RH精炼技术的应用与发展

满足不锈钢生产的要求 ,所以 R H2O 技术未能得
到广泛运用 。
2 . 2 R H2OB 真空吹氧技术
1972 年新日铁室兰厂根据 VOD 生产不锈钢
的原理 ,开发了 R H2OB 真空吹氧技术[9 ] 。使用
真空吹氧精炼技术可进行强制脱碳 、加铝吹氧升
高钢水温度 、生产铝镇静钢等 ,减轻了转炉负担 ,
表 1 我国 RH装置台数及容量
厂名
太原钢铁公司 鞍山钢铁公司 本溪钢铁公司 宝钢股份公司
上钢一厂 武汉钢铁公司 攀枝花钢铁公司 台湾中钢公司
容量/ t
70 200 150 300 ,300 ,250 150 70 ,70 ,300 160 150 ,150 ,250 ,250
台数
1 1 1 3 1 3 1 4
Application and development of RH ref ining technology XU Guo2qun
( Technolo gy Center of Bao shan Iro n & Steel CO. ,L t d. , Shanghai 201900 , China)
日本在 R H 技术日趋完善的过程中作出了 重要贡献 。1963 年日本引进 R H 真空精炼技术 后 ,在脱氢的基础上又开发了脱碳 、脱氧 、吹氧升 温 、喷粉脱硫和成分控制等功能 ,使改进后的 R H 法能进行多种冶金操作 ,更好地满足了扩大处理 钢种范围 、提高钢材质量的要求 。
1965 年 ,我国大冶钢厂从原西德引进了 70 t R H 装置[3 ] ,循环式真空脱气处理的优势逐渐得 到认识 ,武钢 、宝钢 、攀钢等多家钢铁企业也相继 采用了该项技术 ,至 2002 年 ,我国 R H 装置台数 及处理能力见表 1[4 ,5 ] 。

2 RH吹氧脱碳及相关技术的发展
R H 真空精炼过程中 ,主要靠钢水中的氧进
行脱碳 ,脱碳反应方程式如下 :
[ C ] + [ O ] = CO
(1)
脱碳反应动力学可用式 (2) 描述 :
Ct = C0 exp ( - Kc ·t)
(2)
Kc = ( W / V ) ·[ A K/ ( W + A K) ]
提高了转炉作业率 ,缩短了冶炼时间 ,降低了脱氧
铝耗 。
R H2OB 真空吹氧技术在 20 世纪 80 年代得
到了较快发展 ,但也存在不足 :吹氧喷嘴寿命低 ,
降低了 R H 设备的作业率 ;喷溅严重 ,增加了 R H
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炼 钢
第 22 卷
真空室的结瘤 ,延长了清除结瘤及辅助作业时间 , 要求增加 R H 真空泵的能力 。这些问题 ,阻碍了 R H2OB 真空吹氧技术的进一步发展[6 ] 。
(1) 优化工艺 、设备参数 ,扩大处理能力 ; (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 。
采用 R H 工艺能够达到以下效果 : (1) 脱氢 。经循环处理后 ,脱氧钢可脱 w ( H) 约 65 % ,未脱氧钢可脱 w ( H) 约 70 % ;使钢中的 w ( H) 降到 2 ×10 - 6 以下 。统计分析发现 ,最终氢 含量近似地与处理时间成直线关系 ,因此 ,如果适 当延长循环时间 ,氢含量还可以进一步降低 。 (2) 脱氧 。循环处理时 ,碳有一定的脱氧作 用 ,特别是当原始氧含量较高 ,如处理未脱氧的 钢 ,这表明钢中溶解氧的脱除 ,主要是依靠真空下 碳的脱氧作用 ; 如 R H 法处理未脱氧的超低碳 钢 , w (O) 可由 (200～500) ×10 - 6 降到 (80～300) ×10 - 6 ,处理各种含碳量的镇静钢 , w (O) 可由 (60 ～250) ×10 - 6 降到 (20～60) ×10 - 6 。 (3) 去氮 。与其他各种真空脱气法一样 , R H 法的脱氮量也是不大的 。当钢中原始含氮量较低 时 ,如 w (N) < 50 ×10 - 6 ,处理前后氮含量几乎没 有变化 。当 w (N) > 100 ×10 - 6 时 ,脱氮率一般只 有 10 %～20 %。 (4) 脱气钢的质量高 。真空循环脱气法处理
Abstract : The p resent paper int roduces applicatio n and develop ment of R H refining p rocess and t he R H multif unctio n refining technolo gy , analyzes t he p rocess feat ures of technolo gies R H , R H2OB , R H2KTB , R H2M FB , R H2PB , R H2P TB , M ESID and co m2 pares t he metallurgical f unctio ns of t ho se technologies each wit h t he ot her . Key words : multip urpo se seco ndary refining ; R H ; o xygen2blowing ; powder injectio n
应用 R H2KTB 技术 ,在 KTB 脱碳的同时 ,脱 碳反应生成的 CO 气体在真空槽内二次燃烧放出 热量 ,可补偿脱碳精炼中钢液的温度损失 ,可降低 转炉的出钢温度 ;不需要延长精炼时间 ,可获得高 的脱碳速度 ;在转炉出钢终点 w ( C) > 0 . 05 %的 情况下冶炼超低碳钢 ,脱碳过程中不会发生强烈 喷溅 ,减少了 R H2OB 工艺中的氩气的消耗[6 ] ;使 用灵活 ,操作简便 。虽然 R H2KTB 技术也有其不 足之处 (如增加了氧枪及其控制系统 ,要求真空室 有更高的高度) ,但在现有的真空吹氧技术中仍不 失为佼佼者 。
(5) 经济效果好 。采用 R H 工艺后 ,可以缩 短生产周期 ,提高收得率 ,节约脱氧剂及合金元 素 ,改善钢质量 ,而且脱气处理后一般可缩短热处 理时间 ,获得较好的经济效果 。实践证明 ,真空脱 气不会增加每吨钢的生产成本 ,对于一些钢种还 会明显地降低成本 。
R H 工艺能够准确控制和迅速达到预先规定 的冶金目标 (这对连续浇铸来说十分必要) ,温度 损失小 ,故在超低碳深冲钢的生产方面发挥着极 为重要的作用 。至 20 世纪 90 年代中期 , R H 真 空精炼处理水平和配套技术已达到相当完善和成 熟 ,容量从几十吨至340 t ,有 130 余套设备投入 使用[2 ] ,韩国浦项 、日本新日铁 、德国蒂森克虏伯 等国外钢铁公司都采用了 R H 装置 。
2 . 3 R H2KTB 真空吹氧技术
1986 年日本原川崎钢铁公司 (现已和 N KK 重组为 J EE 公司) 在传统的 R H 基础上 ,成功地 开发了 R H 顶吹氧 ( R H2KTB) 技术 ,将 R H 技术 的发展推向一个新阶段 。R H 装置上采用 KTB 技术[10 ] ,在脱碳反应受氧气供给速率支配的沸腾 处理前半期 ,向真空槽内的钢水液面吹入氧气 ,增 大氧气供给量 ,因而可在 [ O ]较低的水平下大大 加速脱碳 。在钢中 w ( C) > 0 . 03 %的高碳浓度 区 , KTB 法的脱碳速率常数 Kc = 0 . 35 , 比常规 R H 法大 ;在钢中 w (C) > 0 . 01 %的范围内 ,主要 由吹氧来控制脱碳反应 ,脱碳速度随着 [ O ] 的增 加而增加 ;而在钢中 w ( C) ≤0 . 01 %下吹氧的意 义就不大了 。因此 ,使用 R H2KTB 法 ,转炉出钢 钢水 w (C) 可由0 . 03 %提高到0 . 05 % ,并可以用 高碳铁合金代替低碳铁合金作为 R H 合金化的 原料 。
作者简介 :徐国群 (1963 - ) ,男 (汉族) ,江西宜丰人 ,宝山钢铁股份有限公司技术中心 ,教授级高工 。
第1期
徐国群 : R H 精炼技术的应用与发展
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的钢种范围很广 ,包括锻造用钢 、高强钢 、各种碳 素和合金结构钢 、轴承钢 、工具钢 、不锈钢 、电工 钢 、深冲钢等 。钢液经处理后可提高纯净度 ,使纵 向和横向机械性能均匀 ,提高延伸率 、断面收缩率 和冲击韧性 。对于一些要求热处理的钢种 ,脱气 处理后一般可缩短热处理时间 。
2 . 4 R H2M FB 多功能喷嘴技术
(3)
式 (2～3) 中 , t 为时间 ,min ; Ct 为 t 时间的碳
质量分数 , % ; Co 为处理前的碳质量分数 , % ; Kc
为反 应 速 率 常 数 , min - 1 ; W 为 钢 水 环 流 量 , t/
min ;V 为钢水的体积 ,m3 ; A K 为脱碳反应的容积
常数 ,m3 / s 。
R H 法是一种重要的炉外精炼方法 , 具有处 理周期短 、生产能力大 、精炼效果好 、容易操作 等一系列优点 , 在炼钢生产中获得了广泛应用 。 到目前为止 , R H 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 生产超低碳钢方面表现出了显著的优越性 , 是现 代化钢厂中一种重要的炉外处理装置 。
1 RH精炼技术的开发与应用
最初开发应用 R H 的主要目的是对钢水脱 氢 ,防止钢中白点的产生 ,因此 , R H 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 年代 ,随着汽车工业对钢水质量 的要求日益严格 , R H 技术得到迅速发展 。这一 时期 R H 技术发展的主要特点如下 :
R H 精炼技术的发展方向是多功能化 ,除脱 气功能外 ,还增加了真空脱碳 、脱硫 、成分微调和 钢水热补偿等多种功能 ,为了加速脱碳 ,还出现了