RH法
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通钢炼轧厂RH设备
崔雅冰 梁先荣
（通钢培训中心 吉林 通化 134003）
摘要：简述了通钢炼轧厂从上海国冶工程技术有限公司成套引进RH设备的工作原理、工艺过程、主要技术参数、技术特点及多功能顶枪功能、真空泵系统结构和能力等进行了论述。
关键词： RH 超低碳钢、多功能顶枪、真空泵
0 前言
RH——循环真空脱气法是德国蒂森公司所属鲁尔（Ruhrstahl）公司和海拉斯（Heraeus）公司于1959年研制成功的循环真空脱气装置。它将真空精炼与钢水循环流动结合起来。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。特别适于超低碳钢、硅钢、管线钢等品种钢的生产。
1 RH法原理及工艺过程
1.1RH原理
RH处理时的所有冶金反应都是在砌有耐火衬的真空槽内进行的。钢水处理前，先将浸渍管浸入待处理的钢包的钢水中，真空泵启动后真空槽即处于负压状态，大气压将钢水通过浸渍管压入真空槽（当真空度达到133Pa时，真空槽内钢水和钢包内钢水的液位差为1450～1500㎜）。真空槽下部的二个浸渍管，一个为上升管，一个为下降管。通过上升管耐材中的吹氩管道不断向钢水吹入氩气，氩气膨胀释放的功使钢水上涌高出不吹氩时的液位，这样在真空槽内就形成了钢水液面的高度差，上升管上方的钢液高度比下降管高＋△H米。液体的流动性造成上升管上方涌上的钢水不断流向下降管上方，下降管上方的钢水不断沿下降管返回到钢包，钢包内钢水在吹入氩气的驱动下又不断沿上升管进入真空槽而形成上涌，因此形成了钢水在钢包和真空槽之间的循环。
1.2真空处理钢液的理论根据
在工业上常用的脱氧剂中，只有碳元素在与钢液中的氧相互作用时，生成的脱氧产物是气体氧化物不熔解于液态金属而排出。
其反应为［C］+ x［O］= COx
平衡常数Kcox = Pcox/［%C］·［%O］x
在一定温度下，降低气相的压力自然会降低[%C］·［%O］x 浓度积，碳的脱氧能力随［%C］·［%O］x 浓度积数值的降低而增加。在1600 ℃的一氧化碳气氛下［%C］·［%O］x = 0. 002 0～ 0.002 5，而在133 Pa 的真空气氛下。此浓度积的数值在0.00002 ～ 0.00008 之间，即在真空下碳的脱氧能力几乎增加了100 倍。在真空中当脱氧产物一氧化碳从钢液中猛烈逸出时，会促使钢中溶解的氢和氮分离出来并迅速地排出钢液。在生产超低碳钢时，又可以利用真空下的碳氧反应，用钢水中的溶解氧将钢水中的碳去除到常压下无法脱除的超低碳范围（≤15ppm）.
1.3合金化功能
为满足精确控制成份的要求，RH 处理后期可进行合金化。铁合金材料经高位料仓、称量料斗、真空料斗、合金溜槽加入真空槽内的钢水，合金的收得率高而稳定。RH 的合金化也可精确地控制易氧化元素（如Al、Ti、B 等）和微量元素的成分。
1.4RH真空多功能氧枪
RH设备上增设顶枪是近十多年来RH功能扩展方面的重大进步。通过真空状态下的吹氧强脱碳生产超低碳钢、铝化学加热钢水，在大气状态下吹氧气（或天然气）燃烧加热烘烤真空室及清除真空室内壁形成的结瘤物，真空状态下吹天然气（或氧气）燃烧加热钢水及防止真空室顶部形成结瘤物。从而避免各钢种之间的互相污染，提高真空槽耐火材料的寿命。顶枪还具有喷粉脱硫的作用，对某些不宜用LF 炉进行脱硫的钢种用顶枪喷入真空槽内的钢水进行脱硫以生产含硫量在30ppm以下的超低硫钢。氧枪是四层钢管组成，中心管吹O2，环缝输入天然气（LNG）或焦炉煤气（COG），外管间通冷却水。
1.5RH工艺过程描述 1、钢水即将到达前，先将移动弯管接通准备接受钢水的工位。关闭主真空阀为真空泵的提前启动作好准备。
2. 盛有钢水的钢包座落于工位钢包台车上，并按顺序逐级启动真空泵。
3. 钢包台车运行到工位正下方，将环流气体由氮气切换到氩气。
4. 启动液压顶升机构，将钢包顶升到预定高度，打开主真空阀，钢水即进入真空槽，形成环流。
5. 测温取样及定氧，根据测定结果决定是否进行“先行处理”。先行处理即正规处理以前的预备性处理。如钢水温度过低，可先行化学升温；钢水含氧过高，可先行加Al 处理；钢水含碳过低可先行加碳处理等。先行处理后须再次测温取样以确认先行处理的结果。
6. 对钢水进行该钢种所必须进行的处理（如脱氢处理、深脱碳处理、轻处理、深脱氧处理等）。处理过程中真空度和环流气体流量按各处理模式自动进行切换。
7. 处理结束前再次测温取样，确认处理目的是否已达到。
8. 合金微调及最终脱氧。
9. 测温取样后关闭主真空阀，破真空（此时移动弯管可移动至接通B工位处）。
10.钢包下降，座落到钢包台车，同时将环流气体切换成氮气。
11.钢包台车运行到喂丝、加保温剂位，按钢种要求喂丝、加保温剂。
12.钢包台车开出，用吊车将钢包吊至下工序。
2 炼轧厂RH 设备 通钢热轧超薄带钢二期工程 RH真空精炼装置由合金加料系统、顶枪系统、待机位烘烤系统、真空泵系统、真空槽系统、真空槽运输系统、测温定氧取样及破渣系统、钢包运输车及液压顶升机构、浸渍管喷补刮渣维修系统、钢包液压升降系统等组成。
RH装置主要工艺参数：
项目 单位 内容 备注
真空处理装置座数 座 1
真空处理装置型式 双处理工位，三槽横移，钢包升降 顶吹氧、焦炉煤气,分体式真空槽（可整体更换）
钢包容量（公称） t 135
平均处理钢水量 t/包 135
钢包自由净空 mm 750mm~1550mm
平均处理周期 min 36
钢包运载方式 钢包台车
钢包台车升降方式 液压顶升
钢水循环速率 t/min 115.2
每次环流中钢水在真空槽内平均停留时间 s 5.4
钢水从下降管吐出速度 m/s 1.22
浸渍管 中心距 mm 1340
插入管内、外径
mm 内径 φ540 ㎜
外径 φ1240 ㎜
真空室砌砖后内径 mm φ2760
真空泵型式 五级蒸汽喷射泵
真空泵抽气能力/ kg·h 1 真空泵抽气能力/ kg·h 1
S5A+S5B 从大气压降至35KPa
S4A+S4B 从35KPa降至8.9KPa
B3+S4A+S5A 从8.9KPa降至2.6KPa
B2+B3+S4A+S5A 从2.6KPa降至0.5KPa
B1+B2+B3+S4A+S5A 从0.5KPa降至0.067KPa
钢水最大循环速度 t/min ＞115
真空槽加热方式 保温盖加预热枪
顶枪吹氧量 m3/h Max 1800
处
理
周
期
min 脱氢处理 34
min 深脱碳处理处理 36
min 轻处理 23
min 中间处理（真空碳脱氧处理） 25
min 硅钢类的处理 56 真空泵能力 kg/h 650 67Pa，20℃干空气
日平均处理炉数 炉/天 ＞30
最高日处理炉数 炉/天 36
年处理钢水量 万吨 ＞150
3 通过RH 工艺能够达到以下效果:
（1）超低碳钢IF钢板坯中各元素含量[C]≤15ppm 时 [0]≤40
ppm [N]≤30 ppm；其他超低碳钢 [C]≤30 ppm 时 [O]≤30 ppm [N]≤30 ppm
（2）合金结构钢类
[ H]≤1.5 ppm，[N]≤20 ppm
（3）最大化学升温能力≥7℃/min
（4） 铁合金收得率
Al Ti ≥70％
Nb Mn Cr V Si ≥95％
Mo Ni ≥98％
4 结语
1.RH投入生产后能够调整通钢产品结构，能够生产高附加值产品，增加企业的市场竞争力。
2.高效RH装备技术，能缩短精炼时间，满足高拉速连铸机连连浇的要求。
3. 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。
