RH炉外精炼的应用和研究
RH炉工作原理主要功能
RH炉工作原理主要功能工作原理:RH炉（Ruhrstahl-Heraeus炉）是一种常见的金属精炼设备，主要用于去除钢液中的氧、杂质和非金属夹杂物，提高钢液的纯度。
RH炉的工作原理是利用氧化还原反应和传质作用来实现钢液的精炼。
RH炉由一个底部放置的容器和一个顶部装有出气管的倾斜罩组成。
钢液通过底部的容器进入RH炉，并在倾斜罩下部形成一个浅池。
然后，通过向底部的容器注入氮气来施加压力，使得钢液从底部冲上到浅池，同时氮气还可起到搅拌钢液的作用。
在RH炉的顶部，有两个出气管：一个用于排出氮气，另一个用于排出带有氧、杂质和非金属夹杂物的气体。
这些气体经过处理后，再经过脱水除尘等工序，最后排出。
当钢液进入RH炉时，由于氮气的搅拌作用，使得钢液内部和外部的传质速率加快。
同时，氮气中的氧气可以与钢液中的杂质发生氧化反应，生成气相的氧化物。
这些氧化物可以通过气体相的传质过程逸出，从而实现对钢液的精炼。
主要功能:1.去除氧气：RH炉可以通过氧化还原反应将钢液中的氧气去除。
氧气是钢液中的一种有害杂质，会导致钢的气孔、氧化层、气泡形成，从而降低钢的强度、塑性和韧性。
RH炉通过施加压力和加热的方式，将氧气转化为氧化物，然后通过排气口排出。
2.去除杂质：钢液中常常含有硫、磷、氮等杂质元素，它们会影响钢的性能和成品的质量。
RH炉可以通过氧化还原反应和传质作用，有效地去除钢液中的杂质元素。
这些杂质元素会与氧气反应生成气相的氧化物，并通过排出的气体中去除。
3.去除非金属夹杂物：钢液中常常存在氧化铁、硅酸钙、氧化铝等非金属夹杂物。
这些夹杂物会降低钢的纯度，影响钢的物理性能。
RH炉可以通过施加压力和加热的方式，使得钢液和氧化物之间发生釜磨现象，从而将非金属夹杂物引发的气泡从钢液中移除。
4.调整钢液温度：RH炉可以通过加热或冷却钢液，来调整钢液的温度，使其达到炼钢工艺的要求。
钢液温度的调整对于炼钢过程中的物理和化学反应非常重要，能够影响钢液的精炼效果和成品的性能。
韶钢120 tRH精炼技术的应用研究
图 １ 钢 水 真 空 循 环脱 气装 置 基 本 工 作 原 理 示 意
●
２ Ｒ Ｈ钢水真空循环精炼技术 的应用
２１ Ｒ ． Ｈ精炼 工艺路 线的选 择
从 而提高脱 氢 的速 度 ； 于吹 氧加 铝 升 温后 的钢水 对 更需 加快环 流速 度 ， 快脱 氧及夹杂 物去 除 ； 加 合金投 人后 为保证 合金 均匀 ， 同时钢 中各种 夹杂物 上浮 ， 需
适 当增 加环 流气 量 以加 速成 分的均匀 及夹杂 物 的有 效 上 浮． 为此 通过 一 段 时 间 的摸 索 ， 析对 比 ， 定 分 制
Ｒ Ｈ投入 试生产 后 ， 针对 船板 钢 和 管线 钢 ， 用 采 了高炉铁水一 混 铁炉一 铁 水 预处 理一 转 炉一 Ｒ 真 Ｈ 空一 ｌ 号宽 板坯 连铸机 和高 炉 铁水一 混 铁 炉一 转 炉
— —
［ ＝ 刎
／ Ｐ
（） １
式 中：Ｈ ——钢水含氢量， １ 一； ［］ ×０
总第 １３期 ７
王进 文 ， ： 等 韶钢 １０ｔ Ｈ精炼技术 的应用研究 ２ Ｒ
４ ３
异 ， 降管返 回钢包 ． 经脱气 的钢液又 不断 从上 经下 未
不 同生 产条件 下 的脱 气处 理周期 ， 轻处 理 ３ ｎ 本 ０ｍｉ，
０ｒｎ 以达到去气、 ａ 去夹杂的 目的， 提高钢水 升管进入真空槽， 从而连续循环． １ Ｒ 图 为 Ｈ工作原 处理 ４ ｉ，
方面 ， 由于钢 液在浸 渍管 中 的流速 比较 大 ， 并且 吹气
侧 的搅拌 也很剧 烈 ， 渍 管 内壁 不 断地 受 到 冲刷 而 浸 使 其 内径 变大 ． 于是 ， 倘脱 氧产 物少 ， 渍 管 内径 随 浸 着 炉龄 的增加 而增 大 ； 之 ， 反 浸渍 管 内径减 小 ． 流 环 气 流量 控制在 整个 冶 炼 控 制过 程 中是 非 常重 要 的 ，
炉外精炼-RH
炉外精炼的基本原理：（1）吹氩的基本原理：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来说，相当于一个真空室，使钢中[H][N]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强烈搅拌，提供了气相成核和夹杂物颗粒碰撞的机会，有利于气体和夹杂物的排除，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。
（3）LF炉脱氧和脱硫的原理：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。
炉外精炼可以完成下列任务：（1）降低钢中的硫、氧、氢、氮和非金属夹杂物含量，改变夹杂物形态，以提高钢的纯净度，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，将成分控制在很窄的范围内，并使其分布均匀，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，减少包内钢水的温度梯度。
RH真空循环脱气法LF具有加热和搅拌功能的钢包精炼法处理过程：用钢包车将钢包送入处理位，使真空室下降或使钢包提升，以便使吸嘴浸入钢包内的钢液以下500mm。
然后启动真空泵。
由于真空室内压力下降，钢包内钢水被吸入真空室中。
由于吸嘴中的一个喷入氩气，另一个没有，钢水便开始反复循环。
这时就可采取各种处理措施，例如脱气、吹氧、化学成分及温度调整等。
处理结束时使系统破真空。
随后退出吸嘴，将钢包送至后处理位置或交接位置。
冶金效果：在短时间就可达到较低的碳(<15ppm)、氢(<1.5ppm)、氧含量(<40ppm)；仅有略微的温度损失；不用采取专门的渣对策；可准确调整化学成分，Al，Si等合金收得率在90～97％。
汽车钢板以及电工钢等是RH钢生产的典型产品。
RH真空精炼炉发展及控制技术应用研究
RH真空精炼炉发展及控制技术应用研究发布时间：2023-02-17T08:36:31.242Z 来源：《科学与技术》2022年19期作者：孟祥通[导读] 在信息化不断发展的推动下,钢铁工业也实现了自动化发展,在技术设备不断更新、市场对于低碳优质钢材的需求的提升下,RH工艺获得了较大的发展,在其真空精炼的环节,国外内都在对其工艺装备及自动化控制、开发及应用进行研究。
孟祥通在信息化不断发展的推动下,钢铁工业也实现了自动化发展,在技术设备不断更新、市场对于低碳优质钢材的需求的提升下,RH工艺获得了较大的发展,在其真空精炼的环节,国外内都在对其工艺装备及自动化控制、开发及应用进行研究。
RH工艺的实现必须保证其精炼炉为真空状态,相关的设施设备需要可靠而先进,这是获得稳定安全生产的基本前提。
基于此,本文以RH精炼炉作为研究对象,对其工艺装备和控制技术做了细致的研究,进一步分析了RH真空精炼炉的发展历程和工艺原理。
本研究对工程项目在质量管理方面的提升有着关键性作用。
关键词:RH真空精炼炉;控制技术;精炼炉发展0引言RH精炼是炉外精炼工艺的一种重要的冶炼方式,其优势是产能大、周期短、效果佳等,目前为炼钢行业所普遍采用。
截止到现在,RH不再单纯被应用于脱气技术,更是应用于真空脱碳、喷粉脱硫、吹氧脱碳、温度均匀以及补偿等方面,炉外精炼的功能越来越齐全。
在精炼技术与功能的不断发展下,RH技术对于超低碳钢的生产具有很大的优势,在目前现代化的钢厂中,作为炉外处理技术发挥着重要的作用。
1 RH真空精炼技术概述1.1 RH精炼炉真空处理工艺RH工艺流程图如图1所示，RH真空槽是整个真空脱气装置的核心设备,主要结构是由一个带有2个吸嘴,内砌耐火材料的真空室构成。
RH 真空处理过程中在对钢水进行真空处理时,位于真空室下部的两根插入管会随着钢包的上升而逐渐插入到钢液中,插入管深入到钢液中之后,利用真空室的结构对钢水进行抽真空的操作,使钢水中所含有的成分因此而改变。
RH真空精炼原理及工艺简介
RH真空精炼原理及工艺简介孙利顺（唐山钢铁股份有限公司技术中心唐山邮编063016）摘要：本文简要分析了RH真空处理的钢水循环“气泡泵”原理、真空脱气原理、真空脱氧原理、真空脱碳原理与合金化原理，介绍了本处理、轻处理、深脱碳处理等处理模式。
关键词：真空精炼；气体；夹杂物1 钢中的气体、非金属夹杂物及其对钢质量的影响钢中除了含有各种常规元素和合金元素外，还含有微量的气体(氢、氮和氧)及非金属夹杂物。
由于氧在钢中与合金元素结合成各种类型的氧化物以非金属夹杂物形式存在于钢中，所以钢中的气体通常是指溶解在钢中的氢和氮，其含量大致波动在1—100ppm之间。
虽然钢中气体和非金属夹杂物的含量不高，但对钢的质量和性能会产生较大影响，甚至导致钢材报废。
1．1氢对钢质量的影响钢中含氢有害无利，它对钢的不良影响主要表现在以下几个方面；(1)氢脆。
氢脆是氢对钢的机械性能不良影响的重要表现。
随着钢中含氢量的增加，钢的强度特别是塑性和韧性将显著下降，使钢变脆，称为氢脆。
氢脆随钢强度的增高而加剧，因此对高强度钢来说，氢脆尤为突出，高强度钢平均含氢量不到1ppm就可能出现氢脆。
(2)白点。
氢以氢原子形式溶解在钢中，在钢液中的溶解度比在固态钢中大得多。
当温度下降时，氢在钢中的溶解度降低，氢原子便扩散到显微孔隙、夹杂物附近或晶界间，结合成氢分子(2[H]={H2})。
氢分子在该处不断地聚集，同时产生巨大的压力，当其聚集压力超过该处钢的强度极限时，产生裂纹，使钢的机械性能(特别是塑性)降低，甚至断裂。
裂纹的部位常呈银白色圆点，称为白点。
(3)钢中含有较多的氢还会使钢锭产生点状偏析，以及使钢锭上涨或产生内部疏松。
1．2氮对钢质量的影响氮对钢质量的影啊表现为不良和有益两个方面。
不良影响主要表现在以下几个方面：(1)氮使钢产生时效硬化。
氮在低温下它是过饱和状态，必然从钢中析出。
但是钢中的氮不是以气体存在，而是呈弥散的固态氮化物缓慢地从钢中析出，逐渐地改变着钢地性能，使钢的强度和硬度增加，塑性和冲击韧性显著降低，这种现象称为老化或时效。
炉外精炼真空循环脱气法(RH法)与工艺介绍
5.4.4 RH钢液真空循环原理
h 0为真空室内静态下理论钢液深度。见表5－6。
表5－6 理论钢液提升高度h、h0与真空度关系
P(kPa)
35 20 15 10 8.6 2.7 0.5 0.067
h (m)
0.97 1.19 1.26 1.33 1.35 1.43 1.47 1.48
h0 (m) 槽内钢水重量(t)
钢液真空循环原理类似于“气泡泵”的作用，如图所示。当 进行真空脱气处理时，将真空室下部的两根浸渍管插入钢液 内一定深度（如200t时500 mm ）后，启动真空泵将真空室抽 成真空，于是真空室内、外形成压差，钢液便从两根浸渍管 中上升到压差相等的高度（所谓的循环高度）。为了使钢液 循环，从上升管下部约三分之一处吹入驱动气体（一般为氩 气）。该气体吹入上升管内的钢液中，在上升管内瞬间产生 大量的气泡。由于受热膨胀和压力降低所引起的等温膨胀， 气体体积成百倍的增大，导致上升管中钢液（两相流）密度 变小；又由于氩气泡内的氢气、氮气的分压为零，所以钢液 内溶解的气体向氩气泡内扩散。膨胀的气体驱动钢液以约 5m/s的速度上升，成喷泉状喷入真空室内。
5.4.4 RH钢液真空循环原理
A g A 1 A 2 n R ( T s T g ) n R T sl n ( P P 1 2 ) n R T s [ l n ( P P 1 2 ) ( 1 T T g s) ]
式中:
V0—驱动气体在标准状态下的体积，m3 ; Tg—驱动气体的初始温度，K; Ts—钢液的温度，K； V1－按压力P1计算的驱动气体体积，m3； P1－驱动气体出口处的压力，Pa； P2－真空室内压力，Pa；
“气泡泵”的特性曲线
5.4.4 RH钢液真空循环原理
RH精炼技术的应用与发展
RH精炼技术的应用与发展RH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，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。
RH精炼技术的开发与应用最初开发应用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年代，随着汽车工业对钢水质量的要求日益严格，RH技术得到迅速发展。
这一时期RH技术发展的主要特点如下：(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RH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ＲＨ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，RH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。
莱钢1 #RH精炼炉关键设备应用
第 ３期 （ 总第 １３期 ） ５
浸渍管是由气体喷射管 （ 氩气 管） 、支撑耐火 材料的钢结构和耐火材料等构成 。由于气体喷射引 起高温钢水的冲刷 、侵蚀 、温度变化 、热震性破坏 等因素导致浸渍管严重损毁 。 浸渍 管结 构 见 图 ２ 。
莱钢 焦化 厂 焦炉煤 气焦 油 含量 比较 高 ，煤气 压 力 、流量 不稳 定 ，顶枪 、预热枪 使 用 １— ２个 月后 ，
空 槽与 合金 管道 之 间采用膨 胀 节 的连 接 方式 。浸 渍 管 是钢 水 的 通 道 ，损 毁 最 为 严 重 ，更 换 也 最 为 频
质量提升的要求 ，针对问题进行研究分析 ，制定改 造方案并实施设备改造，取得显著的效果。
１ 设备现状分析
１ １ 真 空泵 系统 ．
繁 ，其使用寿命则最短 。它是 Ｒ Ｈ炉 的关键部位 ， 影响着 Ｒ Ｈ炉的整体使用效果 ，１Ｒ Ｈ精炼炉 自投 入使用后 ，真空槽寿命最少只有 ２ 次。 ０ 真 空 室结构 见 图 １ 。
成等 几 个方 面重 点对 Ｒ Ｈ设备 存在 缺 陷进行 分析 研 究和 改造 ，取得 了 良好 的钢 水 炉外精 炼效
果。
关 键词 ：真 空泵 系统
真 空室
浸渍 管
顶枪
０ 前言
银山型钢炼钢厂 ｌＲ Ｈ精炼设备 由西安重型机 械 研究 所设 计 、制造 ，由于受 炼钢 厂房 限制 ，场 地
Ｒ Ｈ真空排气系统是 由西安重型机械研究所总
体 设计 的 ，由三级增 压泵 和 二级并 联 的喷射 真 空泵 系统组 成 ，带有 二 台 中间冷凝 器和 一 台末级 冷凝 器 及一 套 真空压 力 调节装 置 。真空 系 统是 Ｒ Ｈ精 炼 炉
装置的心脏 ，蒸汽喷射真空泵是设备 的核心关键设
炉外精炼技术在钢铁生产中的应用和发展
一、炉外精炼工艺流程 XX 钢厂具有 2 座 100 t 和 1 座 80t 转炉，3 座 100 t LF 精炼 炉、1 座 110 t ＲH 精炼炉，工艺路线为“转炉-LF（ ＲH） -板坯连 铸机”。 （ 一） 造渣 按照钢包内渣 层 厚 度、钢 水 硫 含 量 与 处 理 时 间 和 渣 况，加 入造渣料。各项指 标 较 高 时，加 入 最 大 量 渣 料，相 反 情 况 下 则 加入最小量渣料。渣料配比的比例，石灰与萤石比例控制在 3： 1 或是 4： 1 较为适宜。渣料与石灰和萤石各项成分含量详见表 1、表 2、表 3。
机械化工 DOI： 10．19392 / j．cnki．1671－7341．201920143
科技风 2019 年 7 月
炉外精炼技术在钢铁生产中的应用和发展
杨建华
唐山不锈钢有限责任公司 河北唐山 063100
摘 要： 随着冶金产业的快速发展，炼钢过程中炉外精炼技术应用广泛，并不断发展，生产设备与工艺均获得明显提升。随着 各类型精炼设备的应用与推广，现代化转炉炼钢法将出现全新的发展。本文针对炉外精炼技术在钢铁生产中的应用和发展展开 分析讨论，希望能为相关人员提供帮助。
量，同液面翻起位置保持适宜距离。 表 4 喂丝速度
包芯线种类 铝线
纯钙线 硅钙线 实芯铝钙线
碳线 钛线
喂丝速度 m /s 2．0-4．0 1．0-2．0 2．5-3．5 1．5-2．5 2．5-3．5 2．0-3．0
（ 四） 微调合金成分 采取添加合金 料，对 钢 液 的 含 量 成 分 进 行 微 调，使 合 金 元 素发生融化，并可以快速形成均匀状态。采取添加合金料与分 析的同步操作，对合金成分做出微调，将其微调至较小范围情 况下。合金元素收得率详见表 5。
RH炉工作原理,主要功能
一、前言1、RH的历史与发展RH精炼全称为：RH真空循环脱气精炼法。
于1959年由德国人发明，其中RH为当时德国采用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始应用起始于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。
随着真空炼钢技术的开发与发展，最终RH和VD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，70年代开始随着全连铸车间的出现，RH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。
RH从开始出现到现在40多年来，有多项关键性技术的出现，从而加速了RH精炼技术的发展。
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。
整个钢水冶金反应是在砌有耐火衬的真空槽内进行的。
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，钢水表面的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行一系列的冶金反应，比如碳氧反应等;如此循环脱气精炼使钢液得到净化。
经RH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。
RH炉外精炼用耐火材料发展现状和趋势(定稿)
RH炉外精炼用耐火材料发展现状和趋势王堂玺，李享成，姜广坤武汉科技大学耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地，武汉430081摘要随着冶炼洁净钢的发展，炉外精炼主要用耐火材料发展迅速。
RH炉用耐火材料以前以镁铬砖为主，但由于环境污染，目前无铬耐材越来越受到耐火材料专业人员的重视。
本文结合我国钢铁行业尤其是不锈钢及特殊钢的发展，对炉外精炼用耐材发展和趋势进行分析。
关键词炉外精炼镁尖晶石刚玉尖晶石材料1、前言近年来，随着我国国民经济快速发展，不锈钢及其他特殊钢的需求增长很快，这对钢产品质量也提出了更高的要求。
据统计，2009年我国钢铁行业的粗钢产量为56784万吨，其中32家主要特殊钢企业的粗钢产量为7610.84吨（占13%），而世界上OECD国家的特殊钢占其钢总产量约15-22%，其中瑞典达到45%左右［1］，预计我国未来的特殊钢生产仍有很大的发展空间。
不锈钢及其它特殊钢产品的生产工艺主要采用炉外精炼工艺。
经过几十年的发展，炉外精炼领域逐渐开发了DH、RH、AOD、VOD、LF、V AD、ASEA-SKF等技术，各种炉外精炼设备也不断涌现。
炉外精炼工况比较苛刻，耐火材料要具有高温强度高、在真空下体积稳定性好，耐冲刷、耐剥落性好、抗侵蚀性强等，目前国内外已经开发和使用了各种优质的炉外精炼用耐火材料。
2、RH炉外精炼用主要耐火材料2.1镁铬系耐火材料镁铬系耐火材料分直接结合镁铬砖、再结合和半再结合镁铬砖。
镁铬砖在炉外精炼炉如VOD、AOD以及RH浸渍管、真空室使用效果较好。
镁铬砖的损毁原因主要考虑熔渣渗入而使砖体变质引起的结构剥落。
目前，大部分国家限制使用镁铬砖，一方面是由于其中的铬会造成环境污染，另一方面价格相对镁尖晶石砖或刚玉尖晶石浇注料更高，再有我国《产业结构调整指导目录》（2007年本）也将“含铬质耐火材料生产线”列限制类生产项目。
2.2 镁锆系耐火材料镁锆系耐火材料主要为烧成镁锆砖。
镁锆砖在炉外精炼炉如RH浸渍管、真空室使用效果较好。
炉外精炼真空循环脱气法(RH法)和工艺介绍
5.4.4 RH钢液真空循环原理
（2）钢液提升高度
钢液静态下理论提升高度可用下式表示：
h P0 P
g
（5-32）
式中h一钢液提升高度；m P一真空室内压力；Pa
P0一大气压；1.01×105Pa g一重力加速度；9.8N/Kg
ρ一钢液密度；取7.0×103 kg／m3
某厂钢液理论提升高度h见表5－6。
5.4.4 RH钢液真空循环原理
5.4.4 RH钢液真空循环原理
气泡进入真空室后在自由界面破裂，钢液被破碎成 小的液滴，使脱气比表面积大大增加(20～30倍)，加速了 脱气过程。气体自钢液内析出被真空泵抽走，而脱气后 的钢液汇集到真空室底部，由于重量的差异，经下降管 以1～2m/s的速度返回到钢包内。未经脱气的钢液又不 断从上升管进入真空室脱气，周而复始，从而形成连续 循环过程。如此反复循环多次后达到脱气目的，脱气过 程结束。
“气泡泵”的特性曲线
5.4.4 RH钢液真空循环原理
钢液脱气后汇集到真空室底部形成高差∆B的钢液层，
按能量守恒定律可得：
mgBmu2/2
(5-29)
u 2gB
(5-30)
所以要获得 u = 1 m/s的流出速度，则要求真空室中钢液
层高度为：
Bu2/2g0.05m (5-31)
从下降管流出的钢液流动情况对钢液在钢包中混合极 为重要。实践证明，从下降管流出的钢液流速大于1m／s 时就会混合良好，且不会形成短路现象。
炉外精炼
真空循环脱气法（RH法） 和工艺介绍
5.4 RH真空循环脱气法
主要内容
5.4.1 RH法的产生及发展概况 5.4.2 RH法的冶金功能 5.4.3 RH法的设备 5.4.4 RH法钢液真空循环原理 5.4.5 RH处理工艺参数 5.4.6 RH法精炼工艺 5.4.7 RH法的的冶金效果 5.4.8 RH法的发展
几种炉外精炼法的冶金效果、投资及适用钢种RH资料
几种炉外精炼法的冶金效果、投资及适用钢种
工艺类别钢水真空循环脱
气法（RH）
钢包真空吹
氩法
（Cazad）
钢包喷粉法
（TN）
真空吹氧脱碳
炉（VOD）
真空电弧加热
脱气炉（VAD）
钢包精炼炉
（ASEA-SKF）
氩氧炉脱碳
（AOD）
精炼条件真空真空吹氩喷粉真空真空真空稀释气体精炼用钢包通用通用碱性包通用通用转炉初炼炉出钢温
度与一般情况
相比
高30℃高40～60℃高30℃正常正常正常正常
搅拌方式钢水循环吹氩吹氩吹氩吹氩
加热方式吹氧电弧电弧吹氧冶金效果
1）脱气○○○○○○○○○○○
2）脱氧○○○○○○○○○○○
3）脱硫○○○○○○○○
4）脱碳○○○○○○○○5）去夹杂○○○改变形态○○○
6）氧化物还原○○○○○○7）控制浇铸温
度
○○
设备投资比较中中低高高较低操作费用比较中中低高高高
精炼时间/min ﹤20 ﹤20 ﹤20 90～120 60～90 90～120 钢包容量/t 20～300 20～150 20～200 90～150 20～155 15～175
适用钢种优质碳钢、低合
金钢、轴承钢、
硅钢优质碳钢、合
金结构钢
超低硫钢、特
厚板钢、油气
管道用钢
各类不锈钢各类高合金钢超低碳不锈
钢、各类不锈
钢
注：○○指效果显著；○指有效果。
有代表性的炉外精炼技术的开发年代及技术特点
RH各类型的发展表
我国已建成RH的单位（不含台湾省）
世界各地使用RH-KTB的情况（川崎顶吹氧循环脱气装置）
不同真空吹氧技术的比较
武钢RH装置主要设计参数。
RH、LF和VD炉外精炼技术
通电时,采用小流量吹 Ar,均匀温度又不引起大的 液面波动.
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③造渣制度
目 的:
脱S、脱O、去夹杂； 提高炉衬寿命； 防止钢水二次氧化，提高合 金收得率。
基本制度:
渣料加入量8-10Kg/t; 分 批 加 入 , 出 钢 过 程 加 4050%,其余待化渣后分2-3次加入; 炉渣过稠加CaF2,炉渣过稀加 CaO.
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2.炉外精炼的发展
• 20世纪30年代 • 20世纪40年代 • 20世纪50年代 • 20世纪60,70年代 • 20世纪80年代
多的R（理包HD有（种精-HO循C形炼）BA环使渣高式）大泵真炉,S在钢理合在V,真发钢用C进,,问抽空；金低水O提真A空真展水高行D微S世速法真进升空处-空，质碱O调脱理真,蒸 用吹空 行、B广脱D量及度S）（空H氩度 脱泛汽 于温气；以合V,R、L处脱应度下 气基A喷 钢HF成提D理，处氧用R钢对 处础射 水H上、，
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4.炉外精炼方法的共同特点
• ①理想的精炼气氛条件，通常应用真空、 惰性气氛或还原气氛；
• ②搅动钢水，采用电磁力、惰性气体或机 械搅拌的方法；
• ③为补偿精炼过程的钢水温度损失，采用 加热设施有电弧加热、等离子加热或增加 钢水中的化学热等。
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二.RH、LF及VD法简介
RH 法 LF 法 VD 法
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④事故搅拌装置
作 用：
在透气砖不能工作情况 下，惰性气体通过顶枪吹入 钢包，进行事故搅拌；
结 构：
顶枪安装在支撑框架上， 支撑框架安装在炉盖侧面， 顶枪通过电动机和卷筒实现 上下；
参 数：
顶枪压力：0.6-1.6MPa； 流量（max）：600NL/min
RH精炼
4.RH真空精炼的冶金功能
在短时间就可达到较低的碳、氢、氧含量；不用采 取专门的渣对策；可准确调整化学成分，Al，Si等合金收 得率在90～97％。汽车钢板以及电工钢等是RH钢生产的典 型产品。最初RH装置主要是对钢水脱氢，随着RH真空精炼 实践和精炼技术的发展，其冶金功能得到了充分的发展。
1）脱氢 可生产[H]≤0.00015％，延长钢水精炼时间，可使 [H]≤0.00010％。 2）脱碳 在20min处理周期内可生产出[C]≤0.002％的超低碳钢水。在脱碳过程 中，钢水中的碳和氧反应形成一氧化碳并通过真空泵排出。如钢中氧含量不够， 可通过顶枪吹氧提供氧气。脱碳结束时，钢水通过加铝进行脱氧。 3）脱氧 RH真空精炼后T[O]量可≤0.0020％,如和 LF法配合，钢水T[O]可降到 0.0010％以下。
近年来，我国钢铁企业普遍对钢水炉外精炼技术的应 用较为重视，投入大量资金上马先进的炉外精炼技术装备， 炉外精炼已经不再是特大型钢铁企业或特钢企业的专利品。 炉外精炼在提高钢材产品质量、扩大品种、提高炼钢生产 能力、保障连铸顺行、降低成本、优化炼钢生产工艺等方 面发挥着极其重要的作用，甚至成为限制环节。而RH真空 处理又是炉外精炼领域的一个突出典型。铁水预处理-转炉 复合吹炼(或电弧炉冶炼)-炉外精炼(LF、VD、VOD、RH)-连 铸，已成为越来越多的钢铁企业炼钢厂的典型流程模式。
3.在真空条件进行精炼，脱碳、脱氧、脱硫、合金化、净化钢质，减少 钢中非金属夹杂物，提高合金收得率，减小成分波动范围。冶炼出一 般平炉电炉转炉中作不能冶炼的钢种，为冶炼很多新钢种提供了一个 新的工艺。 4.RH真空精炼可以实现计算机自动控制，从而使其精炼工艺过程实现高 度的自动化。 5.由于双真空室设备和计算机自动控制的应用，使得RH真空精炼设备的 作业率大幅度提高，从而达到了LD—RH—CC三者配合连续作业。
炼钢rh炉技术资料(第二期)
[H]<2ppm [N]<40ppm [O]<20~40ppm
原为钢水 脱氢开 发，短时 间内可使 [H] 降 到 远低于白 点敏感极 限以下
1972 年 新 日铁公司 名古屋厂
同 1，还可 同 1，并能 生 产 不 锈 吹氧脱碳、 钢，多用于 加热钢水 超 低 碳 钢
的生产
同 RH，并可使 终 点 [C] ≤ 35ppm
RH-O 工艺
1969 年德国蒂森公司第一次在 RH 处理室钢水表面吹氧，此称作 RH-O 工艺。 适应了钢水循环处理的需要，真空室上部脱碳后的钢水回流进入钢包中。
由于转炉复吹工艺的引进，为 RH 自然脱碳提供了更好的生产条件，德国蒂 森公司最终放弃了此工艺。
RH-OB 工艺
另一种改进过的工艺是用真空室侧壁双层套管给钢包液位之下的 RH 真空 室中喷吹氧气的办法，新日铁 70 年代开发了这种工艺，叫做 RH-OB 法，并授 予 SMS Mevac 使用权。
并申请专利。此顶枪系统使用脉冲气流，能对气体和固体的混合物进行喷吹；再
者，顶枪烧嘴可实现真空室耐材的加热与保温。
表 1 为几种 RH 真空精炼方法的持点比较。
表 1 RH 及多功能 RH 技术的特点
序 类型
号
1
RH
2 RH-OB 3 RH-PB(IJ)
代号意义
开发厂家 主要功能 适用钢种 处理效果
备注
开发了高级多功能顶枪系统。这些创新包括在高位置喷吹（称之为短枪），从而
减小了 RH 处理设施的高度。最近的创新表现在用同一套顶喷枪系统，结合现有
的技术开发其它工艺应用。
1995 年 1 月份比利时根特的 SIDMAR 公司，在其 RH 设施上使用了顶枪
炉外精炼 RH
炉外精炼的基本原理：（1）吹氩的基本原理：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[H][N]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强烈搅拌，提供了气相成核和夹杂物颗粒碰撞的机会，有利于气体和夹杂物的排除，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。
（3）LF炉脱氧和脱硫的原理：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。
炉外精炼可以完成下列任务：（1）降低钢中的硫、氧、氢、氮和非金属夹杂物含量，改变夹杂物形态，以提高钢的纯净度，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，将成分控制在很窄的范围内，并使其分布均匀，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，减少包内钢水的温度梯度。
炉外精炼的种类是很多的。
常用的有：AOD、CAB、CAS、DH、RH、VAD、LF、LFV、VD、VOD等。
AOD氩氧精炼法、CAB钢包密封吹氩搅拌法、CAS钢包密封吹氩、调整成分精炼法、DH真空提升脱气法、RH真空循环脱气法、V AD真空、搅拌、电弧加热精炼法、LF具有加热和搅拌功能的钢包精炼法、LFV带真空的LF炉、VD具有真空和搅拌功能的钢包精炼法、VOD真空吹氧脱碳法我国RH真空精炼装置技术现状及国产化当前，国内外的钢铁冶炼工艺技术发展突飞猛进，很多新工艺、新技术在新建钢炼钢项目上得到了很好的应用，如铁水预处理技术、复吹转炉与溅渣护炉技术、钢水炉外精炼技术(LF、RH、CAS、VD、VOD等工艺)等。
钢铁行业不仅要满足经济发展对钢材数量的需求，而且要满足对质量、品种等的需求。
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RH炉外精炼的应用和研究
摘要：随着我国钢铁冶金工业不断发展，在实际生产过程中，二次精炼过程作
为保障钢品种和质量的关键环节，需要对其进行有效控制。
在本文中，结合某热
轧带钢厂RH炉外精炼，对其精炼工艺的特点、工作原理及其实施方案确定进行
阐述，同时也对RH生产过程中所存在的问题进行分析，并在此基础上提出有效
应对策略，以保障和提升钢的生产质量。
关键词：RH；炉外精炼；应用；研究
在我国科学技术不断发展背景下，对炼钢的成本、纯度及使用性能也提出了
更高的要求。
RH法也被广泛应用到钢冶炼当中，起初主要是应用于钢液脱氢处理当中。
长期发展下，RH法使用范围也在不断的扩展，现被应用于钢水脱碳、脱氧、吹氧升温、脱硫等方面，也取得了很好的应用效果。
基于此，对RH炉外精炼的
应用展开分析和研究。
1基本概况
该热轧带钢厂配置了一座100tRH的炉外精炼装置，主要是为中薄板坯连铸机生产硅钢提供纯净的钢水，其中一次处理钢水量，每次在90~110吨左右，年处
理的钢水量为72.5万吨。
脱气钢水合格率和脱气装置作业率分别为99%、71.4%。
抽气能力为67Pa时，500kg/h，循环的速度为65t/min，最终硅钢成品碳合格率（ 50ppm）为100%[1]。
2 RH工艺简述
RH装置的主要用途体现在以下几方面：（1）脱氢，钢中含有氢使得钢脆性
增加和白点形成的最为主要的原因，因此需要对锻造钢坯、管线钢等进行脱氢处理，借助RH法可以获得最低的氢含量；（2）氢处理，在RH装置中开展合金化
可以显著提高收成率，并且实现连续性添加合金。
在真空条件下进行脱氧还可以
起到节约合金和减少脱氧剂的作用，不仅有效实现了自由氧的排除，钢水还实现
了有效脱碳；（3）真空碳脱氧，在真空条件下，气体作为脱氧的产物，会使得
钢水更加的洁净，为达到这一效果，就需要对真空泵进行分级启动，促使氧气转
炉钢的质量等同于电炉钢的质量；（4）自然脱碳，由于降碳的平衡值比较低，
并且最终所取得的碳含量也与受脱碳动力学所限制，对其进行真空处理，并在此
基础上采用先进的工艺技术，可以显著提升脱碳的速率，并且获得极低的碳含量
[2]。
3 RH工艺方案确定
3.1选定RH装置
经最后决定选择双室平移交替式，真空室整体吊换，其应用优势主要体现在：（1）作业效率比较高，无论是真空室，还是双室平移交替的时间都比较短，设
备作业也不会受到材料寿命制约；（2）占地面积较大，一次性投资较高，而吨
钢的成本比较低。
3.2真空室形式确定
主要运用分段式，优缺点如下：（1）真空室结瘤，由于在中部和底部连接法兰是运用水冷，也就会出现局部冷点，甚至是出现冷钢，就需要在间歇期间对其
进行加热处理，以防止出现冷钢的情况；（2）设备配备合理化程度高，结合不
同部位耐火材料的寿命，在中部和底部进行配备；（3）进行加热的能耗比较低[2-3]。
3.3顶吹氧枪形式确定
结合其厂的实际情况，选取MESID顶枪进行应用。
4 RH工作原理
真空是一种物理概念，即低于一个大气压的稀薄的气体状态，真空度本质上
反映了单位体积内气体分子数目，实际上用气体压强进行表示。
其中真空的获得
需要蒸汽喷射泵在其中发挥作用，而蒸汽喷射泵又主要是由喷嘴、混合室和扩压
器所组成，当一定压力工作蒸汽在经过拉瓦乐喷嘴达到音速时，进行膨胀，这个
过程中压力在持续的降低，而速度在快速的升高。
根据物体冲击动量守恒定律，
工作蒸汽与被抽气体进行动量交换，速度与压力关系可以运用公式进行表达：。
RH-TB钢水循环脱气装置使用两根浸入到钢水中的插入管，随着抽真空的开始，在钢水罐表面作用的大气压引起的钢水提升到大约RH-TB钢水循环脱气装置，再使用两根浸入到钢水中的插入管，伴随着开始抽真空，在钢水罐表面作用的大
气压所引起的钢水提升到约1.45m的高度，氩气泡在高温的作用下会快速的膨胀，钢水的密度也会随着高度方向呈现出持续下降的趋势，并且钢水也会出现流动的
情况，由于气体在进入真空室以后会从钢水中排出，使得钢水变成液滴，当这些
液滴与真空接触以后，会取得很好的脱气效果。
脱气以后的钢水通过下降管返回
到钢包，可以实现钢水的持续循环，然后再通过设置在的真空室顶部的多功能氧
枪和真空室中部的合金下料通道对钢水温度、成分有效进行调整，进而实现钢水
的精炼[3]。
5 RH生产时可能会遇到的问题及其应对策略
5.1提升气体管路被堵死
提升气体管路总共有10支，上下两排，受到制作原因、处理间歇时熔渣流下、错误操作等因素影响，导致提升气体管路被堵死。
根据水模的结果，将会对环流
量造成严重的影响，如果是轻处理钢水勉强还能够维持，但是也无法生产超低碳
钢水。
5.2真空室熔穿
由于真空室内耐火材料减薄，检查不够到位，砌筑质量等原因，在环流管、
底部真空室冲击侧、插入管与环流管焊接处、底部真空室连接处等部位会出现熔
穿的情况，在对钢水处理过程中，也会发现这些部位出现变红、变白的情况。
一
般情况下，熔穿较小会发生破空的情况，但是熔穿过大就会出现真空室大翻现象，然而无论是发生哪一种情况，都需要对其采取紧急措施，以降低损失[3-4]。
5.3真空度低无法处理钢水
影响真空度的因素有很多，但是在设备正常运转情况下，应当逐一对比较容
易出现漏气的位置进行检查，这些部位主要包括：中部真空室与热顶盖之间的连接、顶枪的密封、下料翻板阀、真空主阀、冷凝器密封孔等。
在对这些部位进行
检查时，绝对不能够允许用手直接去试验，可以借助纸条、布条等进行测试。
结语：
在本文中，对RH炉外精炼的应用展开研究，主要是借助某热轧带钢厂RH炉
外精炼展开，并着重对RH炉外精炼工艺的特点、工作原理等进行详尽的分析和
阐述，最后也对开展RH生产时可能会遇到的的提升气体管路被堵死、真空室熔
穿等问题进行分析，并提出具有针对性的应对策略，以确保生产稳定运行，并保
障和提高生产产量。
参考文献：
[1]袁东颖，刘江涛，张文政.浅谈炉外精炼（LF）在冶金工业中的应用[J].山东
工业技术，2017（17）：33.
[2]任世岗，周楠，张志明，刘志龙，胡现锋.超低碳钢炉外精炼工艺优化及应用[J].南方金属，2018（01）：5-8.
[3]王鹏.RH炉外精炼的应用和研究[A].中国金属学会.第5届中国金属学会青年学术年会论文集[C].中国金属学会：中国金属学会，2010：4.。