RH炉外精炼技术
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LF和RH炉外精炼培训详解
进入60年代后，瑞典研制出具有感应搅 拌和电弧加热功能的ASEA—SKF精炼炉。 1965年，德国又研制成真空吹氧脱碳法即 VOD法；1968年，美国研制成氩—氧精炼 炉即AOD法。70年代初，日本研制成具有 电弧加热、氩气搅拌功能的钢包精炼炉即LF 炉。其质量也赶上或超过了有名的瑞典轴承 钢。日本山阳钢厂对不同氧含量的轴承钢进 行疲劳试验证明，当钢中[O]由30ppm降到 15ppm时，轴承钢的疲劳寿命增加5倍；降 到5ppm，可提高30倍
炉外精炼 主要有真 空处理， 吹氮或氩、 吹氧，电 磁搅拌， 加入渣料、 脱氧剂和 合金元素， 电弧加热 等。
流程分类 开发时间 代表性流 程 钢包吹气 1950年 Gazal 1975年 CAS 喷吹 1970年 喂丝 1960年 ＴＮ法 真空处理 1952年电弧加热 1964年 ASEASKF 处理 1967年 VAD 1971年 LF LFV 不锈钢精 1965年 VOD 炼 1968年 AOD
• 为实现上述冶金功能,各种炉外精炼设备一般均采用以下精 炼方法: • (1) 渣洗精炼:精确控制炉渣成分,通过渣钢反应实现对钢水 的提纯精炼。主要用于钢水脱氧脱硫和去除夹杂物等方面。 • (2) 真空精炼:在真空条件下实现钢水的提纯精炼。通常工作 压力≥50 Pa ,适用于对钢液脱气、脱碳和用碳脱氧等反应过 程。 • (3) 熔池搅拌:通常是向反应体系提供一定的能量,促使该系统 内的熔体产生流动。通过对流加速熔体内传热、传质过程, 达到混匀的效果。搅拌的方法主要有气体搅拌、电磁搅拌和 机械搅拌三种方法。 • (4) 喷射冶金:通过载气将固体颗粒反应物喷入熔池深处,造成 熔池的强烈搅拌并增大反应面积。固体颗粒上浮过程中发生 熔化、溶解,完成固—液反应,显著提高精炼效果。 • (5) 加热与控温:为了精确控制反应温度与终点钢水温度,多 炉炉外精炼设备采用了各种不同的加热功能,避免精炼过程 温降。主要的加热方法有:电弧加热、化学加热和脱碳二次 燃烧加热。
RH炉真空精炼技术操作规程
RH炉真空精炼技术操作规程一、前言二、操作准备1.检查设备状态和安全装置。
确保设备正常运行，并且安全装置可靠。
2.根据操作要求，准备所需材料和工具。
3.检查真空系统，确保真空度在规定范围内。
三、操作步骤1.打开RH炉炉门，检查内部情况。
清理废渣和残留物，确保炉腔干净。
2.关闭炉门，并将所需精炼材料加入到炉腔内。
注意材料型号和比例。
3.启动真空系统，并调整真空度至所需数值。
观察真空度曲线，确保稳定。
4.打开氩气进气阀门，注入氩气到炉腔内。
控制气氛成分并保持稳定。
5.开始加热炉腔，升温速度根据具体情况进行调整。
在加热过程中，密切关注炉腔温度。
6.等待材料熔化和化学反应完成。
根据工艺要求，进行保温，时间根据具体情况确定。
7.炉腔温度达到精炼要求后，开始净化处理。
打开钢水倾倒阀门，排除不纯物质。
8.根据工艺要求进行翻炉操作或者倒炉操作。
确保钢水和不纯物质分离。
9.关闭钢水倾倒阀门，并对炉腔进行快速冷却。
控制冷却速度，防止结晶和破裂。
10.在冷却过程中，打开氩气进气阀门注氩。
保持氩气流量稳定。
11.冷却至适合操作的温度后，打开炉门，将精炼后的钢水取出。
12.关闭炉门，打开氩气进气阀门，将残留气体排出。
注意操作安全。
13.关闭真空系统和氩气进气系统。
进行设备清理和维护。
四、安全注意事项1.操作人员必须经过培训和合格考试，严格按照操作规程进行操作。
2.使用个人防护装备，包括防火服、手套、眼镜等。
3.对设备进行定期检查和维护，确保设备运行状态良好。
4.在操作过程中，严禁离开操作台和疏忽监督。
5.当发生异常情况时，应及时报警并采取适当的措施处理。
五、操作结束操作结束后，进行实验室分析和检测，确保产品质量和达到要求。
同时对设备进行清洁和维护，使设备保持良好的状态。
六、总结通过本操作规程，能够正确、安全地进行RH炉真空精炼技术操作。
全面的考虑了安全、质量和效率等因素，确保了操作的顺利进行。
但操作人员应时刻关注工艺变化和设备状态，确保操作的成功完成。
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机械设备介绍
╳
24,000 =>6,670
28000
450
(180=> 50)
〇〇〇
╳〇 〇
╳
6.670=> 930
25600
1700 450
(50=> 7)
〇〇 〇
╳ ╳〇 〇
930=>270
26700
1700 450
(7=> 2)
〇 〇〇mit
28000
1700 450
(2=>Limit) 〇 〇 〇 〇
六级泵（原1RH）
抽气
1
2
排气
3
水封池
系统中共有6个蒸汽喷射泵，4个冷凝器，系统所选 用的蒸汽压力一般为0.8MPa，排出压力为大气压 760Torr，而各级泵的真空度如下表如示：
1B 2B 3B 4E 5E 6E 泵
真空度
0.5 1.5 6
（Torr）
55
120 320
排气能力（换算为常温空气）： 在200乇 时 7000kg/h 在10乇 时 3000kg/h 在0.5乇 时 950kg/h 在0.15乇 时 250kg/h
－ 根据所判定的钢水液面高度，钢包被液压缸顶升，使真空槽的浸渍管浸 入钢水到预定的深度。同时，上升浸渍管以一定的流速喷吹氩气。随着 浸渍管完全浸入钢液，真空泵启动。
－ 各级真空泵根据预定的抽气曲线进行工作。
－ 进行测温、取样、定氧操作。
－ 真空脱氢处理，将在规定时间及规定低压条件下持续进行循环脱气操作 以达到氢含量的目标值。
去冷钢
1988年鹿岛制铁所开发了用烧嘴去冷钢方法 解决真空槽结冷钢问题
真空槽
九十年代德国MEVAC把真空槽改成整体式及 焊接的浸渍管
RH、LF和VD炉外精炼技术
4
2.炉外精炼的发展
• 20世纪30年代
• •
使用高碱度合成 多种形式发展，广泛应用 在低真空度下对 渣进行脱 S 以提 的有循环真空处理（ RH ， 20世纪40年代 钢水进行脱气处 RH-OB高钢水质量； ） ,提升真空处理 抽速蒸汽喷射 （DH）大 ,理； 合金微调及温度处 在真空脱气基础上， 20世纪50年代 泵 问 世 ,DH 、 RH 理（ CAS,CAS-OB ） ,LF 钢 VOD 、氩 VAD 于 钢 水、 包 精 炼真 炉 ,空 真法 空用 吹 脱 氧 20世纪60,70年代 （ VD ） ASEA 、 LFV ,真空 吹 氧脱 碳 、 脱气 , 减少了杂质 出现合金包丝线 RH-OB 蓬勃发展 ; （ VOD ） , 钢包喷粉（ KIP 、 数量； 20世纪80年代 丝法,不同功 TN、SL）喂 ,喂丝法、氩氧精 炼（AOD）等 . 能精炼设备的组 20世纪90年代-今 合使用;
14
②钢 包 车
功 能：
用钢包车将炼钢 车间的钢水送到浇注 工段； 沿铺设的宽轨铁 路线运行，是自行台 车，有两套直流电机 驱动的运行机构。
15
4）RH过程生产工艺原理
当真空室抽真空后，插入管 插入钢液中， Ar 经钢液加热膨胀， 形成向上流动的气泡，使上升管 内的钢液随之上升进入真空室。 气泡在真空室下突然膨胀，使钢 液溅成极细微粒呈喷泉状，增加 了钢液与真空接触面积，使钢液 充分脱气。
30
5) LF相关设备
供 电 系 统
钢 包 及 台 车
炉 盖 提 升 装 置
事 故 搅 拌 装 置
测 温 取 样 装 置
加 料 系 统
喂 丝 装 置
31
①供电系统
组 成：
电炉变压器和导电短 网组成，实现低电压大电 流输入至熔池； 参 数（150t）： 变压器功率：22MVA； 二次电压：335-315V； 三相交流：50Hz； 二次电流：48KA； 电极直径：457mm； 极心圆直径：750mm； 升温速度：2-4℃/min。
2.炉外精炼的发展
• 20世纪30年代
• •
使用高碱度合成 多种形式发展，广泛应用 在低真空度下对 渣进行脱 S 以提 的有循环真空处理（ RH ， 20世纪40年代 钢水进行脱气处 RH-OB高钢水质量； ） ,提升真空处理 抽速蒸汽喷射 （DH）大 ,理； 合金微调及温度处 在真空脱气基础上， 20世纪50年代 泵 问 世 ,DH 、 RH 理（ CAS,CAS-OB ） ,LF 钢 VOD 、氩 VAD 于 钢 水、 包 精 炼真 炉 ,空 真法 空用 吹 脱 氧 20世纪60,70年代 （ VD ） ASEA 、 LFV ,真空 吹 氧脱 碳 、 脱气 , 减少了杂质 出现合金包丝线 RH-OB 蓬勃发展 ; （ VOD ） , 钢包喷粉（ KIP 、 数量； 20世纪80年代 丝法,不同功 TN、SL）喂 ,喂丝法、氩氧精 炼（AOD）等 . 能精炼设备的组 20世纪90年代-今 合使用;
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②钢 包 车
功 能：
用钢包车将炼钢 车间的钢水送到浇注 工段； 沿铺设的宽轨铁 路线运行，是自行台 车，有两套直流电机 驱动的运行机构。
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4）RH过程生产工艺原理
当真空室抽真空后，插入管 插入钢液中， Ar 经钢液加热膨胀， 形成向上流动的气泡，使上升管 内的钢液随之上升进入真空室。 气泡在真空室下突然膨胀，使钢 液溅成极细微粒呈喷泉状，增加 了钢液与真空接触面积，使钢液 充分脱气。
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5) LF相关设备
供 电 系 统
钢 包 及 台 车
炉 盖 提 升 装 置
事 故 搅 拌 装 置
测 温 取 样 装 置
加 料 系 统
喂 丝 装 置
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①供电系统
组 成：
电炉变压器和导电短 网组成，实现低电压大电 流输入至熔池； 参 数（150t）： 变压器功率：22MVA； 二次电压：335-315V； 三相交流：50Hz； 二次电流：48KA； 电极直径：457mm； 极心圆直径：750mm； 升温速度：2-4℃/min。
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
炉外精炼
LF法 9.1 LF法
LF LF LLeabharlann LF炉精炼
原
理
2、LF的精炼操作 LF的精炼操作 将石灰、萤石按不同比例分批加入钢包中， 将石灰、萤石按不同比例分批加入钢包中，加入量为 钢水量的1 2%，造高碱度合成渣脱硫，然后用硅铁粉、 钢水量的1-2%，造高碱度合成渣脱硫，然后用硅铁粉、 硅钙粉和铝粉或炭粉按一定比例混合直接加入钢水面或 采取喷吹的方法加入钢水中形成流动性良好的炉渣。 采取喷吹的方法加入钢水中形成流动性良好的炉渣。
3）可进行吹氧脱碳和二次燃烧进行热补偿，减少处理 可进行吹氧脱碳和二次燃烧进行热补偿， 温降； 温降； 可进行喷粉脱硫，生产[S]≤5 10- 的超低硫钢。 [S]≤5× 4）可进行喷粉脱硫，生产[S]≤5×10-6的超低硫钢。 RH真空工艺过程 2、 RH真空工艺过程 出钢后，钢包测温取样； 1）出钢后，钢包测温取样； 下降真空室，插入深度为150 200mm； 1502）下降真空室，插入深度为150-200mm； 起动真空泵，一根插入管输入驱动气体； 3）起动真空泵，一根插入管输入驱动气体；真空室的 压力降到26 10kpa后 循环加剧； 26－ 压力降到26－10kpa后，循环加剧；钢水上升速度为 5m/s、下降速度为1 2m/s； 5m/s、下降速度为1－2m/s； 气泡在钢液中将气体及夹杂带出。 4）气泡在钢液中将气体及夹杂带出。 如此反复循环3 次后达到脱气要求， 5）如此反复循环3-4次后达到脱气要求，处理时间约 20分钟 分钟。 为20分钟。
VD/VOD炉 9.2 VD/VOD炉
VD 的功能仅是真空加搅拌， 的功能仅是真空加搅拌， VOD 是真空吹氧精炼法； 是真空吹氧精炼法； VD主要应用于轴承钢脱氧； 主要应用于轴承钢脱氧； 主要应用于轴承钢脱氧 VOD 主要用于不锈钢冶炼； 主要用于不锈钢冶炼；
RH精炼炉工艺
dS<50m
TIRP钢 准确控制成份、夹杂物和 [C]≤0.2, [Si]≤0.03, 组织结构，保证表面质量 [Mn]=1.5
精炼 工艺
RH
性能指标
S B r EL/%
105~ 170
280~ 318
2.5
>40
RH 450 800 0.9 26
X80 X100
超低硫精炼，严格控制钢 [S]<10, [P]<80 中夹杂物和钢材组织结构 [O]<20, [N]<50,
RH炉外精炼概述
• 炉外精炼的主要手段
各种高品质钢的性能和洁净度要求及其相适应的精炼方法
钢类
超低碳钢
低碳铝镇静 钢 低合金 高强度钢
高级电工钢
超纯铁素体 不锈钢 特殊钢（轴 承钢）
代表 钢种
技术特点
纯净度要求 10-6
IF钢 要求同时降低钢中[C]、 [C]<20, [N]<20,
[N]和T.O
[S]<50, T.O<20,
21
P1.5/50
B50
RH (W/kg)
(T)
2.20
1.68
VOD RH
220 400 1.4 30
GCr15
严格控制钢中T.O含量、
夹杂物和碳化物析出，提 高疲劳寿命
T.O<10,[Ti]≤30
不允许出现液析碳化 物、网状碳化物
RH LF-VD
滚动疲劳寿命>107
RH炉外精炼概述
• 炉外精炼的主要手段
RH炉外精炼概述
• RH的发展简史
➢ RH真空精炼技术起源于50年代，1957年阿尔贝德公司申请了钢水真空精炼脱气法 的技术专利，这是真空脱气法发展的开端。
炉外精炼各种方法
40－70mБайду номын сангаас，扒渣时间<3min。 • 扒渣完毕LF钢包入VD处理工位，接通氩气，调
节流量50－80NL/min，同时测温、取样，加入 硅石2 kg/mm，调整炉渣碱度R=1 .2－1 .5。 • 测温、取样后VD加盖密封，抽真空。 • 真空泵启动期间，调整氩气流量保持30 － 40NL/min。
CAS工艺操作过程
RH钢液循环脱气法
• 主要冶炼高质量产品，如轴承钢、LF钢、硅钢、 不锈钢、齿轮钢等。
• 特点:①反应速度快，表观脱碳速度常数kC可达
到3.5min-1。处理周期短，生产效率高，常与转 炉配套使用。②反应效率高，钢水直接在真空室 内进行反应，可生产H≤0.5×10-6，N≤25×10-6， C≤10×10-6的超纯净钢。③可进行吹氧脱碳和二 次燃烧进行热补偿，减少处理温降;④可进行喷粉 脱硫，生产[S]≤5×10-6的超低硫钢。
VD工艺
• 真空保持时间：真空启动后，工作压力达到67 Pa时，保持时间≥15min。
• 真空保持期间调整氩气流量 70NL/min左右，并 通过观察孔观察钢水沸腾情况，及时调整，保持 均匀沸腾。
• 终脱氧后解除真空、开盖、测温，软吹15－ 25min，氩气流量 70-100NL/min左右，控制 渣面微动为宜。
拌,进一步脱碳, 钢液温度达到1670-1750之间. • 6.加合金,微调成分,加铝吹氩搅拌几分 后,破真空浇铸.
AOD炉
AOD炉 主要是冶炼高质量的不锈 钢(C<20ppm,S,P<50ppm)使用更廉 价的原料(采用高碳铬代替低碳铬) 60%-70%的不锈钢产量 炉料:废钢,不锈钢返回料,高碳铬 铁,高碳镍铁 吹炼过程就是温度及氩氧比的控制 T=1680 O2:Ar=4:1(3:1)C下降为0.2% T=1700 O2:Ar=2;1 C下降为0.1% T=1730 O2:Ar=1;2 C下降为0.02% T=1750 O2:Ar=1:3 C下降为0.001%
节流量50－80NL/min，同时测温、取样，加入 硅石2 kg/mm，调整炉渣碱度R=1 .2－1 .5。 • 测温、取样后VD加盖密封，抽真空。 • 真空泵启动期间，调整氩气流量保持30 － 40NL/min。
CAS工艺操作过程
RH钢液循环脱气法
• 主要冶炼高质量产品，如轴承钢、LF钢、硅钢、 不锈钢、齿轮钢等。
• 特点:①反应速度快，表观脱碳速度常数kC可达
到3.5min-1。处理周期短，生产效率高，常与转 炉配套使用。②反应效率高，钢水直接在真空室 内进行反应，可生产H≤0.5×10-6，N≤25×10-6， C≤10×10-6的超纯净钢。③可进行吹氧脱碳和二 次燃烧进行热补偿，减少处理温降;④可进行喷粉 脱硫，生产[S]≤5×10-6的超低硫钢。
VD工艺
• 真空保持时间：真空启动后，工作压力达到67 Pa时，保持时间≥15min。
• 真空保持期间调整氩气流量 70NL/min左右，并 通过观察孔观察钢水沸腾情况，及时调整，保持 均匀沸腾。
• 终脱氧后解除真空、开盖、测温，软吹15－ 25min，氩气流量 70-100NL/min左右，控制 渣面微动为宜。
拌,进一步脱碳, 钢液温度达到1670-1750之间. • 6.加合金,微调成分,加铝吹氩搅拌几分 后,破真空浇铸.
AOD炉
AOD炉 主要是冶炼高质量的不锈 钢(C<20ppm,S,P<50ppm)使用更廉 价的原料(采用高碳铬代替低碳铬) 60%-70%的不锈钢产量 炉料:废钢,不锈钢返回料,高碳铬 铁,高碳镍铁 吹炼过程就是温度及氩氧比的控制 T=1680 O2:Ar=4:1(3:1)C下降为0.2% T=1700 O2:Ar=2;1 C下降为0.1% T=1730 O2:Ar=1;2 C下降为0.02% T=1750 O2:Ar=1:3 C下降为0.001%
RH精炼技术
RH内壁粘冷钢对脱碳速率有大的影响
其它新技术，如：
(1)氩气中掺入H2气进行吹炼。由于碳和氢能够形 成多种碳氢化合物，用此法可以顺利地将碳脱到 10ppm以下。
(2) 向钢水中喷吹铁矿石粉。由于铁矿粉能够提供 现成固液界面，增大脱碳速度常数kC, 增大脱碳反 应的容量系数ak, 用此法也可以将碳脱到10ppm以 下。
可以用焦炉煤气尽管天然气比焦炉煤气发热值大一倍液化天然气8000kcalm但理论燃烧温度相近天然气2020焦炉煤气1998因此加大焦炉煤气流量可以达到相同的加热温度
RH 精 炼 技 术
一、BOF(EAF)-(LF)-RH－CC
高洁净特殊钢精炼
关键技术：
(1).RH初始氧含量； (2).真空条件－主要 为抽气能力(所能达 到的真空度)和抽气 速率; (3).搅拌能力(环流 量)，吹氩量； (4).钢包渣； (5). 精炼时间。
研究发现：新工艺虽然渣中较高的全铁，但同样 可以获得低的氧含量。
旧工艺
新工艺
这主要是合理的炉渣成分，有效地吸收了钢中的 夹杂物。
新工艺使炉渣的半球点温度(ST)、熔化温度(MT) 以及流动温度(FT)更合理。
提高脱碳效率措施之二：预抽真空和高的抽气能力
为了缩短抽气时间，新日铁名古屋厂采用 预真空工艺有效地提高了脱碳速率。
脱碳工艺：
快速提高真空度，在3min内将真空度降到1kPa以下。在第1阶段脱碳任务后， 真空度控制在100Pa并保持到脱碳结束。
RH驱动气体在真空泵启动之初的驱动气体流量为78Nm3/h，脱碳10min以后调 到最大120Nm3/h,到20min时脱氧合金化时调到78Nm3/h。
对于钢水初始碳含量大于0.04%,活度氧小于400ppm炉次，需要KTB顶枪吹氧 强制脱碳。目标氧含量末期为350ppm。期望温降25－30℃。
rh精炼炉的工作原理
rh精炼炉的工作原理
RH精炼炉是一种用于钢水精炼的设备，工作原理如下：
1. 初始状态：钢水由脱氧剂（如铝、硅）去氧化剂（如氧、硫）的加入而含氧量较高，同时含有杂质元素（如硫、氮、氢）。
2. 加热：首先将RH炉加热至一定温度，以保持钢水在液态状态，并提供热能用于后续处理。
3. 充氩：通过向炉腔内注入氩气，将气氛改为惰性气体，以防止钢水与空气发生反应，减少含氧量。
4. 抽真空：通过抽取炉腔内部的气体，形成负压，实现去气的目的。
抽真空的同时，还可以去除钢水中的氧化物、氢气等气体。
5. 吹吸：将钢水中加入的精炼剂（如钙、铝、氧化钛）通过吹气混合装置喷射入钢水中。
精炼剂与钢水中的杂质发生反应，生成气体，使杂质浮于钢水表面。
吹吸的过程实际上是通过吹气在钢水内部产生的气泡使钢水得到搅拌和搅动，从而实现对杂质的混合和剥离。
6. 分离：在吹吸的过程中，通过钼室和配套的转子装置，使气泡被上升到炉腔上部，并对气泡进行持续的紊动，从而将气泡中的杂质分离出来。
分离过程主要是基于气泡的上浮和沉降的原理。
7. 钢液进出：在精炼过程中，可根据需要随时向炉腔内添加新的钢水，并从炉腔底部排出已精炼的钢水。
8. 放氩冷却：在精炼过程结束后，向炉腔内注入氩气，使炉腔内的气氛恢复到惰性气体状态，同时进行炉体冷却。
总的来说，RH精炼炉通过充氩、抽真空、吹吸、分离等一系列步骤，通过气泡搅拌和杂质的分离，使钢水中的含气及杂质得到有效去除，从而达到精炼钢水的目的。
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
RH精炼技术
[t]
Kwangyang Works，POSCO实例
提高脱碳效率措施之一：钢液初始碳、氧控制
时间最 短
浦项RH第一阶段初始碳、氧控制
为了控制初始合理的氧位，通常 在出钢时要加入复合脱氧剂
新工艺
旧工艺
控制不同的脱氧剂加入量，来获得RH初 始的合理炉渣氧化性和钢液氧位。
从而进一步获得合理的氧、碳比和高的脱碳速率
RH 精 炼 技 术
一、BOF(EAF)-(LF)-RH－CC
高洁净特殊钢精炼
关键技术：
(1).RH初始氧含量； (2).真空条件－主要 为抽气能力(所能达 到的真空度)和抽气 速率; (3).搅拌能力(环流 量)，吹氩量； (4).钢包渣； (5). 精炼时间。
森辛治公式：
Q 11.4G d
第1阶段 [C]从0.04%降到0.02%,真空度为1-2kPa,3min钟左右。自然脱碳。 第2阶段 [C]从0.02%降到0.003%,真空度为0.1kPa,强制脱碳，补充氧0.030.04%,15-20min钟左右。 第3阶段 [C]从0.003%降到0.002%,真空度为0.05kPa,强化表面脱碳，向钢 液表面加入铁矿石，表面吹氩气，氢气等。
(1) 碳、氧反应原理
[C] [O] CO
1.CO的分压；
P面：
2.[%C],[%O]的浓度；
3.K
用铝预脱氧
真空度对[C]-[O]平衡的影响关系
真空强制脱碳事例图
RH脱碳初始碳含量0.04%,氧含量0.05%,RH-KTB深脱碳三阶段：
LF 炉 工 艺
RH 强 制 脱 氧 工 艺
四、国内外其它RH精炼炉技术介绍
谢谢！
新日铁名古屋厂扩大 RH吸嘴内径后，有效 的提高了脱碳速率
RH、LF和VD炉外精炼技术
加合金时,采用大流量 吹Ar,加速合金熔化 , 提高 收得率;
通电时,采用小流量吹 Ar,均匀温度又不引起大的 液面波动.
28
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.
4
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、，
7
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。
8
二.RH、LF及VD法简介
RH 法 LF 法 VD 法
34
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
通电时,采用小流量吹 Ar,均匀温度又不引起大的 液面波动.
28
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
34
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
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
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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[1- 2 ] . 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 控制在尽可能低的程度, 以减少钢中夹杂物, 提高 IF钢性能[3- 5 ] . 因而必须研究RH 的碳氧反应, 系 统分析和研究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 氧反应的影响,寻求最优化的生产工艺参数,强化脱 碳反应,同时满足IF 钢对质量的要求.
RH生产超低碳钢的工艺和设备
马钢的RH 主要用来生产终点w (C) < 80 ×
10 - 6 的IF 钢、无取向电工钢和冷轧深冲板等超低 碳钢种。采用的生产工艺流程为:铁水预处理→ 顶底复吹转炉→RH →(L F) →CSP 连铸连轧。对 于低碳钢RH 采用轻处理工艺,转炉不脱氧出 钢。 RH 处理容量为105～130 t ,上升管内径为 500 mm ,下降管内径为500 mm ,提升气体为氩 气,采用12 个喷嘴分两层供气,最大氩气流量为
RH2O 真空吹氧技术
• 1969 年德国蒂森钢铁公司亨利希钢厂开发了
RH2O 技术[ 8 ] ,首次用钢质水冷氧枪从真空室顶 部向真空室内循环着的钢水表面吹氧以强化脱碳 冶炼低碳不锈钢,既缩短了冶炼周期又降低了脱碳 过程中铬的氧化损失。但在工业生产中RH2O 技 术暴露出以下问题:氧枪结瘤严重,因氧枪动密封不 良而使氧枪枪位无法调整。这些问题一时无法解 决,而当时VOD 精炼技术能较好地满足不锈钢生产 的要求,所以RH2O 技术未能得到广泛运用。
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RH 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RH2KTB 法,转炉出钢钢水w (C) 可由0 . 03 %提高到0. 05 %,
RH炉外精炼技术
09郑韩超 11 谢重燊 28 刘青雨 29 韩志超 30刘强 32高飞
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控制是保证连铸工 序顺畅的关键因素之一。
(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。
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IF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。
RH2OB 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RH2OB 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,提高了 转炉作业率,缩短了冶炼时间,降低了脱氧铝耗。 RH2OB 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RH 设备的作业率;喷溅严重,增加了RH第1 期徐国 群:RH 精炼技术的应用与发展·1 3 · 真空室的 结瘤,延长了清除结瘤及辅助作业时间,要求增加 RH 真空泵的能力。这些问题,阻碍了RH2OB 真空 吹氧技术的进一步发展[ 6 ] 。
120 m3 / h ,工作真空度为67 Pa ,极限真空度为20 Pa ,顶枪加热速度为60 ℃/ h 。
真空脱硫技术
近年来, RH真空脱硫技术逐渐受到人们的重 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 于脱硫反应的进行;在RH处理过程中脱硫避开了 渣,所受ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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免了空气对钢液的污染。 本文对RH真空脱硫技术进行了概述,期望为RH 真空脱硫工艺操作及工艺优化提供参考。
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;
RH真空脱硫的方法及特点 超低硫钢的RH 处理工艺最先在日本开发应 用,主要有两大类:喷粉脱硫和投入脱硫。主要发展 了以下几种喷粉脱硫方法: RH - PB ( IJ ) 、RH - PB、 RH真空室内添加脱硫剂三种形式。它们的主要区 别在于脱硫粉剂在钢液和RH装置中吹入的部位不
同,获得不同的吹炼效果[ 1 - 2 ] 。 1) RH喷粉脱硫工艺为新日铁大分厂开发(如 图1所示) 。该工艺主要用于生产超低硫管线钢。 2) RH - PB脱硫工艺由新日铁名古屋厂在RH - OB的基础上开发成功的,利用喷嘴切换喷入粉 剂,以达到脱硫的目的, RH - PB (OB)原理如图2所 示。该工艺在名古屋厂用于生产超低硫板材钢。
RH2KTB 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
RH 基础上,成功地开发了RH 顶吹氧(RH2KTB) 技术,将RH 技术的发展推 向一个新阶段。RH 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