钢液真空循环脱气法（RH法）

钢液真空处理技术

钢液真空循环脱气法是一种钢液真空处理技术。是1956年由联邦德国鲁尔(Ruhrstahl)钢公司和海拉斯(Heraeus)公司共同开发的，故以两公司名的字头命名为RH真空脱气法，简称RH法。

脱气原理和工艺过程

真空循环脱气是利用空气扬水泵的原理。首先将钢水吸入真空室，接着在两个浸入管的一个的侧壁向钢水内吹入氩气。这些氩气在钢水的高温和真空室上部的低压作用下迅速膨胀，导致钢水与气体的混合体的密度沿着浸入管的高度方向不断降低，在由密度差产生的压力差的作用下，使钢水进入真空室。进入真空室的钢水与气体的混合体在高真空的作用之下释放出气体，与此同时，使钢水变成钢水珠，钢水珠内欲脱除的气体在高真空的作用下向真空中释放的过程中又使钢水珠变成更小的钢水珠，从而达到了十分好的脱气效果。释放了气体的钢水沿着下降管返回到钢包中。

脱气设备如图1所示。

工艺参数

真空循环处理设备的主要参数有：处理容量;循环因数;脱气时间;循环流量;真空度以及工作真空度下真空泵的抽气能力。处理容量即钢包中盛装的钢水量，过小的钢水量会使温度降低过快而达不到处理目的。钢包一般容量≥30t。当钢水容量较大时，热稳定性较好，可以从容地进行处理，达到好的处理结果。真空循环脱气设备的真空室的压力在50～100Pa左右，经过3个循环完成对钢水的脱气处理，每个循环需要3min，3次共需10min，再加5min进行合金化及其他操作，共需20min。因此真空循环脱气具有处理节奏快的特点，可与转炉冶炼的节奏相配合。在电弧炉车间里使用的真空循环脱气设备的节奏可以慢一点。真空循环的循环流量是指单位时间内通过上升管的钢水量(t/min)。影响循环流量的因素有上升管或下降管的直径;提升气体流量;提升气体距离真空室钢水面的距离。增加这几个参数的值可以提高钢水的循环流量。但是过大增加会使钢水与气体混合体密度太小，气体阻塞钢水的通过而降低了循环流量。真空泵必须有足够的能力以保证在脱气处理时的真空水平，保证钢水的处理质量。循环因数也称循环次数，是指处理过程中通过真空室的钢水量与钢包中钢水量之比。一般循环因数为3，即经过3次循环完成脱气过程。

处理效果

经过30多年的发展，真空循环处理法可以完成以下功能：

(1)钢水的脱气、脱氧。使钢水中〔H〕≤1×10-6，〔N〕≤10×10-6;〔T.O〕≤10×10-6;

(2)脱碳。在减压下向真空室内的钢水面吹氧，可以使钢水内的碳含量降低到10×10-6;

(3)脱硫。向真空室内的钢水表面喷吹合成渣，可以使钢水内的硫含量降低到3×10-6的水平;

(4)成分精调。经过真空循环处理的钢水处于良好的还原状态，进行成分的调整可以获得准确的成分精度;

(5)加热。真空循环处理时可以采用化学热法对钢水进行加热，使钢水迅速升温，以满足钢水后续处理的要求。经过真空循环处理的钢水可以满足用户对品种的多样化和高质量的要求。处理的钢种不受限制，从极低碳的IF钢到碳含量很高的轴承钢和合金含量很高的不锈钢都可以进行处理，而且都可以得到满意的处理结果。

应用优点

RH脱气法与其他精炼处理方法相比有如下优点：

(1)脱气效果较好。由于输入驱动气体，形成了大量气泡核，进入真空室的钢液会喷射成非常细小的液滴，使钢液脱气面积大大增加，因此有利于脱气的进行。

(2) 钢液温降小。一般一次处理后钢液温降只有30～ 50℃左右，而且在脱气过程中还可加热。

(3)脱气室适用范围较大。可在同一设备处理不同容量的钢液，也可在电炉和感应炉内进行处理。

(4)可处理的钢种多。有锻造用钢、高强度钢、结构钢、轴承钢、工具钢、不锈钢、电工钢、深冲钢等。

(5) 设备操作灵活，运转稳定可靠。

RH装置是在高温与真空条件下工作的，上升管中吹入驱动气体，钢液连续不断地向上喷溅。真空脱气室的中、下部内衬，承受着钢液喷溅和钢液环流的冲刷作用，损毁较为严重。插入管的内衬，内壁会受到高速气流(流速高达每秒数米) 和钢液的冲刷作用，外壁和底部受到钢水的剧烈冲击，熔渣的化学侵蚀以及急冷急热作用，机械性损耗严重，易产生热剥落。

与其他脱气法相比，RH法耐火材料的侵蚀较为严重，其中插入管衬体的工作环境特别恶劣，是RH装置最薄弱的环节。

RH装置采用的耐火材料有：高铝砖、镁白云石砖、方镁石尖晶石砖、镁砖、镁铬砖及耐火捣打料和耐火浇注料等。

发展与展望

钢液真空循环脱气法发展过程中又出现了一些增加其功能的新的处理方法，如安装喷氧枪进行深脱碳的RH-OB法，在真空室上部增设水冷氧枪的RH-KTB法和在RH处理过程同时进行喷粉处理的RH-IJ法等。RH轻处理则是利用钢水中的碳和氧和真空条件，同时降低钢水中碳和氧的方法。即通过真空循环处理将钢水中的碳和氧从大气下的平衡转入50Pa下的平衡，降低钢水中的溶解氧含量。此后向钢水里加铝，以达到稳定的铝收得率。再通过RH的环流搅拌使钢水成分均匀，使钢水中铝的收得率得到稳定的控制。

真空循环脱气法作为一种炉外精炼手段，在炼钢流程中的使用趋势是与LF炉配合使用，发挥LF炉精炼过程脱氧和脱硫优势和RH法的脱气优势。

总之，RH-真空循环处理经过近40年的发展，精炼功能不断扩大，已经从一个单纯的脱气设备变成一个多功能的处理设备。其快速处理的特点使它可以与转炉的快节奏配合，真空循环处理特别适用于大批量钢水的快速处理，与大容量的电弧炉或转炉都可以满意地配合。由于真空循环处理方法的优点，使它成为当今发展最快的炉外精炼设备之一。可以说RH的发展远远超出了该发明之初冶金工作者对它的期望。已经成为具有脱气、脱氧、脱碳、脱硫、升温、成分控制、超低碳钢精炼、不锈钢冶炼等多功能精炼设备。而RH又具有操作简单、处理钢水量大的优点，所以发展很快。

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