RH精炼技术的发展资料
合集下载
RH精炼技术的发展
RH喷粉 钢包喷粉
脱
磷
7
将RH吹氧工艺与喷粉工艺相结合可以实现RH脱磷。在RH吹氧脱碳期同时喷 吹石灰粉可以达到理想的脱磷效果。如日本新日铁名古屋厂230tRH采用OB/PB工 艺，可生产[P]≤20×10-6的超低磷钢。 粉剂中(%CaO)≈20%时，炉渣脱磷能力最强。提高真空度使炉渣脱磷能力略 有提高。根据RH-PB处理中取出的粉剂颗粒，经X光衍射分析的结果绘出右图。 由于RH喷粉避免了顶渣的影响，延长了粉剂与钢水直接反应的时间，使脱磷效 率提高。如图所示，上浮粉剂颗粒中P2O5含量接近3CaO· 2O5或4CaO· 2O5的理 P P 论极限。远高于铁水预处理或转炉脱磷效率。
杂的排出速度可以表示为： d[O]T ko [O]T dt out
渣中FeO+MnO含量和脱氧速度 常数k间的关系
夹杂物尺寸对去除的影响
钢中夹杂物的上浮决定于夹杂物的尺寸：大颗粒夹杂上浮去除，而小颗粒夹杂 通过碰撞聚合后才能上浮去除。因此，精炼过程中钢水夹杂物的数量可采用浅野等 人提出的表达式描述： N = N0· exp（-· D） 式中：D为夹杂物的半径；N为夹杂物的数量（l/kg）；N=、为常数。 钢水氧含量的变化表达式如下：
9
3M 0 T [O] 10 P D 3 N o exp( D)dD M Al2O3 6 0
6
0.50
RH精炼过程中T[O]的行为
ko和搅拌能量的关系
NK-PERM法
10
为了提高RH的脱氧效率，日本 NKK公司开发了一种通过钢包脱气 处理去除夹杂物的新方法，称为NKPERM法。该工艺的技术原理是：首 先将可熔气体（如N2、H2）强行熔解 到钢水中，然后进行真空精炼，再降 NK-PERM处理后夹杂物分布的变化情况 压过程中过饱和气体在悬浮的微细夹杂物表面形成气泡，气泡 与夹杂物上浮到液面迅速与钢水分离。通过250t RH工业试验， 该工艺获得良好的冶金效果，细小夹杂物的去除效率明显提高。 采用RH喷粉工艺，使链状Al2O3夹杂与CaO粉剂形成低熔 点CaO· 2O3夹杂，利于上浮排除。采用RH喷粉工艺后， Al Al2O3夹杂含量明显降低。
脱
磷
7
将RH吹氧工艺与喷粉工艺相结合可以实现RH脱磷。在RH吹氧脱碳期同时喷 吹石灰粉可以达到理想的脱磷效果。如日本新日铁名古屋厂230tRH采用OB/PB工 艺，可生产[P]≤20×10-6的超低磷钢。 粉剂中(%CaO)≈20%时，炉渣脱磷能力最强。提高真空度使炉渣脱磷能力略 有提高。根据RH-PB处理中取出的粉剂颗粒，经X光衍射分析的结果绘出右图。 由于RH喷粉避免了顶渣的影响，延长了粉剂与钢水直接反应的时间，使脱磷效 率提高。如图所示，上浮粉剂颗粒中P2O5含量接近3CaO· 2O5或4CaO· 2O5的理 P P 论极限。远高于铁水预处理或转炉脱磷效率。
杂的排出速度可以表示为： d[O]T ko [O]T dt out
渣中FeO+MnO含量和脱氧速度 常数k间的关系
夹杂物尺寸对去除的影响
钢中夹杂物的上浮决定于夹杂物的尺寸：大颗粒夹杂上浮去除，而小颗粒夹杂 通过碰撞聚合后才能上浮去除。因此，精炼过程中钢水夹杂物的数量可采用浅野等 人提出的表达式描述： N = N0· exp（-· D） 式中：D为夹杂物的半径；N为夹杂物的数量（l/kg）；N=、为常数。 钢水氧含量的变化表达式如下：
9
3M 0 T [O] 10 P D 3 N o exp( D)dD M Al2O3 6 0
6
0.50
RH精炼过程中T[O]的行为
ko和搅拌能量的关系
NK-PERM法
10
为了提高RH的脱氧效率，日本 NKK公司开发了一种通过钢包脱气 处理去除夹杂物的新方法，称为NKPERM法。该工艺的技术原理是：首 先将可熔气体（如N2、H2）强行熔解 到钢水中，然后进行真空精炼，再降 NK-PERM处理后夹杂物分布的变化情况 压过程中过饱和气体在悬浮的微细夹杂物表面形成气泡，气泡 与夹杂物上浮到液面迅速与钢水分离。通过250t RH工业试验， 该工艺获得良好的冶金效果，细小夹杂物的去除效率明显提高。 采用RH喷粉工艺，使链状Al2O3夹杂与CaO粉剂形成低熔 点CaO· 2O3夹杂，利于上浮排除。采用RH喷粉工艺后， Al Al2O3夹杂含量明显降低。
RH精炼炉工艺
RH精炼炉工艺摘要:介绍了RH的发展历史，对RH中最关键的真空系统原理进行了说明，介绍了莱钢RH的功能、设备及工艺，针对莱钢情况，对莱钢品种开发进行了探讨。
关键词: RH 原理工艺品种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。
表1为40多年来RH技术的发展情况。
表1 RH技术发展情况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(真空槽内大约0.67mbar时可使钢水上升1.48m高度)。
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。
RH(真空循环脱气法)
RH 的发展状况
RH工艺发展过程中装置变化图 工艺发展过程中装置变化图
RH工艺 工艺
RH 的发展状况
• 1. RH——O(RH顶吹法) 1969年德国蒂森钢铁公司恒尼西钢厂开发 成就：首次用铜质水冷氧枪从真空室顶部向循 环着的钢水表面吹氧，强制脱碳升温。
RH-O产品 产品—Made in china 产品
• 1.RH的起源 • 2.RH的应用成效 • 3.RH的发展状况 • 4.RH在世界的开发与应用
RH 的起源
1. RH真空精炼技术起源于50年代，1957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 。
RH 的起源
2.1958年德国Rheinstahl（莱茵钢公司）和 Heratus （赫拉乌斯）真空泵厂合作成功地进行了工业性生 产实验，取得了可喜的处理效果，在1959年德国冶 金工作者协会上引起了同行的极大关注.定名—— RH
1963年日本引进rh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rh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11995年攀钢130trhmfb项目引进技术的消化吸收21998年宝钢250trhmfb项目引进技术的消化吸收32000年梅钢150trhmfb项目基本立足国内设计制造42002年宝钢2号130trh项目的建设52003年攀钢2号rh投产开辟了我国用rh精炼超纯净合金钢的先河宝钢二炼钢厂rhktb设备主要规格参数1000kg05乇以下35分钟内达到1乇类型双槽体处理周期3651min真空系统2boosters2ejectors排气能力浸渍管内径750mm环流量max
工艺装置图
RH 的起源
3. 最初RH装置主要是对钢水脱氢，后来增加了真空 脱碳、真空脱氧、改善钢水纯净度及合金化等功 能。采用RH工艺后，可以缩短转炉生产周期，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。
1RH真空循环脱气炉发展概论及相关设备
为便于真空槽各部位之间的快速更换、联接，目前都采用水冷法兰 的方式来实现，但水冷法兰连接造成了如下缺点：A、靠近法 兰部位的耐材由于受水冷法兰的影响，耐火材料常出现裂纹和 剥落，使这层砖的寿命严重下降 ；B、连接部位易泄漏，造成 真空度下降和钢水增氮；C由于易损部位耐材剥落，造成维修 困难。
为解决这个难题，目前部分工厂将真空槽设计成整体式，即用焊接 代替法兰连接，避免了水冷法兰造成的耐材损坏。目前浸渍管 与下部槽之间已基本取消了水冷法兰连接，改为电焊连接，上、 下部槽之间有的已经取消水冷法兰，有的仍在运用。本厂RH上、 下真空槽仍采用水冷法兰连接。
1
奥镁公司_RH 炉技术资料
Degassing processes – RH 炉发展简史
DH
=
DH-OB =
RH
=
RH-OB
=
RH-OTB = RH-KTB =
RH－MFB ＝
Dortmund Hörde，1956 at the Dortmund-Hörder-Hüttenunion.. Dortmund Hörde with Oxygen Blowing Ruhrstahl Heraeus，RH精练法是德国钢铁公司Ruhrstahl和Heraens 联合于1958年成功开发的真空循环脱气法 Ruhrstahl Heraeus with Oxygen Blowing. 1972年新日铁室兰厂根据VOD 生产不锈钢的原理，开发了RH－OB真空吹氧技术。 Ruhrstahl Heraeus with Oxygen Top Blowing (same as RH-KTB) Ruhrstahl Heraeus Kawasaki Top Blowing. 1986年日本原川崎钢铁公司( 现已和NKK重组为JEE公司)在传统的RH基础上，成功地开发了RH顶 吹氧(RH KTB)技术，将RH技术的发展推向一个新阶段。 Ruhrstahl Heraeus Multifunctional. 1992年日本新日铁 公司广畑厂在日本 原川崎公司开发RH－KTB精炼技术之后，为降低初炼炉的出钢温度以及脱 碳的需要，开发了多功能喷嘴的RH顶吹氧技术
为解决这个难题，目前部分工厂将真空槽设计成整体式，即用焊接 代替法兰连接，避免了水冷法兰造成的耐材损坏。目前浸渍管 与下部槽之间已基本取消了水冷法兰连接，改为电焊连接，上、 下部槽之间有的已经取消水冷法兰，有的仍在运用。本厂RH上、 下真空槽仍采用水冷法兰连接。
1
奥镁公司_RH 炉技术资料
Degassing processes – RH 炉发展简史
DH
=
DH-OB =
RH
=
RH-OB
=
RH-OTB = RH-KTB =
RH－MFB ＝
Dortmund Hörde，1956 at the Dortmund-Hörder-Hüttenunion.. Dortmund Hörde with Oxygen Blowing Ruhrstahl Heraeus，RH精练法是德国钢铁公司Ruhrstahl和Heraens 联合于1958年成功开发的真空循环脱气法 Ruhrstahl Heraeus with Oxygen Blowing. 1972年新日铁室兰厂根据VOD 生产不锈钢的原理，开发了RH－OB真空吹氧技术。 Ruhrstahl Heraeus with Oxygen Top Blowing (same as RH-KTB) Ruhrstahl Heraeus Kawasaki Top Blowing. 1986年日本原川崎钢铁公司( 现已和NKK重组为JEE公司)在传统的RH基础上，成功地开发了RH顶 吹氧(RH KTB)技术，将RH技术的发展推向一个新阶段。 Ruhrstahl Heraeus Multifunctional. 1992年日本新日铁 公司广畑厂在日本 原川崎公司开发RH－KTB精炼技术之后，为降低初炼炉的出钢温度以及脱 碳的需要，开发了多功能喷嘴的RH顶吹氧技术
新版近十年来国内RH真空精炼技术的发展
近十年来国内RH真空精炼技术的发展
邱勤
宝钢工程技术集团有限公司
1.
近十年来国内RH真空精炼技术发展现状
2.
RH真空精炼技术的完善和发展
1 近十年来国内RH真空精炼技术发展现状
2009年在太钢召开 全国精炼年会。
2011年………
2007年在宝钢召开了 第一届RH年会。
中国RH真空装置增长趋势图
宝钢股份炼钢厂转炉分厂钢水RH真空精炼比
阀站照片
监控画面
监控画面
(2) 布置的多样化
布置工位 多样化
、双台车单工位、大包回转台 式 双工位：两车三位、两车四位、 三车五位、四车六位。
(3) 设备的适应性更强
整体槽、分体槽
单路、多路 小合金料仓的设计 不同真空料斗的设计 环流的控制
真空泵形式多样化
（4）研发的核心技术装备 大型真空泵 真空主阀 大吨位钢包 顶升技术 钢包提升装置 顶枪预热枪技术
“多功能 化”的充 分应用
进一步实 现高效化
如何在生产中不断优化RH工艺和设备将是今后重点工作
2 RH真空精炼技术的完善和发展
RH喷粉工艺、设备、控制技术完善 RH氮控制技术完善 耐火材料合理选择和开发
开发适应电炉厂的RH真空精炼设备
开发新的RH钢水热补偿升温技术
如何在生产中不断优化RH工艺和设备将是今后重点工作
1.1
RH真空精炼生产工艺技术的发展和应用推广
产品品种的变化， 质量的不断提高
RH真空精炼生产 工艺技术的发展 RH真空精炼生产 工艺技术的推广
1.2
RH真空精炼工艺和设备技术的开发和应用
1.2.1 RH真空精炼工艺设备设计的创新和发展 （1）功能的多样化 去除有害气体 脱碳 成分微调 脱硫 降低非金属夹杂物含量 钢水升温 协调转炉、连铸生产
邱勤
宝钢工程技术集团有限公司
1.
近十年来国内RH真空精炼技术发展现状
2.
RH真空精炼技术的完善和发展
1 近十年来国内RH真空精炼技术发展现状
2009年在太钢召开 全国精炼年会。
2011年………
2007年在宝钢召开了 第一届RH年会。
中国RH真空装置增长趋势图
宝钢股份炼钢厂转炉分厂钢水RH真空精炼比
阀站照片
监控画面
监控画面
(2) 布置的多样化
布置工位 多样化
、双台车单工位、大包回转台 式 双工位：两车三位、两车四位、 三车五位、四车六位。
(3) 设备的适应性更强
整体槽、分体槽
单路、多路 小合金料仓的设计 不同真空料斗的设计 环流的控制
真空泵形式多样化
（4）研发的核心技术装备 大型真空泵 真空主阀 大吨位钢包 顶升技术 钢包提升装置 顶枪预热枪技术
“多功能 化”的充 分应用
进一步实 现高效化
如何在生产中不断优化RH工艺和设备将是今后重点工作
2 RH真空精炼技术的完善和发展
RH喷粉工艺、设备、控制技术完善 RH氮控制技术完善 耐火材料合理选择和开发
开发适应电炉厂的RH真空精炼设备
开发新的RH钢水热补偿升温技术
如何在生产中不断优化RH工艺和设备将是今后重点工作
1.1
RH真空精炼生产工艺技术的发展和应用推广
产品品种的变化， 质量的不断提高
RH真空精炼生产 工艺技术的发展 RH真空精炼生产 工艺技术的推广
1.2
RH真空精炼工艺和设备技术的开发和应用
1.2.1 RH真空精炼工艺设备设计的创新和发展 （1）功能的多样化 去除有害气体 脱碳 成分微调 脱硫 降低非金属夹杂物含量 钢水升温 协调转炉、连铸生产
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培训资料
RH（机械篇）一、RH 真空冶金的发展RH 真空精炼技术起源于二十世纪50年代。
1957年阿尔贝德公司申请了钢水真空精炼脱气法发明专利，这是真空脱气法发展的开端。
1958年德国Rheinstahl公司和Hutlenwerke公司合作进行了研制，并进行了第一次工业性生产实验，取得了可喜的处理效果。
其后陆续在各国冶金企业中开展了钢水真空处理研究。
由于研究方法不同、研究目的不同，所以出现了各种各样钢水真空处理设备，以日本的研究最为突出。
1972年新日铁室兰钢厂实验研究成功在真空室内浸入式侧吹氧法（RH-OB法）。
该法在真空状态下吹氧优先脱碳，进一步完善了冶炼不锈钢的氧气喷吹技术。
RH-OB法除起到强制脱碳反应功能外，还有氧化合金铝提温作用，称铝升温操作法。
1977年日本大分厂开发研究了RH轻处理工艺，利用低真空条件下的碳-氧反应对未脱氧钢水进行短时间的环流处理，后以少量铝脱氧，得到了准沸腾钢。
80年代前期，日本的加古川、大分和名古屋等公司为了得到低硫钢水，先后在RH真空室以不同方式加入造渣剂，结果得到了〈10ppm的低硫钢，为RH真空处理器多功能化发展开辟了新途径。
这样的方法有单加喷粉枪的，亦有用RH-OB法的氧枪作喷枪的，但其原理都是一样的。
日本川崎钢铁公司于80年代后期到90年代初期先后开发了冶炼超低碳钢种的新精炼工艺：RH-KTB法（即通过顶吹氧实现RH真空室内二次燃烧热补偿和加速脱碳）和RH-KPB法（即用氧枪同时实现喷粉脱硫），不仅拓宽了RH真空精炼的处理功能，而且补偿了热量，使RH真空精炼得到进一步发展。
RH真空精炼技术逐步走向多功能化。
随着RH精炼技术研究的深入，可处理的钢种范围逐渐扩大，处理钢的质量不断提高，使得人们对RH精炼技术更加重视，逐步形成了一系列冶炼优质品种钢的工艺规程。
二、RH工作原理：它是由吸入和排出钢水的浸渍管和真空槽以及真空排气装置所组成。
处理钢水时，先将两个浸渍管浸入到钢包，使钢包和真空室形成密闭系统。
RH培训
RH发展概论及相关设备
第一部分
1
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。 1958年德国 Rheinstahl（莱茵钢公司）和 Heratus（赫拉乌斯）真空 泵厂合作成功地进行了工业性生产实验，取得了可喜的处理效果，在 1959年德国冶金工作者协会上引起了同行的极大关注，定名RH。以后 各国都在真空循环脱气法上开展了研究。其中以日本发展最为迅速。新 日铁在1972年发明了RH-OB法，能起到铝升温的作用。80年代中期， 大分厂、名古屋厂为了得到低硫钢水，采用喷吹脱硫剂的方法生产出 S≤10ppm的RH钢。80年代后期～90年代初期，日本川崎发明了RH－ KTB，实现了二次燃烧和吹O2脱C，和KPB(MFB)用顶枪喷吹脱S剂。 中国的RH发展是在90年代以后开始的，但近几年来随着低碳钢在市场 上所占比例越来越高，RH的用途越来越广。目前，一般中、大型钢厂 都配置有RH炉。 RH新技术的发展 新日铁发明的KPB（MFB）利用外加能源介质，实现了处理位上的真空 槽烘烤，其吹氧脱碳的功能，使生产出C≤20ppm的超低碳钢。
22
二、RH脱气原理
2、RH脱氮原理及影响因素
A：氮主要以化合物形态存在于钢中； B：氮可作为提高钢的硬度、耐磨性、抗蚀性的合金元素； C：对低碳钢Fe4N的析出将造成时效和蓝脆，达到一定程度时形成气泡
和疏松，使钢的塑性下降，对超低碳钢影响更大； D：氮在α-Fe、δ-Fe中的溶解度随温度升高而增加，在γ-Fe中相反； E：就氮在钢中的溶解度而言，遵循以下规律：[%N]=K [N] *（PN2）1/2， 在1600℃、1mbar下K [N] =0.045%,所以[%N]= 0.045%（PN2）1/2； F：V、Cr、Nb、Mn将提高N在钢中的溶解度，Si、C、Ni将降低其溶 解度； G：影响因素：原始氮含量、RH处理时间、真空度、钢中[O]、[S]的含 量、真空系统的泄漏率、环流量等。
第一部分
1
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。 1958年德国 Rheinstahl（莱茵钢公司）和 Heratus（赫拉乌斯）真空 泵厂合作成功地进行了工业性生产实验，取得了可喜的处理效果，在 1959年德国冶金工作者协会上引起了同行的极大关注，定名RH。以后 各国都在真空循环脱气法上开展了研究。其中以日本发展最为迅速。新 日铁在1972年发明了RH-OB法，能起到铝升温的作用。80年代中期， 大分厂、名古屋厂为了得到低硫钢水，采用喷吹脱硫剂的方法生产出 S≤10ppm的RH钢。80年代后期～90年代初期，日本川崎发明了RH－ KTB，实现了二次燃烧和吹O2脱C，和KPB(MFB)用顶枪喷吹脱S剂。 中国的RH发展是在90年代以后开始的，但近几年来随着低碳钢在市场 上所占比例越来越高，RH的用途越来越广。目前，一般中、大型钢厂 都配置有RH炉。 RH新技术的发展 新日铁发明的KPB（MFB）利用外加能源介质，实现了处理位上的真空 槽烘烤，其吹氧脱碳的功能，使生产出C≤20ppm的超低碳钢。
22
二、RH脱气原理
2、RH脱氮原理及影响因素
A：氮主要以化合物形态存在于钢中； B：氮可作为提高钢的硬度、耐磨性、抗蚀性的合金元素； C：对低碳钢Fe4N的析出将造成时效和蓝脆，达到一定程度时形成气泡
和疏松，使钢的塑性下降，对超低碳钢影响更大； D：氮在α-Fe、δ-Fe中的溶解度随温度升高而增加，在γ-Fe中相反； E：就氮在钢中的溶解度而言，遵循以下规律：[%N]=K [N] *（PN2）1/2， 在1600℃、1mbar下K [N] =0.045%,所以[%N]= 0.045%（PN2）1/2； F：V、Cr、Nb、Mn将提高N在钢中的溶解度，Si、C、Ni将降低其溶 解度； G：影响因素：原始氮含量、RH处理时间、真空度、钢中[O]、[S]的含 量、真空系统的泄漏率、环流量等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
钢水纯净度/×10-6 钢水温度 脱碳速度常数 温度波动 补偿量/℃ Kc/min-1 ℃ 26.3 0.35 ≤±5
2
工艺指标 技术水平
C≤20SFra bibliotekT.O
P
≤20
N
≤20
H
≤1.0
≤10 ≤15
（3）极低碳钢的冶炼技术（2000年~ ）：为了解决极低碳钢 （[C]≤10×10-6）精炼的技术难题，需要进一步克服钢水的静压力，以 提高熔池脱碳速度。
RH喷粉 钢包喷粉
脱
磷
7
将RH吹氧工艺与喷粉工艺相结合可以实现RH脱磷。在RH吹氧脱碳期同时喷 吹石灰粉可以达到理想的脱磷效果。如日本新日铁名古屋厂230tRH采用OB/PB工 艺，可生产[P]≤20×10-6的超低磷钢。 粉剂中(%CaO)≈20%时，炉渣脱磷能力最强。提高真空度使炉渣脱磷能力略 有提高。根据RH-PB处理中取出的粉剂颗粒，经X光衍射分析的结果绘出右图。 由于RH喷粉避免了顶渣的影响，延长了粉剂与钢水直接反应的时间，使脱磷效 率提高。如图所示，上浮粉剂颗粒中P2O5含量接近3CaO· P2O5或4CaO· P2O5的理 论极限。远高于铁水预处理或转炉脱磷效率。
5
RH钢水循环流量Q和体积传 质系数k对脱碳速度的影响
RH抽气速度R和吹Ar流量 对脱碳速度的影响
KTB法与普通RH脱碳速度的比较
脱
对铝脱氧钢水，脱硫反应为：
硫
6
3(CaO) + 2[Al] + 3[S] = (Al2O3) + 3(CaS)
钢水脱硫效率主要决定于钢中铝含量和炉渣指数（S· P）：
粉剂配比和真空度对炉渣脱磷 能力的影响
RH-PB工艺中粉剂颗粒的脱磷 效果比较
脱氧与夹杂物上浮
RH精炼通常采用铝脱氧工艺，生成的脱氧夹杂物大多为细小的Al2O3夹 杂，RH精炼过程中钢水氧含量的变化
8
可以表示为：
d[O]T d[O]T d [O]T dt dt dt in out
d [% S ] A k s {[% S ] [% S ]e } dt V
粉剂消耗量与脱硫效率的关系
，根据高桥等人的测定：ks = 0.27m/min。 采用RH喷粉脱硫的主要优点是： （1）脱硫效率高。 （2）顶渣影响小，与钢水间的传质速度大幅度 降低。
渣中FeO+MnO含量对渣—钢间硫的分配比的影响
/3 (S P) a1 Al2O3 /(%S ) sat aCaO
当（S· P）= 0.1时，渣—钢间硫的分配比最大
（400~600）。因此，脱硫渣的最佳组成是：60%(CaO)+ 25%(Al2O3)+10%(SiO2)。RH喷粉通常采用CaO+CaF2系脱 硫剂，该种粉剂的脱硫分配比可按下式计算： La = (%S)/[%S] = 1260-25(%Al2O3) – 75(%SiO2)±250 钢水脱硫速度为：
1
洁净钢炉外精炼技术
RH精炼技术的发展
RH的发展历史
RH精炼技术是1959年德国Rheinstahl和Hutlenwerke公司联合开发成 功的。RH将真空精炼与钢水循环流动结合起来，具有处理周期短，生产能 力大，精炼效果好等优点，适合冶炼周期短，生产能力大的转炉工厂采用。 RH发展到今天，大体分为三个发展阶段： （1）发展阶段（1968年~1980年）：RH装备技术在全世界广泛采用。 （2）多功能RH精炼技术的确立（1980年~2000年）：RH技术几乎达到 尽善尽美的地步。 表1 RH工艺技术的进步
0.32 1.48 k AV Q1.17 CV
钢水含碳量和吹Ar方式对RH脱碳 过程的体积传质系数k的影响
提高RH脱碳速度的工艺措施
（1）提高循环流量和体积传质系数。如图，千叶厂RH最初的工况，kc = 0.1min-1。扩大上升管直径增加环流后，达到kc = 0.15min-1。进一步改进吹Ar方 式使 k值增大，kc = 0.2min-1。 （2）提高抽气速率。定义RH真空系统的抽气速度常数R：R=-ln(/0)/t (min-1)。 （3）吹氧。采用KTB顶吹氧工艺，提高了RH前期脱碳速度，使表观脱碳速度常 数kc从0.21min-1提高到0.35min-1。 （4）改变吹Ar方式。实验证明，在RH真空室的下部吹入大约1/4的氩气，可使 RH的脱碳速度提高大约2倍。
真
速度的限制性环节：
dC L kc CL dt
空
脱
kc
碳
60 w(1 / Q 1 / kc ) (min1 )
3
RH内的脱碳速度主要决定于钢液中碳的扩散。低碳区碳的传质是反应
CL CL exp(kc t )
RH钢水循环流量Q = 钢水循环流速×上升管截面积，根据前人对RH钢 水循环流量的测定结果表明： • 增加吹氩流量Qg使RH的循环流量增大； • 扩大上升管直径使循环流量Q增大； • 增加浸入管的插入深度也会使循环流量变 大。 总结以上研究，RH内钢水的循环流量可以表 示为：
1/ 3 4/3 Q K QG Du H 1/ 3
循环流量Q的计算值与实测 值的比较
真
空
脱
碳
4
RH精炼中发生的各种化学反应的反应速度决定于金属侧各元素的传质
系数，根据Shigeru的研究证明，在整个RH精炼过程中各元素的传质系数
基本保持不变，但反应界面积随时间发生明显变化。为了方便描述各种反 应速度，常采用体积传质系数k（=传质系数×反应界面积）。 RH的体积传质系数与以下因素有关： • k和钢水碳含量成正比； •增加钢水的循环流量Q使k值提高； •改变吹氩方式利于提高k值：如在 300tRH的真空室底部增设8支2mm吹Ar 管吹氩（QA=800Nl/min），使k值提 高。 Koji YMAMGUCHI总结100t~260tRH的实 际生产数据提出以下关联式：
RH处理钢水中夹杂物的形貌和成份
RH精炼中，炉渣传氧决定于渣中(%FeO)+
(%MnO)含量。由于RH有效地避免了卷渣，顶渣 对钢水的氧化大为减弱。RH的表观脱氧速度常
[O] 数 k ln(
o t T i t
[O]
/ t)
比钢包吹氩（GI）工艺大约提高1倍。
2
工艺指标 技术水平
C≤20SFra bibliotekT.O
P
≤20
N
≤20
H
≤1.0
≤10 ≤15
（3）极低碳钢的冶炼技术（2000年~ ）：为了解决极低碳钢 （[C]≤10×10-6）精炼的技术难题，需要进一步克服钢水的静压力，以 提高熔池脱碳速度。
RH喷粉 钢包喷粉
脱
磷
7
将RH吹氧工艺与喷粉工艺相结合可以实现RH脱磷。在RH吹氧脱碳期同时喷 吹石灰粉可以达到理想的脱磷效果。如日本新日铁名古屋厂230tRH采用OB/PB工 艺，可生产[P]≤20×10-6的超低磷钢。 粉剂中(%CaO)≈20%时，炉渣脱磷能力最强。提高真空度使炉渣脱磷能力略 有提高。根据RH-PB处理中取出的粉剂颗粒，经X光衍射分析的结果绘出右图。 由于RH喷粉避免了顶渣的影响，延长了粉剂与钢水直接反应的时间，使脱磷效 率提高。如图所示，上浮粉剂颗粒中P2O5含量接近3CaO· P2O5或4CaO· P2O5的理 论极限。远高于铁水预处理或转炉脱磷效率。
5
RH钢水循环流量Q和体积传 质系数k对脱碳速度的影响
RH抽气速度R和吹Ar流量 对脱碳速度的影响
KTB法与普通RH脱碳速度的比较
脱
对铝脱氧钢水，脱硫反应为：
硫
6
3(CaO) + 2[Al] + 3[S] = (Al2O3) + 3(CaS)
钢水脱硫效率主要决定于钢中铝含量和炉渣指数（S· P）：
粉剂配比和真空度对炉渣脱磷 能力的影响
RH-PB工艺中粉剂颗粒的脱磷 效果比较
脱氧与夹杂物上浮
RH精炼通常采用铝脱氧工艺，生成的脱氧夹杂物大多为细小的Al2O3夹 杂，RH精炼过程中钢水氧含量的变化
8
可以表示为：
d[O]T d[O]T d [O]T dt dt dt in out
d [% S ] A k s {[% S ] [% S ]e } dt V
粉剂消耗量与脱硫效率的关系
，根据高桥等人的测定：ks = 0.27m/min。 采用RH喷粉脱硫的主要优点是： （1）脱硫效率高。 （2）顶渣影响小，与钢水间的传质速度大幅度 降低。
渣中FeO+MnO含量对渣—钢间硫的分配比的影响
/3 (S P) a1 Al2O3 /(%S ) sat aCaO
当（S· P）= 0.1时，渣—钢间硫的分配比最大
（400~600）。因此，脱硫渣的最佳组成是：60%(CaO)+ 25%(Al2O3)+10%(SiO2)。RH喷粉通常采用CaO+CaF2系脱 硫剂，该种粉剂的脱硫分配比可按下式计算： La = (%S)/[%S] = 1260-25(%Al2O3) – 75(%SiO2)±250 钢水脱硫速度为：
1
洁净钢炉外精炼技术
RH精炼技术的发展
RH的发展历史
RH精炼技术是1959年德国Rheinstahl和Hutlenwerke公司联合开发成 功的。RH将真空精炼与钢水循环流动结合起来，具有处理周期短，生产能 力大，精炼效果好等优点，适合冶炼周期短，生产能力大的转炉工厂采用。 RH发展到今天，大体分为三个发展阶段： （1）发展阶段（1968年~1980年）：RH装备技术在全世界广泛采用。 （2）多功能RH精炼技术的确立（1980年~2000年）：RH技术几乎达到 尽善尽美的地步。 表1 RH工艺技术的进步
0.32 1.48 k AV Q1.17 CV
钢水含碳量和吹Ar方式对RH脱碳 过程的体积传质系数k的影响
提高RH脱碳速度的工艺措施
（1）提高循环流量和体积传质系数。如图，千叶厂RH最初的工况，kc = 0.1min-1。扩大上升管直径增加环流后，达到kc = 0.15min-1。进一步改进吹Ar方 式使 k值增大，kc = 0.2min-1。 （2）提高抽气速率。定义RH真空系统的抽气速度常数R：R=-ln(/0)/t (min-1)。 （3）吹氧。采用KTB顶吹氧工艺，提高了RH前期脱碳速度，使表观脱碳速度常 数kc从0.21min-1提高到0.35min-1。 （4）改变吹Ar方式。实验证明，在RH真空室的下部吹入大约1/4的氩气，可使 RH的脱碳速度提高大约2倍。
真
速度的限制性环节：
dC L kc CL dt
空
脱
kc
碳
60 w(1 / Q 1 / kc ) (min1 )
3
RH内的脱碳速度主要决定于钢液中碳的扩散。低碳区碳的传质是反应
CL CL exp(kc t )
RH钢水循环流量Q = 钢水循环流速×上升管截面积，根据前人对RH钢 水循环流量的测定结果表明： • 增加吹氩流量Qg使RH的循环流量增大； • 扩大上升管直径使循环流量Q增大； • 增加浸入管的插入深度也会使循环流量变 大。 总结以上研究，RH内钢水的循环流量可以表 示为：
1/ 3 4/3 Q K QG Du H 1/ 3
循环流量Q的计算值与实测 值的比较
真
空
脱
碳
4
RH精炼中发生的各种化学反应的反应速度决定于金属侧各元素的传质
系数，根据Shigeru的研究证明，在整个RH精炼过程中各元素的传质系数
基本保持不变，但反应界面积随时间发生明显变化。为了方便描述各种反 应速度，常采用体积传质系数k（=传质系数×反应界面积）。 RH的体积传质系数与以下因素有关： • k和钢水碳含量成正比； •增加钢水的循环流量Q使k值提高； •改变吹氩方式利于提高k值：如在 300tRH的真空室底部增设8支2mm吹Ar 管吹氩（QA=800Nl/min），使k值提 高。 Koji YMAMGUCHI总结100t~260tRH的实 际生产数据提出以下关联式：
RH处理钢水中夹杂物的形貌和成份
RH精炼中，炉渣传氧决定于渣中(%FeO)+
(%MnO)含量。由于RH有效地避免了卷渣，顶渣 对钢水的氧化大为减弱。RH的表观脱氧速度常
[O] 数 k ln(
o t T i t
[O]
/ t)
比钢包吹氩（GI）工艺大约提高1倍。