炉外精炼真空CASOB1

钢的炉外精炼王宝奇1钢的炉外精炼概述长期以来，特殊钢大多是在电弧炉内熔化和精炼的。随着科学技术的开展，对炼钢的生产率、本钱、纯洁度以及使用性能，都提出了愈来愈高的要求。传统的炼钢设备即炼钢工艺难以满足用户越来越高的要求。60年代，在世界范围内，传统的炼钢方法发生了根本性的变化，即由原来单一设备冶炼的一步炼钢法，变成由传统炼钢设备初炼，然后再炉外精炼的二步炼钢法，其形式多样。所谓炉外精炼，就是按传统工艺，将在常规炼钢炉中完成的精炼任务，如去除杂质(包括不需要的元素、气体和夹杂)，成分和温度的调整和均匀化等任务，局部或全部地移到钢包或其他容器中进行。因此，炉外精炼也称为二次精炼〔SecondRefining〕或钢包冶金〔LadleMetallurgy〕。1炉外精炼概述1.1炉外精炼出现和开展的原因炉外精炼技术出现并得到迅速开展，必然有其技术和经济上的原因。1对钢材质量要求日益苛刻主要表现在纯洁度高，各向异性小，合金成分范围窄等方面。如目前大规模生产的IF洁净钢中C、S、P、N、H、T［O］之和不大于100ppm；用于海洋工程、铁道桥梁、高层建筑、大型储氢罐,钢板[S]≤50ppm；用于输送含H2S等酸性介质油气管线钢,[S]低于10ppm；低温储罐用钢[P]≤30ppm；新一代IF钢冷轧板[N]≤25ppm、T［O］≤20ppm,夹杂物尺寸≤20um;DI钢要求T［O］≤30ppm；要求保证焊接热影响区韧性与塑性的厚板[N]≤20ppm，高纯铁素体不锈钢Cr26Mo,铬很高,钢液中N溶解度极高,仍要求钢中[N]≤50ppm；子午线轮胎冷拉钢丝要求钢液中酸溶铝≤5ppm,T［O］≤20ppm，夹杂物尺寸20um,并且Al2O3尽量少,应为塑性夹杂；阀门弹簧钢:夹杂物尺寸≤20um,应为硅酸盐,其中(Al2O3)≤20%；高级轴承钢要求超低氧,T［O］≤5ppm等等。1炉外精炼概述钢的纯洁度提高，可以大幅度提高钢的性能。如轴承钢中的T［O］由30ppm降至15ppm，其疲劳寿命提高5倍；降至10ppm，提高15倍；降至5ppm,提高30倍。NiCrMo钢中[S]从0.016%降低到0.004%时,在-62℃的平均冲击性能提高一倍；当铁的纯度Fe≥99.95%时,耐蚀性已到达不锈钢水平;当Fe≥99.99%时,耐蚀将与黄金相当。同时，可以保证钢材具有良好的工艺性能。如此低的杂质含量，无论如何仔细地操作，传统炼钢方法产品的杂质含量仍将比上述水平高出几倍，甚至几十倍。由于传统炼钢方法合金的收得率波动很大，所以钢产品的成分范围较宽。同钢种的不同炉号性能差异较大，不利于钢材加工(轧制和机械加工)工艺的自动化，也不利于使钢材到达最正确性能的配合。杂质含量高，加之在钢中存在形式无法控制，必然导致钢材的机械性能在不同方向上存在较大的差异。2传统炼钢存在技术、经济不合理的问题1〕电炉的复原期钢液吸气严重，降低了氧化去气的效果电炉的复原期为吸气过程，使钢中气体增加，影响钢的质量。如对于大断面合金结构钢和大锻件钢防止最敏感的缺陷〔白点〕来说，要求把钢中的氢降低到2.5～3.0ppm以下。虽然在电炉冶炼的氧化期经过剧烈而均匀的脱碳去气已经到达要求，但紧接着扒除氧化渣后，随着以石灰为主的稀薄渣料的参加，钢中的氢就急剧升到与大气中水蒸气分压力相平衡的数值，钢中的又氢上升到5～7ppm，而出钢、浇注后那么几乎回复到熔清时的水平。1炉外精炼概述2〕出钢、浇注过程钢液二次氧化严重电炉氧化期脱碳过程夹杂物的去除比较比较彻底。对于电炉的复原期，钢液内溶解的氧低于80ppm，插铝终脱氧后降低到30ppm以下，而且钢中的氧化物夹杂也可以大局部上浮排除。如白渣保持15分钟后，［O］与总氧量(T［O］)就趋一致。所以电炉复原期钢液的纯洁度也很高。但在出钢过程中，由于钢液与大气接触，[O]急剧升高。如果钢液与大气接触到达平衡的话，[O]就会回复到脱氧前的水平(100~200ppm)，给浇注带来恶劣的后果。为此，生产上采用两种方法解决此矛盾。一是钢渣混出，借复原渣保护钢液，减少钢液与大气的直接接触，并通过钢包内的渣钢混合，进一步发挥白渣的脱氧作用，同时把二次氧化的产物吸引到渣中。正因为如此，在通常情况下，炉内白渣中∑〔FeO〕低于0.5％，而出钢后，包中渣的∑〔FeO〕上升到1％左右，甚至更高一些。另一种方法是增加钢中溶解的铝量，用钢中的残铝对出钢引起的二次氧化的钢液脱氧。如出钢前残铝量为0.05一0.07％，出钢后那么降到0.03％。这样可以稳定钢液含氧量和保护钢液中的其他合金元素(例如硅)。但是这两项措施只能解决钢厂的现场合格率问题，对于钢的内在质量未必有益，特别是提高残铝明显地恶化钢的纯洁度。对夹杂的研究已经表朗，钢中氧化物夹杂主要来源于混渣、二次氧化和浇注系统耐火材料的侵入。而出钢和浇注时的二次氧化，那么是成品材中脆性氧化铝系夹杂的主要成因。为了解决工艺安排上的这种不合理性，在操作中规定了一些预防措施。例如：复原期参加料的严格烘烤，缩短复原期；包中加铝；延长镇静时间等。但是，这些措施并没有从根本上解决问题。只有将未脱氧的“粗钢液〞从炉中倒出，在具有浇注功能的容器中(通常是钢包)，有针对性地创造精炼条件，再将精炼的钢液直接浇注(最好有保护措施)，也就是尽量防止已精炼的钢液再与大气接触。这样，这样就出现了从传统的炼钢炉内移到炉外的精炼，是开展各种各样炉外精炼法的技术背景。1炉外精炼概述3〕电炉复原期的变压器利用率非常低电炉的复原期钢液根本上处于保温与调温的状态，因而电炉的复原过程需要的电功率很低〔仅为变压器额定功率的1/3～1/6〕，而且时间很长〔约1/3〕，使变压器利用率非常低，而且生产率低、本钱高。尤其超高功率电炉技术的出现，高功率、强化用氧使废钢迅速熔化、氧化，但钢液的复原仍然要在低功率、长时间下运行，这大大降低了超高功率电炉的功率利用率，显然这是不合理的。1炉外精炼概述4〕电炉生产低碳高铬不锈钢较为困难生产低碳高铬不锈钢时，铬的烧损严重、炉体寿命低等，使得炼钢本钱大为提高。5〕转炉炼钢法去硫困难转炉炼钢法钢中的气体含量低，剩余元素少，但存在炼钢过程去硫困难，对铁水中的硫等要求特别严格〔常要求铁水进行炉外处理〕，以及出钢沉淀脱氧，钢中夹杂物多，使得所炼钢种受到限制。1炉外精炼概述6〕转炉炼钢难以进行精确成分调整转炉炼钢仅主要采用包内沉淀脱氧，合金的收得率波动很大，产品成分范围较宽。同钢种的不同炉号性能差异较大，不利于钢材加工(轧制和机械加工)工艺的自动化，也不利于使钢材到达最正确性能的配合。7〕转炉炼钢难以进行中、高合金钢生产由于转炉采用包内合金化，同时后续无加热手段，直接影响成分的均匀化，甚至无法进行高熔点合金的熔化，加之质量要求方面的原因，使其难以进行中高合金钢的生产。1炉外精炼概述1.2炉外精炼的主要目的和任务炼钢技术的开展，在提高钢的质量方面，总是向着降低钢中的有害杂质和非金属夹杂物含量、改善夹杂物的形态和分布、使钢的化学成分均匀、精确控制过程温度、使之能适合后部工序生产要求的方向开展；在经济方面是向着提高生产率、降低原材料、能源和劳动力消耗方向开展；在工业方面，那么要求尽量提高生产多钢种的适应能力。炉外精炼在严格控制条件下要完成以下精炼任务：1〕降低钢中氧、硫、氢、氮和非金属夹杂物含量，改变夹杂物形态，以提高钢的纯洁度，改善钢的机械性能；1炉外精炼概述2〕深脱碳，将碳脱到极低的水平，用于生产低碳或超低碳钢，3〕微调合金成分，把合金成分控制在很窄的范围内，并使其分布均匀，尽量降低合金的消耗，提高合金收得率。4〕调整钢水温度到浇铸所要求的范围内，使包内钢水温度均匀；完成上述任务能到达提高质量、扩大品种、降低消耗和本钱、缩短冶炼时间、提高生产率、协调好炼钢和连铸生产的配合等目的。但是，到目前为止，还没有任何一种炉外精炼方法能完成上述所有任务，某一种方法只能完成其中一项或几项任务。由于各厂条件和冶炼钢种的不同，一般是根据不同需要配备一两种炉外精炼设备。1炉外精炼概述1.3炉外处理的根本手段炉外精炼的手段包括：搅拌、真空、添加精炼剂〔渣洗、喷吹、喂丝〕、加热以及过滤。通过这几种精炼手段的不同组合，为完成某种精炼任务创造最正确热力学和动力学条件，构成功能不同的炉外精炼设备。①搅拌对反响器中的金属液进行搅拌，是炉外精炼的最根本、最重要的手段。搅拌可改善冶金反响动力学条件，强化反响体系的传质和传热，加速冶金反响，均匀钢液成分和温度，有利于夹杂物聚合长大和上浮排除。搅拌的效果通常用反响器内的均匀混合时间τ来反映。反响器内的均匀混合时间除了与搅拌强度有关外，还与搅拌方式、熔池的几何形状等均有关。搅拌方法：吹气搅拌、电磁搅拌和循环搅拌。1炉外精炼概述1、气体搅拌底吹氩底吹氩是通过安装在钢包底部一定位置的透气砖吹入氩气。优点：均匀钢水温度、成分和去除夹杂物的效果好，设备简单，操作灵便，不需占用固定操作场地，可在出钢过程或运输途中吹氩。还可与其它技术配套组成新的炉外精炼方式。缺点：透气砖有时易堵塞，与钢包寿命不同步。1炉外精炼概述顶吹氩顶吹氩是通过吹氩枪从钢包上部浸入钢水进行吹氩搅拌。要求设立固定吹氩站，该方法操作稳定也可喷吹粉剂。但顶吹氩搅拌效果不如底吹氩好。吹氩搅拌对金属液所作的功◆氩气在出口处因温度升高产生的体积膨胀功Wt◆氩气在金属液中因浮力所做的功Wb◆氩气从出口前的压力降至出口压力时的膨胀功Wp◆氩气吹入时的动能We其中前两项占主要局部，后两项可忽略。1炉外精炼概述增加吹氩流量，增大钢液的深度均可提高氩气对钢液的搅拌能。2、电磁搅拌对钢水施加一个交变磁场，当磁场以一定速度切割钢液时，会产生感应电势，这个电势可在钢液中产生感应电流J，载流钢液与磁场的相互作用产生电磁力f，从而驱动钢液运动，到达搅拌钢液的目的。电磁搅拌能主要决定于磁场强度。而要增大磁场强度，必须增大输入感应线圈中的电流。3、循环搅拌典型的循环搅拌:RH、DH。又称吸吐搅拌。在后面讲。常用钢包搅拌系统示意图

②真空当反响生成物为气体时，通过减小反响体系的压力—抽真空，可以使反响向着生成气态物质的方向移动。因此，在真空下，钢液将进一步脱气、脱碳及脱氧。向钢液中吹入氩气，从钢液中上浮的每个小气泡都相当一个“小真空室〞，气泡内的H2、N2及CO等分压接近于零，钢中的[H]、[N]以及碳氧反响产物CO将向小气泡中扩散并随之上浮排除。因此，吹氩对钢液具有“气洗〞作用。采用专门的真空装置，将钢液置于真空环境中精炼，可以降低钢中气体、碳及氧含量。③添加精炼剂炉外精炼中金属液的精炼剂一类为以钙的化合物〔CaO或CaC2〕为基的粉剂或合成渣，另一类为合金元素如Ca、Mg、Al、Si及稀土元素等。将这些精炼剂参加钢液中，可起到脱硫、脱氧、去除夹杂物、夹杂物变性处理以及合金成分调整的作用。添加方法:合成渣洗法、喷吹法和喂线法。渣洗法是在出钢时利用钢流的冲击作用使钢包中的合成渣与钢液混合，精炼钢液。喷吹法是用载气〔Ar〕将精炼粉剂流态化，形成气固两相流，经过喷枪，直接将精炼剂送入钢液内部。由于精炼粉剂粒度小，进入钢液后，与钢液的接触面积大大增加。因此，可以显著提高精炼效果。喂丝法：是将易氧化、比重轻的合金元素置于低碳钢包芯线中，通过喂丝机将其送入钢液内部。喂丝法优点：◆可防止易氧化的元素被空气和钢液面上的顶渣氧化，准确控制合金元素添加数量，提高和稳定合金元素的利用率；◆添加过程无喷溅，防止了钢液再氧化；◆精炼过程温降小；◆设备投资少；◆处理本钱低。合金的喂入与喷粉工艺示意图

④加热钢液在进行炉外精炼时，有热量损失，会造成温度下降。假设炉外精炼方法具有加热升温功能，可防止高温出钢和保证钢液正常浇铸，增加炉外精炼工艺的灵活性，在精炼剂用量，钢液处理最终温度和处理时间均可自由选择，以获得最正确的精炼效果。常用的加热方法有电加热和化学加热。电加热是将电能转变成热能来加热钢液的。这种加热方式主要有电弧加热和感应加热。化学加热是利用放热反响产生的化学热来加热钢液的。常用的方法有硅热法、铝热法和CO二次燃烧法。化学加热需吹入氧气，与硅、铝、CO反响，才能产生热量。钢包加热系统工艺示意图

1炉外精炼概述⑤过滤：随着技术的进步出现的一种新的精炼手段，如利用陶瓷过滤器将中间包内钢液中的氧化物夹杂等过滤掉。1.4炉外精炼方法的分类1.4炉外精炼方法的分类〔1〕真空处理真空滴流脱气法真空吹氩法〔VD〕真空提升脱气法〔DH〕真空循环脱气法〔RH〕〔2〕钢包精炼法钢包吹氩CAS法〔CAS－OB法和IR－UT法〕ASEA－SKF法VAD法LF(V)法〔3〕不锈钢液的精炼真空脱碳法〔VOD〕氩氧精炼法〔AOD〕RH-OB法CLU法〔4〕固定料的添加方法喷射冶金喂丝法〔WF〕尽管炉外精炼方法多达几十种，但比较普遍的、常用的并不多，针对不同钢种、不同流程，采用不同的炉外精炼方法，常见钢种的配置如下：合结钢：EAF〔EBT〕〔或BOF〕—LF炉—连铸轴承钢：EAF〔EBT〕〔或BOF〕—LF炉—VD—连铸EAF〔EBT〕〔或BOF〕—LF炉—RH—连铸不锈钢：EAF或BOF—VOD—〔LF炉〕—连铸EAF或BOF—AOD—〔LF炉〕—连铸EAF或BOF—AOD—VOD—〔LF炉〕—连铸常用的炉外精炼方法2钢液的真空处理2.1钢液的真空处理的作用主要目的：降低钢液内的气体、氧、夹杂物含量，是提高钢水质量的重要途径。①提高脱气程度在一定温度下，按照Sieverts平方根定律，氢和氮在钢液中的溶解度与其分压力的平方根成正比。因此，在真空环境下，可将气体在钢液中的溶解度显著降低，在有利的动力学条件下，将促使气体从钢液中逸出。2钢液的真空处理实践证明，真空处理脱氢效果良好，但脱氮较困难，原因：a〕氮的扩散速度比氢小得多。氮的离子半径为1.1×10－10cm，而氢的离子半径为10－13cm，氮比氢大两个数量级，如1600℃时扩散系数DH＝〔0.9～0.8〕×10－3cm2／s，DN＝3.8×10－5cm2／s。氮的扩散系数比氢小。b〕氮在钢中的主要呈氮化物状态，自由状态的氮很少，氮与某些元素作用生成氮化物，而这些氮化物在1600℃下的分解压都比较低，如1600℃时氮化铝的分解压为101.3Pa。要脱除氮化物中的氮，那么气相压力〔真空度〕必须小于氮化物的分解压。c〕氮在钢中的溶解度比氢高15倍。2钢液的真空处理②碳复原固体金属氧化物能力提高在炼钢和生产铁合金时，如用碳作为金属氧化物的复原剂，将具有价格廉价、产品洁净的优点。但在大气状态下用碳作复原剂时碳和氧的亲和力较弱，使用被碳做复原剂，将使金属渗碳，不可能得到含碳很低的金属和铁合金。而在真空状态下，碳和氧的亲和力增强，使碳的复原能力大大提高，因此可以得到含碳很低的金属和铁合金。2钢液的真空处理③实现钢液中真空碳脱氧在常压下碳的脱氧能力很弱，必须使用强脱氧剂〔如：硅、铝〕进行终脱氧，但在真空下碳的脱氧能力显著增强。1600℃时不同压力下碳脱氧能力和锰、硅、铝脱氧能力的比较，如下图。在真空下碳的脱氧能力到达了和硅、铝相当的水平。2钢液的真空处理注意：上述的真空下碳氧的情况只在气、液相界面上有效。此时脱氧产物CO能从液面排出仅受气相中CO分压力的影响。但在钢液内部，CO气泡生成还要克服其它的能垒，如液体静压力、毛细管压力，气相总压力，这些比气相中的CO分压大得多。因此，要真正发挥真空下碳脱氧的作用，需要改善其动力学条件，即提高钢液中的碳和氧向气、液相界面的传质速度，它是控制真空碳氧反响速度的控制环节。2钢液的真空处理技术实现：a〕使钢液分散通过真空；钢液分散进入真空室后会炸裂成无数小液滴，液滴直径处于1um～10mm范围，真空与钢液的接触面积大大增加，液滴在真空室自由降落过程中，碳脱氧效果显著。气液相界面越大，钢液含氧越高，钢液中氧的传质就越快，脱氧速率就越快。所以在钢液中平静状态下碳脱氧效果不明显。2钢液的真空处理b〕向钢液吹入惰性气体，对钢液进行搅拌，或电磁搅拌，或循环搅拌，使气液相界面扩大，可大大提高真空碳脱氧的作用。此外，吹Ar后形成很多小气泡，还有以前讲过的“气洗〞作用。通过真空碳脱氧，由于其产物不污染钢液，可减少钢中的氧化物夹杂，提高钢的纯洁度。2钢液的真空处理2.2真空精炼方法真空精炼包括钢液滴流脱气法〔1950年，德国〕、真空提升脱气法DH、真空循环脱气法RH。真空滴流脱气法钢液滴流脱气法使钢液以流束状注入置于真空室内的容器中，由于真空室压力急剧降低，使流股松散膨胀，并散开成一定角度以滴状降落，脱气外表积增大，有利于气体的逸出。目前采用的有以下几种：把钢水由一个钢包注入真空室内的另一个钢包的倒包法；把钢水注入真空室内的锭模中的真空浇铸法；出钢到真空室内的钢水包中的出钢脱气法等。2钢液的真空处理经真空滴流处理后，钢液H、O含量下降，非金属夹杂物含量降低。滴流处理的主要问题是钢液温降比较大，小容量钢包尤为突出。为了保证充分脱气与适宜的浇注温度，需提高出钢温度100℃左右。采用真空浇注出钢温度可以低些，但真空浇注设备利用率低。采用出钢过程真空处理法，温降稍小一些。这种方法主要是用于生产大锻件的机械制造厂。2钢液的真空处理真空提升脱气法DHDH真空提升脱气法是1956年德国多特蒙特〔Dortmund〕和蒙特尔〔Horder〕冶金联合公司创造，简称DH法。如下图，由真空室〔钢壳内衬耐火材料〕及提升机构，加热装置〔电极加热装置或喷燃气，喷油加热〕，合金料仓〔真空下密封加料〕，抽气系统等组成。2钢液的真空处理DH法脱气工作原理根据压力平衡原理，借助于真空室与钢包之间的相对运动，将钢液经吸嘴分批吸入真空室内进行脱气处理。处理时将真空室下部的吸嘴插入钢液内，真空室抽成真空后其内外形成压力差，钢液沿吸嘴上升到真空室内的压差高度，如果室内压力为13.3～66Pa，那么提升钢液约1.48m。由于真空作用室内的钢液沸腾形成液滴，大大增加气液相界面积，钢中的气体由于真空作用而被脱除。当钢包下降或真空室提升时脱气后的钢液重新返回到钢包内。当钢包上升或真空室下降时又有一批钢液进入真空室进行脱气，这样钢液一批一批地进入真空室直至处理结束为止。2钢液的真空处理DH法的操作工艺准备：处理前根据钢种和出钢量确定配加的合金种类和数量，并预先参加到料仓内，根据钢水量和钢包尺寸选定每次吸入的钢水量，调整好升降行程和极限位置，吸嘴前装好挡渣帽，将真空室加热。处理：将盛有钢液的钢包送到处理位置后测温、取样并将吸嘴插入钢液内，然后启动真空泵抽气，当真空室压力降至1.333×104Pa时升降机构开始自动升降，进入真空室的钢液在低压作用下开始脱气反响，产生剧烈的沸腾和喷溅。脱气后钢液回流到钢包内产生剧烈的搅拌和混匀。这样反复进行30屡次左右的升降，全部钢液经3次循环，真空度稳定到极限值，然后参加合金，再升降几次待合金充分混匀后取样测温送去浇注。DH法主要工艺参数DH法主要工艺参数有：钢液吸入量、升降次数、循环因数、停顿时间、升降速度、提升行程等。真空室的设计，确定工艺制度到达满意的脱气效果需要合理确定这些参数。2钢液的真空处理DH法的实际效果〔1〕脱氢：效果较好，可由处理前的〔2.5～6.5〕ppm降低到〔1.0～2.5〕ppm。〔2〕脱氧：处理未经预脱氧钢液可使氧降低55～90％，还可以降低非金属夹杂物40～50％，合金在真空下参加，收得率高达95％以上，并且成分和温度均匀。〔3〕脱氮：效果较差，当【N】低时〔30～40ppm〕短时间处理效果不明显，当【N】≥100ppm时，脱氮量可达〔20～30〕ppm。〔4〕脱碳：真空处理碳氧反响加强，可生产超低碳钢〔C≤0.002％〕。总之，经DH处理后钢中的氢、氮、氧及非金属夹杂物都有相当的减少，钢材内外部缺陷也明显减少，各种性能也得到了提高。2钢液的真空处理DH法的主要优缺点优点：进入真空室内的钢液由于气相压力的降低产生剧烈的沸腾，脱其外表积增大，脱气效果较好，适用于大量钢液的脱气处理，可以用比较小的真空室处理大吨位的钢液；可以对真空室进行烧烤加热，因此处理过程中钢液温降小。由于剧烈的沸腾还具有较大的脱碳能力，可以生产含碳0.002％的低碳钢。处理过程中可以加合金，在真空室内合金元素的收得率高。缺点：设备较复杂，投资和操作费用都比较高。2钢液的真空处理2.2.3真空循环脱气法〔RH法〕2.2.3.1RH法的产生及开展RH法是德国RuhrstahlA.G钢铁公司和HeraeusAG公司于57年共同创造，简称RH法。现在日本五大钢铁公司〔新日铁、住友、钢管、神户、川崎〕转炉钢水的RH处理比率70％以上。RH法在我国开展也很快，大冶钢厂1968年投产第一台，宝钢分别于1985年和1999年投产了两台RH装置，武钢分别于1979年至1990年投产了四台RH装置，最大容量是宝钢1985年12月投产的一台300吨RH装置。至今全国相继建成并投产很多台RH多功能真空精炼炉。在现代化钢铁生产长流程中，高炉―铁水炉外预处理―转炉顶底复合吹炼―RH真空精炼或CAS－OB精炼―连铸连轧或连铸―铸坯热送―直接轧制，是现代转炉炼钢生产的最正确工艺流程。2.2.3.2RH法的设备RH法的设备由脱气主体设备、水处理设备、电气设备、仪表设备所组成。主体设备包括：真空室及附属设备、气体冷却器、真空排气装置、合金称量台车及加料装置、真空室移动台车、真空室固定装置、真空室下部槽及浸渍管更换台车及专用工器具、浸渍管修补台车、电极加热装置〔煤气加热〕、钢包液压升降装置、钢包台车、测温取样装置、脱气附属设备、管道设备、RH－OB装置等。2.2.3.3RH法的循环脱气工作原理和冶金功能钢液真空循环原理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100～150mm深度后，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〔循环高度〕。此时钢液并不循环。为了使钢液循环，从上升管下部约三分之一处吹入氩气，氩气进入上升管内的钢液以后由于受热膨胀，在上升管内瞬间产生大量的气泡核，由于该气泡受热膨胀和压力降低时体积成百倍的增大，钢液比重变小；又由于氩气泡内的氢气和氮气的压力为0，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，呈喷泉状喷入真空室内。气泡进入真空室后破裂，钢液被碎裂成小的液滴，使脱气面积大大增加〔20～30倍〕，气体自钢液内析出被真空泵抽走，大大加速了脱气进程。而脱气后的钢液聚集到真空室底部，由于重量的差异，经下降管以1～2m/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，这样就形成了连续循环过程。反复循环n〔2～4〕次后到达脱气目的，脱气过程结束。2.2.3.4主要工艺参数RH法的主要工艺参数有处理容量、循环因数、脱气时间、循环流量、真空度及工作真空度下的抽气能力。处理容量V处理容量V：指被处理的钢液量。RH处理容量的上限在理论上说是无限的，处理容量有下限，取决于处理过程中的温降。一般认为，在炉内处理时不应小于10吨；在钢包内处理时，不应小于30吨；当容量小于30吨时，温降显著。目前已建成的RH装置最大容量为300吨。分批处理是RH法的主要特点，因此用同一套RH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、制造和选用提高了方便。根据RH法的操作经验和计算以及我国炼钢炉系列等情况，可用四种不同真空室和抽气系统处理以下范围的钢液：10～30吨，30～120吨，120～200吨，200～300吨。处理时间τ处理时间τ：指钢包在RH工位停留时间。该时间的大局部在进行真空脱气，所以脱气时间略小于处理时间。为了使钢液充分脱气，需要保证足够处理时间。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(℃/min)。考虑到处理时的温降，出钢温度比不处理的钢种要高出20～30℃。同时钢液去气后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降低20～30℃。所以处理时允许的温降大约40～50℃，这样处理时间就决定于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、处理时参加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，对温降速度影响最大。因此，为了保证足够的脱气时间，真空室要充分预热。循环因数是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。式中t为处理时间，min；W为循环流量，吨／分；V为钢包容量。在实际生产中，为了保证钢液充分脱气，u一般取5。循环流量W：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。W主要取决于上升管直径和驱动气体流量。对于镇静钢，W与上升管内径和驱动气体量之间存在以下关系：式中a――常数，镇静钢a＝0.02〔测定值〕；d---上升管直径；cm；Go――通过上升管的驱动气体量，升／min；当μ＝4～5时，根据处理容量要求的脱气时间确定W值：循环流量与处理容量的关系处理容量V，t30～120120～200200～300循环流量t/min15～2530～4040～60真空度真空度：指RH处理时真空室内可以到达并且保持的最小压力。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，通常控制在67~134Pa范围内。对于生产对白点较敏感的钢，应使钢中[H]≤1.5ppm，从热力学角度考虑，真空度达310Pa，即可满足要求，但考虑动力学条件和其他因素，实际生产中真空度需要到达13～66Pa。2.2.3.5RH法精炼工艺技术RH法在高真空度〔≤0.27KPa〕下，主要目的是去除钢液中氢、氧〔脱氧产物〕。脱氢率一般在50％左右，最大可达70％，［H］的去除率与RH处理前［H］含量有关，要求RH处理［H］始<4ppm。法精炼工艺过程精炼前的准备：真空室烘烤、电、压缩空气、水蒸汽、冷却水的供给，驱动气体和反响气体的准备以及合金料斗的准备。确认准备工作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，然后降下真空室，将升降管插入钢液内，深度不小于150－200mm，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26－13KPa时，钢液明显地经过真空室循环，并在真空室内喷溅，外表积显著增大，从而加速脱气过程，脱气后的钢液聚集到真空室底部，在重力作用下，以1－2m/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，经过假设干次循环后，可将钢液内的气体降到相当低的水平。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参加真空室内，料加完后再循环几分钟，以保证成分温度均匀，处理完毕后，在关闭真空泵提升真空室的同时，再测温取样，成分合格后将钢包移出进行浇注。2.2.3.5.2RH法真空脱碳RH除脱气功能外,还具有真空脱碳功能。根据碳氧平衡原理，当降低钢液面上CO气相压力时，促进碳氧反响，到达脱碳目的。脱碳量和脱氧量的关系通过降低系统压力促使碳氧反响来实现脱碳或脱氧的目的是一种十分有效的手段，当钢液中含氧量降低某一数值时，那么含碳量也相应降低一定数值，它们之间存在以下关系：假设钢液在真空脱碳前碳氧积值为2.5×10－3，那么当原始含碳量为［C］0时，其原始含氧量为：假定在真空脱碳后，钢液中剩余含氧量较之原始含氧量可以忽略不计，那么最大可能的脱碳量为：上式说明，只有当钢液[C]0较低时，钢液【O】才高，钢液降碳才显著〔与C0相比较〕。例如，当钢中[C]0=0.2％时，在大气压条件下，钢液含氧量仅为0.0125％，最大可能的脱碳量仅为0.0094％相当于[C]0的4.09％；而当钢液[C]0=0.08％时，原始含氧量0.0312％，此时最大可能脱碳量为0.023％，相当于[C]0的30％；当钢中[C]0=0.04％时，钢液中的氧可以脱去全部含碳量，并且有0.009％的氧过剩；钢中[C]0继续降低到小于0.04％时，经RH真空脱碳后，钢液中过剩的氧增加。实际中并不能将钢液中的碳全部脱去，因为受脱碳速度和钢液温度等条件的制约。RH真空脱碳时脱碳量与C0的关系如图5－17所示。2.2.3.5.3RH法的合金化和成分微调〔1〕对合金的要求1〕合金的粒度由于RH真空精炼时温度比转炉出钢时低，颗粒度过大的合金难以熔化；颗粒小的合金在真空室内易被气流带走，特别是在RH真空精炼前期，钢水中的气体发生量大，更易将小颗粒合金抽入真空管道，从而影响成分命中率，对真空管网带来损害。所以，真空精炼用合金的粒度以3～15mm为宜。2〕合金烘烤：如果合金参加量超过3％，就应当进行烘烤，烘烤好的合金直接参加钢包，以免烧坏皮带。大局部钢厂合金都不进行烘烤通过加料系统参加真空室中。3〕合金中杂质尽量低。〔2〕合金参加速度一定的RH真空精炼设备有一定的循环量，参加合金时，必须对参加速度进行控制，短时间内参加的太多，会造成钢水降温，致使钢水凝固，甚至破坏环流。加合金时钢水降温不能大于40℃，参加合金使钢水升温，不能高于50℃，控制参加速度，对于参加大量合金尤为重要，一般FeSi75为循环量的4％，武钢二炼钢厂为1200Kg／min，加铝和碳等不超过循环量的1.5％，其它合金不能超过循环量的2％。但对钢水的成分只进行调整，参加量比较小时，一般不需要对参加速度进行控制。〔3〕参加合金的时间RH真空脱碳完毕或在真空条件下利用碳脱去局部氧后，或当真空度低于6600Pa以后，即可按钢种目标成分的要求参加适量的合金进行脱氧、合金化或成分微调。一般情况下，只要钢水开始良好循环，就可以开始参加第一批合金。但不同的合金应当在不同的时间内添加完毕；①难熔化的合金应当在精炼结束前10min以内加完；如铬铁、钒铁、锰铁、氮化硅铁等；②易氧化合金，如铝丸、钛铁、硼铁等不宜过早地参加，应在结束前3min内加完，提高收得率及成分命中率；③对脱碳钢来说，合金的添加时间应当在脱碳结束并加铝脱氧以后,以防合金氧化。④对于利用真空碳脱氧的钢，那么应视钢中碳含量和钢液温度上下来决定合金参加时间。〔4〕成分的混合为使添加的合金元素在钢包中混合均匀，参加合金后应循环一次为好。RH真空精炼过程中，添加各类合金时，能否在钢包中混合均匀，取决于钢水循环速度和合金添加速度。大量的实践说明，RH合金化的速度为：75％硅铁为0.75％Si／min，锰铁的添加速度为0.5％Mn／min。过快的添加速度会导致成分分布不均匀或堵塞钢水环流。当合金添加结束时，钢水循环必须延长2min以上的时间，以到达完全均匀化的效果。对于添加大量的增碳剂时应延长更长的时间。〔5〕合金参加量的计算方法合金参加量＝〔目标值－加合金前钢中含量〕×钢水量／〔收得率×合金成分含量〕加铝用于脱氧时，应当根据钢中含氧量决定。〔6〕合金收得率RH真空脱碳以后，钢中含氧量大幅度降低，降低的幅度与降碳量有关。由于加合金并不直接与钢渣接触，因此合金元素的收得率要比转炉高而且稳定。但RH真空条件下，合金收得率还与合金粒度有关，过小的合金易被吸入真空管道，影响收得率。〔7〕成分微调RH真空精炼可以为钢中各元素的含量较窄范围控制提供良好条件。钢水经过炉后脱氧合金化和吹氩搅拌，钢水中的氧得以降低，同时钢渣的氧化性也有所降低。因此回收率稳定。要使钢中某元素到达预定目标值，必须具备：及时采集有代表性的合格试样；并迅速送样、快速准确分析、及向现场反响；有一套能迅速、准确地称量所需要添加合金的称量系统；有一套能迅速、准确、均匀地把合金参加钢水的加料系统；2.2.3.5.4RH法真空深度脱硫在RH真空处理过程中经合金溜槽向真空室参加脱硫剂可以实现深度脱硫。〔1〕RH真空深度脱硫的工艺参数1〕对钢包中钢渣的要求RH深度脱硫时，转炉冶炼终点炉渣应到达以下要求：碱度为3～4，〔FeO〕含量不超过10％。在出钢过程中采取挡渣措施，保证包中渣层厚度不大于100mm。最好在出钢过程中向包中添加一定量的石灰以增加钢渣的硫化能力。2〕对脱硫剂的要求①脱硫剂的配比CaO－CaF2系脱硫剂的脱硫能力较强。CaF2的脱硫能力很小，参加萤石的作用是降低CaO的熔点，增加脱硫产物的扩散速度。CaO和CaF2的配比以60：40为宜，过多的CaF2会加剧对耐火材料的侵蚀。②采用活性石灰作为脱硫剂。③粒度：脱硫剂细化可以增加脱硫反响的速度，但颗粒度过细，易被真空泵吸进真空管网，降低脱硫效果，所以脱硫剂的粒度以3～5mm为宜。④防潮，以防钢液吸收氢和氧。3〕深度脱硫的时机RH深度脱硫的时机应当是在钢液深度脱氧以后，即钢中加铝脱氧并使钢中含铝量到达一定量后。因此，RH深度脱硫的时机选择在完成脱氧和合金化后2min进行。过早地参加脱硫剂会延长脱硫剂与真空室炉衬的接触时间，加剧炉衬的侵蚀。4〕搅拌时间脱硫剂经合金溜槽参加到RH真空室内与乳化了的钢液混合后经下降管流到钢包中，在混合搅拌过程中进行脱硫反响，其搅拌效果强，使脱硫剂迅速散开，增加了脱硫剂与钢液的混合，故脱硫速度很快。从脱硫剂添加到RH真空室内开始到脱硫反响到达预期目的为止共需搅拌3～5min。这与顶喷CaO系复合脱硫剂的脱硫速度相同。5〕真空室的密封RH真空深度脱硫在RH真空室内进行，防止了空气中的氧对脱硫反响的抑制和回硫。但是，由于钢液在真空室内呈乳化状态，一旦有空气进入，其危害更大。因此，应当注意真空室的密封，防止空气进入真空室内。RH真空深度脱硫的效果RH真空深度脱硫的实践证明，钢中含铝量足以与脱硫反响产生的氧相结合，并有一定剩余时采用CaO－CaF2脱硫剂进行深度脱硫可以获得超低硫钢，钢中硫含量可以降低到0.001％左右，最高脱硫效率到达80％以上。2.2.3.5.5RH法的冶金效果由于RH法具有优越的脱气、脱氧、脱碳和合金化条件，因而可取得较好的冶金效果。脱氢：脱气外表积大，脱气效果明显。通常RH法的脱氢率可达50～80％。脱氧钢约为65％，未脱氧钢约为70％，处理20分钟后，钢水中的氢含量可降至2ppm以下。如果延长时间提高钢水的循环速度可降至1ppm以下。脱碳：在25min处理周期内可生产出【C】≤0.002％，到达超低碳钢水平。脱氧：由于RH处理具有碳脱氧作用，钢液中溶解的氧下降。用RH处理未脱氧的超低碳钢，氧含量可由〔200～500〕ppm降到〔80～300〕ppm。处理含碳镇静钢，氧含量可由〔60～250〕ppm降到20～60ppm。RH真空精炼后〔有渣精炼〕T［O］含量可不高于20ppm，如和LF法配合，钢水T［O］可降到10ppm以下。脱氮：RH真空精炼脱氮率较低。当原始含氮量较低时〔氮含量≤50ppm〕，处理前后几乎不变，当氮含量大于100ppm时，脱氮率只有10～20％。但在强脱氧、大氩气流量、确保真空度条件下，也能使钢水的含氮量降低20％左右。脱硫：向真空室内添加脱硫剂，能使钢水的含硫量降到0.0012％～0.0015％，如RH附加喷粉装置〔RH－PB〕能稳定地冶炼［S］≤0.001％的钢，某些钢种可以降到0.0005％以下。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真空室内屡次参加合金，均匀钢水成分，可将碳、锰、硅的成分精度控制在±0.15％的水平。去除夹杂物：钢中夹杂物可以降到5.6mg/10Kg以下。在弱脱氧钢中，RH进行成分微调，可使钢中铝含量控制在0.00015％水平。对于含氮在0.007％左右的中碳镇静钢，可通过把驱动气体换成N2的方式，能使［N］的精度控制在±0.0005％范围内。升温：采用RH-OB法加铝吹氧提温，钢水最大升温速度可达8℃／min。采用RH-KTB技术，可降低转炉出钢温度26℃；循环搅拌可使钢水温度均匀，保持连铸中间包钢水温度波动不大于5℃。2.2.3.5.6RH的开展RH－OB真空吹氧技术OB：Oxygenblowing，即吹氧。用于冶炼超低碳钢、不锈钢。1972年，新日铁开发RH－OB真空吹氧技术与转炉配合，生产含铬不锈钢。如下图。利用转炉、RH－OB可进行强制脱碳、加铝吹氧升温度生产铝镇静钢，从而减轻转炉负担，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。因此，20世纪80年代RH-OB吹氧技术得到了迅速开展。但同时，RH-OB也暴露了其喷嘴寿命低的弱点，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的进一步开展。我国宝钢1985年投产的RH－OB装置，可处理40多个钢种，钢种合格率为99.3％，钢管钢等钢种的杂质明显减少，去除氢64％，氧49％，氮16％，高的可达23％，使氢含量小于1.5ppm，氧含量和氮含量都小于40ppm。此外，去除钢中夹杂物的能力也提高。RH－OB处理钢水的能力为年处理量252万吨。RH－IJ喷粉技术〔IJ：Injection〕RH喷粉技术，如图。这项技术可在一次操作中同时完成脱硫、脱氢、脱碳、减少非金属夹杂物和调整成分的目的。该方法的特点是进行RH处理过程中，从真空室的外部向真空室上升管的底部插一只喷枪，向即将上升到真空室的钢水喷吹合成渣料，以到达深脱硫的目的。渣料使用氩气携带。这种处理方法的特点是喷吹过程不会对钢包外表氧化渣造成扰动，减轻了氧化渣对钢水的影响。同时还有如下优点：喷入的粉剂在钢水中可以有较长的停留时间，强化了钢包底部的搅拌；吹入的气体进入RH上升管，可以加大钢水的循环流量。RH－PB喷粉技术新日铁于1987年研制成功〔PowderBlastingSystem〕，如图。不仅可以生产出超低硫、超低碳和超低磷钢，而且在处理过程中氢含量也是降低的。它利用原有RH－OB法真空室下部底吹氧喷嘴，使其具有喷粉功能，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，可以利用切换阀门来改变吹氧方式还是喷粉方式。同时通过加铝可使钢水升温。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。采用RH－PB法处理钢水取得了如下结果：在熔剂最正确喷吹条件下，脱硫率达70％～80％，在钢水初始硫含量为20～30ppm的情况下，喷吹粉剂4Kg/t时，终点硫含量为5ppm；在钢水初始［P］含量为150～300ppm的情况下，经RH－PB处理后，［P］≤20ppm；可以稳定的生产［H］≤1.5ppm、［S］≤10ppm、［N］≤40ppm的钢，处理时间约为20min。RH－KTB真空吹氧技术采用普通的RH真空脱碳工艺，转炉出钢温度高，RH真空脱碳时间长，冷轧板的外表缺陷高，约为2.2％。1986年，日本川崎钢铁公司为满足汽车工业飞速开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〔KawasakiSteelNewTopOxygenBlowingdegassing的缩写〕真空吹氧技术，将RH技术开展推向一个新阶段。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。几年来，川崎制铁的千叶和水岛制铁所6台RH全部改造成RH－KTB真空吹氧设备，并向国内外输出了30余套RH－KTB真空吹氧设备。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6－29所示。与常规的RH工艺相比，应用RH－KTB的效果主要有：在RH－KTB法中，有30％的氧用于CO气体的二次燃烧，二次燃烧率达60％，使RH处理过程中的热损失得以补偿，因此可降低转炉出钢温度约26℃；②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％，因而减轻转炉的冶炼负担；③应用RH－KTB法，稳定地降低脱气结束时渣中的〔％TFe〕和钢水中的T［O］。从而使连铸时由于钢水中的Al2O3造成的浸入式水口的堵塞得到缓解，提高了板坯的外表质量；④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，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、耐火材料的消耗。

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Al2O3夹杂的增多而影响钢水的洁净度，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。RH－MFB多功能喷嘴技术:新日铁于92年开发，并于93年建立了第一台RH多功能喷嘴设备，简称RH－MFB〔MFB：MultiFunctionBurner〕真空装置，如图6－30所示。RH－MFB法的主要功能是在真空状态下的吹氧强脱碳、铝化学加热钢水，在大气状态下吹氧或天然气燃烧加热烘烤真空室及去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水及防止真空室顶部形成结瘤物。其冶金功能与KTB真空顶吹氧技术相近，主要在于提高转炉出钢时钢水的含碳量，在碳高氧低的情况下，不延长RH真空脱碳时间，可以将碳降到20ppm以下。对于钢水中碳含量，不吹氧可以从开始≥400ppm降至30ppm以下，甚至低于20ppm，对钢水的温度补偿主要是通过燃气燃烧来实现的，在真空精炼过程中吹入一定量的燃气使之燃烧，到达加热钢水的目的。加Al吹氧升温是通过Al燃烧发热来加热钢水的。RH－MFB用Al加热钢水的效果为：每吨钢参加1Kg纯Al后温度上升35.8℃。我国宝钢和梅山钢铁公司引进了该项技术。1996年，我国攀钢首次和新日铁签订了引进RH－MFB多功能喷嘴技术和设备合同。梅山钢铁公司于2001年引进了该技术。宝钢一炼钢也安装一台RH－MFB装置。3钢包炉精炼法典型的钢包炉精炼法有三种：钢包吹氩技术、LF〔ASEA-SKF〕、VAD法。3.1钢包吹氩技术起初的常压钢包吹氩，即在普通钢包底部开一孔，并安装一个耐火材料的多孔透气塞，氩气通过透气塞吹入钢包中可促使钢中夹杂物迅速上浮，使钢液成分和温度均匀化。然而这种简单的钢包吹氩存在一些缺乏：吹氩时钢包上面的炉渣被吹开，钢水暴露于空气，造成钢水的二次氧化；渣中不稳定氧化物及变价氧化物继续与钢水作用；钢水冲刷耐火材料，不断带入外来夹杂物。为了克服简单钢包吹氩的上述缺陷，采取钢包带浸渍罩及封顶盖或在密闭炉体内吹氩精炼装置。钢包炉精炼法3.2封闭式吹氩成分微调法成分调整密封吹氩的CAS法(CompositionAdjustmentbySealedArgonBubbting)是用来在钢包内对钢液中合金元素含量进行调整的方法。如下图，这种方法是在以往的钢包底吹氩均匀钢液成分和温度功能的根底上，在钢液面上插入一个隔离罩，撇开炉渣，铁合金从隔离罩上面参加，不与炉渣接触，直接参加到钢液内，并在底吹氩搅拌下，微调合金成分，提高了合金收得率。此外，这种方法还有利于消除钢中的大型夹杂物，以较低的本钱获得纯洁的钢液。CAS法主要用于处理转炉钢液。〔1〕CAS法的设备。钢包底吹氩系统；隔离罩〔或浸渍罩〕及其升降机构；隔离罩是由钢板支撑的耐火材料环罩，由罩体和浸入局部组成，浸入局部用高铝耐火水泥浇注而成，操作时插入钢液；合金料参加系统，有合金料仓，电磁振动给料器，电子称量装置，输送胶带；还有测温取样等。〔2〕CAS法根本功能：均匀和调整钢液成分和温度；提高合金收得率；净化钢液、去除夹杂物。〔3〕精炼工艺过程。进行CAS处理时，首先强底吹氩气，氩气通过安装在包底的弥散性透气砖吹入钢液进行搅拌，在上升的气液两相流股的作用下，钢液沸腾，氩气流股上方的钢液外表凸起，将熔渣向周围推开，在钢液外表形成一个无渣的区域，当裸露的钢液外表积相当于隔离罩面积时降下隔离罩插入裸露的钢液内罩住无渣区域，以便参加的合金与炉渣隔离；也使钢液与大气隔离，罩内呈密封状态，钢液面无炉渣覆盖，加上吹氩使罩内充满氩气，形成相对的惰性气氛，保持氩气正压。调整成分用的铁合金从罩的顶部参加，不经过炉渣直接参加钢液内，从而减小合金损失，因此合金收得率高且稳定，成分迅速均匀，并可精确调整。与常规吹氩搅拌处理钢液比较，处理7~8min，钢中总氧量由100ppm可降到40ppm以下，处理后钢中非金属夹杂物明显减少，尤其40um以上的大型夹杂物可减少50％，20~40um的夹杂物可减少1／2~1／3，大大改善钢的质量。〔4〕具体操作。钢包吊运到处理站，对位以后，强吹氩1min，吹开钢液外表渣层后，立即降罩，同时测温取样，按计算好的合金称量，不断吹氩，稍后即可参加铁合金进行搅拌，吹氩结束将隔离罩提升，再测温取样。CAS法工业试验结果说明CAS法具有下述优势：钢液氮含量维持低水平。CAS处理后钢液［N］为20ppm，到中间包内，［N］为22ppm；2〕中间包水口结瘤改善，经CAS处理分别达56炉和100炉。3〕钢材质量提高。〔5〕效果。通过吹氩，钢中的氧、氢和非金属夹杂物均下降，如美国联合碳化物公司200t吹氩装置，氮含量可由43ppm降到32ppm；氧含量可在吹氩15min以后由180ppm降到15ppm，脱氧效果相当于真空处理的水平，非金属夹杂物较不吹氩处理改善了60％－70％。吹氩处理滚球钢，氢含量下降22％，使消除白点而进行的热处理时间减少一半。除吹氩外，还可以同时吹入CO或CO2等，氩气缺乏时也可以吹N2搅拌，均匀成分和温度。3.3CAS－OB法CAS－OB法是在CAS法的根底上开展起来的。为了快速补偿CAS法处理过程中的温降，在隔离罩内增设了一只吹氧枪对钢液进行吹氧，同时向钢液内参加铝或硅铁，利用参加的铝或硅铁与氧反响所放出的热量直接加热钢液，称为CAS－OB法。其目的是对转炉钢液进行快速升温，补偿CAS法工序的温降，为中间包内的钢液提供准确的目标温度，使转炉和连铸协调配合，其设备如下图。CAS－OB法为新日铁最早推出，为具有代表性的化学加热法。ACAS－OB法的工艺原理CAS－OB法：除具有上述的CAS