210噸RH精煉爐真空碳脫氧速率的研究

趙 珉

（山東鋼鐵集團(tuán)日照有限公司煉鋼部，山東 濟(jì)南 276800）

目前，伴隨著我國國內(nèi)石油、化工、水電等多個(gè)工業(yè)的全面發(fā)展，使得對(duì)于水電與核電這類品種的鋼的質(zhì)量有了新的要求，隨之而來的是此類鋼種的需求也越來越多。這種鋼種的特點(diǎn)是針對(duì)硫、硼以及氣體、探傷等要求更加嚴(yán)格，尤其是由于硅含量較低，使得精煉爐的冶煉工藝的優(yōu)化、選擇就尤為重要了。經(jīng)過之前經(jīng)驗(yàn)的積累，文章采用CaO-CaF-A120的渣系、CaO-SiO的渣系及CaO-CaF的液系，利用精煉爐真空碳脫氧技術(shù)，能夠達(dá)到使用的要求。

1 RH精煉爐工藝流程

RH精煉爐也被稱為RH真空循環(huán)脫氣精煉法，是20世紀(jì)中期德國人發(fā)明的。這種技術(shù)是在實(shí)際生產(chǎn)中產(chǎn)生的，人們發(fā)現(xiàn)在硅含量2%左右時(shí)，澆筑的過程中常常出現(xiàn)冒渣的現(xiàn)象，經(jīng)過多重的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)鋼水中的氫和氮是現(xiàn)象產(chǎn)生的主要原因。之后便有了各種工藝的真空精煉技術(shù)，比如真空鑄錠、鋼包滴流脫氣法等等，以及后來的真空碳脫氧技術(shù)。伴隨著真空煉鋼的技術(shù)愈加成熟，RH在處理工程中有處理周期短、效率高、匹配性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，而被轉(zhuǎn)爐眾多工序所大量使用。

RH精煉爐系統(tǒng)是一種二次加工的精煉技術(shù)，整個(gè)工藝都是在真空槽內(nèi)進(jìn)行，并且鑲嵌有耐火襯。在真空槽下面有浸漬管，上面有熱彎管，被抽取的氣體經(jīng)過彎管冷卻在排除廠外。真空槽由于已經(jīng)抽走空氣，在大氣壓的作用下，會(huì)使鋼水流入真空槽，并且真空槽連接著浸潰管，一個(gè)上升、一個(gè)下降，由于連通的原理，產(chǎn)生了靜壓差，使鋼水在上升管中流入時(shí)經(jīng)過真空槽的下半部分再流進(jìn)下降管。在冶煉過程中，這個(gè)工藝流程往復(fù)循環(huán)，一些不必要?dú)怏w便抽走，達(dá)到精煉鋼的目的。

使用RH精煉爐真空下脫氧的優(yōu)勢(shì)十分明顯，在冶煉過程中合金可以不與爐渣作用，直接放入鋼水中，這樣損傷小，轉(zhuǎn)化效率高，并且融合速率快，可控制性強(qiáng)，這些都能夠大大節(jié)省冶煉過程，化繁為簡。此外，合金的成分在此過程中也可以做到隨時(shí)控制，冶煉完雜質(zhì)少、效果好、純凈度高等等，這些都有利于大型生產(chǎn)，多爐聯(lián)合作業(yè)。

2 影響RH精煉爐脫氧速率的因素

2.1 真空度

根據(jù)查閱的資料表明，RH精煉爐對(duì)于脫氧的影響因素主要表現(xiàn)于兩個(gè)方向，從一個(gè)角度來看，精煉爐真空度的高低影響著氧氣的分壓。研究表明，當(dāng)RH精煉爐的真空度低于200Pa時(shí)，脫氫速率較快，而高于200 Pa時(shí)，脫氧速率明顯下降，較為遲緩。根據(jù)這項(xiàng)研究，在實(shí)際處理過程中，通常采用預(yù)抽真空的方法，盡量來縮短抽取空氣的時(shí)間，提高轉(zhuǎn)換的效率。

圖1

2.2 真空處理時(shí)間

圖2

從熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)角度來看，在真空槽的真空度保持在一定的范圍內(nèi)時(shí)，真空處理時(shí)間就會(huì)成為最為主要的影響因素，從下圖中也可以看出，隨著處理時(shí)間的增加，鋼水中的氧含量在逐漸遞減，并且在5～10min時(shí)，下降速率最快。真空處理時(shí)間越長，鋼水中氧的含量越低，達(dá)到20min時(shí)，已經(jīng)接近穩(wěn)定狀態(tài)基本保持不變。這個(gè)時(shí)候已經(jīng)處于平衡，再延長時(shí)間也是沒有任何效果的。

2.3 真空槽及浸漬管

此外仍存在著影響因素，比如真空槽與浸漬管，這兩種影響是不能忽略的。在冶煉的過程中浸漬管是與鋼水有著直接接觸的，在使用之前，務(wù)必要確保浸漬管的干燥，一定要預(yù)先烘干，并進(jìn)行檢查維護(hù)。直接接觸必然會(huì)導(dǎo)致相互的反映與作用，若殘存水或者其他雜質(zhì)就會(huì)導(dǎo)致鋼水反應(yīng)產(chǎn)生更多的氧。這會(huì)造成不必要的影響。

3 提高RH精煉爐脫氧效率的方法

3.1 優(yōu)化精煉造渣還原技術(shù)

對(duì)于RH精煉爐將精煉的爐渣與頂渣以適當(dāng)?shù)呐浔冗M(jìn)行融合，并且利用動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)的原理，對(duì)精煉渣進(jìn)行前期的溶解，根據(jù)鋼水的沖力，能夠順勢(shì)將融合的頂渣溶解，大大縮減了RH精煉爐的熔渣量，相應(yīng)的熔渣時(shí)間大大縮短，既能保證渣料的熔化，又能夠縮短時(shí)間，提高后續(xù)的脫氧效率。經(jīng)過反復(fù)驗(yàn)證和之前的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，可以確定在石灰與螢石的比例為4：1時(shí)，是最佳的配比。

3.2 做好溫度控制

溫度在鋼的冶煉中起到了決定性的作用，對(duì)于脫氧、脫硫、去渣都有一定的效果。設(shè)置精確的溫度控制設(shè)備，能夠使RH精煉爐提供合適的鋼水溫度。脫氧的反映是一個(gè)吸收熱量的過程，適當(dāng)?shù)奶嵘郎囟饶軌蚣铀倜撗醴磻?yīng)速率，提升脫氧的效果，從熱力學(xué)角度來看，提供了良好的反應(yīng)條件。但要注意的是，一定要控制好溫度，不能一味地增加溫度，溫度過高會(huì)損害鋼包的使用壽命，還有電力供應(yīng)的成本也會(huì)大大增加。

3.3 對(duì)爐渣性能判斷及調(diào)整

提高RH精煉爐真空狀態(tài)下的脫氧速率是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程，在這個(gè)實(shí)施的過程中，我們要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整，主要是依靠爐渣成分性質(zhì)的化驗(yàn)來判斷RH精煉爐所處的運(yùn)行狀態(tài)。所以對(duì)爐渣進(jìn)行性能檢測(cè)以及及時(shí)能夠進(jìn)行調(diào)整都是必不可少的環(huán)節(jié)。在一般情況下，RH精煉爐爐渣顏色會(huì)隨著脫氧程度不同而呈現(xiàn)出不同的狀態(tài)，因此可以通過對(duì)爐渣的形狀、顏色的判斷來進(jìn)行判斷，從而制定相應(yīng)的調(diào)整方案，以用于增加脫氧速率。

4 結(jié)語

根據(jù)以上對(duì)RH精煉爐的工藝流程、影響RH精煉爐脫氧速率因素及提升RH精煉爐脫氧速率方法的論述，對(duì)RH精煉爐真空狀態(tài)下的脫氧過程有了初步的了解。真空度、真空處理時(shí)間以及真空槽及浸漬管的不同狀態(tài)都會(huì)影響真空脫氧速率，而提升速率可以從優(yōu)化精煉造渣工藝、維持好冶煉溫度以及及時(shí)判斷爐渣的性能并作出相應(yīng)的調(diào)整等方面進(jìn)行改進(jìn)。