年 1250000
年净收益 年净收益计算
年 4
投资回收期 投资回收期计算
年 ≤5 投资回收期要求 设计任务书
满足 验证投资回收期是否符合要求 设计要求
VD/VOD真空脱气炉设
计满足经济性要求，
投资合理，符合炼钢
厂生产需求
经济性评价
五、真空罐冷却水量、壁温校核
六、VD/VOD真空脱气炉经济性计算
