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钢水经由上升管进入真空室被脱气

再由下降管流回钢包

如此循环，直至达到要求止

把这个图看明白就可以了

RH多功能真空精炼技术开发

RH真空精炼技术产生于50年代末期。

在近30年的时间里,RH的功能和精炼的钢种范围不断扩大,发展成为多功能真空精炼技术,在炉外精炼中占主导地位。

至今,全世界已有100余台。

在西欧、日本、美国得到普遍推广,仅日本就有40余台,1989年日本转炉钢真空精炼率达56.5%,新日铁大分厂、川崎制铁水岛厂已全量进行RH真空精炼。

实践证明,RH真空精炼技术是提高产品质量,降低成本,扩大品种,提高炼钢生产能力,保证连铸顺行,实现全连铸,优化炼钢生产工艺的重要手段。

　　到1992年止,我国只有10台RH设备（其中3台在机电部机械厂）,除宝钢RH—OB和武钢2号RH设备水平较高外,其余的水平较低,功能有限。

　　从钢铁工业发展来看,炉外精炼已成为炼钢生产不可缺少的重要工序,铁水预处理—转炉复合吹炼—RH精炼（炉外精炼）—连铸是现代炼钢厂的最佳工艺流程。

而我国RH普及率很低,1990年全国冶金系统不包括吹氩、喂丝的钢水精炼比为2.68%,其中电炉钢3.6%,转炉、平炉钢精炼比2.49%,真空精炼比仅1.99%。

预计未来5～10年里,将有7～10家企业采用RH真空精炼技术。

　　日本川崎钢铁公司1988年开发成功的RH—KTB技术将RH技术发展推向一个新阶段。

在三年多的时间里已发展到10台,并已有几个国家表明准备新建或在原RH上采用KTB技术,到1997年止已建成31台RH—KTB多功能真空精炼炉，见表1。

表1　KTB装置（川崎顶吹氧循环脱气装置）在世界各地

　　RH—KTB/WPB多功能真空精炼是90年代炉外精炼的一种新工艺。

它除具有常规RH脱气、脱［C］、去除夹杂、均匀和调整钢液成分外,还有如下功能:

（1）加速脱碳反应；

（2）热补偿；

　　（3）吹氧加Al升温；

　　（4）喷粉脱硫

　　由于有以上功能,消化吸收和开发应用该项技术对满足高质量钢需求的增长和降低生产成本、提高生产效率具有重要意义。

　　1992年冶金部批复了武汉钢铁（集团）公司委托武汉钢铁设计研究院编制的《国家重大引进技术消化吸收项目技术开发可行性研究报告》,同年10月,在国家经贸委和冶金部的组织下,武钢作为总承包单位与参加《RH多功能真空精炼技术》开发的12个单位分别签订了专项合同,并批复了《武钢第二炼钢厂1号RH真空处理装置技术改造可行性研究报告》。

此后,武汉钢铁（集团）公司与武汉钢铁设计研究院、西安重型机器厂、西安冶金机械厂、北京冶金液压机械厂、冶金部钢铁研究总院、冶金部自动化研究院、北京冶金设备研究院、北京科技大学、上海大学、东北大学、武汉冶金科技大学等单位共同承担了《RH多功能真空精炼技术》项目,并着手在武钢第二炼钢厂炼钢车间建成1号RH—KTB/WPB炉外精炼炉。

　　自从同国家主管部门签订专项合同以来,在冶金工业部、机械部的组织和领导下,武钢把这项工作列为公司的重点科技开发项目,进行了认真组织、协调和落实,在各开发单位的共同努力下,为全面按合同完成开发任务做了大量的工作,并完成了开发合同规定的主要任务。

在武钢二炼钢厂建成了1号RH多功能真空精炼炉,并投入了正常运转。

2　武钢二炼钢厂及1号RH多功能真空精炼炉的基本情况

　　武钢二炼钢厂现有1台KR铁水脱硫装置、三座90t顶底复合吹炼转炉、2台RH真空精炼炉、4台弧型单流板坯连铸机以及钢包吹Ar和喂丝机等设备。

年生产能力240万t,主要生产硅钢、深冲钢、涂层钢等优质冷轧薄板。

　　新1号RH年处理能力为50万t,钢水容量80t,循环速率为30t/min,真空泵的抽气能力为400kg/h。

主要处理硅钢、深冲钢等超低碳、高质量钢种。

2.1　RH多功能真空精炼炉的构成（即新1号RH）

　　RH多功能真空精炼炉在2号RH北面,其主要设备布置在过渡跨,辅助作业布置在模注跨。

主控室、电器室布置在过渡跨的6.7m和10.3m平台上。

地面布置有插入管烘烤装置、液压室及各种车辆等设备。

　　RH多功能真空精炼炉采用双真空室平移式配有水冷弯头及其运输车,在车上装有煤气烘烤。

　　蒸汽喷射泵系统由6级蒸汽喷射泵和三级辅助真空泵、5级冷凝器、真空滑阀、气冷器、伸缩接头等组成。

　　铁合金系统由上料系统和加料系统组成。

上料系统包括运送皮带和18个高位料仓;

加料系统由3个称量斗、2个真空料斗和3个加料电振组成。

　　KTB/WPB系统主要由顶枪、顶枪升降装置、密封装置、贮粉罐、输送罐、喷吹罐等设备组成。

　　过程检测和控制系统主要由基础自动化和计算计控制系统组成。

基础自动化配有3台S5—155U型和三台S5—115U型PLC;

计算机系统主要由RM—400—255及软件所组成。

　　此外还有钢包车及运输系统、钢包液压顶升系统、插入管喷补系统、N2-Ar切换系统、取样测温及风动送样系统等。

2.2　武钢二炼钢厂RH多功能真空精炼炉的主要工艺参数

　　武钢二炼钢厂RH多功能真空精炼炉的主要工艺参数详见表2。

表2　武钢RH多功能真空精炼炉主要工艺参数

3　武钢RH多功能真空精炼炉冶金效果

　　1997年10月16日,武钢二炼钢厂RH多功能真空精炼炉投入生产,投产以来已处理2000余炉钢,其中,有冷轧取向硅钢、无取向硅钢、冷轧薄板等30种钢,1998年6月达到了设计的生产能力月处理钢水563炉。

　　吹氧和喷粉采用同一支顶枪,KTB处理低碳和超低碳钢,WPB处理低硫钢,根据过程温度需要,用铝热法对钢水升温。

通过真空环流使成分和温度均匀化,处理后的钢水经连铸成板坯。

3.1　RH多功能真空脱碳的效果

　　在RH中采用KTB真空顶吹氧技术,从两个方面对RH真空脱碳带来影响。

（1）提高脱碳速度,缩短RH真空脱碳时间

　　RH真空脱碳按如下反应进行:

　　［C］+［O］→｛CO｝

　　经过脱碳反应,可以使［C］降到20×

10-6以下。

现代转炉吹炼终点碳≤0.04%时,钢含氧量足够脱碳反应的需要,并有剩余。

决定真空脱碳反应速度的主要因素是钢中碳的传递速度,从这个角度来说是不需要吹入氧气来促进碳氧反应的。

利用RH真空精炼炉进行自然脱碳,经过13min到17min的脱碳,可以达到降碳的目的。

　　对KTB真空吹氧技术给真空脱碳的反应的

影响进行研究结果表明:

在真空脱碳的反应初期,真空度低,气体传质阻力大,这时经KTB氧枪供氧,可以有效地促进脱碳反应,提高脱碳速度。

（2）提高RH真空脱碳前钢水中碳含量

　　转炉冶炼时为防止钢水过氧化,提高转炉终点含碳量,按照C—O平衡原理,钢中含氧量随之减少,不能充分满足真空脱碳反应的需要。

在这种情况下,［O］的传质速度就成了RH真空脱碳反应的决定因素,经KTB供给氧气,就可以有效地防止脱碳速度的下降。

采用KTB技术,就可以较大幅度地提高RH真空脱碳前钢水含碳量,即转炉吹炼终点的碳含量,一般可以提高200×

10-6以上,这主要取决于各个钢厂转炉、RH、连铸机的生产周期的相互配合关系。

若转炉、连铸机的生产周期允许,则转炉吹炼终点的碳含量可以提高到700×

10-6左右。

　　图1示出KTB与常规RH操作过程碳含量的变化。

武钢RH多功能真空精炼炉投产以来的生产实践表明,初始碳含量为（350～550）×

10-6时,采用KTB经13min左右可以使碳含量降至20×

10-6以下,RH常规脱碳所需要的时间缩短3min。

脱碳速度常数K为0.214,最高为0.243。

比RH的K=0.179高0.035,使进一步深脱碳或提高出钢碳、减轻转炉负荷成为可能。

图1　处理过程碳含量的变化

3.2　热补偿能力

　　RH多功能真空精炼过程的热补偿能力是RH—KTB的主要冶金功能之一。

因采用RH—KTB技术,可以使转炉出钢温度下降,防止RH真空室内结瘤,并在KTB过程中熔化真空室内的结瘤。

　　KTB的热补偿功能主工由以下几方面组成,见表3。

表3　KTB真空脱碳时热补偿效果分类

3.3　温度补偿

　　图2是KTB处理与常规RH处理的钢水温度随时间的变化,KTB操作使温降速率减缓,吹氧结束时钢水的温降值仅3℃,表明顶吹氧产生的燃烧热量用于对钢水热补偿,达到13℃以上。

因此可降低转炉出钢温度。

图2　处理过程的温度变化

3.4　Al升温

　　KTB铝热法对钢水升温的影响,经测定每吨钢添加1kg铝吹氧以后钢水温度上升30℃以上,升温速度为3℃/min以上,氧气利用率为70%以上,热效率达90%3.5　脱硫

　　WPB法采用CaO-CaF2系粉剂脱硫,处理普碳钢时,脱硫效率随粉剂用量增加而增大。

在初始硫含量190×

10-6条件下,喷吹6.6kg/t粉剂获得47%的脱硫效率,改善了以往常规RH添加熔剂法对硅钢以外钢种脱硫困难的局面。

3.6　氮含量

　　表4是RH处理前后钢中氮含量的变化。

有脱氮效果的炉次仅点10%,处理后钢中氮含量＜20×

10-6。

低氮条件下RH脱氮作用不大,主要的抑制钢水从炉气吸氮。

表4　RH处理前后［N］含量平均值（20炉）

3.7　氢含量

　　在RH—KTB处理前和RH终点取样,钢水氢含量测定结果见表5。

表5　RH—KTB处理的氢含量

　　初始氢含量（2.5～2.8）×

10-6时,脱氢效率为47%～60%,最低氢含量降至1×

可保证低氢钢生产的要求。

3.8　钢水纯净度

　　测定表明:

RH—KTB/WPB处理后总氧含量为（43～75）×

10-6,与常规RH相似。

　　以下列出了精炼处理分别可达到的碳、磷、氮、全氧和氢含量:

　元素　　C　　S　　N　　Or　　H　P含量/×

10-69（20）　12　43　1　60　　　　　（常规RH添加脱硫处理硅钢）　　进一步降低上述元素含量还须综合改进精炼和耐火材料工艺条件。

3.9　专用钢命中率

　　表6列出了RH—KTB/WPB热负荷试车期间专用品种钢的命中率,无取向硅钢产品因成分失控占4.8%,电工钢WYK、WCP、XYB等合格率达到100%。

表6　专用钢命中率

3.10　冶金效果

　　武钢第二炼钢厂RH—KTB/WPB法投产热试期间得到以下冶金效果:

（1）RH—KTB操作使碳含量达到20×

10-6的处理时间缩短约3min,钢水温度补偿13℃,加铝后平均升温,1.6℃/min,升温幅度55℃。

（2）RH—WPB操作喷吹6.5kg/t,CaO-CaF2,粉剂处理普碳钢,可获得47%的脱硫效率。

　　（3）处理后钢中氮含量＜20×

10-6,氢含量可降至1×

10-6,总氧含量（43～75