210吨RH精炼炉真空碳脱氧速率的研究

赵 珉

（山东钢铁集团日照有限公司炼钢部，山东 济南 276800）

目前，伴随着我国国内石油、化工、水电等多个工业的全面发展，使得对于水电与核电这类品种的钢的质量有了新的要求，随之而来的是此类钢种的需求也越来越多。这种钢种的特点是针对硫、硼以及气体、探伤等要求更加严格，尤其是由于硅含量较低，使得精炼炉的冶炼工艺的优化、选择就尤为重要了。经过之前经验的积累，文章采用CaO-CaF-A120的渣系、CaO-SiO的渣系及CaO-CaF的液系，利用精炼炉真空碳脱氧技术，能够达到使用的要求。

1 RH精炼炉工艺流程

RH精炼炉也被称为RH真空循环脱气精炼法，是20世纪中期德国人发明的。这种技术是在实际生产中产生的，人们发现在硅含量2%左右时，浇筑的过程中常常出现冒渣的现象，经过多重的实验，发现钢水中的氢和氮是现象产生的主要原因。之后便有了各种工艺的真空精炼技术，比如真空铸锭、钢包滴流脱气法等等，以及后来的真空碳脱氧技术。伴随着真空炼钢的技术愈加成熟，RH在处理工程中有处理周期短、效率高、匹配性能强等优点，而被转炉众多工序所大量使用。

RH精炼炉系统是一种二次加工的精炼技术，整个工艺都是在真空槽内进行，并且镶嵌有耐火衬。在真空槽下面有浸渍管，上面有热弯管，被抽取的气体经过弯管冷却在排除厂外。真空槽由于已经抽走空气，在大气压的作用下，会使钢水流入真空槽，并且真空槽连接着浸溃管，一个上升、一个下降，由于连通的原理，产生了静压差，使钢水在上升管中流入时经过真空槽的下半部分再流进下降管。在冶炼过程中，这个工艺流程往复循环，一些不必要气体便抽走，达到精炼钢的目的。

使用RH精炼炉真空下脱氧的优势十分明显，在冶炼过程中合金可以不与炉渣作用，直接放入钢水中，这样损伤小，转化效率高，并且融合速率快，可控制性强，这些都能够大大节省冶炼过程，化繁为简。此外，合金的成分在此过程中也可以做到随时控制，冶炼完杂质少、效果好、纯净度高等等，这些都有利于大型生产，多炉联合作业。

2 影响RH精炼炉脱氧速率的因素

2.1 真空度

根据查阅的资料表明，RH精炼炉对于脱氧的影响因素主要表现于两个方向，从一个角度来看，精炼炉真空度的高低影响着氧气的分压。研究表明，当RH精炼炉的真空度低于200Pa时，脱氢速率较快，而高于200 Pa时，脱氧速率明显下降，较为迟缓。根据这项研究，在实际处理过程中，通常采用预抽真空的方法，尽量来缩短抽取空气的时间，提高转换的效率。

图1

2.2 真空处理时间

图2

从热力学及动力学角度来看，在真空槽的真空度保持在一定的范围内时，真空处理时间就会成为最为主要的影响因素，从下图中也可以看出，随着处理时间的增加，钢水中的氧含量在逐渐递减，并且在5～10min时，下降速率最快。真空处理时间越长，钢水中氧的含量越低，达到20min时，已经接近稳定状态基本保持不变。这个时候已经处于平衡，再延长时间也是没有任何效果的。

2.3 真空槽及浸渍管

此外仍存在着影响因素，比如真空槽与浸渍管，这两种影响是不能忽略的。在冶炼的过程中浸渍管是与钢水有着直接接触的，在使用之前，务必要确保浸渍管的干燥，一定要预先烘干，并进行检查维护。直接接触必然会导致相互的反映与作用，若残存水或者其他杂质就会导致钢水反应产生更多的氧。这会造成不必要的影响。

3 提高RH精炼炉脱氧效率的方法

3.1 优化精炼造渣还原技术

对于RH精炼炉将精炼的炉渣与顶渣以适当的配比进行融合，并且利用动力学和热力学的原理，对精炼渣进行前期的溶解，根据钢水的冲力，能够顺势将融合的顶渣溶解，大大缩减了RH精炼炉的熔渣量，相应的熔渣时间大大缩短，既能保证渣料的熔化，又能够缩短时间，提高后续的脱氧效率。经过反复验证和之前的经验总结，可以确定在石灰与萤石的比例为4：1时，是最佳的配比。

3.2 做好温度控制

温度在钢的冶炼中起到了决定性的作用，对于脱氧、脱硫、去渣都有一定的效果。设置精确的温度控制设备，能够使RH精炼炉提供合适的钢水温度。脱氧的反映是一个吸收热量的过程，适当的提升温度能够加速脱氧反应速率，提升脱氧的效果，从热力学角度来看，提供了良好的反应条件。但要注意的是，一定要控制好温度，不能一味地增加温度，温度过高会损害钢包的使用寿命，还有电力供应的成本也会大大增加。

3.3 对炉渣性能判断及调整

提高RH精炼炉真空状态下的脱氧速率是一个动态的过程，在这个实施的过程中，我们要根据实际情况进行及时的调整，主要是依靠炉渣成分性质的化验来判断RH精炼炉所处的运行状态。所以对炉渣进行性能检测以及及时能够进行调整都是必不可少的环节。在一般情况下，RH精炼炉炉渣颜色会随着脱氧程度不同而呈现出不同的状态，因此可以通过对炉渣的形状、颜色的判断来进行判断，从而制定相应的调整方案，以用于增加脱氧速率。

4 结语

根据以上对RH精炼炉的工艺流程、影响RH精炼炉脱氧速率因素及提升RH精炼炉脱氧速率方法的论述，对RH精炼炉真空状态下的脱氧过程有了初步的了解。真空度、真空处理时间以及真空槽及浸渍管的不同状态都会影响真空脱氧速率，而提升速率可以从优化精炼造渣工艺、维持好冶炼温度以及及时判断炉渣的性能并作出相应的调整等方面进行改进。