RH精炼炉生产工艺

1、RH 精炼炉（柳钢）作者：梁文彪1 1RHRH 的历史与发展RHRH 精炼全称为 RHRH 真空循环脱气精炼法。于 19591959 年由德国人发明，其中 RHRH 为当时德国采用 RHRH 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 19521952年，当时人们在生产含硅量在 2%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

2、着真空炼钢技术的开发与发展，最终 RHRH 和 VDVD 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，7070 年代开始随着全连铸车间的出现，RHRH 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。RHRH 从开始出现到现在 4040 多年来，有多项关键性技术的出现，从而加速了 RHRH 精炼技术的发展。表 1 1 为 4040 多年来 RHRH 技术的发展情况。表 1 1RHRH 技术发展情况内容技术发展情况效果耐火材料1965 年采用镁铭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

3、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瀛技术增加环流速度自动化技术1980 年大分厂节省人力、减少实现全自动化操作错误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2RH2RH 系统概述RHRH 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

4、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 0.67mbar0.67mbar 时可使钢水上升 1.48m1.48m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僦气，相对没有吹僦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僦气、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

5、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 RHRH 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 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 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

6、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 0。为起点，那么叶轮在旋转前 180180。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 2）蒸汽喷射泵工作原理喷射泵是由工作喷嘴和扩压器

7、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 12,12,由于真空处理的压力为 0.67mbar0.67mbar 以下，需要的压缩比在 15201520 左右，单机泵无法满

8、足要求，实际上包括 VD,VOD,RHVD,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 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 VDVD 采用 4 4 级蒸汽喷射泵，炼钢厂的 RHRH 采用

9、5 5 级蒸汽喷射泵。4RH4RH 处理模式及工艺流程1 1）处理模式RHRH 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%0.02%0.06%0.06%）、低硅（w w0.03%0.03%）, ,代表钢种有 SPHC,SS400SPHC,SS400 等。处理特点是真空度要求较低，一般控制在 6 67kP7kPa a左右;处理时间短，一般处理时间小于 15min15min, ,环流气体流量控制较低。对转炉要求控制 C,N,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

10、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%0.01%0.03%,0.03%,要求转炉过来的钢水必须是带氧钢 （目的是脱碳） 。 对象钢种为对 H H 不敏感， 但使用条件较为严格； 不含 Cr,NCr,Ni i的耐候钢；低等级管线钢；强度级别不太高的管线钢等。代表钢种如 DIDI 材（易拉罐）,X65,SM490,X65,SM490 等。深脱碳处理模式针对钢种为超低碳钢，代表钢种为 IFIF 钢，也就是平常俗称的汽车板钢。其要求的钢种碳含量小于 100Ppm100Ppm, ,现在日本达到的水平为 W13ppm,W13ppm,我国宝钢也基本达到这个水平，其对

11、 C,N,O,SC,N,O,S 都有非常严格的要求。工艺特点是要求真空度高，达到 65Pa65Pa 以下;要求转炉钢水为带氧钢，带氧量控制在 400400800Ppm800Ppm 之间，碳含量小于 0.05%,0.05%,氮含量较低；处理时间长，脱碳时间大于 15min15min，冶炼时间大于 30min;30min;对环流气体的控制较为严格。特殊处理主要是针对硅钢为主的一种处理方式，其实质是对深脱碳处理后的钢水进行Si,AlSi,Al 的合金化处理及钢水纯净化的处理。2 2）工艺简介待处理钢水包由行车吊运至 RHRH 钢包台车上，钢包台车开到真空槽下部的处理位置。并进行钢水液面高度人工判定。根据人工判定钢水液面高度，钢包被液压缸顶升（或将真空槽放下），使真空槽的浸渍管浸入钢水到预定的深度。同时，上升浸渍管以预定的流速喷吹僦气。随着浸渍管完全浸入钢液，真空泵启动。各级真空泵根据预先的抽气曲线进行工作。进行测温、取样、定氧操作。真空脱氢处理，将在规定时间及规定低压条件下持续进行循环脱气操作以达到氢含量的目标值。真空脱碳处理（低碳或超低碳等级钢水），循环脱气将持续一定时间以获得碳含量的目标值。在脱碳过程中，钢水中的碳和氧反应形成