濟(jì)南市鴻慷機(jī)電設(shè)備有限公司位于交通便利的泉城濟(jì)南，是全球生產(chǎn)滾動(dòng)軸承和直線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)品的領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)---德國(guó)舍弗勒集團(tuán)在山東的授權(quán)代理商。公司專(zhuān)營(yíng)舍弗勒集團(tuán)旗下兩大品牌INA軸承和FAG軸承，是一家順應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要而誕生的專(zhuān)業(yè)化新型高端軸承公司。多年來(lái)一直從事軸承的銷(xiāo)售和售后技術(shù)支持，在機(jī)械行業(yè)技術(shù)方面有著非常豐富的經(jīng)驗(yàn)，今天濟(jì)南鴻慷機(jī)電進(jìn)口軸承專(zhuān)家為大家介紹一下煉鋼生產(chǎn)中RH精煉技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。

  RH法是一種重要的爐外精煉方法，具有處理周期短、生產(chǎn)能力大、精煉效果好、容易操作等一系列優(yōu)點(diǎn)，在煉鋼生產(chǎn)中獲得了廣泛應(yīng)用。到目前為止，RH已經(jīng)由原來(lái)單一的脫氣設(shè)備轉(zhuǎn)變?yōu)榘婵彰撎?、吹氧脫碳、噴粉脫硫、溫度補(bǔ)償、均勻溫度和成分等多功能的爐外精煉設(shè)備。而且隨著技術(shù)的進(jìn)步和精煉功能的擴(kuò)展，在生產(chǎn)超低碳鋼方面表現(xiàn)出了顯著的優(yōu)越性，是現(xiàn)代化鋼廠中一種重要的爐外處理裝置。

  RH精煉技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

  最初開(kāi)發(fā)應(yīng)用RH的主要目的是對(duì)鋼水脫氫，防止鋼中白點(diǎn)的產(chǎn)生，因此，RH處理僅限于大型鍛件用鋼、厚板鋼、硅鋼、軸承鋼等對(duì)氣體有較嚴(yán)格要求的鋼種，應(yīng)用范圍很有限。

  20世紀(jì)80年代，隨著汽車(chē)工業(yè)對(duì)鋼水質(zhì)量的要求日益嚴(yán)格，RH技術(shù)得到迅速發(fā)展。這一時(shí)期RH技術(shù)發(fā)展的主要特點(diǎn)如下：

  (1)優(yōu)化工藝、設(shè)備參數(shù)，擴(kuò)大處理能力；

  (2)開(kāi)發(fā)多功能的精煉工藝和裝備；

  (3)開(kāi)發(fā)鋼水熱補(bǔ)償和升溫技術(shù)；

  (4)完善工藝設(shè)備，納入生產(chǎn)工藝在線生產(chǎn)，逐年提高鋼水真空處理比例。

  采用RH工藝能夠達(dá)到以下效果：

  (1)脫氫。經(jīng)循環(huán)處理后，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(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，最終氫含量近似地與處理時(shí)間成直線關(guān)系，因此，如果適當(dāng)延長(zhǎng)循環(huán)時(shí)間，氫含量還可以進(jìn)一步降低。

  (2)脫氧。循環(huán)處理時(shí)，碳有一定的脫氧作用，特別是當(dāng)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(zhèn)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(dāng)鋼中原始含氮量較低時(shí)，如ｗ(Ｎ)<50×10-6，處理前后氮含量幾乎沒(méi)有變化。當(dāng)ｗ(Ｎ)>100×10-6時(shí)，脫氮率一般只有10%～20%。

  (4)脫氣鋼的質(zhì)量高。真空循環(huán)脫氣法處理的鋼種范圍很廣，包括鍛造用鋼、高強(qiáng)鋼、各種碳素和合金結(jié)構(gòu)鋼、軸承鋼、工具鋼、不銹鋼、電工鋼、深沖鋼等。鋼液經(jīng)處理后可提高純凈度，使縱向和橫向機(jī)械性能均勻，提高延伸率、斷面收縮率和沖擊韌性。對(duì)于一些要求熱處理的鋼種，脫氣處理后一般可縮短熱處理時(shí)間。

  (5)經(jīng)濟(jì)效果好。采用RH工藝后，可以縮短生產(chǎn)周期，提高收得率，節(jié)約脫氧劑及合金元素，改善鋼質(zhì)量，而且脫氣處理后一般可縮短熱處理時(shí)間，獲得較好的經(jīng)濟(jì)效果。實(shí)踐證明，真空脫氣不會(huì)增加每噸鋼的生產(chǎn)成本，對(duì)于一些鋼種還會(huì)明顯地降低成本。

  RH工藝能夠準(zhǔn)確控制和迅速達(dá)到預(yù)先規(guī)定的冶金目標(biāo)(這對(duì)連續(xù)澆鑄來(lái)說(shuō)十分必要)，溫度損失小，故在超低碳深沖鋼的生產(chǎn)方面發(fā)揮著極為重要的作用。至20世紀(jì)90年代中期，RH真空精煉處理水平和配套技術(shù)已達(dá)到相當(dāng)完善和成熟，容量從幾十噸至340ｔ，有130余套設(shè)備投入使用，韓國(guó)浦項(xiàng)、日本新日鐵、德國(guó)蒂森克虜伯等國(guó)外鋼鐵公司都采用了ＲＨ裝置。

  日本在RH技術(shù)日趨完善的過(guò)程中作出了重要貢獻(xiàn)。1963年日本引進(jìn)RH真空精煉技術(shù)后，在脫氫的基礎(chǔ)上又開(kāi)發(fā)了脫碳、脫氧、吹氧升溫、噴粉脫硫和成分控制等功能，使改進(jìn)后的RH法能進(jìn)行多種冶金操作，更好地滿足了擴(kuò)大處理鋼種范圍、提高鋼材質(zhì)量的要求。

  1965年，我國(guó)大冶鋼廠從原西德引進(jìn)了70ｔRH裝置，循環(huán)式真空脫氣處理的優(yōu)勢(shì)逐漸得到認(rèn)識(shí)，武鋼、寶鋼、攀鋼等多家鋼鐵企業(yè)也相繼采用了該項(xiàng)技術(shù)。

  RH精煉技術(shù)的發(fā)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(diào)和鋼水熱補(bǔ)償?shù)榷喾N功能，為了加速脫碳，還出現(xiàn)了多種真空下吹氧強(qiáng)制脫碳技術(shù)。RH真空吹氧技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了RH－O，RH－OB，RH－KTB，RH－MFB 4個(gè)主要階段，此后，在RH－OB，RH－KTB設(shè)備的基礎(chǔ)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(tài)的功能。

  RH吹氧脫碳及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展

  RH真空精煉過(guò)程中，主要靠鋼水中的氧進(jìn)行脫碳，脫碳反應(yīng)方程式如下：

  [Ｃ]+[Ｏ]=CO(1)脫碳反應(yīng)動(dòng)力學(xué)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(shí)間，min；Ｃt為t時(shí)間的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；Ｃo為處理前的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；Kc為反應(yīng)速率常數(shù)，min-1；Ｗ為鋼水環(huán)流量，t/in；V為鋼水的體積，ｍ3；AK為脫碳反應(yīng)的容積常數(shù)，ｍ3/s。當(dāng)ｗ(Ｃ)<0.003%時(shí)，W AK，脫碳過(guò)程出現(xiàn)停滯趨勢(shì)。通過(guò)增大吹氬流量和環(huán)流速度，可使脫碳速率常數(shù)Kc增大，進(jìn)一步降低碳含量。

  1　RH－O真空吹氧技術(shù)

  1969年德國(guó)蒂森鋼鐵公司亨利希鋼廠開(kāi)發(fā)了RH－O技術(shù)，首次用鋼質(zhì)水冷氧槍從真空室頂部向真空室內(nèi)循環(huán)著的鋼水表面吹氧以強(qiáng)化脫碳冶煉低碳不銹鋼，既縮短了冶煉周期又降低了脫碳過(guò)程中鉻的氧化損失。但在工業(yè)生產(chǎn)中RH－O技術(shù)暴露出以下問(wèn)題：氧槍結(jié)瘤嚴(yán)重，因氧槍動(dòng)密封不良而使氧槍槍位無(wú)法調(diào)整。這些問(wèn)題一時(shí)無(wú)法解決，而當(dāng)時(shí)VOD精煉技術(shù)能較好地滿足不銹鋼生產(chǎn)的要求，所以RH－O技術(shù)未能得到廣泛運(yùn)用。

  2　RH－OB真空吹氧技術(shù)

  1972年新日鐵室蘭廠根據(jù)VOD生產(chǎn)不銹鋼的原理，開(kāi)發(fā)了RH－OB真空吹氧技術(shù)。使用真空吹氧精煉技術(shù)可進(jìn)行強(qiáng)制脫碳、加鋁吹氧升高鋼水溫度、生產(chǎn)鋁鎮(zhèn)靜鋼等，減輕了轉(zhuǎn)爐負(fù)擔(dān)，提高了轉(zhuǎn)爐作業(yè)率，縮短了冶煉時(shí)間，降低了脫氧鋁耗。

  RH－OB真空吹氧技術(shù)在20世紀(jì)80年代得到了較快發(fā)展，但也存在不足：吹氧噴嘴壽命低，降低了RH設(shè)備的作業(yè)率；噴濺嚴(yán)重，增加了RH真空室的結(jié)瘤，延長(zhǎng)了清除結(jié)瘤及輔助作業(yè)時(shí)間，要求增加RH真空泵的能力。這些問(wèn)題，阻礙了RH－OB真空吹氧技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

  3　RH－KTB真空吹氧技術(shù)

  1986年日本原川崎鋼鐵公司(現(xiàn)已和NKK重組為JEE公司)在傳統(tǒng)的RH基礎(chǔ)上，成功地開(kāi)發(fā)了RH頂吹氧(RH KTB)技術(shù)，將RH技術(shù)的發(fā)展推向一個(gè)新階段。RH裝置上采用KTB技術(shù)，在脫碳反應(yīng)受氧氣供給速率支配的沸騰處理前半期，向真空槽內(nèi)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(qū)，KTB法的脫碳速率常數(shù)Kc=0.35，比常規(guī)RH法大；在鋼中ｗ(Ｃ)>0.01%的范圍內(nèi)，主要由吹氧來(lái)控制脫碳反應(yīng)，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(zhuǎn)爐出鋼鋼水ｗ(Ｃ)可由0.03%提高到0.05%，并可以用高碳鐵合金代替低碳鐵合金作為RH合金化的原料。

  應(yīng)用RH－KTB技術(shù)，在KTB脫碳的同時(shí)，脫碳反應(yīng)生成的CO氣體在真空槽內(nèi)二次燃燒放出熱量，可補(bǔ)償脫碳精煉中鋼液的溫度損失，可降低轉(zhuǎn)爐的出鋼溫度；不需要延長(zhǎng)精煉時(shí)間，可獲得高的脫碳速度；在轉(zhuǎn)爐出鋼終點(diǎn)ｗ(Ｃ)>0.05%的情況下冶煉超低碳鋼，脫碳過(guò)程中不會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈噴濺，減少了RH－OB工藝中的氬氣的消耗；使用靈活，操作簡(jiǎn)便。雖然RH－KTB技術(shù)也有其不足之處(如增加了氧槍及其控制系統(tǒng)，要求真空室有更高的高度)，但在現(xiàn)有的真空吹氧技術(shù)中仍不失為佼佼者。

  4　RH－MFB多功能?chē)娮旒夹g(shù)

  1992年日本新日鐵公司廣畑廠在日本原川崎公司開(kāi)發(fā)RH－KTB精煉技術(shù)之后，為降低初煉爐的出鋼溫度以及脫碳的需要，開(kāi)發(fā)了多功能?chē)娮斓腞H頂吹氧技術(shù)。其冶金功能與KTB精煉技術(shù)相近，另外可噴吹鐵礦石粉以加速脫碳，還可在精煉過(guò)程中吹入一定量的天然氣使之燃燒達(dá)到加熱鋼水的目的。

  RH噴粉技術(shù)及其發(fā)展

  RH噴粉技術(shù)是在RH－OB，RH－KTB設(shè)備的基礎(chǔ)上增加了噴粉技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了脫硫、脫磷和改變非金屬夾雜物形態(tài)的功能。

  1　RH－PB法

  1987年新日鐵名古屋廠研制成功RH－PB法。它利用RH OB法真空室下部的吹氧噴嘴將粉劑通過(guò)OB噴嘴吹入鋼液，進(jìn)行脫氣、脫硫以及冶煉超低磷鋼的精煉。RH真空室下部一般有兩個(gè)噴嘴，可以通過(guò)切換閥門(mén)改變?yōu)榇笛趸驀姺?。加鋁可使鋼水升溫，速度達(dá)8～10℃/min，脫硫率能達(dá)70%～80%；同時(shí)，還具有良好的脫氫效果，不會(huì)影響傳統(tǒng)的RH真空脫氧能力，更無(wú)吸氮之憂。采用RH－PB法時(shí)，吹入并分布在鋼水中的溶劑形成的溶渣顆粒具有很強(qiáng)的脫硫能力，提高了脫硫效率。因此使用少于傳統(tǒng)方法中的熔劑也能達(dá)到很高的脫硫率。

  2　RH－PTB噴粉法

  1994年日本住友金屬工業(yè)公司和歌山廠研制開(kāi)發(fā)了RH－PTB噴粉法。該法利用水冷頂槍進(jìn)行噴粉，粉劑輸送較流暢，噴嘴不易堵塞；不使用耐火材質(zhì)的浸入式噴粉槍?zhuān)僮鞒杀据^低；無(wú)鋼水阻力，載氣耗量小。

  此法冶煉超低硫鋼噴吹CａO－ＣaＦ2系粉劑，冶煉極低碳鋼噴吹鐵礦石粉劑。用RH－PTB法噴粉時(shí)，噴粉速度為100～130ｋｇ/min，約噴吹10min。當(dāng)ＣaＯ－ＣaＦ2粉劑用量為5kg/t時(shí)，可使鋼中ｗ(Ｓ)降到5×10-6以下；當(dāng)用量為8kg/t時(shí)，可得ｗ(Ｓ)=(1.3～2.9)×10-6的超低硫鋼，此時(shí)脫硫率大于90%。同時(shí)，鋼中ｗ(Ｎ)也由20×10-6降到15×10-6。

  噴鐵礦粉時(shí)，噴粉速度為20～60ｋｇ/min，噴吹約10min。噴粉后消除了一般RH中ｗ(Ｃ)<30×10-6時(shí)脫碳的停滯現(xiàn)象，處理后ｗ(Ｃ)可降到30×10-6。

  3　MESID技術(shù)

  1994年比利時(shí)西德瑪(SIDMAR)鋼鐵公司研制成功MESID技術(shù)，MESID噴槍用脈沖氣流工作，從而減少氧氣流對(duì)真空室內(nèi)鋼液面的影響?？上蛉艹乇砻鎳姶涤糜诿摿虻墓腆w混合料，還可加熱真空室的耐火材料或保溫。

  RH技術(shù)冶金功能的比較

  40多年來(lái)，RH精煉技術(shù)取得了巨大進(jìn)展，由起初單一的脫氣設(shè)備發(fā)展成為包含真空脫氣、脫碳、吹氧脫碳、噴粉脫硫、溫度補(bǔ)償、均勻溫度和成分等的一種多功能爐外精煉設(shè)備。RH及RH多功能精煉技術(shù)在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛應(yīng)用和迅速發(fā)展，其噴吹氣體和粉劑的實(shí)用技術(shù)在一定程度上已經(jīng)確立，但在RH綜合精煉實(shí)用技術(shù)及依據(jù)上仍有許多待解決問(wèn)題。隨著鋼材純凈度的日益提高，要求真空處理的鋼種逐漸增多，真空精煉技術(shù)的應(yīng)用將更加普遍，而日本新改建的煉鋼廠已明確提出全部鋼水進(jìn)行真空處理的發(fā)展目標(biāo)。因此，真空精煉技術(shù)將會(huì)進(jìn)一步發(fā)展。

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