【正文】 250t； 265t 2 第二 章 RH 工作原理 、 RH法工作原理 RH 法的基本結構如圖 21 所示。 各種主要精煉裝置 采用的手段與目的， 如表 12所示 。但爐外 精煉 技術仍處在不斷完善與發(fā)展之中。 （ 4） 爐外 精煉 技術的發(fā)展具有不斷促進鋼鐵生產流程優(yōu)化重組、不斷 提高過程自動控制和冶金效果在線監(jiān)測水平的顯著特點。優(yōu)質的特點最容易為人們所接受，高效的特點在提高整個生產流程的生產效率、朝緊湊化方向的發(fā)展過程中也逐漸地被人們認識到。這主要有高壽命精煉用耐火材料及熱噴補技術和裝備；適用于 鋼包精煉 的高 供氣強度底吹元件；純凈鋼爐外 精煉 所需要的 痕量元素分析技術；以爐外 精煉 為重點的計算機生產管理、物流控制技術等。多功能化是指由單一功能 的爐外 精煉 設備發(fā)展成為多種 精煉 功能的設備和將各種不同功能的裝置組合到一起建立綜合處理站。又如在我國特有的中、小冶煉爐占很 大比例的條件下，中小鋼廠爐外 精煉 還沒有 廣泛應用 。 ● 爐外 精煉 技術相關配套設備、材 料同 步發(fā)展，基本滿足了國內各類爐外 精煉 設備的不同層次的需要。到 2020年，包括 RH、 LF 在內的主要鋼水 精煉技術， 均具備了完全立足國內并可參與國際競爭的水平。 強調在線是指在合理選擇處理方法的前提 下，要從加強經營管理入手，把爐外 精煉 技術納入分品種的生產工藝規(guī)范中去 ，保證在生產中正常運行；也是指在加強設備維修的前提下，確保設備完好，保證設計規(guī)定的功能要求，確保作業(yè)率；還意味著要充分發(fā)揮設備潛力，達到或超過設計能力。 合理選擇是指在選擇爐外 精煉 方法時，要首先明確各種爐外處理方法所具備的功能，結合產品要求，做到功能 對口。不僅裝備數(shù)量增加，處理量也由過去的 占鋼水 的 2%以下，持續(xù)增長，到 1998年已均達 20% 以上。 80 年代，國產的 LF 鋼包精煉爐、合金包芯線喂 線設備 、噴射冶金等鋼水精煉技術得到了初步的發(fā)展 ， 這期間寶鋼引進了現(xiàn)代化的大型 RH 裝置（并進而實現(xiàn)了 RHOB 的生產應用） 。 （ 2）與調整產品結構、優(yōu)化企業(yè)生產的專業(yè)化進程緊密結合。這一時期主要發(fā)展起來的代表技術有鋼水 RHKTB（相似的還有 RHMFP， RHOB等） 。 第三，爐外精 煉形成了真空和非真空兩大系列不同功能的系統(tǒng)技術。這個時期，爐外精煉技術的發(fā)展發(fā)生了三方面的根本變化： 第一，鋼水精煉最初 的目的是為了解決冶 煉爐不能順利生產 高質量品種，它已逐步成為大部分品種生產和全面提高質量的不可缺少的手段。如最早在 30 年代就開始應用的合成渣洗 精煉鋼水技術，至今仍被 應用。它包括：在鋼水包中，對鋼水的溫度、成分、氣體、有害元素與夾雜進行進一步的調整、凈化，達到潔凈、均勻、穩(wěn)定的目的 ；在中間包中促進氣體與夾雜上浮，穩(wěn)定全澆鑄過程的鋼水溫度（也稱中間包冶金）；在結晶器中去除鋼中夾雜，促進形核，均勻結晶。傳統(tǒng)的煉鋼設備和煉鋼工藝難以滿足用戶越來越高的要求 。 20 世紀 60 年代，在世界范圍內，傳統(tǒng)的煉鋼方法發(fā)生了根本性的變化，即由原來單一設備初煉及精煉的一步煉鋼法，變成由傳統(tǒng)煉鋼設備初煉，然后在爐外精煉的二步煉鋼法。因此，經濟有效的爐外 精煉 技術，不僅是鋼鐵產品最終質量保證的最重要的基礎，也使生產流程變得時間更短、更能有效銜接匹配，從而更加高效化、緊湊化。 40 年代初就有了真空模鑄的報道。 第二，爐外 精煉 技術不僅可以減少 硫等有害元素及氫、氧、氮等有害氣體及夾雜物，使連鑄坯生產工藝更加穩(wěn)定，減少工藝與質量事故，而且越來越顯示出協(xié)調生產節(jié)奏、 優(yōu)化銜接的關鍵作用。這個時期真空處理方法有：用于超低碳不銹鋼生產的 VODVAD 技術；用于生產不銹鋼、軸承鋼的 ASEASKF 技術；用于超低碳鋼生產的 RHOB 技術等。 爐外 精煉 技術發(fā)展的主要原因有兩個： （ 1）它與連鑄生產的迅速發(fā)展緊密相關。超低碳、超深沖、超低 磷、硫的優(yōu)質鋼材生產必須采用包括爐外 精煉技術在內的優(yōu)化工藝流程，這是爐外 精煉 技術迅速 發(fā)展 的另一個重要原因。國內精煉技術的發(fā)展應用 在開發(fā)高質量的鋼材品種和優(yōu)化鋼鐵生產中發(fā)揮了重要的作用。具體情況如表 11 所示。其次是考慮企業(yè)煉鋼生產工藝方式與生產規(guī)模、銜接匹配的合理性、經濟性。 9 這些指導思想對我國從 “ 八五 ” 開始直至現(xiàn)在爐外處理技術的發(fā)展起到了重要的推動作用。 50 多 年來，我國爐外 精煉 技術發(fā)展取得了顯著的成績，主要有： ● 廣大鋼鐵企業(yè)領導和技術人員對爐外 精煉 技術在鋼鐵生產中的作用和地位逐漸提高了認識，并越來越在企業(yè)技改和生產組織中成為工作的重點。 ● 形成了一批 “ 高爐 → 鐵水預處理 → 復吹轉爐 → 鋼水精煉 →連鑄 ” 或 “ 電爐 → 鋼水精煉 → 連鑄 ” 的現(xiàn)代化工藝流程，有強大的示范作用。還有我們擁有的高水平爐外 精煉 裝備，因技術的消化吸收與攻關研究和國外相比存在明顯的差距，不能充分發(fā)揮其功能與生產效率等。如 LFVD、 CASOB、 RHOB、 RHKTB，上 述裝置中分別配了喂合金線（鋁 線 ）、合金包芯線（ CaSi、 FeTi、 C 粉 等）等。它們已變成爐 外 精煉 系統(tǒng)工程技術中不可分割的重要組成部分。但節(jié)能降耗的特點，至今在各個鋼廠的生產實踐中仍有不同程度的差別和爭議。例如： LF 鋼包精煉技術促進了超高功率電爐生產流程的優(yōu)化； AOD、VOD 實現(xiàn)了不銹鋼生產流程優(yōu)質、低耗、高效化的變革等。未來 10 年之內，爐外精煉 技術仍將在以下的幾個重點方面取得進展： 12 ● 中間包冶金及結晶器冶金技術將逐漸顯示其對最終鋼鐵產品質量優(yōu)化的重要意義； ● 電磁冶金技術對爐外 精煉 技術的發(fā)展將起到積極的推動作用； ● 配套同步發(fā)展輔助技術，包括冶煉爐準確的終點控制技術、工序銜接技術智能化等； ● 無污染的 精煉 技術及過程的環(huán)保技術。 表 12 主要精煉裝置 采用的手段與目的 工藝 精煉手段 主要冶金功能 造渣 真空 攪拌 噴吹 加熱 合金 化 調溫 去除 夾雜 脫氣 脫 氧 脫 碳 脫 硫 鋼包吹氬 ● ● ● CASOB ● ● ● ● ● ● ● LF ● ● ● ● ● ● ● RHKTB ● ● ● ● ● ● ● ● VOD ● ● ● ● ● ● ● 13 目前世界上爐外精煉設備發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計，總數(shù)已超過一千多臺。它由吸入和排除鋼水的浸漬管和真空槽以及真空排氣裝置所組成。鋼水在真空室內脫氣后 ，因鋼水自重從另一側的浸漬管流回到鋼包內。這些實驗的結果證實， RH 法的攪拌機能是十分有效的。 RH 法的特征參數(shù) 處理容量、循環(huán)因數(shù)、處理時間、循環(huán)流量、真空度，真空泵的抽氣能力等參數(shù)都是循環(huán)脫氣法在設計和操作時應考慮的主要工藝參數(shù)。當處理容量小于 30 噸時，鋼液的溫降相當顯著。為了使鋼液充分脫氣，就要保證有足夠的脫氣時間。Qt 式中 w— 循環(huán)流量， t/min t— 脫氣時間， min 在脫氣條件（循環(huán)流量、驅動氣體流量、真空度）一定時，返回鋼包的鋼液氣體含量也就一定。它的大小主要決定于上升管直徑和驅動氣體的流量。以下就各種參數(shù)的影響情況進行討論。 （ c）吹入氣體深度 許多研究結果都表明，環(huán)流量與吹入氣體深度的平方根成正比。 真空度 真空度處于真空狀態(tài)下的氣體的稀薄程度稱為真空度，通常用氣體的壓強來表示。 真空循環(huán)脫氣過程中，氣體的析出速率是不同的。 第三 章 RH 生產工藝 循環(huán)脫氣法工藝是一種用于生產優(yōu)質鋼的鋼水二次精煉工藝。與真空槽連 20 通的兩個浸漬管，一個為上升管、一個為下降管。 氫→｛ H2｝→ 2[H] 氮→｛ N2｝→ 2[N] 氧→｛ O2｝→ 2[O] 鋼中氣體既可少量溶于鋼中形成固溶體，部分也可存在于板坯等氣泡或氣孔中，也可與鋼中其它元素形成氧化物、氮化物等以夾雜物形態(tài)出現(xiàn)。 去氣途徑 現(xiàn)代鋼鐵生產中，去氣途徑主要有三種： ●利用粗煉鋼階段脫碳反應所產生的強烈沸騰，將鋼中溶解的氣體排除。 ●真空處理 真空處理是將鋼液置于真空下，基于下述均方根定律，隨壓力下降，使鋼中氣體不斷被抽走并使之降到很低的水平。 就真空脫氫、脫氮及碳脫氧而言，由于反應產物是氣體，故按熱力學平衡原理，隨氣相壓力不斷降低，脫氣反應將不斷進行，直至達到某一壓力時，達到新的平衡狀態(tài)。 真空脫氣反應通?？煞譃橐韵聨讉€步驟： ●被去除元素擴散至反應界面 ●發(fā)生反應 就脫氫、脫氮而言，反應是指從原子狀態(tài)轉向分子狀態(tài)；對脫碳，脫氧反應是指碳氧反應生成一氧化碳氣體。不同 23 的處理方法對應不同的 RH 處理功能，可以達到不同的冶金效果。完全脫氧鋼水的輕處理模式工藝比較簡單，只是成分和溫度的調整。通過抽真空降低了碳氧反應的平衡，鋼水中的游離氧因和鋼水中的碳反應得以減少，這樣脫氧所需的合金鋁可以減少并保持在較低的水平。合金添加要盡量在處理前期進行，在達到高真空后即進行快速合金添加。含白點的鋼材，由于內部包含無數(shù)細微裂縫，使鋼塑性急劇下降，大部分將報廢。 （ b）在一定壓力下， [H]隨溫度升高而增大，但在二次精煉中，壓力對 [H]含量影響遠超過溫度。 （ b）氣泡大小及數(shù)量。 （ b）原材料、合金的影響 使用潮濕的原材料、合金時，鋼種氫含量明顯升高。當今真空脫碳法 已成為生產 IF 鋼之類的冷軋鋼板不可缺少的工藝環(huán)節(jié)。此溶解氧已足以將碳降至幾十 ppm