RH炉工作原理,主要功能

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1、一、前言1、RH 的历史与进展RH 精炼全称为：RH 真空循环脱气精炼法。于 1959 年由德国人制造，其中RH 为当时德国承受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头应用起始于 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常常消灭冒渣现象，经过各种试验， 最终觉察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 主要缘由，随之各种真空精炼技术开头消灭，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消灭，更是加速了真空炼钢技术的进展。随着真空炼钢技术的开发与进展，最终RH 和VD 由于处理时间短、

2、本钱低、可以大量处理钢水等优点而成为真空炼钢技术的主流， 70 年月开头随着全连铸车间的消灭，RH 由于承受钢水在真空槽环流的技术从而达处处理时间短、效率高、能够与转炉连铸匹配的优点而被转炉工序大量承受。RH 从开头消灭到现在 40 多年来，有多项关键性技术的消灭，从而加速了RH 精炼技术的进展。2、RH 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。整个钢水冶金反响是在砌有耐火衬的真空槽内进展的。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，钢水外表的

3、大气压力迫使钢水从浸渍管流入真空槽内。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展一系列的冶金反响，比方碳氧反响等;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:合金根本不与炉渣反响，合金直接参加钢水之中，收得率高;钢水能快速均匀混合;合金成分可掌握在狭窄的范围之内;气体含量低，夹杂物少，钢水纯洁度高;还可以用顶枪进展化学

4、升温的温度调整，为连铸机供给流淌性好、纯洁度高、符合浇铸温度的钢水，以利于连铸生产的多炉连浇。3、RH 精炼技术的开发与应用RH 真空循环脱气是介于炼钢与连铸之间的一个钢水精炼设备 , 其作用是提高钢水质量, 满足大批量生产IF 钢等高难度、高附加值产品的需要; 主要功能有脱碳、脱氧、脱气、脱硫、合金化成分调整、温度调整等。其中钢水温度的有效掌握是保证连铸工序顺畅的关键因素之一。最初开发应用RH 的主要目的是对钢水脱氢,防止钢中白点的产生,因此,RH 处理仅限于大型锻件用钢、厚板钢、硅钢、轴承钢等对气体有较严格要求的钢种,应用范围很有限。20 世纪 80 年月,随着汽车工业对钢水质量的要求日益

5、严格,RH 技术得到快速进展。这一时期 RH 技术进展的主要特点如下:(1) 优化工艺、设备参数,扩大处理力量;(2) 开发多功能的精炼工艺和装备;(3) 开发钢水热补偿和升温技术;(4) 完善工艺设备,纳入生产工艺在线生产,逐年提高钢水真空处理比例。4、RH 冶炼超低碳钢RH 法是一种重要的炉外精炼方法, 具有处理周期短、生产力量大、精炼效果好、简洁操作等一系列优点, 在炼钢生产中获得了广泛应用。到目前为止, RH 已经由原来单一的脱气设备转变为包含真空脱碳、吹氧脱碳、喷粉脱硫、温度补偿、均匀温度和成分等多功能的炉外精炼设备。而且随着技术的进步和精炼功能的扩展, 在生产 IF 钢方面表现出了

6、显著的优越性 , 是现代化钢厂中一种重要的炉外处理装置。IF 钢作为无间隙原子钢要求不断降低钢中碳含量,以提高冷轧钢板深冲性能.这就要求 RH 处理时,在生产允许的时间内把碳降至极低范围.另一方面, RH 处理同样要求RH 脱碳后的氧含量掌握在尽可能低的程度, 以削减钢中夹杂物, 提高 IF 钢性能. 因而必需争论RH 的碳氧反响, 系统分析和争论IF 钢生产的工艺制度,为此建立 RH 脱碳与脱氧模型, 通过模型定量分析各工艺参数对精炼过程及效果的影响,分析各种因素对于RH 碳氧反响的影响,寻求最优化的生产工艺参数,强化脱碳反响,同时满足IF 钢对质量的要求. 5、真空脱硫技术近年来, RH

7、真空脱硫技术渐渐受到人们的重视,这主要是由于 RH 真空脱硫具有以下独特的优越条件: RH 内高真空使钢液中氧活度降低,有利于脱硫反响的进展;在 RH 处理过程中脱硫避开了渣,所受钢包顶渣影响相对较小; 在 RH 过程中脱硫,由于隔绝大气因此避开了空气对钢液的污染。本文对 RH 真空脱硫技术进展了概述,期望为 RH 真空脱硫工艺操作及工艺优化供给参考。6、RH 生产钢种现有全部钢种几乎都能通过 RH 进展生产，但由于本钱较高，一般的普碳钢、低牌号合金构造钢不走 RH。RH 生产钢种一般为以下几种。6.1 一般焊接高强度钢钢种主要特点是依靠 C,Mn 作为提高强度的合金元素，这种钢种除要求成份外

8、，还要考核碳当量。低牌号对H 无要求，个别强度级别高的钢种对 H 要求2ppm，是铝硅冷静钢，生产工艺用LD-LF-RH 或者 LD-RH 。 最 常 见 钢 种 有 SS400,SM400,SS540,SM490,SM520,Wel-Ten590Re 等。6.2 管线钢制作输油输气用钢管的钢，称作管线钢。其要求有良好的焊接性能。各国均承受美国石油协会标准(API5L)。通用为 X 系列，如 X42-X46 为低强度管线钢，X50-56 为中强度管线钢，X60-X65-X70 为高强度管线钢，X80,X100,X110 为超高强度管线钢。同时，管线钢依据使用场合的不同，也有不同的要求。如我国四

9、川的自然气中含有H2S，易形成 H 裂纹，发生突然断裂，则要求在这里使用的管线钢有较高的抗HIC 性;如使用在海底的管线钢，则要求较高的抗海水腐蚀性能。管线钢要求焊接性能优良，WES,LR 不能高。高强度级别的管线钢，如X100 以上，要求裂纹敏感指数( Pcm )。管线钢强度级别的提高不是依靠 C,Mn 的提高来实现的，而是依靠轧制时的控轧控冷来实现的，通过控轧控冷得到超细晶粒的钢。强度级别高的钢种，需要添加微量元素，如Nb,V，B,Ti,Mo 等。对钢的纯洁度要求极高:一般S0.008%，高级的要求 S0.005%， 抗HIC 的要求S0.003%，对夹杂物形态、球状氧化夹杂要求严格。低强

10、度管线钢对H 无要求，高强度个别有要求，对 N 要求不严格。工艺要求铁水进展铁水预处理，转炉承受低硫吹炼法。一般LD-LF-RH，个别LD-RH。6.3 造船板及海洋探油平台用钢本钢种要求更好的焊接性能，对强度不过分追求(各国标准不同， 中国承受CCS 标准，根本上大同小异。依据强度分 A,B,D,E 四个系列， 其中E 系列需要过RH。6.4 耐候钢在钢中参加 P,Cu,Cr,Ni 等元素使之在自然环境下提高耐腐性能的专用钢种，要求耐腐性能是一般钢的 28 倍，同时具有较高的强度和肯定的焊接性能。一般分为经济性耐候钢、高耐候钢和焊接性耐候钢。6.5 硅钢硅钢是 RH 生产的较为高级的钢种，分

11、为热轧硅钢片和冷轧硅钢片，现在热轧硅钢片根本淘汰，冷轧硅钢片分无取向硅钢片和有取向硅钢片，我国武钢生产的为有取向硅钢片，宝钢生产的为无取向硅钢片。钢种要求超低碳、超低氮、超低硫，要求全氧较低，对 P 没有要求。工艺上要求铁水探脱硫，转炉低硫低氮吹炼法，不走 LF,RH 承受特别处理，必要时进展RH 喷粉处理。二、炉外精炼的根本原理1、炉外精炼的根本原理（1） 吹氩的根本原理：氩气是一种惰性气体，从钢包底部吹入钢液中，形成大量小气泡，其气泡对钢液中的有害气体H2、N2来说， 相当于一个真空室，使钢中HN进入气泡，使其含量降低，并可进一步除去钢中的O，同时，氩气气泡在钢液中上沲而引起钢液猛烈搅拌，

12、供给了气相成核和夹杂物颗粒碰撞的时机，有利于气体和夹杂物的排解，并使钢液的温度和成分均匀。（2） 真空脱气的原理：钢中气体的溶解度与金属液上该气体分压的平方根成正比，只要降低该气体的分压力，则溶解在钢液中气体的含量随着降低。2、炉外精炼的任务炉外精炼是把由炼钢炉初炼的钢水倒入钢包或专用容器内进一步精炼的一种方法，即把一步炼钢法变为二步炼钢法。炉外精炼可以完成以下任务：（1） 降低钢中的硫、氧、氢、氮和非金属夹杂物含量，转变夹杂物形态，以提高钢的纯洁度，改善钢的机械性能；（2） 深脱碳，在特定条件下把碳降到极低含量，满足低碳和超低碳钢的要求；（3） 微调合金成分，将成分掌握在很窄的范围内，并使其

13、分布均匀， 降低合金消耗，提高合金元素收得率；将钢水温度调整到浇铸所需要的范围内，削减包内钢水的温度梯度。3、RH 真空精炼装置的主要参数依据热力学规律，钢液内气体溶解度与钢液面上的气体分压力的平方根成正比，而钢液的脱碳反响，当反响生成的 CO 分压不断削减时，反响可以全都进展下去，真空处理即是利用真空作用，到达钢液脱气与脱碳的工艺目的。但从动力学的角度考虑，RH 的某些参数， 例如钢液循环速率、氩气流量，真空室与钢包的尺寸及真空系统力量等，对反响速率与最终精炼效果有及其主要的作用。下文主要阐述几个主要工艺参数确实定方法，分析RH 的进展趋势。a、钢水循环速度钢水循环速度是指单位时间内进入真空

14、室的钢水量，以 t/min 表示，也叫环流速度是衡量 RH 设备中钢水反响动力学条件的一个重要参数，目前技术进展趋势是使每分钟进入真空室的钢水量到达钢包内钢水总量的 70以上。最大环流速度取决于浸渍管内径、环流气体流量及工作真空度。选用较大的浸渍管内径及较低的环流气体流量有利于降低氩气消耗，并可使真空泵负荷降低，蒸汽和冷凝水消耗较少， 因此可降低运行本钱。b、真空系统力量的配置虽然国内外设计的真空泵系统中，4 级泵和 5 级泵的配置在国内都有应用，在实践中效果不分伯仲。而设计力量的计算方法也都大同小异。国内外真空泵抽气力量的打算常用统计方法和阅历方法，理论计算仅作为参考性依据。真空泵抽气力量的

15、设计有一个重要的原则是泵的性能在肯定范围内不受水温、水量、汽压、汽量和泄露量的影响， 因此项适当加大设计余量和抽气力量。c、提升气体流量的掌握提升气体流量通常是可由公式计算的，这些公式的依据是模型试验得出的曲线。对应不同的处理钢水量，有不同的提升气体范围，提升气体的喷管的设置现在的大多数做法是成环型布置，分上下两层， 每层均匀分布。对于100t 的RH 来讲，多为 12 个点，每三个点为一个掌握单元，单独掌握，以便流量调整，调整范围12.3m3/min。对于200t 的RH 来讲，多为 16 个点，每四个点为一个掌握单元，调整范围 2.32.8m3/min。需要指出的是，所谓的掌握通常在凹凸两挡之间调整，并没有厂商宣传的那么高深。d、钢包的主要尺寸由于VD 有净空的要求，钢包内钢水的净空最好在 1000mm 左右， 以确保脱碳反响空间。所以，在设计钢包时，多承受瘦高型， RH 的特点刚好相反，它需要在处理位钢包内壁和真空室外壁之间大于200mm 的空隙，假设有测温取样装置，可能此空隙要放大些，通常为400450mm，为留出更大的间距，有时还要将真空室和钢包偏心错开布置。由于需要人观看 RH 吸嘴插入的钢液面的状况，所以更期望钢包的设计以矮胖为好。假设钢包净空大于 lm 操作人就很难观看到钢液面，造成操作困难。所以最好钢液面上净空在 300mm 一 500m 之间。