RH精炼技术的应用与发展

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。

钢铁冶炼中的精炼技术与应用钢铁是人类社会发展进程中的重要材料之一，其广泛应用于汽车、建筑、机械等领域。

为了获得更加高质量的钢铁材料，钢铁冶炼中的精炼技术得到了越来越广泛的应用。

本文将介绍钢铁冶炼中的精炼技术与其应用。

一、精炼技术概述钢铁精炼技术是指在各种钢冶炼流程中，用各种物理、化学多种方法和手段，去除钢铁中的杂质，改善钢铁组织的工艺技术。

常见的钢铁精炼技术有喷吹淋浴法、真空处理法、氧气转炉法、AOD（Argon-Oxygen-Decarburization）法、RH （Ruhrstahl-Heraeus）法等。

二、喷吹淋浴法喷吹淋浴法是利用将高速氧化剂（如氧气）或颗粒物喷射到钢水表面产生的剧烈搅拌和氧化反应，以达到去除钢中氧化物杂质的目的。

在喷吹淋浴法中，喷嘴靠近钢水面，通过短中间管将气体和粉末注入，喷嘴能够对气流粉末混合产生严重而不规则的涡旋，使钢中氧化物溶解在钢水中，最终达到去除氧化物的目的。

三、真空处理法真空处理法是指将冶炼炉和处理设备内部的压力降至大气压以下，使用激光、电极、电弧等发生器产生高热炉中的钢水，使其获得高速流动状态，以去除钢中的气体、氮、氧及其它杂质。

该方法适用于各种特别钢、高品质钢的生产，可以去除钢中气体、夹杂物和氧化物等杂质，提高钢的质量。

四、氧气转炉法氧气转炉法是一种常见的钢铁精炼技术。

在氧气转炉中，使用氧气代替传统的煤气或空气作为氧化剂。

由于氧气的燃烧速度和温度高于其他氧化剂，可以更加彻底地除去钢铁中的杂质和黏质，减少钢水的渣，并提高钢的品质。

同时，氧气也可以提高钢铁熔化率和炉膛温度，增加钢铁的产量。

五、 AOD法AOD法是一种熔融气体的表面修炼法。

该方法在脱碳过程中通过加氩气或减压的方法，使钢水中的氧化物得到脱除，达到去除铬、镉、铜、镍、钼等杂质，提高钢的品质的效果。

六、 RH法RH法是一种真空洒水精炼的方法。

该方法通过对钢水进行快速冷却，使立方体和板材中存在的夹杂物分解和析出，达到改善钢铁质量的作用。

浅析RH工艺在钢铁冶金中的探究与实践摘要：RH精炼技术是现代钢铁冶金行业中的一项炉外精炼技术，具有高效率、高质量、资金投入需求低等特点，成为了当代冶金技术中广为应用的一项精炼技术。

根据RH技术的应用与发展探究钢铁冶金工艺的优化实践，为钢铁冶金工艺提供技术发展参考。

关键词：RH工艺；钢铁冶金；精炼技术；应用RH工艺是一种钢业冶金技术中的一种炉外精炼技术，与其齐名的还有DH、VAD、VD工艺等，但是只有RH工艺在现代冶金工艺中应用最为广泛，也是最重要的一种。

RH精炼工艺具有极高的效率性，并且能够进行大批量工艺处理，在装备上的投入也相对较少。

經由RH工艺进行炉外精炼的产品往往具有更优异的质量性能，并且最终出产量也能得到都很好的提升，在一定行程度上增加了产品的种类，为工厂节省了生产成本的投入，全面提高了工厂的生产效率。

因此，RH冶金工艺在炼钢与生产的过程中正在受到大面积推广与应用，同时也得到了良好的发展。

现阶段钢铁冶金技术已经从单一脱气设备转变发展为包含真空脱气脱碳、缺氧脱碳、喷粉脱硫等及多功能炉外精炼技术设备。

一、真空精炼技术的发展（一）常见的真空精炼技术特点钢厂的生产中炉外精炼技术及其设备的水平高低直接关乎着钢厂的整体经济效益与生产能力。

因此，大力发展炉外精炼技术在钢铁冶金行业中的，是钢厂促进自身发展的重点内容之一。

目前的真空精炼技术在性能和特点上都各具千秋，其中RH工艺是所有精炼工艺中功能最全、所用设备最复杂的技术手段。

同时，RH工艺的操作效率相对较高，适合用于批量生产等环境，是一种极为优秀的钢铁精炼手段。

现阶段RH技术被广泛应用在例如冶炼汽车板钢等低碳钢、超低碳钢等产品的生产工作中。

（二）炉外精炼技术在我国的应用情况自上世纪50年代以来，我国越发意识到冶金炼钢工艺中的真空精炼技术的高质量、高生产率的优势特点。

在那之后国际上又发明了RH和DH两种精炼方法，我国利用这两种炼钢方法炼就高精度特种钢。

1962年，我国建立了第一个市政企喷射真空泵技术研究实验室。

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。

科技成果——RH精炼功能提升关键技术技术开发单位北京科技大学所属领域钢铁冶金成果简介钢铁工业是我国国民经济的重要基础产业和实现工业化的支柱产业。

钢的高效化、洁净化、稳定化和智能化生产是钢铁企业生存和发展的方向。

钢铁生产过程中，根据钢种的不同，所采用的精炼工艺和设备也不同。

其中，RH真空精炼工艺具有高效、高洁净的生产特点，广泛应用于IF钢和硅钢为代表的冷轧钢种、管线钢为代表的热轧钢种、以及轴承钢为代表的特殊钢种的生产。

因此，提升RH真空精炼的效率和能力能够一方面缩短各高品质钢种的精炼时间，更好地与高拉速连铸相匹配，提升生产效率，另一方面能够更好地脱碳和去除夹杂物，提升产品质量，这两方面都能够给钢铁企业带来很好的效益。

根据几何相似和动力学相似建立了对应实际RH模型比例为1：5的RH物理模型。

利用PIV技术测量流场，示踪粒子选用空心SiO2微球，获得了RH水模型钢包和真空室内中心纵截面上的速度矢量分布，并根据速度场分布计算出对应的湍动能及其耗散率的分布；在RH水模型钢包内布置监测点，在加入示踪粒子（饱和NaCl溶液）的同时开始测量监测点处电导率的变化，获得电导率变化曲线后，将电导率变化在±5%之内的时间为混匀时间，密集布置监测点并多次重复测量，得到整个钢包中心纵截面上的混匀时间分布。

根据上述方法分别研究吹气流量、真空室压力、吹气孔数对RH内部流场特性及混匀状态的影响。

图1 项目技术方案在原物理模型基础上改变浸渍管的形状，分别设计两浸渍管均为椭圆管RH、两浸渍管中上升管为圆管下降管为椭圆管RH以及标准圆管对比RH水模型，研究浸渍管形状对流场特性及混匀状态的影响。

两浸渍管均为椭圆管时，能够增大液体的循环流量，降低钢包整体的混匀时间；当只改变下降管形状，选用椭圆管作为下降管时，能够起到增大钢水涌入真空室的速度同时降低钢水对钢包底部的冲击的效果。

通过工业实验，对某超低碳钢RH全精炼过程进行密集取样，分别取圆管和椭圆管RH冶炼的钢样分析，检测钢中碳含量。

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。

邢钢RH精炼法生产超低碳钢的实践邢钢RH精炼法的工艺流程是：氧气鼓风预处理→充气→加料→RH精炼→制渣→出钢。

该工艺采用氧气鼓风预处理可以改善钢液的成分均匀性，提高炉内温度和压力，为后续的精炼过程提供了良好的条件。

充气环节旨在进一步改善钢液的温度和成分均匀性。

加料环节是向炉内加入原料，如熔剂和脱氧剂，以改善钢液的脱氧效果和成分控制。

RH精炼是本工艺的核心环节，通过将炉体抽真空，然后向炉内注入氩气和氢气，以减少钢液中的氧、硫等杂质含量。

制渣环节旨在除去钢液中的气泡和杂质，提高钢液的纯净度。

最后，通过出钢环节，将精炼后的钢液顺利取出，用于制造超低碳钢产品。

邢钢RH精炼法所需的设备配置主要有RH精炼炉、氧气鼓风设备、真空设备和制渣设备。

RH精炼炉是整个工艺的核心设备，用于进行真空处理和精炼过程。

氧气鼓风设备用于预处理环节，提供高温高压的条件。

真空设备用于炉体抽真空和气体注入等操作。

制渣设备用于除去钢液中的杂质和气泡，保证出钢的纯净度。

在操作技术方面，邢钢RH精炼法要求操作员熟练掌握各个环节的操作步骤和参数调控。

例如，合理控制充气量和气氛组成，保证钢液的均匀性和脱氧效果。

同时，在制渣环节，要及时调整渣化时间和渣料比例，以达到最佳的制渣效果。

此外，操作员还需要关注设备运行状态，及时发现并解决可能出现的问题，确保生产过程的稳定性和钢液的质量。

邢钢RH精炼法可以生产出超低碳钢，具有优良的性能。

通过该工艺的精炼过程，钢液中的氧、硫等杂质含量大幅降低，提高了钢液的纯净度。

同时，该工艺还能够对钢液的成分进行精确控制，使得超低碳钢的碳含量可以精确控制在0.005%以下。

超低碳钢具有抗氢脆、高强度、高塑性等特点，适用于制造汽车、建筑、机械等领域的高品质产品。

综上所述，邢钢RH精炼法通过精细化的工艺流程、合理配置的设备和科学的操作技术，能够生产出高质量、超低碳钢产品。

该工艺在实践中已获得了广泛的应用，对于提升钢材品质和满足市场需求具有重要意义。

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。

3真空泵工作原理在工业炼钢生产中，现经常采用的抽真空设备主要有罗茨泵、水环泵和蒸汽喷射泵，其中以水环泵和蒸汽喷射泵最为常见。

1）水环泵工作原理水环泵中带有叶片的转了被偏心的与泵的壳体相配合，在泵体中装有适量的水作为工作液。

当叶轮顺时针方向旋转时，水被叶轮抛向四周，由于离心力的作用，水形成了一个决定于泵腔形状的近似于等厚度的封闭圆环。

水环的下部分内表面恰好与叶轮轮毂相切，水环的上部内表面刚好与叶片顶端接触(实际上叶片在水环内有一定的插入深度)。

此时叶轮轮毂与水环之间形成一个月牙形空间，而这一空间又被叶轮分成和叶片数目相等的若干个小腔。

如果以叶轮的下部0°为起点，那么叶轮在旋转前180°时小腔的容积由小变大，且与端面上的吸气口相通，此时气体被吸入，当吸气终了时小腔则与吸气口隔绝;当叶轮继续旋转时，小腔由大变小，使气体被压缩;当小腔与排气口相通时，气体便被排出泵外。

2）蒸汽喷射泵工作原理喷射泵是由工作喷嘴和扩压器及混合室相联而组成。

工作喷嘴和扩压器这两个部件组成了一条断面变化的特殊气流管道。

气流通过喷嘴可将压力能转变为动能。

工作蒸汽压强和泵的出口压强之间的压力差，使工作蒸汽在管道中流动。

在这个特殊的管道中，蒸汽经过喷嘴的出口到扩压器入口之间的这个区域(混合室)，由于蒸汽流处于高速而出现一个负压区。

此处的负压要比工作蒸汽压强和反压强低得多。

此时，被抽气体吸进混合室，工作蒸汽和被抽气体相互混合并进行能量交换，把工作蒸汽由压力能转变来的动能传给被抽气体。