RH真空脱气循环炉工艺流程

4.3真空室内壁初温对钢水温度影响

如上图可知，真空室预热温度对钢水温降影响较大。真空室预热温度从700℃上升到1300℃，真空室预热温度每提高100℃，钢水平均温度上升6℃。

5 RH技术冶金功能的比较

40多年来,RH精炼技术取得了巨大进展,由起初单一的脱气设备发展成为包含真空脱气、脱碳、吹氧脱碳、喷粉脱硫、温度补偿、均匀温度和成分等的一种多功能炉外精炼设备。

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5.1 RH-O真空吹氧技术

1969年德国蒂森钢铁公司亨利希钢厂开发了RH-O技术,首次用钢质水冷氧枪从真空室顶部向真空室内循环着的钢水表面吹氧以强化脱碳冶炼低碳不锈钢,既缩短了冶炼周期又降低了脱碳过程中铬的氧化损失。但在工业生产中RH-O技术暴露出以下问题:氧枪结瘤严重,因氧枪动密封不良而使氧枪枪位无法调整。这些问题一时无法解决,而当时VOD精炼技术能较好地满足不锈钢生产的要求,所以RH-O技术未能得到广泛运用。

5.2 RH-OB真空吹氧技术

1972年新日铁室兰厂根据VOD生产不锈钢的原理,开发了RH-OB真空吹氧技术。使用真空吹氧精炼技术可进行强制脱碳、加铝吹氧升高钢水温度、生产铝镇静钢等,减轻了转炉负担,提高了转炉作业率,缩短了冶炼时间,降低了脱氧铝耗。RH-OB真空吹氧技术在20世纪80年代得到了较快发展,但也存在不足:吹氧喷嘴寿命低,降低了RH设备的作业率;喷溅严重,增加了RH真空室的结瘤,延长了清除结瘤及辅助作业时间,要求增加RH真空泵的能力。这些问题,阻碍了RH-OB真空吹氧技术的进一步发展。

5.3 RH-KTB真空吹氧技术

1986年日本原川崎钢铁公司(现已和NKK重组为JEE公司)在传统的RH基础上,成功地开发了RH顶吹氧(RH-KTB)技术,将RH技术的发展推向一个新阶段。RH装置上采用KTB技术,在脱碳反应受氧气供给速率支配的沸腾处理前半期,向真空槽内的钢水液面吹入氧气,增大氧气供给量,因而可在[O]较低的水平下大大加速脱碳。在钢中w(C)>0.03%的高碳浓度区,KTB法的脱碳速率常数Kc=0.35,比常规RH法大;在钢中w(C)>0.01%的范围内,主要由吹氧来控制脱碳反应,脱碳速度随着[O]的增加而增加;而在钢中w(C)≤0.01%下吹氧的意义就不大了。因此,使用RH-KTB法,转炉出钢钢水w(C)可由0.03%提高到0.05%,并可以用高碳铁合金代替低碳铁合金作为RH合金化的原料。

应用RH-KTB技术,在KTB脱碳的同时,脱碳反应生成的CO气体在真空槽内二次燃烧放出热量,可补偿脱碳精炼中钢液的温度损失,可降低转炉的出钢温度;不需要延长精炼时间,可获得高的脱碳速度;在转炉出钢终点w(C)>0.05%的情况下冶炼超低碳钢,脱碳过程中不会发生强烈喷溅,减少了RH-OB工艺中的氩气的消耗;使用灵活,操作简便。虽然RH-KTB技术也有

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其不足之处(如增加了氧枪及其控制系统,要求真空室有更高的高度),但在现有的真空吹氧技术中仍不失为佼佼者。

5.4 RH-MFB多功能喷嘴技术

1992年日本新日铁公司广畑厂在日本原川崎公司开发RH-KTB精炼技术之后,为降低初炼炉的出钢温度以及脱碳的需要,开发了多功能喷嘴的RH顶吹氧技术。其冶金功能与KTB精炼技术相近,另外可喷吹铁矿石粉以加速脱碳,还可在精炼过程中吹入一定量的天然气使之燃烧达到加热钢水的目的。

5.5 RH-PB法

1987年新日铁名古屋厂研制成功RH-PB法[12]。它利用RH-OB法真空室下部的吹氧喷嘴将粉剂通过OB喷嘴吹入钢液,进行脱气、脱硫以及冶炼超低磷钢的精炼。RH真空室下部一般有两个喷嘴,可以通过切换阀门改变为吹氧或喷粉。加铝可使钢水升温,速度达8~10℃/min,脱硫率能达70%~80%;同时,还具有良好的脱氢效果,不会影响传统的RH真空脱氧能力,更无吸氮之忧。采用RH-PB法时,吹入并分布在钢水中的溶剂形成的溶渣颗粒具有很强的脱硫能力,提高了脱硫效率。因此使用少于传统方法中的熔剂也能达到很高的脱硫率。

5.6 RH-PTB喷粉法

1994年日本住友金属工业公司和歌山厂研制开发了RH-PTB喷粉法。该法利用水冷顶枪进行喷粉,粉剂输送较流畅,喷嘴不易堵塞;不使用耐火材质的浸入式喷粉枪,操作成本较低;无钢水阻力,载气耗量小。此法冶炼超低硫钢喷吹CaO-CaF2系粉剂,冶炼极低碳钢喷吹铁矿石粉剂。用RH-PTB法喷粉时,喷粉速度为100~130kg/min,约喷吹10min。当CaO-CaF2粉剂用量为5kg/t时,可使钢中w(S)降到5×10-6以下;当用量为8kg/t时,可得w(S)=(1.3~2.9)×10-6的超低硫钢,此时脱硫率大于90%。同时,钢中w(N)也由20×10-6降到15×10-6。喷铁矿粉时,喷粉速度为20~60kg/min,喷吹约10min。喷粉后消除了一般RH中w(C)<30×10-6时脱碳的停滞现象,处理后w(C)可降到30×10-6。

5.7 MESID技术

1994年比利时西德玛(SIDMAR)钢铁公司研制成功MESID技术,MESID喷枪用脉冲气流工作,从而减少氧气流对真空室内钢液面的影响。可向溶池表面喷吹用于脱硫的固体混合料,还可加热真空室的耐火材料或保温。

6 RH精炼工艺方案中各设施须有机结合、紧凑布置

真空循环脱气(RH)装置的设备是真空精炼装置中最庞大、最复杂、投资最大的一种。但由于其处期短、生产能力大、脱气效果好，仍然是目前大多数高生产率的氧气转炉车间首选的精炼设备。为了达大真空脱碳能力、缩短脱碳周期等目的，现在很多RH装置上加设了吹氧功能，形成了RH——OB、RKTB、RH——MFB、RH——BTB。由于真空槽及浸渍管的寿命是影响设备作业率、生产能力的关键因素，不断地对其进行了改进，由单槽到可快速更换的双槽、到整体真空槽吊出修砌。这一切都会对布置提出要求。一座现代化的RH一般应该包括: (l)工作真空槽和备用真空槽; (2)真空槽台车及真空槽更换系统;

(3)真空槽及浸渍管修砌、维护、喷补系统;

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(4)工作和备用真空槽的煤气加热系统; (5)钢包顶升降或真空槽升降系统; (6)浸渍管循环用氮气供应、控制系统; (7)真空槽及浸渍管的冷却水、冷却气系统; (8)铁合金供应、输送、贮存系统; (9)铁合金称量及真空下加人系统; (10)真空管线、阀门及除尘系统;

(11)真空泵及其测量、控制、维护系统; (12)真空泵蒸汽供应、控制系统;

(13)真空泵冷凝供水、水封及水循环处理系统; (14)吹氧枪及其升降、供氧控制系统; (15)测温、取样及窥视设备;

(16)钢包台车或运送钢包的大转盘;

(17)各种生产用小房(操作室、电气室、液压室等); (18)各种能介管线和桥架。

一般大容量RH多为固定真空槽及其上部有关设备，而把钢包用台车送到真空槽下并顶升起来，使浸浸人钢水中，进行钢水真空处理。有一些真空处理操作周期较长，和快速的氧气转炉生产周期配合有困难。前有一些工厂采用了双钢包台车或大转盘代替钢包车，把钢包送到真空槽下的处理位置。由于双钢包台大转盘上有两个钢包位，一个在处理时另一个待处理的钢包就可以放到待用工位上:两包之间的操作间隔缩得很短，从而使整个操作周期缩短，易于和转炉生产配合，对于车间的生产调度也有明显的好处。

7 我国RH快速发展的现状和特点

由上表可见，1997-2007年间中国建设的RH装置台数几乎是1967-1997三十年累计总量的4倍，而2006-2007年建设台数几乎占我国全部RH装置的60％，今后2-3年内仍将保持较快发展的势头。

分析这几年的发展，主要有如下特点: (1)数t的快速增长创中国冶金史新纪录

前面已提到中国近十年来，尤其是2006-2007年间出现了RH建设的高潮，这是中国冶金史前所未有的.初步估计2010年中国冷轧板产量将达8000万吨/年以上(2007年上半年约3000万吨—包括涂层)，届时估计全国RH装置可能将达60台左右.

这种快速发展的基本原因是源于流程结构优化与产品结构优化的需要，但同时也折射出中国在RH工程设计，设备制造，施工建设等方面的强大实力，更说明了中国钢铁企业对RH在钢铁制造流程优化与产品结构优化中作用的认同.

(2)近几年新投运的RH多数为高效、多功能型的高水平装备

从真空室结构和布置上看，双真空室平移双工位的形式增多，装置作业率提高;采用多功能顶枪，使RH功能综合化;增大环流t、提高抽气能力以加快深脱碳速度，并提高综合生产效率;加上前面在发展历程中已提到过的工艺技术优化，备件、材料供应配套，大部分RH的实际能力或设计能力都达到了100万吨/年以上的水平，有利于投资成本与生产成本的降低.

(3)RH的工艺操作更加稳定，高精度控制的自动化水平不断提高。技术经济指标不断优

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