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白志坤，张文祥，张万庆，王子然
（河钢集团唐钢新区，河北 唐山 063000）
摘 要：
热力学及动力学方面对HRH 真空精炼炉碳脱氧可行性进行了分析，并对低碳钢进行了小批量试验，通过试验验证了真空碳脱氧可行。本文通过对RH 精炼炉在真空状态下运行设备工艺进行分析，结合在冶炼过程中热力学和动力学的学科内容，阐述了rh 精炼炉在中空状态下完成脱氧的可行性，通过生产实践研究，对低碳钢进行了部分冶炼试验，验证了可行性的同时明确指出了真空状态下脱氧速率的各种影响因素。 关键词：
RH 精炼；脱氧；真空碳中图分类号：TF341 文献标识码：A 文章编号：
11-5004（2020）24-0219-2 收稿日期：
2020-12作者简介：白志坤，男，生于1988年，河北唐山人，本科，中级工程师，研究方向：炼钢工艺技术。
伴随着我国石油化工等工业企业的全面发展，对品种钢的质量有了更高的要求。随之而来的是各类品种钢需求量越来越大，在品种钢的冶炼过程中主要是针对硫，严格的硼和气体检查，尤其是低硅钢的硼和气体检查，对于优化整个精炼炉的冶炼过程至关重要。由于生产时间长，该产品采用渣油系列CaO-CaF-A12O，CaO-SiO 渣系统和CaO-CaF 液体系统采用精炼炉碳真空脱氧技术，可以满足应用要求。
1 RH精炼炉工艺流程
RH 精炼炉也被称为RH 真空循环脱气方法。首次使用时是在20世纪的中期，在德国被应用到炼钢中。该技术主要是从实际生产中借用的。人们发现在铸造过程中经常会发生结渣。经过多次实验，可以得出结论，液态钢中的氢和氮是引起这种现象的主要原因，真空清洁技术。伴随着钢铁冶炼中真空精炼技术的不断成熟，RH 在处理工程中周期短，效率高，被更多的转炉炼钢企业应用于生产实践。R
H 精炼炉是属于对精加工的一种二次加工方法，在整个工艺当中，主要是真空状态进行的，并且将所精炼的炉内壁上，镶嵌耐火衬，使其不收到高温的破坏。浸没管穿过整个真空箱，顶部有热弯头。弯头冷却所有气体后，将其从系统中排出。由于真空罐中的空气被大气排出，因此钢水将流入真空罐中。连接到真空箱的浸没管上升，其他下降。由于压力产生的静压差，钢水在上升时流经真空储罐，而底部则流入降液管。在整个钻探过程中，工艺流往复运动，并及时抽出废气，以达到精炼各种钢的目的。
精炼炉总体结构图装置包括以下几种：钢胆（1）、衬砖（2）、浇注料（3）、氩气管（4）、密封薄板（5），其特征在于：所述氩气管（4）贯穿衬砖（2）后从衬砖和密封薄板（5）之间的狭缝引出，氩气管（4）在衬砖上沿圆周方向均匀分布；所述的钢胆（1）筒体部分设有若干腰形槽（6），锥体部分设有若干圆形孔洞（7），钢胆（1）内侧焊有密封薄板（5）；所述的衬砖（2）插接组装在钢延时电路
胆（1）内侧，衬砖（2）上部呈齿口状与浇注料（3）紧密配合；所述的浇注料（3）通过锚固件（8）和钢丝网（9）固定在钢胆（1）外侧；所述的钢丝网（9）焊接在锚固件（8）上，（10）同（8）均为锚固件，（11）
为结构分隔。
图1 RH 精炼炉总体结构图
在使用RH 精炼炉时，其真空脱氧技术的优势较为突出，在整个转炉的冶炼过程当中，金属合金材料是不参与到炉渣作用当中，以及钢水投放过程中，减小炼钢过程中的损失，同时提升了转化率，并且融合速度快，对于操作人员可控性强，这些操作方式显着降低了冶炼过程的成本，此外，还可在钻孔过程中实时监控合金成分，冶炼完成后杂质含量低且纯度高，都是很多大型钢铁企业目前广泛应用的生产操作模式。
2 影响RH精炼炉脱氧速率的因素
2.1 真空度
经过大量的实践证明，在RH 精炼炉中，脱氧所产生的主要原因有两个方面：一方面是真空度，另一方面是真空处理时间。精炼炉中的真空度直接影响炉中的氧气分压。在精制过程中，当精制炉RH 的真空度低于200Pa 时，脱氧率较高，而当真空度高于200Pa 时，似的脱氧了也明显偏低。根据该制造实践，在熔化
过程中通常使用预抽空方法，以最小化生产空气的抽出时间并提高熔化速度。
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图2 真空度与精炼频率关系图
在试验当中发展，碳脱氧的真空室当中没有明显的变化迹象，并且其中的钢包顶渣也无任何波动，但是会出现真空度上升的趋势，可由0.08kPa升高至0.2kPa，废气量由800kg/h增加至820kg/h。
2.2 真空处理时间
当代的动力学与热力学的理论来分析，热炉中真空槽内的真空度要保持在一定的范围内，并进行真空处理，这个时间段就成为影响精炼过程的主要因素，从图中也可以看出，随着处理时间的增长，钢水
中的氧含量呈递减趋势，并且在5min～10min 时下降速率最快真空处理时间越长，钢水中的氧含量越低，当冶炼到达20min左右时，已经基本接近稳定状态，这时氧含量处于平衡。即便再延长冶炼时间，
也没有任何效果。
图3 真空处理时间与氧含量关系图
2.3 真空槽及浸渍管
除了上述两种原因外，真空槽与浸渍管也是影响冶炼速度的主要原因。在整个的精炼过程当中，与钢水直接接触时，要确保浸渍管中的干燥程度，所以一般都提前进行烘干预处理，定期还要进行检查维
护。如果对浸渍管保养不到位，在直接接触过程中就会使其中的残水或其他杂质融入钢水，对整个精炼过程产生很大的影响。
3提高RH精炼炉脱氧效率的方法
3.1 优化精炼造渣还原技术
RH的精炼炉中，炉渣与炉顶渣必须要以适当的比例进行熔化处理，并且在对残渣进行溶解之前，要使用热力学与动力学知识来进行详细处理。取决于钢水的动量，可以将熔融炉渣置于精炼炉中，这样也可以减少RH精炼炉的溶渣量，相应的也就缩短了整个精炼过程的时间，同时保证了渣料的融化，提升了后期的脱氧效率。经过反复的生产实践和数据进度，可以看出当石灰与萤石的比例为4：1时，是最佳的造渣原料配比。
3.2 控制好精炼的温度
温度是整个精炼过程中起决定作用的重要参数，对于脱氧，脱硫，去渣都有相当的效果影响。所以在整个精炼过程中，必须设置好精确的温度控制，保证RH精炼炉的温度适合钢水冶炼，整个演练过程中，脱氧是一个吸收热量的过程，适当的提高温度可以提升脱氧速率，同时也可以达到良好的脱氧效果，从热力学观点来看，温度的升高为脱氧提供了良好的反应条件，但是必须很好地控制温度。不要盲目提高温度。温度过高会损害特种钢的使用寿命，这不会提高后续产品的质量。
3.3 对炉渣性能判断及调整
RH精炼炉真空状态下的脱氧速率，在整个精炼过程中一直处于动态的变化过程中，在整个精炼过程中，我们需要根据实际生产情况进行及时调整，同时测试炉渣的成分和性能。该数据是评价RH精炼炉的运行状态的重要指标。RH精炼对炉渣进行性能检测同时进行调整，是整个钢水冶炼过程不可缺少的环节。在正常条件下，RH精炼炉炉渣的颜会根据脱氧程度而变化，因此，根据炉渣的形状和颜，可以制定适当的调整计划以提高脱氧率。
3.4 动力学分析
真空精炼钢液的脱氧速度受两个因素影响：
（1）钢液溶解氧的扩散速。
（2）真空下炉衬材料分解向钢液的供氧速度。
在对钢液进行碳脱氧时，是在较高的真空度下进行的，钢液中的含氧量低到小于炉内平衡的含氧量时，炉衬开始进行分解，并且会向钢液提供氧气，随碳氧反应进行，钢液脱氧速度减小，炉衬分解供氧速度增加，两者速率相同时钢液中氧含量达到最低值。
4结语
通过本文的阐述可以看出在整个rh精炼炉的工艺流程中，影响RH精炼炉中的脱氧率的因素有多种，在RH精炼炉中提高脱氧率的方法也很多。其中，真空度，真空处理时间以及真空罐和浸没管的不同状态将对真空脱氧率起关键作用，炉渣的熔点和特性应加以改善和相应调整。
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