炉外精炼真空循环脱气法（RH法）和工艺介绍

1、炉外精炼 真空循环脱气法（RH法）和工艺介绍主要内容5.4.1 RH法的产生及发展概况5.4.2 RH法的冶金功能5.4.3 RH法的设备5.4.4 RH法钢液真空循环原理5.4.5 RH处理工艺参数5.4.6 RH法精炼工艺5.4.7 RH法的的冶金效果5.4.8 RH法的发展 5.4 RH真空循环脱气法5.4.4 RH钢液真空循环原理 钢液真空循环原理类似于“气泡泵”的作用，如图所示。当进行真空脱气处理时，将真空室下部的两根浸渍管插入钢液内一定深度（如200t时500 mm ）后，启动真空泵将真空室抽成真空，于是真空室内、外形成压差，钢液便从两根浸渍管中上升到压差相等的高度（所谓的循环高度

2、）。为了使钢液循环，从上升管下部约三分之一处吹入驱动气体（一般为氩气）。该气体吹入上升管内的钢液中，在上升管内瞬间产生大量的气泡。由于受热膨胀和压力降低所引起的等温膨胀，气体体积成百倍的增大，导致上升管中钢液（两相流）密度变小；又由于氩气泡内的氢气、氮气的分压为零，所以钢液内溶解的气体向氩气泡内扩散。膨胀的气体驱动钢液以约5m/s的速度上升，成喷泉状喷入真空室内。5.4.4 RH钢液真空循环原理 气泡进入真空室后在自由界面破裂，钢液被破碎成小的液滴，使脱气比表面积大大增加(2030倍)，加速了脱气过程。气体自钢液内析出被真空泵抽走，而脱气后的钢液汇集到真空室底部，由于重量的差异，经下降管以12

3、m/s的速度返回到钢包内。未经脱气的钢液又不断从上升管进入真空室脱气，周而复始，从而形成连续循环过程。如此反复循环多次后达到脱气目的，脱气过程结束。 钢液在真空下的强循环也为脱碳（脱氧）、去除夹杂以及成分、温度调整及其均匀化等提供了条件。 5.4.4 RH钢液真空循环原理（1）驱动气体所作的功 按能量守恒定律，气体膨胀功 等于输送钢液上升所需的功 与气液两相流克服上升过程中摩擦阻力所做的功 之和，即： (5-26)式中气体膨胀功 等于气体从管道吹入受热时的升温膨胀功 与其等温上浮过程的降压膨胀功 之和。 即： (5-26a)其中： 5.4.4 RH钢液真空循环原理式中: V0驱动气体在标准状态

4、下的体积，m3 ; Tg驱动气体的初始温度，K; Ts钢液的温度，K； V1按压力P1计算的驱动气体体积，m3； P1驱动气体出口处的压力，Pa； P2真空室内压力，Pa； R 气体常数，8.314 J (mol K) -1； 5.4.4 RH钢液真空循环原理 在式(5-26)中，提升钢液所需的功 可由提升后的势能计算： (5-27)其中： m从上升管进入真空室内的钢液量，kg； H钢液在真空室内的提升高度，m； g重力加速度，9.8N/kg。5.4.4 RH钢液真空循环原理RH处理装置高度定义示意钢液在真空作用下（P1与P2的压差）到达B位置，再由于气体驱动又上升至H高度。5.4.4 RH钢

5、液真空循环原理 钢液在真空作用下到达B位置，由于气体驱动又上升至H高度。 实际上阻力损失 很小，且 中升温膨胀功 的值也较小，可以忽略不计，则由式(5-26)和式(5-27)可得： (5-28)式中 ：E驱动气体进入高度，m； H钢液在真空室内的提升高度，m； V1气体瞬时体积，m3； 钢液的密度，kgm-3。5.4.4 RH钢液真空循环原理 钢液进入量与驱动气体瞬时体积之间成线性关系。如果驱动气体的进入高度和提升高度之比小于l，则钢液进入量受瞬时体积的影响较小。比值大于3较好。 “气泡泵”的特性曲线5.4.4 RH钢液真空循环原理 钢液脱气后汇集到真空室底部形成高差B的钢液层，按能量守恒定律

6、可得： (5-29) (5-30) 所以要获得 m/s的流出速度，则要求真空室中钢液层高度为： (5-31) 从下降管流出的钢液流动情况对钢液在钢包中混合极为重要。实践证明，从下降管流出的钢液流速大于1ms时就会混合良好，且不会形成短路现象。5.4.4 RH钢液真空循环原理 钢液静态下理论提升高度可用下式表示： （5-32）式中h一钢液提升高度；m P0一大气压；1.01105Pa P一真空室内压力；Pa g一重力加速度；一钢液密度；取7.0103 kgm3 某厂钢液理论提升高度h见表56。 （2）钢液提升高度5.4.4 RH钢液真空循环原理（3）真空室内钢液面离真空室内底部的距离hO： h

7、0为真空室内静态下理论钢液深度。见表56。注：顶枪向钢液吹氧脱碳时，一定要保证h0高度，以防止烧损真空室底部耐材。因此，浸渍管要保证足够的浸渍深度并配以合理的真空度。P(kPa)352015108.62.70.50.067h (m)0.971.191.261.331.351.431.471.48h0 (m)0.090.160.230.250.340.370.38槽内钢水重量(t)1.693.144.564.966.747.367.54 表56 理论钢液提升高度h、h0与真空度关系5.4.4 RH钢液真空循环原理5.4.4 RH钢液真空循环原理主要内容5.4.1 RH法的产生及发展概况5.4.2

8、 RH法的冶金功能5.4.3 RH法的设备5.4.4 RH法钢液真空循环原理5.4.5 RH处理工艺参数5.4.6 RH法精炼工艺技术5.4.7 RH法的的冶金效果5.4.8 RH法的发展 真空循环脱气法5.4.5 RH处理工艺参数 在设计或使用循环脱气装置时，合理地选择工艺参数对取得良好的脱气脱碳等冶金效果，比较长的内衬寿命和降低操作费用具有极其重要意义。 RH循环脱气法在操作和设计时应考虑的主要工艺参数包括处理容量、循环因数、处理时间、循环流量、真空度和真空泵的抽气能力和提升气体流量（氩气流量）等。 下面分别讨论相关工艺参数的确定原则。 处理容量W：指被处理的钢液量。RH处理容量的上限在理

9、论上说是无限制的，处理容量的下限则取决于处理过程中的温降情况。一般认为钢包容量不应小于30吨；当容量小于30吨时温降显著。目前已建成最大容量RH装置为300吨。 分批处理是RH法的主要特点，因此用同一套RH真空装置可以在大致相同的时间内处理不同容量的钢液，这一特点为RH装置的设计、制造和选用提供了方便。根据RH法的操作经验和计算以及我国炼钢炉系列等情况，可用四种不同真空槽和抽气系统就可以处理下列范围的钢液：1030吨，30120吨，120200吨，200300吨。 处理容量5.4.5 RH处理工艺参数处理时间 ：指钢包在RH工位停留时间。该时间的大部分在进行真空脱气，所以脱气时间略小于处理时间

10、。为了使钢液充分脱气，需要保证足够的脱气时间，即处理时间。处理时间取决于允许的钢液温降和处理过程中钢液的平均降温速度，即： 式中：Tc处理时允许的温降，； 处理时平均温降速度，min-1。 处理时间5.4.5 RH处理工艺参数5.4.5 RH处理工艺参数 为了弥补处理时的温降，需要脱气处理的钢液，其出钢温度比不处理的同钢种钢要高出2030。又由于处理后的钢液含气量及夹杂物含量的减少使钢液粘度下降，因此开浇温度可比未处理的同钢种钢降低2030。这样就赢得了必要的脱气时间。如其他条件（操作工艺，车间布置）相同，处理时允许的温降大约4055。一般来说，允许的温降不会有太大的波动，所以处理时间就决定于

11、脱气时的平均降温速度。 而降温速度主要与处理容量、钢包和真空室的预热温度、处理时加入的添加剂的种类和数量以及渣层厚度、包衬材料的导热系数等因素有关。其中钢包和真空室的预热温度，特别是真空室的预热温度，对其影响最大。因此，为了保证足够的处理时间，真空室要充分预热。 由图5-11可见，处理过程的温降随处理容量和真空室预热温度的提高而减少，随处理时间的延长而增加。 表5-9列出了不同容量和真空室预热温度下，处理过程中温降数据。 （目前最高能预热到1400，一般是1000 至1300 ）。5.4.5 RH处理工艺参数处理容量t真空室预热温度脱气时间min总降温温降速度min-1355070100100

12、1001001707008001200140070080070080080010001100150013001015182524282030203040604560405030453530404.55.82.03.02.53.51.82.41.52.51.52.01.51.01.5表5-9 处理容量、真空室预热温度与脱气温降情况5.4.5 RH处理工艺参数5.4.5 RH处理工艺参数图5-11 目前，RH具备了包括脱气功能在内的多种功能。例如，处理未脱氧钢和超低碳钢时，处理时间一般包括：脱碳时间、脱氧合金化时间和后搅拌（去夹杂、均匀成分温度）时间等。 处理时间不仅要考虑过程温降，还要考虑处理钢

13、种。在温度不足时可以通过铝氧升温等手段补充热量。5.4.5 RH处理工艺参数循环因数U 循环因数U ：指处理过程中循环钢液的当量次数，即通过真空室的总钢液量与处理容量之比。 （5-35） 式中 Q循环流量，t/min； W钢包容量，t； 脱气处理时间，min。5.4.5 RH处理工艺参数 钢液的脱气效果与U值有关。U值受脱气后的钢液返回后与包内钢液混合状况的影响。用混合系数来描述，经处理后的包内钢液的平均气体浓度方程式为（数学模拟）： （5-36） 式中： 脱气时间t 时钢液中的平均气体浓度，%； 、 原始、脱气终了时钢中的气体浓度，%； 混合系数：表示脱气后的钢液与钢包中钢液的混合程度。完全

14、混合为1。 处理时间，min； V钢包容量，t； Q 钢液循环流量，t/min。5.4.5 RH处理工艺参数依据的不同可以分成三种情况（如图5-12所示）： 。从真空室返回的钢液与包内钢液不混合，并沉入钢包底部，此种状况下，在第一次循环时进入真空室钢液的气体含量一直是原始含量，所以包内钢液的平均气体含量随脱气时间t，也就是随循环因数U的增大直线降低，（图5-12）。脱气速度不变，直至完成一次循环，U=1即可达到脱气要求 （平均气体含量就等于钢液离开真空室时的气体含量）。5.4.5 RH处理工艺参数 。已脱气后的钢液返回钢包立即与包内钢液完全混合。的混合状态下，每一瞬间包内钢液的气体浓度一直是均

15、匀的，所以循环进入真空室的钢液其气体含量也一直在降低，但包内钢液气体含量降低的速度要比不混合时缓慢得多。为了获得较好的脱气效果，脱气时间必须延长35倍，即U=35。 5.4.5 RH处理工艺参数 。实际上真空脱气过程不可能象上述 和 两种极端情况，而是介于两者之间的一种过渡状况，即已脱气钢液与钢包钢液部分地混合，在钢包底部有一层稳定的已脱气钢液，其上部是已脱气和未脱气钢液的混合物。 据循环脱气时测定废气量计算得出的钢中含气量和原始气量的比值 与U的关系，如图中圆点所示。实际的混合状况大约是 ，也就是说，当U23时，就可得到较好的脱气效果。 5.4.5 RH处理工艺参数图5-12 钢中气体含量与

16、循环因数的关系 5.4.5 RH处理工艺参数 为了保证充分脱气，U值应适当选的大一些，一般选U大于5。图5-13为脱氢与U的关系。可见为了把氢降到（2）10-4，必须循环五次以上。 总之，循环因数U受包内钢液混合状况的影响。如果下降管内的钢液速度适当，使脱气后的钢液恰好流到钢液底部（脱气后比重增大）。5.4.5 RH处理工艺参数 图5-13 脱氢与循环因素的关系5.4.5 RH处理工艺参数循环流量Q （tmin-1）：指单位时间内通过真空室的钢液量。也称循环速率，是一个重要的工艺参数。 Q主要取决于上升管直径和驱动气体流量。如图5-14是不同上升管直径条件下，循环流量与驱动气体量之间的关系。

17、镇静钢， Q 与上升管内径和驱动气体量存在以下关系： 式中 Q 钢液循环流量，t/min a常数，镇静钢（测定值,如）； du上升管直径，cm； G通过上升管的驱动气体量，Nl/min；循环流量5.4.5 RH处理工艺参数钢液环流量Q公式（2）（1）： （5-33）（如果G的单位为Nl/min，则上式中比例系数为）式中：Q钢液循环流量，t/min； G驱动气体流量，Nm3/min； D浸渍管内径，m； P真空室内压力，Pa； P0吹入管位置压力，Pa。取D=0.75 m， P0101kPa， 则理论环流量见表58。5.4.5 RH处理工艺参数Kuwabara1式的验证1 Pa7.5006103

18、 Torr 1. T.Kuwabara, et al. Trans ISIJ,1988,Vol.28, No.4:305-314. 5.4.5 RH处理工艺参数1.孙亮，艾立群，黄宗泽等.钢铁钒钛，2009，Vol.30,No.2:28-32. 2.Y.G.Park,et al. ISIJ International, 2000 ,Vol. 40, No.8: 749755.表58 钢液理论循环流量(t/min)驱动气体流量(Nm3/min)真空室压力（KPa）25201270.60.051.510010411412415317521101151261361691922.51181241351

19、471822073.5134138152164203232注：教材中真空室压力有误。例如，250实为25，5.4.5 RH处理工艺参数Recirculation Rate(3) Defined by Ono et al 2 considers the so-called plume zone (H), the distance between point of lift gas injection and the refractory lined vessel bottom. 5.4.5 RH处理工艺参数2 K Ono et al, Denki Seiko. 1981,Vol. 56,No.7

20、, pp149-57 . 环流量公式攀钢宝钢川崎田中10：Q=K(HG5/6D2P2)1/287101149Kuwabara1：Q11.4G1/3D4/3(lnP1/P2)1/37590137渡边11：Q0.020Du1.5G0.3362.7104.6166小野11：Q3.810-3Du0.3Dd1.1G0.31H0.582.799.3147.5宫川一男12：Q0.04D1.8G0.17492.9135.6三轮守13：Q0.052D1.4G0.3185112168.8攀钢130t、宝钢300t和川崎千叶厂250tRH 环流量(t/min) 5.4.5 RH处理工艺参数式中 Q环流量(t/min

21、) K物质变化系数（钢水：） H吹入深度(cm) G吹氩流量(前两式Nm3/min， 其它单位Nl/min) D浸渍管直径(cm) Du上升管直径(cm)； Dd下降管直径(cm)； P1大气压力，Pa； P2真空室压力，Pa。5.4.5 RH处理工艺参数循环流量经验式的对比循环流量经验式的对比图5-14 循环流量与驱动气体流量的关系5.4.5 RH处理工艺参数5.4.5 RH处理工艺参数循环流量与驱动气体流量的关系 5.4.5 RH处理工艺参数 德国德马克麦索公司（DEMAG MESSO）根据自已多年研究设计经验，总结出确定循环流量和浸渍管内径的简化经验式：式中 Q钢液循环流量，t/min;

22、 D 浸渍管直径，m； W 钢包容量，t。 处理容量W，t30120120200200300循环流量Q, t/min152530404050新RH装置循环流量Q209090150150220表5-10 RH循环流量与处理容量的关系 5.4.5 RH处理工艺参数 例如，鞍钢三厂175t RH处理装置的循环流量Q为：0.667175=117t/min，浸渍管内径D为：。实际选用D。 近年来，为了提高脱碳速率与缩短处理时间，RH处理的循环流量已经有了显著提高。如下表所示。真空度 真空度：一般用RH处理时真空室内可以达到并且保持的最小压力表示。对于一般钢种（对气体含量的要求不高）并不需要太高的真空度，

23、通常控制在几百Pa范围内。 经验表明，钢中的氢降到1.510-4以下，即低于铁素体中的溶解度极限，可完全排除引起白点的敏感性。按照Sieverts定律，从热力学角度考虑，真空度达310Pa即能满足要求。 考虑脱气动力学条件和其它因素的影响（如脱碳的要求），真空度选在133Pa。设计RH的极限工作真空度一般为。5.4.5 RH处理工艺参数真空泵抽气能力 真空泵的抽气能力大小，应根据处理钢种、处理容量、处理时间、循环流量以及处理过程中的脱气规律来确定。 在确定RH处理过程真空系统抽气能力时，除需考虑被处理钢液放出的气体之外，还需要考虑提升钢液用的惰性气体和反应生成气体等。 RH处理过程中各阶段所需

24、抽气量不同，因此，一般将真空系统抽气能力按不同真空度范围分几级（如四级）设计，即在不同真空度下具有不同的抽气能力。5.4.5 RH处理工艺参数5.4.5 RH处理工艺参数 以鞍钢三厂175tRH为例，在67Pa工作真空度下，抽气能力计算如下表（漏气量约占总气量6 7%）。 175tRH 67Pa工作真空度下气体来源序号气体来源气体流量 Nm3/h折算为质量流量 kg/h1提升用氩气量1322352顶枪保护用氮气101253摄像头保护用氮气30384钢液放气量225漏气量306合计(乘安全系数1.4)4501.4=630处理容量t真空泵抽气能力Kg/h新设备最大抽气能力3012012020020

25、03002004005006007008006509001200表5-11 67Pa 不同处理容量时真空泵的抽气能力 5.4.5 RH处理工艺参数麦索公司所设计四级真空系统抽气能力处理容量，t真空抽气能力，kg/h67Pa6700Pa13300Pa100450160027001505502600350017565030004600250750320060005.4.5 RH处理工艺参数国内部分RH处理容量与抽气能力(67Pa)的关系5.4.5 RH处理工艺参数5.4.5 RH处理工艺参数驱动气体流量 根据右图，氩气流量按下式计算： G = （）S式中： G 氩气流量，Nl/(mincm2) S

26、 浸渍管内截面积，cm25.4.5 RH处理工艺参数2Snorkel diameter vs heat size 5.4.5 RH处理工艺参数Lift gas flow vs snorkel diameter5.4.5 RH处理工艺参数5.4.5 RH处理工艺参数对于特定RH装置，提升气体流量达到一定程度后对钢液循环流量几乎不再构成影响。5.4.5 RH处理工艺参数国内部分企业RH设备主要参数5.4.5 RH处理工艺参数主要内容5.4.1 RH法的产生及发展概况5.4.2 RH法的冶金功能5.4.3 RH法的设备5.4.4 RH法钢液真空循环原理5.4.5 RH处理工艺参数5.4.6 RH法精

27、炼工艺5.4.7 RH法的的冶金效果5.4.8 RH法的发展 真空循环脱气法Two Vessel Model of Bath Mixing & Reaction5.4.6 RH法精炼工艺5.4.6 RH法精炼工艺RH 精炼工艺与制度RH处理工艺流程：转炉出钢（顶渣改性）钢包到达处理位液压顶升（浸渍管插入钢水）测温（定氧） 排气开始 （按规定按时开启各级真空泵）成分、温度调整测温取样成分、温度微调处理结束（破坏真空） 测温取样液压下降钢包离开浇注其中，生产超低碳钢时，在RH处理过程的工艺包括： 排气开始 （按规定按时开启各级真空泵）脱碳测温取样脱氧合金化去夹杂后搅成分、温度微调处理结束（破坏真空

28、） 5.4.6 RH法精炼工艺RH法精炼工艺过程精炼前的准备：真空室烘烤，电、压缩空气、蒸气、冷却水的供应，驱动气体和反应气体的准备及合金料斗的准备。确认准备完好后即可投入运行，停止烘烤，在升降管口套上挡渣帽，在真空室上装合金料斗。同时，初炼炉出钢，钢包运至升降台车，在钢包中测温、取样。真空处理：降下真空室，将升降管插入钢液内，深度不小于150200mm (500mm)。启动真空泵，随着真空室压力的降低，钢液沿着升降管上升，当向上升管吹入驱动气体，真空室压力降到2613KPa时，钢液明显地经过真空室循环，并在真空室内喷溅，表面积显著增大，从而加速脱气过程。脱气后的钢液汇集到真空室底部，在重力作

29、用下，以12m/s的速度返回钢包，冲击未脱气的钢液，使其相互搅拌和混合。经过若干次循环后，可将钢液内的气体降到相当低的水平。 5.4.6 RH法精炼工艺 循环初期每隔10min测温、取样一次，接近处理终点时每隔5min测温、取样一次，根据取样分析结果，如需补加合金料，可操作自动控制的料斗，在不破坏真空度的条件下以恒定的加料速度将合金料加入真空室内，料加完后再循环几分钟，以保证成分温度均匀处理完毕:在关闭真空泵，破真空，提升真空室的同时，再测温、取样，成分合格后将钢包移开进行浇注。5.4.6 RH法精炼工艺本处理制度 本处理是指在高真空下（压力小于270Pa），以去除钢水中的氢、氧（脱氧生成物）

30、为目的的真空脱气处理。因脱氢处理是RH最传统最成熟的处理工艺，故称RH的根本处理（本处理）。 一般脱氢率在50左右，最大可达75，要求RH处理H始7ppm。5.4.6 RH法精炼工艺本处理制度关键点：A：本处理的主要目的是脱氢。B：钢水必须是完全脱氧镇静钢，fO5ppm。C：迅速全泵投入，在高真空度下处理一定时间。D：加大循环量，加快夹杂的上浮速度。E：钢包、真空槽耐火材料必须达到一定的烘烤温度和使用次数并连续使用。F：RH终点H2ppm，现一般要求小于，避免白点缺陷。G：为保证脱氢效果，在RH处理前合金应基本达到钢种下限。5.4.6 RH法精炼工艺H：钢中Cr、Mn、Ti、 Nb增加氢的溶解

31、度，C、Si、Al降低溶解度。I：主要影响脱氢的因素：原始氢含量、原材料品种、状态、数量、气候、耐火材料、钢脱氧程度、真空度、处理时间。 J：本处理适用钢种：低合金结构钢、冷轧板钢、石油管线钢、高压容器钢、低碳钢, SPAH、X42、X70、19Mn6、Q195、08Al. 5.4.6 RH法精炼工艺某厂本处理操作要点： 出钢用钢包应已连续使用5次以上，且出钢时包衬表面温度应在1000左右。 转炉钢包成分在目标成分中下限(A1及特殊钢种、特殊合金例外)，钢包温度为目标管理温度105。 真空室和浸渍管使用3次以上，方可处理本处理钢 浸渍管喷补所用材料应尽量使其不增H。 确认符合真空度条件方可处理

32、本处理钢，必要时进行检漏试验。 处理过程中不允许出现任何由于真空室冷却水管泄漏造成钢包进水或顶枪漏水现象。 5.4.6 RH法精炼工艺 处理时，全泵迅速投入，要求在分钟内真空度。为了缩短处理周期，可以预抽真空。全程真空度在以下须保持16min。 尽量避免顶枪升温处理，不得已升温时升温后要保证以下时间大于10min。本处理时建议不采用顶枪的真空加热功能。 合金微调后，纯脱气时间5min。冷材在10min前投入，投入量不大于2吨。 取样要小心，保证样模干燥无水，同时在取样和送样时不能接近高H含量的气体和水。RH本处理，要求H4kg/t8093%42国内外RH脱硫情况8武钢硅钢RH投入CaO+CaF

33、2(55：45)4kg/t 另加0.451kg/t Al50800.0050.001169新日铁广畑厂硅钢RH投入CaO+CaF2(1：1)6kg/t50%2610台湾中钢超低碳RH投入CaO100%6kg/t优于CaF2 CaO4311NKK模拟RH投入CaO+CaF2510kg/t33%3330 204412NKK福山厂RH投入CaO4560;CaF21530蛭石:210%34kg/t1030mm30%(TFe）3%)4513住友和歌山RH投入CaO:CaF2 :70:30410kg/t2040%46RH-PBCaO:CaF2 :90:1010kg/t4060%4614HSLA钢渣洗CaO

34、-CaF2+AlFeO+MnO 25033国内外RH脱硫情况17川崎92年RH-KTB投入CaO:Al2O3: CaF2=62 :18:1835kg/t1218新日铁RH投入CaO:100(换包除渣)12kg/t60%4719宝钢管线钢RH投入CaO+CaF2(1535% CaF2)38kg/t平均46.7%301620国内外RH脱硫情况主要内容5.4.1 RH法的产生及发展概况5.4.2 RH法的冶金功能5.4.3 RH法的设备5.4.4 RH法钢液真空循环原理5.4.5 RH处理工艺参数5.4.6 RH法精炼工艺5.4.7 RH法的的冶金效果5.4.8 RH法的发展 真空循环脱气法法的的冶

35、金效果 RH法优越的脱气、脱氧、脱碳和合金化条件，使得RH真空精炼能取得较好的冶金效果。脱氢：效果明显，由于从上升管吹入驱动气体，在上升管内生成大量气泡核，进入真空室的钢液又被喷射成极细小的液滴，大大增加了钢液脱气的表面积，有利于脱气的进行。通常RH法的脱氢率可达5080%。脱氧钢约65%，未脱氧钢约70%，处理20分钟后，钢液中的氢含量可降至2 10-4以下。如果延长时间提高钢液的循环速度可降至110-4以下。脱碳：RH真空脱碳，能使钢中的含碳量降到以下，满足超低碳钢的要求。脱氧：RH处理时，碳有一定的脱氧作用，钢液中溶解的氧主要依靠真空下碳的脱氧作用。用RH处理未脱氧钢，氧含量可由（200

36、600）10-4降到（80300）10-4。RH真空精炼后TO含量可不高于，如和LF法配合，钢液TO可降到以下 。法的的冶金效果脱氮：与其它真空脱气方法一样，RH真空精炼时脱氮比较困难，脱氮率比较低。当原始含氮量较低时，如氮含量小于5010-4，处理前后几乎没有变化，当氮含量大于10010-4时，脱氮率只有1040%。但在强脱氧，大氩气流量，确保真空度条件下，也能使钢液的含氮量降低至2010-4左右。脱硫：向真空室内添加脱硫剂，能使钢液的含硫量降到，如采用RH内喷射法和RH-PB法能保证稳定地冶炼的钢，某些钢种可以降到以下。法的的冶金效果添加钙：向RH真空室内添加钙合金，其收得率能达到16，钢

37、液中的Ca可达到左右。成分控制：为改善碳、锰、硅对低合金钢淬火均匀性的影响，向RH真空室内多次加入合金，可将碳、锰、硅的成分精度控制在的水平。对低碳钢中的碳含量也可通过RH的电子计算机综合控制使。 法的的冶金效果升温：在RH真空吹氧时，由于铝的氧化放热，能使钢液获得4C/min的升温效果。适用范围较广，同一设备能处理不同容量的钢液。处理钢种范围广，如IF钢、超低碳钢、低氮钢、锻造用钢、高强钢、结构钢，轴承钢、工具钢、不锈钢、电工钢、准沸腾钢等。法的的冶金效果根据武钢二炼钢厂的实际经验， RH脱氢效果达60以上，一般成品氢含量不高于；氮含量可以达到，脱氮率为025；成品钢中氧含量不高于；经RH自

38、然脱碳可以将钢中碳含量降到以下，最低含碳量可以达到；温度可以满足连铸工艺要求，控制在5C的范围内，并做到温度均匀；成分控制范围可以做到，钢中含硫量不高于，脱硫率达80，钢中夹杂物可以降到以下。日本应用RH真空精炼技术达到的冶金效果见表5-15。法的的冶金效果新日铁技术中心提供的2000年钢中碳、磷、硫、氮、氢、氧等元素含量()极限值可以达到：%C (40.2)104 %P (30.2)104%S (10.2)104 N (%60.1)104%H (16.10.9)104 %O (20.1)104TO(16.10.9)104经过RH真空精炼后钢的纯净度提高，使纵向和横向机械性能均匀，延伸率提高，

39、断面收缩率和冲击韧性提高。法的的冶金效果主要内容5.4.1 RH法的产生及发展概况5.4.2 RH法的冶金功能5.4.3 RH法的设备5.4.4 RH法钢液真空循环原理5.4.5 RH处理工艺参数5.4.6 RH法精炼工艺5.4.7 RH法的的冶金效果5.4.8 RH法的发展 真空循环脱气法5.4.8 RH法的发展 5.4.8 RH法的发展 宝钢RH设备简况（1） RH法的发展RH法自问世以来在精炼方法和精炼工艺技术方面都得到了迅速发展，开发了许多新方法和新技术。使RH真空精炼的钢液质量进一步提高，精炼品种进一步扩大。RH精炼方法的发展经历了RH-O、RH-OB、RH-KTB（RH-MFB）等

40、几个阶段。且从喷粉角度产生了RH-IJ、RH-PB、RH-MFB等各种技术。5.4.8 RH法的发展 （2） RH-O(RH-Oxygen)真空吹氧技术1969年德国蒂森钢铁公司恒尼西钢厂Franz、Josef、Hann博士等人开发了RH-O(RH-Oxygen) 真空吹氧技术。第一次用铜质水冷氧枪从真空室顶部向真空室内循环着的钢液表面吹氧，强制脱碳，用于冶炼低碳不锈钢。5.4.8 RH法的发展 （3） RH-OB真空吹氧技术RH-OB(Oxygen blowing)法：即吹氧。用于冶炼超低碳钢、不锈钢。 1972年，新日铁室兰制铁所)根据VOD生产不锈钢的生产原理，开发了RH-OB真空吹氧技

41、术，如下图所示。RH-OB与转炉配合，顺利地生产含铬不锈钢。新日铁的大分制铁所发展了RH-OB真空精炼工艺技术，利用转炉、RH-OB真空吹氧法进行强制脱碳、加铝吹氧升高钢液温度生产铝镇静钢等技术，从而减轻了转炉负担，实现了转炉定终点碳出钢的目的，提高了转炉作业率，降低了脱氧铝耗。RH-OB喷嘴寿命低，降低了RH设备的作业率，喷溅严重，增加了RH真空室的结瘤及辅助作业时间，要求增加RH真空泵的能力。这些问题阻碍了RH-OB真空吹氧技术的进一步发展。 5.4.8 RH法的发展 图5-26 RH-OB法工艺示意图5.4.8 RH法的发展 宝钢RH-OB设备的主要规格及参数真空槽类型双槽体处理量300

42、t真空系统3 Boosters3 Ejectors2 Starting Ejectors极限真空度0.2mbar下部槽内径2320mm浸渍管内径500mm环流量80t/min环流气体流量Max:1500Nl/min吹氧流量Max:1500Nm3/h处理周期36min(本处理)24min(轻处理)处理能力252万吨/年5.4.8 RH法的发展 (4)RH-IJ法脱硫RHIJ法由我国上海工业大学与内蒙第二机床厂联合开发。新日铁大分厂为了大量生产海洋结构和耐蚀管线用料等超低硫钢，于1985年对此工艺进行了改进以达到在一个工位同时完成脱硫、脱氢、脱碳、减少非金属夹杂和调整成分的目的。其特征如图所示，所

43、用喷枪既可氩与粉剂同时吹人，又可单独吹氩。5.4.8 RH法的发展 图5-27 RH-IJ技术的示意图1与包内渣的混合减弱；2精炼用粉剂的滞留时间长；3真空槽中及包底搅拌增强；4环流量增大5.4.8 RH法的发展 RH-IJ法的特点：可以将炉渣的不利影响限制在较小程度；粉体与钢水可以接触较长的时间；可以增强桶底和真空室内的钢水搅拌。 目前该法所用脱硫粉剂为CaO-CaF2，以3的脱硫剂耗量可生产S为5ppm的超低碳钢。 5.4.8 RH法的发展 （5）RH-PB法新日铁名古屋厂于1987年研制成的RHPB法(Powder Blasting System)，如图所示。 不仅用来脱氧、脱硫(10p

44、pm)，而且还可以用来冶炼超低磷钢，其主要设备如图所示。它是利用原有RHOB设备真空室下部的吹氧喷嘴，使其具有喷粉功能而成，依靠载气将粉剂 通过OB喷嘴吹入钢液。RH真空室下部装有两个喷嘴，可以利用切换阀门改变吹氧或喷粉：每个喷嘴的最大吹氧量为1500Nm3/h，通过加铝可使钢水升温速度达到810 /min。此法还具有良好的去氢效果，不会影响传统的RH真空脱气的能力，更不会导致钢液吸氮。5.4.8 RH法的发展 RH-PB法5.4.8 RH法的发展 （7） RH-KTB真空吹氧技术1986年，日本川崎钢铁公司为满足汽车工业飞速发展对钢板质量提出的新要求，努力降低钢中的碳含量，以保证冷轧板具有良

45、好的塑性、拉伸性、非时效性。为改进冷轧超低碳钢的生产工艺，开发出了RH-KTB(Kawasaki Steel New Top Oxygen Blowing degassing的缩写) 真空顶吹氧技术, 将RH技术发展推向一个新阶段。第一台RH-KTB真空吹氧设备安装在川崎钢铁公司千叶制铁所第三炼钢厂的3号RH上。 图5-29 RH-KTB法示意图5.4.8 RH法的发展 KTB法是用水冷氧枪向真空室内的钢液供给氧气的工艺方法，如图5-29所示。与常规的RH工艺相比，应用RH-KTB的效果主要有：在RH-KTB方法中，有30的氧用于CO气体的二次燃烧，二次燃烧率达，使RH处理过程中的热损失得以补

46、偿，因此可降低转炉出钢温度约；提高脱碳速率。在不延长RH真空处理时间的条件下，可在较高转炉出钢含碳量下生产超低碳钢。实践证明，使用RH-KTB工艺时转炉出钢终点C含量可从0.025%提高到0.05%，因而可以减轻转炉的冶炼负担；5.4.8 RH法的发展 应用RH-KTB法，稳定地降低脱气结束时渣中的和钢液中的TO。从而使连铸时由于钢液中的造成的浸入式水口的堵塞得到缓解，提高了板坯的表面质量；5.4.8 RH法的发展 减轻了RH真空室的冷钢粘结，以前，RH真空室内粘附的残钢成为精炼超低碳钢时增碳或微量添加成分不合的原因。另外，在修补时由于真空泵下部槽的更换和真空室上部砖的拆运，需要长时间清理残钢

47、，造成RH运转率低。用RH-KTB氧枪后，不仅可以使在KTB处理期间形成的残钢量少，而且还可以处理凝聚在真空室内壁形成的残钢提供一种有效的清理工具，从而提高了真空室的寿命、减少耐火材料的消耗。5.4.8 RH法的发展 RH-KTB法与RH-OB法相比有很大进步。RH-OB吹氧，其氧气利用率不如RH-KTB，二次燃烧效果也很微弱，为补偿RH处理过程中的温降，需要配合向真空室加Al吹氧来升温，但容易造成钢液中夹杂的增多而影响钢液的洁净度。另外，由于吹氧的OB管直接与高温钢液接触，加速了对浸入管根部砖衬的侵蚀，因此OB管的寿命也很低，一般少于200次。与之相比，RH-KTB工艺就比较完善。5.4.8

48、 RH法的发展 1000kg/0.5乇以下3.5分钟内达到1乇双槽体处理周期3651 min真空系统2boosters & 2ejectors排气能力浸渍管内径750mm环流量Max:250t/min环流气体流量Max:3500Nl/min吹氧系统KTB吹氧流量Max:3000Nm3/hRH-KTB设备主要规格参数5.4.8 RH法的发展 5.4.8 RH法的发展 （8）RHKPB真空顶喷粉技术RHKPB(Kawasaki Steel New Powder Blasting System) 真空顶喷粉技术是日本川崎制铁所在开发KTB真空顶吹氧的同时，又开发的一种向真空室钢液喷吹脱硫剂进行深脱硫

49、的技术。该装置是利用KTB系统的水冷氧枪，向真空室内钢液喷吹以纯生石灰粉剂(或以生石灰)为主的精炼粉剂，以达到深脱硫和控制夹杂物形态等目的。其主要组成部分包括粉体贮存罐、输送罐及喷吹罐等。武钢二炼钢在引起RHKTB技术的同时，只购买了PB顶喷粉装置，自行开发出喷吹工艺技术(即RHWPB)。 5.4.8 RH法的发展 （9）RH-MFB多功能喷嘴技术RHMFB多功能喷嘴技术是继日本川崎钢铁公司开发RH-KTB真空精炼技术之后，新日铁广畑厂于1992年开发了“RH多功能喷嘴”真空顶吹氧技术，并与1993年8月在广畑厂建立了第一台RH多功能喷嘴设备,简称RH-MFB(MFB：Multi Function Burner)真空装置。如图5-30所示。RH-MFB法的主要功能是在真空状态下的吹氧强脱碳、铝化学加热钢液,在大气状态下吹氧或天然气燃烧加热烘烤真空室及清除真空室内壁形成的结瘤物,真空状态下吹天然气或氧气燃烧加热钢液及防止真空室顶部形成结瘤物。5.4.8 RH法的发展 RH-MFB法5.4.8 RH法的发展 顶枪系统具有吹氧脱碳功能、化学加热功能和喷吹燃气对钢液的加热功能