基本介紹
- 中文名：RH法
- 外文名：RH-vacuum degassing
- 學科：冶金工程
- 領域：能源
- 範圍：冶煉
- 釋義：鋼液真空處理技術
簡介,特點,效果,功能,
簡介
RH 法(RH-vacuum degassing)是一種鋼液真空處理技術。1956年由聯邦德國魯爾(Ruhrstah)鋼公司和海拉斯(Heraeus)公司共同開發的，故以兩公司名的字頭命名為RH真空脫氣法，簡稱RH法。
具有處理周期短、生產能力大、精煉效果好、容易操作等一系列優點，在煉鋼生產中獲得了廣泛套用。RH已經由原來單一的脫氣設備轉變為包含真空脫碳、吹氧脫碳、噴粉脫硫、溫度補償、均勻溫度和成分等多功能的爐外精煉設備。而且隨著技術的進步和精煉功能的擴展，在生產超低碳鋼方面表現出了顯著的優越性，是現代化鋼廠中一種重要的爐外處理裝置。 RH精煉技術的開發與套用 最初開發套用RH的主要目的是對鋼水脫氫，防止鋼中白點的產生，因此，RH處理僅限於大型鍛件用鋼、厚板鋼、矽鋼、軸承鋼等對氣體有較嚴格要求的鋼種，套用範圍很有限。
特點
20世紀80年代，隨著汽車工業對鋼水質量的要求日益嚴格，RH技術得到迅速發展。這一時期RH技術發展的主要特點如下：
(1)最佳化工藝、設備參數，擴大處理能力；
(2)開發多功能的精煉工藝和裝備；
(3)開發鋼水熱補償和升溫技術；
(4)完善工藝設備，納入生產工藝線上生產，逐年提高鋼水真空處理比例。
效果
採用RH工藝能夠達到以下效果：
(1)脫氫。經循環處理後，脫氧鋼可脫w(H)約65%，未脫氧鋼可脫w(H)約70%；使鋼中的w(H)降到2×10-6以下。統計分析發現，最終氫含量近似地與處理時間成直線關係，因此，如果適當延長循環時間，氫含量還可以進一步降低。
(2)脫氧。循環處理時，碳有一定的脫氧作用，特別是當原始氧含量較高，如處理未脫氧的鋼，這表明鋼中溶解氧的脫除，主要是依靠真空下碳的脫氧作用；如RH法處理未脫氧的超低碳鋼，w(O)可由(200～500)×10-6降到(80～300)×10-6，處理各種含碳量的鎮靜鋼，w(O)可由(60～250)×10-6降到(20～60)×10-6。
(3)去氮。與其他各種真空脫氣法一樣，RH法的脫氮量也是不大的。當鋼中原始含氮量較低時，如w(N)<50×10-6，處理前後氮含量幾乎沒有變化。當w(N)>100×10-6時，脫氮率一般只有10%～20%。
(4)脫氣鋼的質量高。真空循環脫氣法處理的鋼種範圍很廣，包括鍛造用鋼、高強鋼、各種碳素和合金結構鋼、軸承鋼、工具鋼、不鏽鋼、電工鋼、深沖鋼等。鋼液經處理後可提高純淨度，使縱向和橫向機械性能均勻，提高延伸率、斷面收縮率和衝擊韌性。對於一些要求熱處理的鋼種，脫氣處理後一般可縮短熱處理時間。
(5)經濟效果好。採用RH工藝後，可以縮短生產周期，提高收得率，節約脫氧劑及合金元素，改善鋼質量，而且脫氣處理後一般可縮短熱處理時間，獲得較好的經濟效果。
實踐證明，真空脫氣不會增加每噸鋼的生產成本，對於一些鋼種還會明顯地降低成本。 RH工藝能夠準確控制和迅速達到預先規定的冶金目標(這對連續澆鑄來說十分必要)，溫度損失小，故在超低碳深沖鋼的生產方面發揮著極為重要的作用。
至20世紀90年代中期，RH真空精煉處理水平和配套技術已達到相當完善和成熟，容量從幾十噸至340t，有130餘套設備投入使用，韓國浦項、日本新日鐵、德國蒂森克虜伯等國外鋼鐵公司都採用了RH裝置。 日本在RH技術日趨完善的過程中作出了重要貢獻。
1963年日本引進RH真空精煉技術後，在脫氫的基礎上又開發了脫碳、脫氧、吹氧升溫、噴粉脫硫和成分控制等功能，使改進後的RH法能進行多種冶金操作，更好地滿足了擴大處理鋼種範圍、提高鋼材質量的要求。
1965年，我國大冶鋼廠從原西德引進了70tRH裝置，循環式真空脫氣處理的優勢逐漸得到認識，武鋼、寶鋼、攀鋼等多家鋼鐵企業也相繼採用了該項技術。
功能
RH精煉技術的發展方向是多功能化，除脫氣功能外，還增加了真空脫碳、脫硫、成分微調和鋼水熱補償等多種功能，為了加速脫碳，還出現了多種真空下吹氧強制脫碳技術。RH真空吹氧技術的發展經歷了RH－O，RH－OB，RH－KTB，RH－MFB 4個主要階段，此後，在RH－OB，RH－KTB設備的基礎上增加了噴粉功能，使其既具有RH通常功能，又有脫硫、脫磷和改變非金屬夾雜物形態的功能。
RH吹氧脫碳及相關技術的發展 RH真空精煉過程中，主要靠鋼水中的氧進行脫碳，脫碳反應方程式如下： [C]+[O]=CO(1)脫碳反應動力學可用式(2)描述：Ct=C0exp(-Kc·t)(2)Kc=(W/V)·[AK/(W+AK)](3)式(2～3)中，t為時間，min；Ct為t時間的碳質量分數，%；Co為處理前的碳質量分數，%；Kc為反應速率常數，min-1；W為鋼水環流量，t/in；V為鋼水的體積，m3；AK為脫碳反應的容積常數，m3/s。當w(C)<0.003%時，W AK，脫碳過程出現停滯趨勢。通過增大吹氬流量和環流速度，可使脫碳速率常數Kc增大，進一步降低碳含量。
1、RH－O真空吹氧技術
1969年德國蒂森鋼鐵公司亨利希鋼廠開發了RH－O技術，首次用鋼質水冷氧槍從真空室頂部向真空室內循環著的鋼水表面吹氧以強化脫碳冶煉低碳不鏽鋼，既縮短了冶煉周期又降低了脫碳過程中鉻的氧化損失。但在工業生產中RH－O技術暴露出以下問題：氧槍結瘤嚴重，因氧槍動密封不良而使氧槍槍位無法調整。這些問題一時無法解決，而當時VOD精煉技術能較好地滿足不鏽鋼生產的要求，所以RH－O技術未能得到廣泛運用。
2、RH－OB真空吹氧技術
1972年新日鐵室蘭廠根據VOD生產不鏽鋼的原理，開發了RH－OB真空吹氧技術。使用真空吹氧精煉技術可進行強制脫碳、加鋁吹氧升高鋼水溫度、生產鋁鎮靜鋼等，減輕了轉爐負擔，提高了轉爐作業率，縮短了冶煉時間，降低了脫氧鋁耗。 RH－OB真空吹氧技術在20世紀80年代得到了較快發展，但也存在不足：吹氧噴嘴壽命低，降低了RH設備的作業率；噴濺嚴重，增加了RH真空室的結瘤，延長了清除結瘤及輔助作業時間，要求增加RH真空泵的能力。這些問題，阻礙了RH－OB真空吹氧技術的進一步發展。
3、RH－KTB真空吹氧技術
1986年日本原川崎鋼鐵公司(現已和NKK重組為JEE公司)在傳統的RH基礎上，成功地開發了RH頂吹氧(RH KTB)技術，將RH技術的發展推向一個新階段。RH裝置上採用KTB技術，在脫碳反應受氧氣供給速率支配的沸騰處理前半期，向真空槽內的鋼水液面吹入氧氣，增大氧氣供給量，因而可在[O]較低的水平下大大加速脫碳。在鋼中w(C)>0.03%的高碳濃度區，KTB法的脫碳速率常數Kc=0.35，比常規RH法大；在鋼中w(C)>0.01%的範圍內，主要由吹氧來控制脫碳反應，脫碳速度隨著[O]的增加而增加；而在鋼中w(C)≤0.01%下吹氧的意義就不大了。因此，使用RH KTB法，轉爐出鋼鋼水w(C)可由0.03%提高到0.05%，並可以用高碳鐵合金代替低碳鐵合金作為RH合金化的原料。 套用RH－KTB技術，在KTB脫碳的同時，脫碳反應生成的CO氣體在真空槽內二次燃燒放出熱量，可補償脫碳精煉中鋼液的溫度損失，可降低轉爐的出鋼溫度；不需要延長精煉時間，可獲得高的脫碳速度；在轉爐出鋼終點w(C)>0.05%的情況下冶煉超低碳鋼，脫碳過程中不會發生強烈噴濺，減少了RH-OB工藝中的氬氣的消耗；使用靈活，操作簡便。雖然RH－KTB技術也有其不足之處(如增加了氧槍及其控制系統，要求真空室有更高的高度)，但在現有的真空吹氧技術中仍不失為佼佼者。
4、RH－MFB多功能噴嘴技術。
