炉外精炼1.doc

炉外精炼引言 随着现代科学技术的发展和工农业对钢材质量要求的提高,钢厂普遍采用了炉外精炼工艺流程,它已成为现代炼钢工艺中不可缺少的重要环节。由于这种技术可以提高炼钢设备的生产能力,改善钢材质量,降低能耗,减少耐材、能源和铁合金消耗,因此,炉外精炼技术已成为当今世界钢铁冶金发展的方向。对于炉外精炼技术存在的问题及发展方向有必要进行探讨。 1、国内外炉外精炼技术的发展历程和现状 随着炼钢技术的不断进步,炉外精炼在现代钢铁生产中已经占有重要地位,传统的生产流程(高炉炼钢炉(电炉或转炉)铸锭),已逐步被新的流程(高炉铁水预处理炼钢炉炉外精炼连铸)所代替。已成为国内外大型钢铁企业生产的主要工艺流程,尤其在特殊钢领域,精炼和连铸技术发展得日趋成熟。精炼工序在整个流程中起到至关重要的作用,一方面通过这道工序可以提高钢的纯净度、去除有害夹杂、进行微合金化和夹杂物变性处理;另一方面,精炼又是一个缓冲环节,有利于连铸生产均衡地进行。 日本在20世纪70年代为了降低炼钢成本,提高钢的纯净度和质量,率先将炉外精炼技术应用于特殊钢生产中,随后西欧的钢铁企业也加入到推广和使用这项技术的行列中。据资料报道,日本早在1985年精炼率达到65.9%,1989年上升到73.4%,特殊钢的精炼率达到94%,新建电炉短流程钢厂100%采用炉外精炼技术。80年代连铸技术发展迅速,原有的炼钢炉难以满足连铸的技术要求,更加促进了炉外精炼技术的发展,到1990年为止世界各主要工业国家拥有1000多台(套)炉外精炼设备。 我国早在20世纪50年代末,60年代中期就在炼钢生产中采用高碱度合成渣在出钢过程中脱硫冶炼轴承钢、钢包静态脱气等初步精炼技术,但没有精炼的装备。60年代中期至70年代有些特钢企业(大冶、武钢等)引进一批真空精炼设备。80年代我国自行研制开发的精炼设备逐渐投入使用(如LF炉、喷粉、搅拌设备),黑龙江省冶金研究所等单位联合研制开发了喂线机、包芯线机和合金芯线,完善了炉外精炼技术的辅助技术。现在这项技术已经非常成熟,以炉外精炼技术为核心的“三位一体”短流程工艺广泛应用于国内各钢铁企业,取得了很好的效果。初炼(电炉或转炉)精炼连铸,成了现代化典型的工艺短流程。2、炉外精炼技术的特点与功能 炉外精炼是指在钢包中进行冶炼的过程,是将真空处理、吹氩搅拌、加热控温、喂线喷粉、微合金化等技术以不同形式组合起来,出钢前尽量除去氧化渣,在钢包内重新造还原渣,保持包内还原性气氛。炉外精炼的目的是降低钢中的C、P、S、O、H、N、等元素在钢中的含量,以免产生偏析、白点、大颗粒夹杂物,降低钢的抗拉强度、韧性、疲劳强度、抗裂性等性能。这些工作只有在精炼炉上进行,其特点与功能如下: 1)可以改变冶金反应条件。炼钢中脱氧、脱碳、脱气的反应产物为气体,精炼可以在真空条件下进行,有利于反应的正向进行,通常工作压力50Pa,适于对钢液脱气。2)可以加快熔池的传质速度。液相传质速度决定冶金反应速度的快慢,精炼过程采用多种搅拌形式(气体搅拌、电磁搅拌、机械搅拌)使系统内的熔体产生流动,加速熔体内传热、传质的过程,达到混合均匀的目的。3)可以增大渣钢反应的面积。各种精炼设备均有搅拌装置,搅拌过程中可以使钢渣乳化,合金、钢渣随气泡上浮过程中发生熔化、熔解、聚合反应,通常1吨钢液的渣钢反应面积为0.81.3mm2,当渣量为原来的6%时,钢渣乳化后形成半径为0.3mm的渣滴,反应界面会增大1000倍。微合金化、变性处理就是利用这个原理提高精炼效果。4)可以在电炉(转炉)和连铸之间起到缓冲作用,精炼炉具有灵活性,使作业时间、温度控制较为协调,与连铸形成更加通畅的生产流程。3、炉外精炼技术在生产中的应用目前得到公认并被广泛应用的炉外精炼方法有:LF法、RH法、VOD法。 3.1 LF法(钢包精炼炉法) 它是1971年由日本大同钢公司发明的,用电弧加热,包底吹氩搅拌。3.1.1 工艺优点 1)电弧加热热效率高,升温幅度大,控温准确度可达5;2)具备搅拌和合金化的功能,吹氩搅拌易于实现窄范围合金成份控制,提高产品的稳定性; 3)设备投资少,精炼成本低,适合生产超低硫钢、超低氧钢。3.1.2 LF法的生产工艺要点1)加热与控温LF采用电弧加热,热效率高,钢水平均升温1耗电0.50.8kWh,LF升温速度决定于供电比功率(kVA/t),而供电的比功率又决定于钢包耐火材料的熔损指数。因采用埋弧泡沫渣技术,可减少电弧的热辐射损失,提高热效率10%15%,终点温度的精确度5。2)采用白渣精炼工艺。下渣量控制在5kg/t,一般采用Al2O3-CaO-SiO2系炉渣,包渣碱度R3,以避免炉渣再氧化。吹氩搅拌时避免钢液裸露。3)合金微调与窄成份范围控制。据试验报道,使用合金芯线技术可提高金属回收率,齿轮钢中钛的回收率平均达到87.9%,硼的回收率达64.3%,钢包喂碳线回收率高达90%,ZG30CrMnMoRE喂稀土线稀土回收率达到68%,高的回收率可实现窄成份控制。3.1.3 LF法在生产实践中的应用2000年6月,鞍钢第一炼钢厂新建的连铸车间正式投产,精炼设备由两座LF钢包精炼炉,年处理钢水200万t;一座VD钢水真空处理装置,年处理钢水80万t组成。LF炉最大升温速度为4,LF炉平均处理周期28min;处理效果:平均H0.0002%;最低H0.0001%。我国现有家重轨生产厂(攀钢、包钢、鞍钢和武钢)生产典型的工艺路线如下:LDLFVDWFCC,钢包吊到LF处理线的钢包车上后,由人工接通钢包底吹氩的快速接头,根据要求的钢水成分及温度确定物料的投入量(含喂丝)重轨钢含碳量较高,因而增碳显得很重要,转炉出钢时钢水含碳量控制为0.2%0.3%(wt),炉后增碳至0.60%0.65%(wt),在LF炉处理时再增0.10%0.15%(wt)个碳至标准成份的中上限,经VD处理后即可达到钢种成分要求。3.2 RH法(真空循环脱气法)这种方法是1958年西德发明的,其基本原理是利用气泡将钢水不断的提升到真空室内进行脱气、脱碳,然后回流到钢包中。3.2.1 RH法的优点 1)反应速度快。真空脱气周期短,一般10分钟可以完成脱气操作,5分种能完成合金化及温度均匀化,可与转炉配合使用。2)反应效率高。钢水直接在真空室内反应,钢中可达到H1.010-6,N2510-6,C1010-6,的超纯净钢。3)可进行吹氧脱碳和二次燃烧热补偿,减少精炼过程的温降。3.2.2 RH法工艺参数 1)RH循环量。循环量是指单位时间内通过上升管或下降管的钢水量,单位是t/min。有关资料给出的计算公式为: Q=0.002Du1.5G0.33,式中:Q循环流量,t/min;Du上升管直径,cm;G上升管内氩气流量,L/min。2)循环因数。他是指在RH处理过程中通过真空室的钢水与处理量之比,其公式为:=wt/v式中:循环因数,次;w循环量,t/min;t循环时间,min;v钢包容量,t。3)供氧强度与含碳量的关系。向RH内吹氧可以提高脱碳速度,即RH-OB法。当C/O0.66时钢包内氧的传质速度决定脱碳速度,其计算公式为: QO2=27.3QC式中:QO2氧气强度,Nm3/min;Q钢水循环量,t/min;C含碳量,Nm3/t。3.2.3 RH法在生产实践中的应用日本的山阳钢厂将LF与RH配合生产轴承钢形成EF-LF-RH-CC轴承钢生产线,钢中总氧量达到5.810-6。LF-RH法首先利用LF炉将钢水升温,利用LF搅拌和渣精炼功能进行还原精炼,是钢水脱硫和预脱氧,然后将钢水送入RH中进行脱氢和二次脱氧。经过这样处理大大的提高了钢水的清洁度,同时钢水的温度达到连铸需要的温度。宝钢炉外精炼设备有RH-OB、钢包喷粉装置、CAS精炼装置,RH-OB的冶炼效果较理想,脱氢率为50%70%,脱氮率为20%40%,一般情况下,经RH-OB处理后H2.510-6,C3010-6,去除钢中非金属夹杂物一般能达到70%,钢中总氧量2510-6,而且在RH中合金处理可以提高合金的收得率和控制的精确度,C、Si、Mn的控制精度能达到0.01%,铝的精确度可达到1.510-3,取得了较好的炉外精炼效果。3.3 VOD法(真空罐内钢包吹氧除气法) 3.3.1 VOD的特点VOD法是1965年西德首先开发应用的,它是将钢包放入真空罐内从顶部的氧枪向钢包内吹氧脱碳,同时从钢包底部向上吹氩搅拌。此方法适合生产超低碳不锈钢,达到保铬去碳的目的,可与转炉配合使用。他的优点是实现了低碳不锈钢冶炼的必要的热力学和动力学的条件-高温、真空、搅拌。 3.3.2 VOD法在生产实践中的应用20世纪90年代初,上海大隆铸锻厂从德国莱宝(leybold)公司进口1台15tVODC的关键设备和技术软件。采用电炉初炼钢水经VODC炉外精炼的工艺方法,精炼了超低碳不锈钢、中低合金钢和碳钢,取得了很好的冶金效果,钢中非金属夹杂物减少,氢含量小于310-6氧含量小于6.510-6,不锈钢中铬回收率达98%99%,精炼后的钢具有十分优越的性能。VODC精炼工艺成熟,控制容易,适应中小型钢厂和铸钢厂的多钢种、小吨位精炼生产需要,对发展铸钢行业的精炼生产会起到很大积极作用,具有广阔的发展前景10。 抚顺特殊钢有限公司有30tVOD炉,采用EAF+VOD技术精炼不锈钢,可使H2.5810-6,TO41.910-6,铬回收率达到99.5%,脱硫率64.2%,精炼高碳铬轴承钢TO12.1310-6 。4、发展炉外精炼技术需解决的问题及发展方向炉外精炼技术已经应用40年,对提高钢的纯净度、精确控制成分含量及细化组织结构等方面都起了重要作用,使冶炼成本大幅降低,同时提高了钢的品质和性能。但在发展的过程中也出现了一些问题,有待于解决,使这项技术更加完美。 1)实现炉外精炼工艺的智能化控制,根据来料钢水的各种技术参数,利用信息技术,制定最佳的精炼工艺方案,并通过计算机控制各精炼工序。精炼工位配备快速分析设备,实现数据网络化,减少热停等待时间。2)炉外处理设备将实现“多功能化”。在水钢精炼设备中将渣洗精炼、真空冶金、搅拌工艺以及加热控温功能全部组合起来,实现精炼,以满足超纯净钢生产的社会需求。3)开发高纯度、高密度、高强度的优质碱性耐火材料,以适应不同精炼炉的需要,注重产品质量的稳定性。耐火材料的使用条件应尽可能与炉渣相适应,最大限度地降低侵蚀速度。要根据精炼设备的实际情况形成不同层次的配套材料,研究开发保温和修补技术,提高炉衬的使用寿命。4)减少精炼过程的污染排放,精炼过程会产生大量废气,其中含SO2、Pb、金属氧化物、悬浮颗粒等,在真空脱气冷却水中含有固态悬浮物、Pb、Zn等,这些污染物须经企业内部的相关处理,把污染程度降低到符合排放标准后再排放,加强环境保护意识。5、结束语 炉外精炼技术是一项提高产品质量,降低生产成本的先进技术,是现代化炼钢工艺不可缺少的重要环节,具有化学成分及温度的精确控制、夹杂物排除、顶渣还原脱S、Ca处理、夹杂物形态控制、去除H、O、C、S等杂质、真空脱气等冶金功能。只有强化每项功能的作用,才能发挥炉外精炼的优势,生产出高品质纯净钢种。 LF精炼浅析1.概述 LF炉精炼方法是由日本特殊钢公司在1971年开发研制的，早先以精炼处理特殊钢为主，是以电弧加热，氩气搅拌和渣精炼为核心的钢包精炼技术，由于LF炉法具有多种冶金功能和使用中的灵活性，在普通钢生产厂也得到广泛的应用。LF炉是薄板坯连铸生产线上不可缺少的控制成分、温度及钢水缓冲的设备，LF炉精炼主要是靠桶内的白渣，在低氧的气氛中，(氧含量为5%)，由桶底吹氩气进行搅拌并由石墨电极对经过初炼炉的钢水加热而精炼，由于氩气搅拌加速了渣气之间的化学反应，由电极弧加热进行温度补偿，可保证较长的精炼时间，从而可使钢水中O、S含量降低至1010-6，夹杂物按ATSM评级为00.1级。经过LF炉精炼处理，满足薄板坯连铸对钢水硫含量的要求。2 薄板坯钢水硫、氧2.1钢水中硫含量 连铸钢水中S含量是影响连铸工艺及铸坯质量的有害元素。随着S含量的增加,裂纹倾向急剧增大。Mn能抵消S的有害影响,提高Mn/S比,有利于MnS在晶界和基体上呈粒状分布,从而提高钢的高温性能。应当指出的是2,在薄板坯连铸连轧技术中, MnS的生成规律与常规的板坯不同。常规生产中钢水的凝固是缓慢的,板坯的加热时间也很长,因此析出的MnS的粒子比较粗大,但是对薄板坯连铸连轧技术,其析出的粒子则很细小,这样,往往造成同样的成分的钢种,两者生产的板带性能有差异,除了应对与析出物生成有直接关系的冷却,均热等工序予以特殊重视,更应该控制钢水中的S含量。2.2钢水中氧含量 钢中O是影响产品质量的主要元素之一。降低钢水全O是提高钢水纯净度的基础。一般纯净钢是以氧化物夹杂(以总氧TO表示)和夹杂物尺寸来衡量的。表2汇集了一些产品对钢水纯净度的要求。薄板坯连铸连轧技术要求的最终产品厚度越来越薄,对钢水的纯净度要求也越来越严格,所允许的夹杂物尺寸必须小于最终产品的尺寸,表面要非常干净。与传统板坯连铸相比,薄板坯单位长度的表面积 体积要大的多。也就是铸坯表面积越来越大,钢中夹杂物更靠近表面,对生产冷轧薄板更为不利。因此,连铸薄板坯对钢水纯净度要求更为严格。3.1 唐钢FTSR工艺对钢水质量要求 原始数据（见表 9、10 ） 唐钢FTSR工艺对钢水质量要求(见表11)表11 唐钢FTSR钢水成分控制范围钢种CMnSPSiNHAlSCa/AlTOSS4000.040.060.250.350.0070.0150.00850ppm4ppm0.125ppmSS3000.040.060.250.350.0060.0150.1050ppm4ppm0.0250.0400.125ppm3.2 据原始数据进行研究和分析3.2.1 F脱硫工艺分析原生产条件下LF顶渣成分得知，熔渣中SiO2的含量偏高，为10%25%，使得熔渣的碱度偏低。减少熔渣中SiO2含量是提高精炼过程脱硫率的一个重要因素。由伪三元渣系（SiO2+Al2O3+P2O5）-(CaO+MgO+MnO)-FeO硫分配比，可以得知在1873K时，当熔渣成分约为：60%CaO-10%SiO2- 30%Al2O3，其中(FeO+MnO)0.6，由计算得到理论上的硫分配比Ls高达200，终点硫可达0.005%以下。 USS/KOBE钢厂在LF精炼过程选择适当的熔渣成分为54.20%CaO-12.30%SiO2- 22.00%Al2O3-8.70%MgO-0.64%(FeO+MnO)-2.16CaF2，实际平均硫分配比可以达到112。 唐钢冶炼工艺过程中，渣组分中的Al2O3的成分小于15%，而渣中的SiO2含量偏高，最高可达42%，这远远高于国外水平。根据唐钢的生产情况，降低渣中的SiO2含量，能够提高脱硫效率。在其原料条件不变的情况下，减少转炉下渣带入精炼炉的渣量是提高脱硫效率的最有效的方法。转炉终渣中FeO含量在10%5%范围内，SiO2在15%20%范围。如果在转炉工位采用有效挡渣措施，减少进入精炼炉的渣量，这样，在加入同时碱性氧化物的情况下，可使精炼工序熔渣碱度提高，并降低渣中(FeO+MnO)含量。同时可以减少合金及脱硫剂的消耗量，降低成本。 唐钢LF精炼过程熔渣中Al2O3含量比USS/KOBE钢厂的低，应改进造渣原料，适当增加渣中的 Al2O3量，把渣中SiO2含量降低到10%以下。这可在碱度不变的情况下，使渣保持较好的流动性，同时也不会降低渣的脱硫率。还可减少造渣材料中萤石量，有利于降低罐衬耐火材料的侵蚀。3.2.2 LF脱氧工艺 80年代以来，炼钢用终脱氧合金材料得到迅速发展。复合合金材料生产技术不断进步，至今已开发出铝系、非铝系多个品种的复合脱氧合金供炼钢厂选用，有效地促进了钢的质量的提高和成本的降低。 唐钢转炉钢水采用高碳锰铁进行合金化，出钢过程加硅铝铁和铝铁脱氧，加入量：硅铝铁100公斤，其余用铝铁控制，确保钢水氧位4ppm。然后送到LF炉进行精炼。在精炼过程中采用喂线方式进行脱氧。唐钢FTSR薄板坯钢水精炼时采用喂铝线、钙线方法脱氧，经过喂线处理后的钢水其氧活度大大降低，钢液中TO10ppm，钢液中平均TO5ppm，远远低于目标要求的TO25ppm,满足了生产要求。实践证明，该方法切实可行，是一种比较好的脱氧方法，可以应用于生产。4结论1.转炉钢水经过LF精炼，钢水中P、S平均值分别为w（P）=0.016%,w（S）=0.007%,基本上达到了目标要求。2.通过改善挡渣方法，提高挡渣效果，降低转炉出钢带入精炼包的渣量，可减少渣中SiO2和FeO的总量，提高LF脱硫效率。3.有必要在转炉工序前，采用铁水预处理进行预脱硫，降低钢水中初始硫含量，这样可减少LF的脱硫负荷和达到更低的硫含量，同时也可以提高LF精炼炉炉衬的寿命。4.钢水精炼时所喂的钙线有利于净化钢液，促进钢液中夹杂物球化变性，这些都有利于提高钢质量。5.喂线工艺具有:合金收得率高为：8593；合金量易控制，数量准确；脱氧、脱硫效果良好；降低夹杂物级别，减少夹杂含量，改变夹杂物形貌；无污染，环境保护好；投资少，占地面积少，工程时间短等很多优点。6.唐钢FTSR薄板坯连铸机，由于采用了H2结晶器以及精炼设备提供的高质量的钢水，可以浇注包晶钢等裂纹敏感性钢种。表9 唐 钢 一 炼 钢 厂 转 炉 钢 水 成 分序号炉号CMnSPSiAltAls1H2-17520.150.180.0240.0070.0242H2-17530.170.260.0240.0090.0473H2-17550.160.310.0230.0090.064H1-18820.130.270.0260.0100.045H1-18830.160.290.0310.0110.0096H1-19770.170.370.0090.0130.030.0260.0237H1-19780.150.320.0200.0130.030.0070.00668H2-18410.180.350.0080.0120.050.0080.0079H2-18420.200.330.0160.0100.0710H2-18580.170.320.0100.0130.090.0270.01811H2-18590.150.320.0080.0130.090.0540.05112H2-18600.150.280.0090.0110.060.0270.02513H2-18610.150.280.0080.0150.050.0140.01314H2-19620.140.250.0120.0100.060.0230.02215H1-18840.150.270.0240.0090.010.0050.00416H1-20330.180.340.0210.0110.030.0200.01917H1-17700.160.350.0050.0110.010.0080.00718H1-17710.150.300.0160.0110.010.0030.00219H1-17720.170.330.0080.0120.010.0110.01020H1-17730.160.310.0230.0130.010.0170.01521H1-18840.150.270.0240.0090.010.0050.00422H2-16740.190.290.0070.0080.100.0690.06323H2-16750.150.310.0150.0090.070.0090.00824H2-16760.130.320.0080.0170.030.0290.02425H2-16770.170.300.0100.0160.040.0210.01826H1-17500.150.290.0140.0160.020.0130.0927H1-17510.190.310.0220.0130.01428H2-18390.180.390.0170.0130.0629H2-18400.170.280.0190.0090.0430H1-19020.180.350.0130.0160.010.0040.003表 10 唐 钢 一 炼 钢 厂 LF 精炼 炉 操 作 记 录序号炉 号钢种钢水量（ton）钢水温度（）精炼时间（min）喂 线（m）钢水化学成分（%）氩气流量（Nl/min）铝线钙线CMnSPSiAltAlSCaOppm1H2-1752SS400161实浇15215921312509000.170.290.0110.0230.050.0380.0370.00247.32132H2-1753SS400163实浇1521557571007000.180.340.0090.0120.050.0240.0231.51783H2-1755SS400163实浇15215805820010000.190.340.0030.0130.080.0290.0250.00532.22134H1-1882SS4001641576613007000.180.300.0060.0110.060.0270.0260.00434.32165H1-1883SS400155 1581533507000.200.350.0020.0100.060.0240.0230.00358.52196H1-1977SS4001581587872507500.190.390.0020.0130.060.0220.0210.00397H1-1978SS4001651582603507000.170.330.0040.0140.060.0360.0330.00598H2-1841SS4001371582549000.190.350.0030.0120.100.040.0310.00379H2-1842SS400149157835807000.210.360.0060.0110.080.0300.0290.004210H2-1858SS4001641586802007000.180.330.0030.0140.110.0280.0240.00411H2-1859SS4001481579626500.210.320.0030.0140.100.0340.0310.004712H2-1860SS400180157960808000.190.290.0050.0110.070.0430.0420.003513H2-1861SS4001591585562508500.190.290.0030.0150.060.0280.0270.007314H2-1862SS4001801581411507000.180.260.0050.0100.060.030.0280.004915H1-1884SS4001741582494007000.210.300.0070.0100.030.0300.0290.004916H1-2033SS4001611578492007000.190.350.0030.0110.040.0250.0230.002417H1-1770SS40015615871002809000.190.360.0030.0120.030.0290.0250.003618H1-1771SS4001621590803306500.180.340.0080.0150.010.0190.0180.003219H1-1772SS40015615851033007500.190.350.0030.0130.030.0320.03020H1-1773SS40017915891082507000.200.340.0060.0150.030.0250.0230.003821H1-1884SS4001741582494007000.210.300.0070.0100.030.0300.0290.004922H2-1674SS4001471595586500.180.300.0030.0080.130.0360.0340.004423H2-1675SS4001591586483008000.180.310.0070.0090.110.0420.0370.005024H2-1676SS4001591596611507000.200.340.0020.0170.060.0360.0340.003825H2-1677SS4001611589572507500.180.320.0030.0180.0050.0310.0280.004826H1-1750SS40015815961052406000.190.310.0030.0180.040.0270.0250.004027H1-1751SS4001601601923007000.190.340.120.0160.030.0040.0030.004028H2-1839SS4001541579601306300.180.300.0030.0120.100.0300.0290.004029H2-1840SS4001581589451806500.180.320.0060.0090.060.0350.0340.003830H1-1902SS40016616111103306500.190.360.0050.0160.020.00400.0380.0041RH精炼炉工艺1RH的历史与发展RH精炼全称为RH真空循环脱气精炼法。于1959年由德国人发明，其中RH为当时德国采用RH精炼技术的两个厂家的第一个字母。真空技术在炼钢上开始应用起始于1952年，当时人们在生产含硅量在2%左右的硅钢时在浇注过程中经常出现冒渣现象，经过各种试验，终于发现钢水中的氢和氮是产生冒渣无法浇注或轧制后产生废品的主要原因，随之各种真空精炼技术开始出现，如真空铸锭法、钢包滴流脱气法、钢包脱气法等，从而开创了工业规模的钢水真空处理方法，特别是蒸汽喷射泵的出现，更是加速了真空炼钢技术的发展。随着真空炼钢技术的开发与发展，最终RH和VD因为处理时间短、成本低、可以大量处理钢水等优点而成为真空炼钢技术的主流，70年代开始随着全连铸车间的出现，RH因为采用钢水在真空槽环流的技术从而达到处理时间短、效率高、能够与转炉连铸匹配的优点而被转炉工序大量采用。RH从开始出现到现在40多年来，有多项关键性技术的出现，从而加速了RH精炼技术的发展。表1为40多年来RH技术的发展情况。表1 RH技术发展情况内容技术发展情况效果耐火材料1965年采用镁铬砖砌筑内衬提高寿命RH-OB1972年室兰厂出现直空槽吹氧技术可以脱碳轻处理技术1977年大分厂开发了轻处理技术大幅度降低成本化学升温1978年出现化学升温,RH可以调节温度满足连铸要求增大驱动气体流量1978年实现浸泽管两段吹氩技术增加环流速度自动化技术1980年大分厂实现全自动化操作节省人力、减少错误RH-KTB1986年川崎厂用顶枪吹氧解决真空槽结冷钢问题真空槽九十年代德国MEVAC把真空槽改成整体式及焊接的浸泽管提高耐材寿命RH-MFB1992年广钿厂开发RH多功能喷嘴顶枪技术更加完善2RH系统概述RH系统设备是一种用于生产优质钢的钢水二次精炼工艺装备。整个钢水冶金反应是在砌有耐火衬的真空槽内进行的。真空槽的下部是两个带耐火衬的浸渍管，上部装有热弯管。被抽气体由热弯管经气体冷却器至真空泵系统排到厂房外。钢水处理前，先将浸渍管浸入待处理的钢包钢水中。当真空槽抽真空时，钢水表面的大气压力迫使钢水从浸渍管流入真空槽内(真空槽内大约0.67mbar时可使钢水上升1.48m高度)。与真空槽连通的两个浸渍管，一个为上升管，一个为下降管。由于上升管不断向钢液吹入氩气，相对没有吹氩的下降管产生了一个较高的静压差，使钢水从上升管进入并通过真空槽下部流向下降管，如此不断循环反复。在真空状态下，流经真空槽钢水中的氩气、氢气、一氧化碳等气体在钢液循环过程中被抽走。同时，进入真空槽内的钢水还进行一系列的冶金反应，比如碳氧反应等;如此循环脱气精炼使钢液得到净化。经RH处理的钢水优点明显:合金基本不与炉渣反应，合金直接加入钢水之中，收得率高;钢水能快速均匀混合;合金成分可控制在狭窄的范围之内;气体含量低，夹杂物少，钢水纯净度高;还可以用顶枪进行化学升温的温度调整，为连铸机提供流动性好、纯净度高、符合浇铸温度的钢水，以利于连铸生产的多炉连浇。3真空泵工作原理在工业炼钢生产中，现经常采用的抽真空设备主要有罗茨泵、水环泵和蒸汽喷射泵，其中以水环泵和蒸汽喷射泵最为常见。1）水环泵工作原理水环泵中带有叶片的转了被偏心的与泵的壳体相配合，在泵体中装有适量的水作为工作液。当叶轮顺时针方向旋转时，水被叶轮抛向四周，由于离心力的作用，水形成了一个决定于泵腔形状的近似于等厚度的封闭圆环。水环的下部分内表面恰好与叶轮轮毂相切，水环的上部内表面刚好与叶片顶端接触(实际上叶片在水环内有一定的插入深度)。此时叶轮轮毂与水环之间形成一个月牙形空间，而这一空间又被叶轮分成和叶片数目相等的若干个小腔。如果以叶轮的下部0为起点，那么叶轮在旋转前180时小腔的容积由小变大，且与端面上的吸气口相通，此时气体被吸入，当吸气终了时小腔则与吸气口隔绝;当叶轮继续旋转时，小腔由大变小，使气体被压缩;当小腔与排气口相通时，气体便被排出泵外。2）蒸汽喷射泵工作原理喷射泵是由工作喷嘴和扩压器及混合室相联而组成。工作喷嘴和扩压器这两个部件组成了一条断面变化的特殊气流管道。气流通过喷嘴可将压力能转变为动能。工作蒸汽压强和泵的出口压强之间的压力差，使工作蒸汽在管道中流动。在这个特殊的管道中，蒸汽经过喷嘴的出口到扩压器入口之间的这个区域(混合室)，由于蒸汽流处于高速而出现一个负压区。此处的负压要比工作蒸汽压强和反压强低得多。此时，被抽气体吸进混合室，工作蒸汽和被抽气体相互混合并进行能量交换，把工作蒸汽由压力能转变来的动能传给被抽气体。通常单级喷射器的压缩比不超过12，由于真空处理的压力为0.67mbar以下，需要的压缩比在1520左右，单机泵无法满足要求，实际上包括VD,VOD,RH设备上所用的喷射泵都有多极泵串联逐级压缩而组成的真空泵系统。在真空系统中一般兜有冷凝器，冷凝器的作用是将混合物中的可凝性蒸汽部分凝结排除，以减少下级喷射器的负荷。3）特点及应用水环泵中气体压缩是等温的，故可抽除易燃、易爆的气体，此外还可抽除含尘、含水的气体，但其极限真空度较低，一般应用在蒸汽资源较少的厂家作为末级泵使用，如唐钢。蒸汽喷射泵具有抽气能力大、抽气速度快、对被抽气体介质适用能力强、结构简单无传动部件、操作简单等特点在冶金系统大量采用。如莱钢特殊钢厂二炼车间的VD采用4级蒸汽喷射泵，炼钢厂的RH采用5级蒸汽喷射泵。4RH处理模式及工艺流程1）处理模式RH处理根据钢种要求不同，可分为轻处理模式、中间处理模式、深脱碳处理模式和特殊处理模式。轻处理模式针对钢种以低碳铝镇静钢为主，钢种主要特点是含碳量较低(0.02%0.06%)、低硅(0.03%)，代表钢种有SPHC,SS400等。处理特点是真空度要求较低，一般控制在67kPa左右;处理时间短，一般处理时间小于15min，环流气体流量控制较低。对转炉要求控制C,N，转炉过来的钢水可以是带氧钢或者脱氧钢，对脱氧钢要求碳基本符合要求。中间处理模式与轻处理基本差不多，其要求钢水碳成份一般在0.01%0.03%，要求转炉过来的钢水必须是带氧钢(目的是