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)由原來單一的脫氣設(shè)備轉(zhuǎn)變?yōu)榘婵彰撎肌⒋笛趺撎?、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)的開發(fā)與應(yīng)用 Z初開發(fā)應(yīng)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(yán)格要求的鋼種，應(yīng)用范圍很有限。 20世紀(jì)80年代，隨著汽車工業(yè)對鋼水質(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)開發(fā)多功能的精煉工藝和裝備； (3)開發(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)，Z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，真空脫氣不會增加每噸鋼的生產(chǎn)成本，對于一些鋼種還會明顯地降低成本。 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)(這對連續(xù)澆鑄來說十分必要)，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，韓國浦項(xiàng)、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)勢逐漸得到認(rèn)識，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，脫碳過程出現(xiàn)停滯趨勢。通過增大吹氬流量和環(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年德國蒂森鋼鐵公司亨利希鋼廠開發(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法調(diào)整。這些問題一時(shí)無法解決，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，脫碳過程中不會發(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多功能噴嘴技術(shù) 1992年日本新日鐵公司廣