濟南市鴻慷機電設備有限公司位于交通便利的泉城濟南，是全球生產(chǎn)滾動(dòng)軸承和直線(xiàn)運動(dòng)產(chǎn)品的領(lǐng)導企業(yè)---德國舍弗勒集團在山東的授權代理商。公司專(zhuān)營(yíng)舍弗勒集團旗下兩大品牌INA軸承和FAG軸承，是一家順應經(jīng)濟發(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，在機械行業(yè)技術(shù)方面有著(zhù)非常豐富的經(jīng)驗，今天濟南鴻慷機電進(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)中獲得了廣泛應用。到目前為止，RH已經(jīng)由原來(lái)單一的脫氣設備轉變?yōu)榘婵彰撎肌⒋笛趺撎肌姺勖摿颉囟妊a償、均勻溫度和成分等多功能的爐外精煉設備。而且隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步和精煉功能的擴展，在生產(chǎn)超低碳鋼方面表現出了顯著(zhù)的優(yōu)越性，是現代化鋼廠(chǎng)中一種重要的爐外處理裝置。

  RH精煉技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應用

  最初開(kāi)發(fā)應用RH的主要目的是對鋼水脫氫，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、軸承鋼等對氣體有較嚴格要求的鋼種，應用范圍很有限。

  20世紀80年代，隨著(zhù)汽車(chē)工業(yè)對鋼水質(zhì)量的要求日益嚴格，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、設備參數，擴大處理能力；

  (2)開(kāi)發(fā)多功能的精煉工藝和裝備；

  (3)開(kāi)發(fā)鋼水熱補償和升溫技術(shù)；

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

  采用RH工藝能夠達到以下效果：

  (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。統計分析發(fā)現，最終氫含量近似地與處理時(shí)間成直線(xiàn)關(guān)系，因此，如果適當延長(cháng)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(shí)，如ｗ(Ｎ)<50×10-6，處理前后氮含量幾乎沒(méi)有變化。當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、高強鋼、各種碳素和合金結構鋼、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，使縱向和橫向機械性能均勻，提高延伸率、斷面收縮率和沖擊韌性。對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)濟效果好。采用RH工藝后，可以縮短生產(chǎn)周期，提高收得率，節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，對于一些鋼種還會(huì )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(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(zhù)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(shù)已達到相當完善和成熟，容量從幾十噸至340ｔ，有130余套設備投入使用，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。1963年日本引進(jìn)RH真空精煉技術(shù)后，在脫氫的基礎上又開(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(mǎn)足了擴大處理鋼種范圍、提高鋼材質(zhì)量的要求。

  1965年，我國大冶鋼廠(chǎng)從原西德引進(jìn)了70ｔRH裝置，循環(huán)式真空脫氣處理的優(yōu)勢逐漸得到認識，武鋼、寶鋼、攀鋼等多家鋼鐵企業(yè)也相繼采用了該項技術(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(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(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，脫碳反應方程式如下：

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

  1　RH－O真空吹氧技術(shù)

  1969年德國蒂森鋼鐵公司亨利希鋼廠(chǎng)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循環(huán)著(zhù)的鋼水表面吹氧以強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：氧槍結瘤嚴重，因氧槍動(dòng)密封不良而使氧槍槍位無(wú)法調整。這些問(wèn)題一時(shí)無(wú)法解決，而當時(shí)VOD精煉技術(shù)能較好地滿(mǎn)足不銹鋼生產(chǎn)的要求，所以RH－O技術(shù)未能得到廣泛運用。

  2　RH－OB真空吹氧技術(shù)

  1972年新日鐵室蘭廠(chǎng)根據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)行強制脫碳、加鋁吹氧升高鋼水溫度、生產(chǎn)鋁鎮靜鋼等，減輕了轉爐負擔，提高了轉爐作業(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設備的作業(yè)率；噴濺嚴重，增加了RH真空室的結瘤，延長(cháng)了清除結瘤及輔助作業(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(現已和NKK重組為JEE公司)在傳統的RH基礎上，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%的范圍內，主要由吹氧來(lái)控制脫碳反應，脫碳速度隨著(zhù)[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%，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。

  應用RH－KTB技術(shù)，在KTB脫碳的同時(shí)，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(cháng)精煉時(shí)間，可獲得高的脫碳速度；在轉爐出鋼終點(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，要求真空室有更高的高度)，但在現有的真空吹氧技術(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(chǎng)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設備的基礎上增加了噴粉技術(shù)，實(shí)現了脫硫、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(chǎng)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)榇笛趸驀姺邸＜愉X可使鋼水升溫，速度達8～10℃/min，脫硫率能達70%～80%；同時(shí)，還具有良好的脫氫效果，不會(huì )影響傳統的RH真空脫氧能力，更無(wú)吸氮之憂(yōu)。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的脫硫能力，提高了脫硫效率。因此使用少于傳統方法中的熔劑也能達到很高的脫硫率。

  2　RH－PTB噴粉法

  1994年日本住友金屬工業(yè)公司和歌山廠(chǎng)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，從而減少氧氣流對真空室內鋼液面的影響。可向溶池表面噴吹用于脫硫的固體混合料，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、溫度補償、均勻溫度和成分等的一種多功能爐外精煉設備。RH及RH多功能精煉技術(shù)在國內外得到了廣泛應用和迅速發(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)及依據上仍有許多待解決問(wèn)題。隨著(zhù)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)的應用將更加普遍，而日本新改建的煉鋼廠(chǎng)已明確提出全部鋼水進(jìn)行真空處理的發(fā)展目標。因此，真空精煉技術(shù)將會(huì )進(jìn)一步發(fā)展。

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