RH真空精炼技术的发展

1、1会计学RH真空精炼技术的发展真空精炼技术的发展23 4 铁水脱硫 转炉复吹 CAS-OB 板坯连铸 产产品品 热轧钢板 冷轧深冲钢板 镀层板，涂层板 锅炉板、桥梁板 造船板 RH/KTB/PB 板坯连铸 产产品品 IF钢 电工用钢 石油管线钢 低温用钢 超深冲钢 LF 5 废钢 生铁 DRI/HBI UHP电炉 铁水 脱硅 脱磷 转炉 复吹 LF 精炼 VD 精炼 RH 精炼 大 方坯 连铸 轴承钢 齿轮钢 优质弹簧钢 硬线钢 帘线钢 石油套管 AOD SS-VOD RH-OB/KTB 大 板坯 连铸 不锈钢 轴承钢 齿轮钢 优质弹簧钢 硬线钢 帘线钢 石油套管 脱硫6 铁 水脱硫 转炉 C

2、AS-OB 废钢 小 方 坯连铸 LF 炉 电炉 各类建材 普碳钢 普通低合金钢 机械工程用钢 易切削钢 废钢 生铁 DRI/HBI UHP 电炉 LF 精炼 薄 板 坯连铸 普通热轧板 冷轧板 镀层板 7RH 的发展历史的发展历史 RH精炼技术是精炼技术是1959年德国年德国Rheinstahl和和Hutlenwerke公司联合开发成公司联合开发成功的。功的。RH将真空精炼与钢水循环流动结合起来，具有处理周期短，生产将真空精炼与钢水循环流动结合起来，具有处理周期短，生产能力大，精炼效果好等优点，适合冶炼周期短，生产能力大的转炉工厂采能力大，精炼效果好等优点，适合冶炼周期短，生产能力大的转炉工

3、厂采用。用。 RH发展到今天，大体分为三个发展阶段：发展到今天，大体分为三个发展阶段： （1）发展阶段（）发展阶段（1968年年1980年）：年）：RH装备技术在全世界广泛采用。装备技术在全世界广泛采用。 （2）多功能）多功能RH精炼技术的确立（精炼技术的确立（1980年年2000年）：年）：RH技术几乎达到技术几乎达到尽善尽美的地步。尽善尽美的地步。表表1 RH工艺技术的进步工艺技术的进步工艺指标钢水纯净度/10-6钢水温度 脱碳速度常数 温度波动补偿量/ Kc/min-1 C S T.O P N H技术水平20 10 15 20 20 1.0 26.3 0.35 5 （3 3）极低碳钢的冶

4、炼技术（）极低碳钢的冶炼技术（20002000年年 ）：为了解决极低碳钢）：为了解决极低碳钢（C10C101010-6-6）精炼的技术难题，需要进一步克服钢水的静压力，以）精炼的技术难题，需要进一步克服钢水的静压力，以提高熔池脱碳速度。提高熔池脱碳速度。8RH装置示意图910111213RH精炼车间示意图精炼车间示意图RH设备示意图设备示意图15RH真空室示意图16钢中气体含量与循环因数的关系，m-混合系数， m=0表示已脱碳钢水和未脱碳钢水尚未进行混合。1733. 005 . 1GdaW33.005 .1GdaW设计真空室时W是根据处理容量V、循环因数u和脱气时间t来确定的：tVuW循环流量

5、与驱动气体流量之间的关系18193216024330THP1235 . 49%5 .99%85%85366024330001PHT2021RH真空精炼的冶金功能22)( gCOOC不同真空条件的碳氧平衡曲线23RH脱碳时脱碳量与脱氧量的关系通过降低系统压力促使碳氧反应来实现脱碳或脱氧的目的是十分有效的手段。当钢液中含氧量降低某一数值O时，则含碳量也相应降低一定数值，它们之间存在以下关系： 75. 01612OOC右图显示了RH脱碳时脱碳量与脱氧量的关系24真真 空空 脱脱 碳碳 RH RH内的脱碳速度主要决定于钢液中碳的扩散。低碳区碳的传质是反应内的脱碳速度主要决定于钢液中碳的扩散。低碳区碳的

6、传质是反应速度的限制性环节：速度的限制性环节： LcLCkdtdC)exp(tkCCcLL)(min)/1/1 (601cckQwk RH RH钢水循环流量钢水循环流量Q = Q = 钢水循环流速钢水循环流速上升管截面积，根据前人对上升管截面积，根据前人对RHRH钢钢水循环流量的测定结果表明：水循环流量的测定结果表明：循环流量循环流量Q Q的计算值与实测的计算值与实测值的比较值的比较 增加吹氩流量增加吹氩流量Q Qg g使使RHRH的循环流量增大；的循环流量增大； 扩大上升管直径使循环流量扩大上升管直径使循环流量Q Q增大；增大； 增加浸入管的插入深度也会使循环流量变增加浸入管的插入深度也会使

7、循环流量变大。大。 总结以上研究，总结以上研究，RHRH内钢水的循环流量可以表内钢水的循环流量可以表示为：示为：3/13/43/1HDQKQuG25真真 空空 脱脱 碳碳 RH RH精炼中发生的各种化学反应的反应速度决定于金属侧各元素的传质精炼中发生的各种化学反应的反应速度决定于金属侧各元素的传质系数，根据系数，根据ShigeruShigeru的研究证明，在整个的研究证明，在整个RHRH精炼过程中各元素的传质系数精炼过程中各元素的传质系数基本保持不变，但反应界面积随时间发生明显变化。为了方便描述各种反基本保持不变，但反应界面积随时间发生明显变化。为了方便描述各种反应速度，常采用体积传质系数应速

8、度，常采用体积传质系数 k k（= =传质系数传质系数反应界面积）。反应界面积）。钢水含碳量和吹钢水含碳量和吹ArAr方式对方式对RHRH脱碳脱碳过程的体积传质系数过程的体积传质系数 k k的影响的影响RHRH的体积传质系数与以下因素有关：的体积传质系数与以下因素有关： k k和钢水碳含量成正比；和钢水碳含量成正比；增加钢水的循环流量增加钢水的循环流量Q Q使使 k k值提高；值提高；改变吹氩方式利于提高改变吹氩方式利于提高 k k值：如在值：如在300tRH300tRH的真空室底部增设的真空室底部增设8 8支支 2mm2mm吹吹ArAr管吹氩（管吹氩（QA=800Nl/minQA=800Nl

9、/min），使），使 k k值提值提高。高。 Koji YMAMGUCHIKoji YMAMGUCHI总结总结100t100t260tRH260tRH的实的实际生产数据提出以下关联式：际生产数据提出以下关联式： 48. 117. 132. 0VVCQAk26插入管供气流量90Nm3/h05010015020025030035005101520处理时间(min)C(ppm)550mm650mm720mm750mm不同插入管内径的脱碳曲线不同插入管内径的脱碳曲线2728提高提高RH脱碳速度的工艺措施脱碳速度的工艺措施 （1 1）提高循环流量和体积传质系数。如图，千叶厂）提高循环流量和体积传质系数。

10、如图，千叶厂RHRH最初的工况，脱碳速度最初的工况，脱碳速度常数常数K = 0.1minK = 0.1min-1-1。扩大上升管直径增加环流后，达到。扩大上升管直径增加环流后，达到K= 0.15minK= 0.15min-1-1。进一步改进。进一步改进吹吹ArAr方式使传质系数方式使传质系数 k k值增大，值增大，K= 0.2minK= 0.2min-1-1。 （2 2）提高抽气速率。定义）提高抽气速率。定义RHRH真空系统的抽气速度常数真空系统的抽气速度常数R:R=R:R=-ln(-ln( / / 0 0)/t)/t (min(min-1-1) )。 （3 3）吹氧。采用）吹氧。采用KTBK

11、TB顶吹氧工艺，提高了顶吹氧工艺，提高了RHRH前期脱碳速度，使表观脱碳速度常前期脱碳速度，使表观脱碳速度常数数K Kc c从从0.21min0.21min-1-1提高到提高到0.35min0.35min-1-1。 （4 4）改变吹）改变吹ArAr方式。实验证明，在方式。实验证明，在RHRH真空室的下部吹入大约真空室的下部吹入大约1/41/4的氩气，可使的氩气，可使RHRH的脱碳速度提高大约的脱碳速度提高大约2 2倍。倍。KTBKTB法与普通法与普通RHRH脱碳速度的比较脱碳速度的比较RHRH钢水循环流量钢水循环流量Q Q和体积传和体积传质系数质系数 k k对脱碳速度的影响对脱碳速度的影响 R

12、HRH抽气速度抽气速度K K和吹和吹ArAr流量流量对脱碳速度的影响对脱碳速度的影响 2930313233脱脱 硫硫对铝脱氧钢水，脱硫反应为：对铝脱氧钢水，脱硫反应为： 3(CaO) + 2Al + 3S = (Al2O3) + 3(CaS)钢水脱硫效率主要决定于钢中铝含量和炉渣指数（钢水脱硫效率主要决定于钢中铝含量和炉渣指数（SP）：）： 当（当（SP）= 0.1时，渣时，渣钢间硫的分配比最大钢间硫的分配比最大（400600）。因此，脱硫渣的最佳组成是：）。因此，脱硫渣的最佳组成是：60%(CaO)+ 25%(Al2O3)+10%(SiO2)。RH喷粉通常采用喷粉通常采用CaO+CaF2系脱

13、系脱硫剂，该种粉剂的脱硫分配比可按下式计算：硫剂，该种粉剂的脱硫分配比可按下式计算：La = (%S)/%S = 1260-25(%Al2O3) 75(%SiO2)250钢水脱硫速度为：钢水脱硫速度为：根据高桥等人的测定：根据高桥等人的测定：ks = 0.27m/min。采用采用RH喷粉脱硫的主要优点是：喷粉脱硫的主要优点是： （1）脱硫效率高。）脱硫效率高。 （2）顶渣影响小，与钢水间的传质速度大幅度）顶渣影响小，与钢水间的传质速度大幅度降低。降低。CaOsatOAlaSaPS)/(%)(3/132RH喷粉钢包喷粉粉剂消耗量与脱硫效率的关系粉剂消耗量与脱硫效率的关系 渣中渣中FeO+MnOF

14、eO+MnO含量对渣含量对渣钢间硫的分配比的影响钢间硫的分配比的影响%esSSkVAdtSd34不同不同CaOCaO系渣的系渣的CsCs353637CaOCaOMgOMgOSiOSiO2 2AlAl2 2O O3 3FeO+MnOFeO+MnORHRH处理开始处理开始58588 85 524243 3RHRH处理结束处理结束56569 96 625253 33839脱硫剂消耗对脱硫率的影响02040608010002468脱硫剂加入量,kg/t钢脱硫率,%4041424344脱硫模型预测结果45脱脱 磷磷 将将RH吹氧工艺与喷粉工艺相结合可以实现吹氧工艺与喷粉工艺相结合可以实现RH脱磷。在脱磷

15、。在RH吹氧脱碳期同时喷吹氧脱碳期同时喷吹石灰粉可以达到理想的脱磷效果。如日本新日铁名古屋厂吹石灰粉可以达到理想的脱磷效果。如日本新日铁名古屋厂230tRH采用采用OB/PB工工艺，可生产艺，可生产P2010-6的超低磷钢。的超低磷钢。 粉剂中粉剂中(%CaO)20%时，炉渣脱磷能力最强。提高真空度使炉渣脱磷能力略时，炉渣脱磷能力最强。提高真空度使炉渣脱磷能力略有提高。根据有提高。根据RH-PB处理中取出的粉剂颗粒，经处理中取出的粉剂颗粒，经X光衍射分析的结果绘出左下图。光衍射分析的结果绘出左下图。由于由于RH喷粉避免了顶渣的影响，延长了粉剂与钢水直接反应的时间，使脱磷效率喷粉避免了顶渣的影响

16、，延长了粉剂与钢水直接反应的时间，使脱磷效率提高。如右下图所示，上浮粉剂颗粒中提高。如右下图所示，上浮粉剂颗粒中P2O5含量接近含量接近3CaOP2O5或或4CaOP2O5的的理论极限。远高于铁水预处理或转炉脱磷效率。理论极限。远高于铁水预处理或转炉脱磷效率。 粉剂配比和真空度对炉渣脱磷粉剂配比和真空度对炉渣脱磷能力的影响能力的影响 RH-PBRH-PB工艺中粉剂颗粒的脱磷工艺中粉剂颗粒的脱磷效果比较效果比较46脱氧与夹杂物上浮脱氧与夹杂物上浮 RH RH精炼通常采用铝脱氧工艺，生成的脱氧夹杂物大多为细小的精炼通常采用铝脱氧工艺，生成的脱氧夹杂物大多为细小的AlAl2 2O O3 3夹夹杂，杂

17、，RHRH精炼过程中钢水氧含量的变化精炼过程中钢水氧含量的变化可以表示为：可以表示为： RHRH处理钢水中夹杂物的形貌和成份处理钢水中夹杂物的形貌和成份 outTinTTdtOddtOddtOd RH RH精炼中，炉渣传氧决定于渣中精炼中，炉渣传氧决定于渣中(%FeO)+ (%FeO)+ (%MnO)(%MnO)含量。由于含量。由于RHRH有效地避免了卷渣，顶渣有效地避免了卷渣，顶渣对钢水的氧化大为减弱。对钢水的氧化大为减弱。RHRH的表观脱氧速度常的表观脱氧速度常数数 比钢包吹氩工艺大约提高比钢包吹氩工艺大约提高1 1倍。若倍。若RHRH处理前控制渣中处理前控制渣中(%FeO)+(%MnO)

18、1%(%FeO)+(%MnO)1%，处理后钢，处理后钢中中OT10OT101010-6-6。RHRH精炼过程中氧化物夹杂的精炼过程中氧化物夹杂的排出速度可以表示为：排出速度可以表示为： )/ln(tOOkittTo渣中渣中FeO+MnOFeO+MnO含量和脱氧速度含量和脱氧速度常数常数k k间的关系间的关系TooutTOkdtOd47夹杂物尺寸对去除的影响夹杂物尺寸对去除的影响 钢中夹杂物的上浮决定于夹杂物的尺寸：大颗粒夹杂上浮去除，而小颗粒夹杂钢中夹杂物的上浮决定于夹杂物的尺寸：大颗粒夹杂上浮去除，而小颗粒夹杂通过碰撞聚合后才能上浮去除。因此，精炼过程中钢水夹杂物的数量可采用浅野等通过碰撞聚

19、合后才能上浮去除。因此，精炼过程中钢水夹杂物的数量可采用浅野等人提出的表达式描述：人提出的表达式描述： N = N0exp（- D） 式中：式中：D为夹杂物的半径；为夹杂物的半径；N为夹杂物的数量（为夹杂物的数量（l/kg）；）； 为常数。为常数。钢水氧含量的变化表达式如下：钢水氧含量的变化表达式如下： RHRH精炼过程中精炼过程中TOTO的行为的行为koko和搅拌能量的关系和搅拌能量的关系0306)exp(631032dDDNDMMOToPOAl0.5048b.夹杂物去除率与气体流量的关系a.夹杂物去除率随时间的变化49氧含量预测公式：氧含量预测公式：氧含量随处理时间的变化预测氧含量与实测值

20、对比50美国内陆钢铁公司生产超深冲钢美国内陆钢铁公司生产超深冲钢RHRH后搅拌脱气时间与后搅拌脱气时间与TOTO量的关系量的关系51NK-PERMNK-PERM法法 为了提高为了提高RH的脱氧效率，日本的脱氧效率，日本NKK公司开发了一种通过钢包脱气公司开发了一种通过钢包脱气处理去除夹杂物的新方法，称为处理去除夹杂物的新方法，称为NK-PERM法。该工艺的技术原理是：首法。该工艺的技术原理是：首先将可熔气体（如先将可熔气体（如N2、H2）强行熔解）强行熔解到钢水中，然后进行真空精炼，再降到钢水中，然后进行真空精炼，再降压过程中过饱和气体在悬浮的微细夹杂物表面形成气泡，气泡压过程中过饱和气体在悬

21、浮的微细夹杂物表面形成气泡，气泡与夹杂物上浮到液面迅速与钢水分离。通过与夹杂物上浮到液面迅速与钢水分离。通过250t RH工业试验，工业试验，该工艺获得良好的冶金效果，细小夹杂物的去除效率明显提高。该工艺获得良好的冶金效果，细小夹杂物的去除效率明显提高。 采用采用RH喷粉工艺，使链状喷粉工艺，使链状Al2O3夹杂与夹杂与CaO粉剂形成低熔粉剂形成低熔点点CaOAl2O3夹杂，利于上浮排除。采用夹杂，利于上浮排除。采用RH喷粉工艺后，喷粉工艺后，Al2O3夹杂含量明显降低。夹杂含量明显降低。 NK-PERMNK-PERM处理后夹杂物分布的变化情况处理后夹杂物分布的变化情况52脱脱 氢氢 RH脱氢

22、效率很高，处理脱氧钢水，脱氢效脱氢效率很高，处理脱氧钢水，脱氢效率率 H65%；处理弱脱氧钢水，由于剧烈的；处理弱脱氧钢水，由于剧烈的C-O反应使反应使70%。RH的的 H 值决定于循环次数（值决定于循环次数（N）。RH处理后钢水含处理后钢水含H量为：量为：式中：式中：N为钢水循环次数。为保证良好的脱氢效为钢水循环次数。为保证良好的脱氢效果，要求：果，要求： 由于由于RH的真空度很高，脱氢速度可表示为：的真空度很高，脱氢速度可表示为： 经测定对经测定对200tRH，吹，吹Ar流量为流量为20002500Nl/min时，时，kH为为0.16min-1。增大吹增大吹Ar流量使流量使kH值提高。如对

23、值提高。如对340tRH，吹，吹Ar量从量从0增加到增加到2500Nl/min时，时，kH可提高可提高1倍。倍。 采用采用RH喷粉工艺后，由于钢水中存在大量细小弥散的固体粉剂，明显喷粉工艺后，由于钢水中存在大量细小弥散的固体粉剂，明显增强了钢水中气泡异相形核的能力，有利于脱氢反应。增强了钢水中气泡异相形核的能力，有利于脱氢反应。RHRH喷粉法和喷粉法和RHRH法处理钢的氢含量对比法处理钢的氢含量对比NifWQHH1%32NWQ%HkdtHdH535455脱脱 氮氮 钢水脱氮速度不决定于钢中氮的传质系数，主要决定于界面化学反钢水脱氮速度不决定于钢中氮的传质系数，主要决定于界面化学反应速度。务川进

24、等人通过实验研究发现，随钢中应速度。务川进等人通过实验研究发现，随钢中%O%O和和%S%S含量的增加，含量的增加，钢水吸氮（或脱氮）速度降低（或增高）。因此，通常采用二级反应式钢水吸氮（或脱氮）速度降低（或增高）。因此，通常采用二级反应式近似计算真空脱氮速度：近似计算真空脱氮速度： 式中：式中：kN = 15.9fN2/(1+173aO+52aS+17aN)2。 2%)(%NkVAdtNdNa a 吸氮吸氮 b b 脱氮脱氮真空度、表面活性元素含量对钢水吸氮和脱氮的影响真空度、表面活性元素含量对钢水吸氮和脱氮的影响 脱氮速度常数计算值脱氮速度常数计算值与实测值的比较与实测值的比较 5657RH

25、脱氮效率及强化脱氮工艺措施脱氮效率及强化脱氮工艺措施RH的脱氮效率（的脱氮效率（ N）比较低，并和初始氮含量有关：当初始）比较低，并和初始氮含量有关：当初始N=10010-6时，时， N20%；对于较低的初始氮含量，；对于较低的初始氮含量，RH处理基本不脱氮。其原因主要是：处理基本不脱氮。其原因主要是： （1）钢中氮的溶解度高，约是氢的）钢中氮的溶解度高，约是氢的15倍。倍。 （2）钢中硫、氧等表面活性元素含量的增加，使钢水脱氮速度降低。）钢中硫、氧等表面活性元素含量的增加，使钢水脱氮速度降低。 （3）RH浸入管漏气造成钢水吸氮。浸入管漏气造成钢水吸氮。强化强化RH脱氮的工艺措施脱氮的工艺措施

26、提高真空度和抽气速度；提高真空度和抽气速度；尽量降低钢中氧、硫含量；尽量降低钢中氧、硫含量；进行脱碳后镇静处理时进行脱碳后镇静处理时N N和初和初始始N N含量的关系含量的关系时间（min）l/n（%-1）采用浸入管吹氩密封技术；采用浸入管吹氩密封技术；采用喷粉工艺。采用喷粉工艺。喷粉时间和钢水氮含量的关系喷粉时间和钢水氮含量的关系58RH的改进形式的改进形式60热补偿技术热补偿技术RH-OBRH-OB法法 依靠加依靠加Al吹氧进行化学升温：吹氧进行化学升温： Al + 3/4O2 = 1/2Al2O3 HAl = -32.186kJ/kgAl 160tRH采用采用OB法升温工艺，供法升温工艺

27、，供O2强度为强度为1100Nm3/h。采。采用普通用普通RH处理，精炼过程温降处理，精炼过程温降8090；采用；采用OB法工艺吹氧法工艺吹氧20min，耗，耗Al 1.7kg/t，处理过程基本不降温；吹氧，处理过程基本不降温；吹氧40min，耗，耗Al 4kg/t，处理后钢水温度可提高，处理后钢水温度可提高50。 为避免为避免OB法升温过程法升温过程中钢中中钢中C、Si、Mn的烧损，的烧损，要求严格控制要求严格控制Als0.05%。处理过程中保持处理过程中保持Als0.05%，可保证可保证O6010-6。若。若OB升温后，延长搅拌时间升温后，延长搅拌时间25min，可保证可保证O3010-6

28、。 吹氧过程、加铝量对吹氧过程、加铝量对RH-OBRH-OB升温效果的影响升温效果的影响61热补偿技术热补偿技术RH-KTBRH-KTB法法 KTB法采用吹氧脱碳和二次燃烧技术实现钢水升温。该方法在普通法采用吹氧脱碳和二次燃烧技术实现钢水升温。该方法在普通RH上安上安装可以升温的水冷顶吹氧枪，吹氧脱碳，并依靠真空室内装可以升温的水冷顶吹氧枪，吹氧脱碳，并依靠真空室内CO炉气的二次燃烧提供炉气的二次燃烧提供热量，补偿精炼过程中的温降。采用热量，补偿精炼过程中的温降。采用KTB工艺后，转炉出钢温度比传统工艺后，转炉出钢温度比传统RH降低降低26.3。由于。由于KTB提高了提高了RH表观脱碳速度常数

29、，在保证相同的脱碳时间的条件下，表观脱碳速度常数，在保证相同的脱碳时间的条件下，可使初始碳含量从可使初始碳含量从0.025%提高到提高到0.05%。在脱碳过程中实现二次燃烧，可将炉气。在脱碳过程中实现二次燃烧，可将炉气二次燃烧率从二次燃烧率从3%提高到提高到60%，进一步补偿了热量。，进一步补偿了热量。 KTBKTB热补偿的能量平衡热补偿的能量平衡与传统与传统RHRH相比相比KTBKTB热补偿所带来的温热补偿所带来的温降减少值降减少值项项 目目补偿温度补偿温度/百分比百分比/%提高初始碳含量提高初始碳含量1.26二次燃烧热量二次燃烧热量7.839铝氧化热量铝氧化热量7.939.5减少精炼过程温

30、降减少精炼过程温降3.115.5总计总计20100 采用采用KTB技术进行热补偿的关键是通过精确控制吹氧量和吹氧时间，避免钢技术进行热补偿的关键是通过精确控制吹氧量和吹氧时间，避免钢水过氧化，保证吹氧结束后钢水水过氧化，保证吹氧结束后钢水O75010-6。在此基础上，通过自然脱碳使脱。在此基础上，通过自然脱碳使脱碳结束后钢水碳结束后钢水O20010-6，可以保证精炼钢水具有良好的洁净度。，可以保证精炼钢水具有良好的洁净度。 62a. RH-MFB精炼过程钢水传热过程b. RH-MFB精炼过程温度预测值与实测值63a.加 铝量与钢水降温关系b. 吹氧量钢水传热过程64危害：增加Al2O3夹杂物量

31、；增加RH处理时间，影响与连铸的匹配。美国内陆钢铁公司生产超深冲钢RH的吹氧提温率 由过去的35减少到目前的10左右。措施：严格控制前工序碳、氧、温度；前期OB强制脱碳(内陆钢铁方法)；工艺控制模型；炉气在线分析、动态控制。65a.加 冷却材量与钢水降温关系b. 加低锰量钢水传热过程钢水降温量/ 6667REDA单嘴精炼炉示意图68单嘴精炼炉示意图69a. 武钢三炼钢单嘴精炼炉b.武钢三炼钢单嘴精炼炉脱碳效果70175t REDA 175t REDA 工业条件脱碳结果350t REDA 350t REDA 的脱碳性能71单嘴炉与RH装置对比单嘴炉与RH吹气方式对比7273数值模拟流畅分布物理模

32、拟流畅分布钢液从下落管以较大流速流向包底，在左右分别形成两个循环流。74RH高效化生产的装备技术高效化生产的装备技术 C10-6提高真空室高度提高真空室高度增大环流量增大环流量提高抽气能力提高抽气能力 台湾中钢公司将台湾中钢公司将160tRH的蒸汽喷射泵抽气能力由的蒸汽喷射泵抽气能力由300kg/h增大为增大为400kg/h后，并将吹氩量由后，并将吹氩量由600Nl/min提高到提高到680Nl/min，使终点碳含量由使终点碳含量由305010-6降低到降低到3010-6以下，脱碳时间由以下，脱碳时间由20min缩短到缩短到15min。 美国内陆钢铁厂将美国内陆钢铁厂将RH的六级蒸汽喷射泵改造

33、为五级蒸汽的六级蒸汽喷射泵改造为五级蒸汽喷射泵喷射泵/水环泵系统后，冷却水消耗量由水环泵系统后，冷却水消耗量由21t/炉减少到炉减少到5t/炉，炉，能耗降低能耗降低73%。 增大吹氩量，优化吹氩工艺增大吹氩量，优化吹氩工艺增设多功能氧枪增设多功能氧枪 增设具有增设具有RHRH顶吹氧、喷粉和烘烤三大功能的多功能顶吹氧、喷粉和烘烤三大功能的多功能氧枪，对改善氧枪，对改善RHRH操作，提高精炼效率和操作，提高精炼效率和RHRH作业率具有重作业率具有重要意义。要意义。 75水模型实验研究表明:在RH装置上升管中施加旋流，无论是采用六片平直式叶轮还是轴流式叶轮，均可增加系统的循环流量.但当输人功率相同时

34、，轴流式叶轮要比六片平直叶式叶轮产生旋流后的系统循环流量大.76可视化观察表明:没有施加旋流时，气泡主要贴近上升管壁面上浮，因而管壁侧填充气泡空位的液体缺乏.当施加旋流时，气泡被推移至上升管的中心线附近，因而气泡流过的空位四周均为液体，能充分填充空位，有助于系统循环流量提高。77RH长寿化装备技术长寿化装备技术改进真空室顶部结构改进真空室顶部结构提高提高RHRH浸渍管的使用寿命浸渍管的使用寿命提高耐火材料抗侵蚀能力提高耐火材料抗侵蚀能力 改造为圆顶，寿命超过真空改造为圆顶，寿命超过真空室上部槽。室上部槽。RH月处理量超过月处理量超过70000吨。吨。 通过耐火材料的优化，并结合采用通过耐火材料

35、的优化，并结合采用RH高效化生产工艺和完善高效化生产工艺和完善RH终点控制技术，终点控制技术，缩短缩短RH的处理周期等技术措施，使的处理周期等技术措施，使RH底部槽寿命从底部槽寿命从1993年年1200炉提高到炉提高到1997年年2628炉，并创造了世界纪录。炉，并创造了世界纪录。 采用浸渍管冷却技术，使浸渍管的平均寿采用浸渍管冷却技术，使浸渍管的平均寿命达到命达到320次。次。 美国国家钢铁公司大湖厂采用两个浸渍管美国国家钢铁公司大湖厂采用两个浸渍管轮流修补、交错砖型和用轮流修补、交错砖型和用MgO材料进行喷补材料进行喷补三项技术，也使浸渍管的寿命超过三项技术，也使浸渍管的寿命超过180炉。

36、炉。78近几年国外近几年国外RH的主要技术参数的主要技术参数和性能指标和性能指标新日本钢铁公司新日本钢铁公司川崎钢铁川崎钢铁公公 司司日本钢管日本钢管公公 司司住友金属住友金属工业公司工业公司宝宝 钢钢RH设备参数设备参数名古屋钢铁名古屋钢铁厂厂2号号RH君津钢铁君津钢铁厂厂RH大分钢铁大分钢铁厂厂1号号RH水岛钢铁水岛钢铁厂厂4号号RH福山钢铁福山钢铁厂厂3号号RH鹿岛钢铁鹿岛钢铁厂厂2号号RH炼钢厂炼钢厂吹吹O2方式方式OBOBOBKTBOBOBOB钢水容量，钢水容量，t270305340250250250300循环管内径，循环管内径，mm730650600750580750550循环气体

37、量，循环气体量，l/min30002500400050005000500012001400抽气量抽气量 67Pa下下(kg/h) 26.7Pa下下135016600100711682952877010001350015000-1500-950目标目标C10-6101718151512700050处理时间，处理时间，min1522181515152025808182实测值与计算值的比较)%100(100%RTKKOKMWdtAKKMCKOCdLiCCFeVLCCcoip83脱碳反应机理示意图8485动态脱碳模型是基于分析碳及抽真空产生的废气信息，结动态脱碳模型是基于分析碳及抽真空产生的废气信息，

38、结合自适应控制技术实时预报钢水碳含量的模型。该模型可合自适应控制技术实时预报钢水碳含量的模型。该模型可以大大提高如质谱仪、红外分析仪等设备的利用率和实际以大大提高如质谱仪、红外分析仪等设备的利用率和实际效果效果模型在画面上实时显示真空脱碳过程的许多相关信息，并模型在画面上实时显示真空脱碳过程的许多相关信息，并在画面上动态演示整个过程。为操作人员更好地实时控制在画面上动态演示整个过程。为操作人员更好地实时控制RH真空脱碳过程提供较为详细的参考，并可以优化真空脱碳过程提供较为详细的参考，并可以优化RH脱脱碳工艺。碳工艺。86RHRH精炼动态脱碳模型应用精炼动态脱碳模型应用 台湾中钢公司台湾中钢公司

39、2号号RH每年生产每年生产IF钢和电工钢钢和电工钢40万吨，要求精确的万吨，要求精确的控制钢中碳含量，为了提高控制钢中碳含量，为了提高RH的作的作业率和终点控制精度该厂通过连续业率和终点控制精度该厂通过连续测量废气成份和流量，开发出一种测量废气成份和流量，开发出一种RH在线过程动态监控和控制系统。在线过程动态监控和控制系统。该控制系统有四个子系统，主要包该控制系统有四个子系统，主要包括：括：取样系统、气体分析系统、数取样系统、气体分析系统、数据采集系统、操作控制系统。据采集系统、操作控制系统。 RHRH脱碳在线终点控制系统示意图脱碳在线终点控制系统示意图 该项控制技术用于该项控制技术用于RH终点控制获得良好的效果：首先终点控制精度终点控制获得良好的效果：首先终点控制精度提高，如冶炼超低碳钢（提高，如冶炼超低碳钢（C2010-6）时，预报终点碳的平均偏差为）时，预报终点碳的平均偏差为1.910-6。同时，大大改善了终点目标含碳量的命中率，冶炼。同时，大大改善了终点目标含碳量的命中率，冶炼IF钢和电工钢和电工钢时目标碳含量的命中