冶金工業(yè)RH精煉技術(shù)的發(fā)展

1RH精煉技術(shù)的發(fā)展2現(xiàn)代純凈鋼生產(chǎn)工藝流程現(xiàn)代純凈鋼生產(chǎn)工藝流程 在純凈鋼生產(chǎn)中，在純凈鋼生產(chǎn)中，RHRH是最重要的真空精煉裝置之一，是最重要的真空精煉裝置之一，應(yīng)用越來越廣泛，新建鋼廠多數(shù)選擇應(yīng)用越來越廣泛，新建鋼廠多數(shù)選擇RHRH精煉3鋼鋼鐵鐵冶冶煉煉工工藝藝路路線線 4大型聯(lián)合企業(yè)冶煉工藝流程 鐵水脫硫 轉(zhuǎn)爐復(fù)吹 CAS-OB 板坯連鑄 產(chǎn)產(chǎn)品品 熱軋鋼板 冷軋深沖鋼板 鍍層板，涂層板 鍋爐板、橋梁板 造船板 RH/KTB/PB 板坯連鑄 產(chǎn)產(chǎn)品品 IF鋼 電工用鋼 石油管線鋼 低溫用鋼 超深沖鋼 LF 5特殊鋼廠冶煉工藝路線 廢鋼 生鐵 DRI/HBI UHP電爐 鐵水 脫硅 脫磷 轉(zhuǎn)爐 復(fù)吹 LF 精煉 VD 精煉 RH 精煉 大 方坯 連鑄 軸承鋼 齒輪鋼 優(yōu)質(zhì)彈簧鋼 硬線鋼 簾線鋼 石油套管 AOD SS-VOD RH-OB/KTB 大 板坯 連鑄 不銹鋼 軸承鋼 齒輪鋼 優(yōu)質(zhì)彈簧鋼 硬線鋼 簾線鋼 石油套管 脫硫6短流程鋼廠冶煉工藝路線 鐵 水脫硫 轉(zhuǎn)爐 CAS-OB 廢鋼 小 方 坯連鑄 LF 爐 電爐 各類建材 普碳鋼 普通低合金鋼 機(jī)械工程用鋼 易切削鋼 廢鋼 生鐵 DRI/HBI UHP 電爐 LF 精煉 薄 板 坯連鑄 普通熱軋板 冷軋板 鍍層板 7RH 的發(fā)展歷史的發(fā)展歷史 RH精煉技術(shù)是精煉技術(shù)是1959年德國年德國Rheinstahl和和Hutlenwerke公司聯(lián)合開發(fā)成公司聯(lián)合開發(fā)成功的。

功的RH將真空精煉與鋼水循環(huán)流動(dòng)結(jié)合起來，具有處理周期短，生產(chǎn)將真空精煉與鋼水循環(huán)流動(dòng)結(jié)合起來，具有處理周期短，生產(chǎn)能力大，精煉效果好等優(yōu)點(diǎn)，適合冶煉周期短，生產(chǎn)能力大的轉(zhuǎn)爐工廠采能力大，精煉效果好等優(yōu)點(diǎn)，適合冶煉周期短，生產(chǎn)能力大的轉(zhuǎn)爐工廠采用RH發(fā)展到今天，大體分為三個(gè)發(fā)展階段：發(fā)展到今天，大體分為三個(gè)發(fā)展階段：（1）發(fā)展階段（）發(fā)展階段（1968年年1980年）：年）：RH裝備技術(shù)在全世界廣泛采用裝備技術(shù)在全世界廣泛采用2）多功能）多功能RH精煉技術(shù)的確立（精煉技術(shù)的確立（1980年年2000年）：年）：RH技術(shù)幾乎達(dá)到技術(shù)幾乎達(dá)到盡善盡美的地步盡善盡美的地步表表1 RH工藝技術(shù)的進(jìn)步工藝技術(shù)的進(jìn)步工藝指標(biāo)鋼水純凈度/10-6鋼水溫度 脫碳速度常數(shù) 溫度波動(dòng)補(bǔ)償量/Kc/min-1 C S T.O P N H技術(shù)水平20 10 15 20 20 1.0 26.3 0.35 5 （3 3）極低碳鋼的冶煉技術(shù)（）極低碳鋼的冶煉技術(shù)（20002000年年 ）：為了解決極低碳鋼）：為了解決極低碳鋼（C10C101010-6-6）精煉的技術(shù)難題，需要進(jìn)一步克服鋼水的靜壓力，以）精煉的技術(shù)難題，需要進(jìn)一步克服鋼水的靜壓力，以提高熔池脫碳速度。

提高熔池脫碳速度8RH的工作原理的工作原理 鋼液真空循環(huán)原理類似于“氣泡泵”的作用，如右圖所示：當(dāng)進(jìn)行真空脫氣處理 時(shí)，將真空室下部的兩根浸漬管插入鋼液內(nèi)100-150mm的深度后，啟動(dòng)真空泵將真空室抽成真空，于是真空室內(nèi)外形成壓差，鋼液便從兩根浸漬管中上升到壓差相等的高度（循環(huán)高度）此時(shí)鋼液并不循環(huán)，為了使鋼液循環(huán)，從上升管下部約三分之一處吹入驅(qū)動(dòng)氣體，氣體進(jìn)入上升管的鋼液后由于受熱膨脹和壓力降低，引起等溫膨脹，在上升管內(nèi)瞬間產(chǎn)生大量的氣泡核并迅速膨脹，膨脹的氣體驅(qū)動(dòng)鋼液上升RH裝置示意圖9RH處理鋼水過程處理鋼水過程 鋼水處理前，先將浸漬管浸入待處理的鋼包鋼水中當(dāng)真空槽抽真空時(shí)，鋼水表面的大氣壓力迫使鋼水從浸漬管流入真空槽內(nèi)真空槽內(nèi)大約0.67 mbar時(shí)可使鋼水上升1.48m高度)與真空槽連通的兩個(gè)浸漬管，一個(gè)為上升管，一個(gè)為下降管由于上升管不斷向鋼液吹入氬氣，形成氣泡泵，使鋼水從上升管進(jìn)入并通過真空槽下部流向下降管，如此不斷循環(huán)反復(fù)在真空狀態(tài)下，流經(jīng)真空槽鋼水中的氬氣、氫氣、一氧化碳等氣體在鋼液循環(huán)過程中被抽走同時(shí)，進(jìn)入真空槽內(nèi)的鋼水還進(jìn)行一系列的冶金反應(yīng)，比如碳氧反應(yīng)等如此循環(huán)脫氣精煉使鋼液得到凈化。

為滿足鋼種要求、精確控制鋼水成份，通常，RH處理過程中還需進(jìn)行合金化處理鐵合金材料經(jīng)高位料倉、稱量臺(tái)車、真空料斗、合金溜槽，在真空狀態(tài)下通過真空槽進(jìn)入鋼水，完成合金化功能10RH工藝流程工藝流程 11RH工藝過程描述工藝過程描述 鋼水即將到達(dá)前，關(guān)閉主真空閥為真空泵的提前啟動(dòng)作好準(zhǔn)備盛有鋼水的鋼包座落于鋼包臺(tái)車上，并啟動(dòng)前級(jí)真空泵進(jìn)行預(yù)抽鋼包臺(tái)車運(yùn)行到處理工位正下方，將環(huán)流氣體由氮?dú)馇袚Q到氬氣啟動(dòng)液壓頂升機(jī)構(gòu)，將鋼包頂升到預(yù)定高度，打開主真空閥，鋼水即進(jìn)入真空槽，形成環(huán)流測溫取樣及定氧，根據(jù)測定結(jié)果決定是否進(jìn)行“先行處理”先行處理即正規(guī)處理以外的預(yù)備性處理如鋼水溫度過低，可先行化學(xué)升溫；鋼水含氧過高，可先行加Al處理；鋼水含碳過低可先行加碳處理等先行處理后須再次測溫取樣以確認(rèn)先行處理的結(jié)果12RH工藝過程描述工藝過程描述 對(duì)鋼水進(jìn)行該鋼種所必須進(jìn)行的處理，（如脫氫處理，深脫碳處理，輕處理，深脫氧處理等）處理過程中真空度和環(huán)流氣體流量按各處理模式自動(dòng)進(jìn)行變換處理結(jié)束前再次測溫取樣，確認(rèn)處理目的是否已達(dá)到合金微調(diào)及最終脫氧測溫取樣后關(guān)閉主真空閥，破真空鋼包下降，座落到鋼包臺(tái)車，同時(shí)將環(huán)流氣體切換成氮?dú)狻?/p>

鋼包臺(tái)車運(yùn)行到喂絲工（加保溫劑）位，按鋼種要求喂絲，人工加保溫劑鋼包臺(tái)車開出，用吊車將鋼包吊至下工序13RH法的設(shè)備法的設(shè)備 RH的主體設(shè)備構(gòu)成：真空室及附屬設(shè)備；氣體冷卻器；真空排氣裝置；合金稱量臺(tái)車及加料裝置RH精煉車間示意圖精煉車間示意圖RH設(shè)備示意圖設(shè)備示意圖15RH真空室真空室 RH真空室形狀如右圖，真空室外殼為鋼板圍焊成的圓筒狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)襯為耐火磚真空室下部有兩根用耐火材料制成的可以插入鋼液的浸漬管，也稱升降管，其中一根為鋼液的上升管，另一個(gè)根為鋼液的下降管，浸漬管的上半部外側(cè)鋼管結(jié)構(gòu)真空處理時(shí)鋼液沿上升管進(jìn)入真空室，沿下降管返回鋼包RH真空室示意圖16RH法主要的工藝參數(shù)法主要的工藝參數(shù)處理容量處理容量V V：指被處理的鋼液量，RH處理容量的上限理論上是沒有限制的，處理容量的下限取決于處理過程的溫降情況一般認(rèn)為，在爐內(nèi)處理時(shí)不應(yīng)小于10t，在鋼包處理時(shí)，不應(yīng)小于30t，當(dāng)容量小于30t時(shí)降溫顯著目前已建成的RH裝置最大容量為300t處理時(shí)間處理時(shí)間t t：指鋼包在RH工位停留時(shí)間，處理時(shí)間取決于允許的鋼液溫降Tc和處理過程中鋼液的平均降溫速度VT，t=Tc/VT循環(huán)因數(shù)循環(huán)因數(shù)u u：指處理過程中循環(huán)鋼液的當(dāng)量次數(shù)，即通過真空室的鋼液總量與處理容量之比。

U=Wt/V，W循環(huán)流量，t/min;V 鋼包容量，t；t脫氣處理時(shí)間，min鋼中氣體含量與循環(huán)因數(shù)的關(guān)系，m-混合系數(shù)，m=0表示已脫碳鋼水和未脫碳鋼水尚未進(jìn)行混合17RH法主要的工藝參數(shù)法主要的工藝參數(shù)循環(huán)流量循環(huán)流量：循環(huán)流量W(t/min)是指單位時(shí)間內(nèi)通過真空室的鋼液量也稱循環(huán)速率，是一個(gè)重要的工藝參數(shù)W主要取決于上升管直徑(d)和驅(qū)動(dòng)氣體流量(G0)如圖所示為不同上升管直徑條件下，循環(huán)流量與驅(qū)動(dòng)氣體流量之間的關(guān)系33.005.1GdaW33.005.1GdaW設(shè)計(jì)真空室時(shí)W是根據(jù)處理容量V、循環(huán)因數(shù)u和脫氣時(shí)間t來確定的：tVuW循環(huán)流量與驅(qū)動(dòng)氣體流量之間的關(guān)系18RH法主要的工藝參數(shù)法主要的工藝參數(shù)真空度真空度 真空度是指RH處理時(shí)真空室內(nèi)可以達(dá)到并且保持的最小壓力真空泵的抽氣能力真空泵的抽氣能力 真空泵的抽氣能力大小，應(yīng)根據(jù)處理鋼種、處理容量、處理時(shí)間、循環(huán)流量以及處理過程中的脫氣規(guī)律來確定RH法處理過程中的氣體析出速度是不同的，處理前期鋼液原始?xì)怏w含量較高，氣體析出量也較大處理后期的氣體析出量較小，因此，就不能采用固定的抽氣能力，而是要根據(jù)不同的真空度來確定19100t100t鋼包鋼包RH年處理能力的估算年處理能力的估算 RH年處理能力的估算：式中：P:年處理能力:平均爐處理能力,100t:平均處理周期,36min:LDLFRHCC-RL的配合率,85:RH作業(yè)率,85:RH處理鋼水合格率,99.5%萬噸/年 估算結(jié)果:100鋼包RH估算其年處理能力為94.5萬噸。

3216024330THP1235.49%5.99%85%85366024330001PHT20RH精煉精煉的主要冶金功能的主要冶金功能 脫碳：目前使用的最主要的功能 脫氣：最初開發(fā)RH的目的是為了脫氣 脫硫脫磷：噴吹脫硫、脫磷劑 去夾雜：有利于夾雜物碰撞長大 合金化：運(yùn)用多功能噴槍21RHRH精煉的主要冶金功能精煉的主要冶金功能RH真空精煉的冶金功能22真空脫碳真空脫碳-碳氧平衡碳氧平衡 碳氧平衡原理 在RH過程中，C、O反應(yīng)生成CO氣體，由于降低了氣相中CO的分壓使C和O的反應(yīng)向著生成CO氣體的方向進(jìn)行：)(gCOOC不同真空條件的碳氧平衡曲線23脫碳與脫氧的關(guān)系脫碳與脫氧的關(guān)系RH脫碳時(shí)脫碳量與脫氧量的關(guān)系通過降低系統(tǒng)壓力促使碳氧反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)脫碳或脫氧的目的是十分有效的手段當(dāng)鋼液中含氧量降低某一數(shù)值O時(shí)，則含碳量也相應(yīng)降低一定數(shù)值，它們之間存在以下關(guān)系：75.01612OOC右圖顯示了RH脫碳時(shí)脫碳量與脫氧量的關(guān)系24真真 空空 脫脫 碳碳 RH RH內(nèi)的脫碳速度主要決定于鋼液中碳的擴(kuò)散低碳區(qū)碳的傳質(zhì)是反應(yīng)內(nèi)的脫碳速度主要決定于鋼液中碳的擴(kuò)散低碳區(qū)碳的傳質(zhì)是反應(yīng)速度的限制性環(huán)節(jié)：速度的限制性環(huán)節(jié)：LcLCkdtdC)exp(tkCCcLL)(min)/1/1(601cckQwk RH RH鋼水循環(huán)流量鋼水循環(huán)流量Q=Q=鋼水循環(huán)流速鋼水循環(huán)流速上升管截面積，根據(jù)前人對(duì)上升管截面積，根據(jù)前人對(duì)RHRH鋼鋼水循環(huán)流量的測定結(jié)果表明：水循環(huán)流量的測定結(jié)果表明：循環(huán)流量循環(huán)流量Q Q的計(jì)算值與實(shí)測的計(jì)算值與實(shí)測值的比較值的比較 增加吹氬流量增加吹氬流量Q Qg g使使RHRH的循環(huán)流量增大；的循環(huán)流量增大；擴(kuò)大上升管直徑使循環(huán)流量擴(kuò)大上升管直徑使循環(huán)流量Q Q增大；增大；增加浸入管的插入深度也會(huì)使循環(huán)流量變增加浸入管的插入深度也會(huì)使循環(huán)流量變大。

大總結(jié)以上研究，總結(jié)以上研究，RHRH內(nèi)鋼水的循環(huán)流量可以表內(nèi)鋼水的循環(huán)流量可以表示為：示為：3/13/43/1HDQKQuG25真真 空空 脫脫 碳碳 RH RH精煉中發(fā)生的各種化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速度決定于金屬側(cè)各元素的傳質(zhì)精煉中發(fā)生的各種化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速度決定于金屬側(cè)各元素的傳質(zhì)系數(shù)，根據(jù)系數(shù)，根據(jù)ShigeruShigeru的研究證明，在整個(gè)的研究證明，在整個(gè)RHRH精煉過程中各元素的傳質(zhì)系數(shù)精煉過程中各元素的傳質(zhì)系數(shù)基本保持不變，但反應(yīng)界面積隨時(shí)間發(fā)生明顯變化為了方便描述各種反基本保持不變，但反應(yīng)界面積隨時(shí)間發(fā)生明顯變化為了方便描述各種反應(yīng)速度，常采用體積傳質(zhì)系數(shù)應(yīng)速度，常采用體積傳質(zhì)系數(shù) k k（=傳質(zhì)系數(shù)傳質(zhì)系數(shù)反應(yīng)界面積）反應(yīng)界面積）鋼水含碳量和吹鋼水含碳量和吹A(chǔ)rAr方式對(duì)方式對(duì)RHRH脫碳脫碳過程的體積傳質(zhì)系數(shù)過程的體積傳質(zhì)系數(shù) k k的影響的影響RHRH的體積傳質(zhì)系數(shù)與以下因素有關(guān)：的體積傳質(zhì)系數(shù)與以下因素有關(guān)：k k和鋼水碳含量成正比；和鋼水碳含量成正比；增加鋼水的循環(huán)流量增加鋼水的循環(huán)流量Q Q使使 k k值提高；值提高；改變吹氬方式利于提高改變吹氬方式利于提高 k k值：如在值：如在300tRH300tRH的真空室底部增設(shè)的真空室底部增設(shè)8 8支支 2mm2mm吹吹A(chǔ)rAr管吹氬（管吹氬（QA=800Nl/minQA=800Nl/min），使），使 k k值提值提高。

高Koji YMAMGUCHIKoji YMAMGUCHI總結(jié)總結(jié)100t100t260tRH260tRH的實(shí)的實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)提出以下關(guān)聯(lián)式：際生產(chǎn)數(shù)據(jù)提出以下關(guān)聯(lián)式：48.117.132.0VVCQAk26 脫碳影響因素的分析脫碳影響因素的分析 插入管直徑對(duì)脫碳速度的影響插入管直徑對(duì)脫碳速度的影響 o 脫碳速度隨插入管內(nèi)徑的增大而增大脫碳速度隨插入管內(nèi)徑的增大而增大o 循環(huán)量循環(huán)量Q Q與插入管內(nèi)徑與插入管內(nèi)徑d d4/34/3成正比插入管供氣流量90Nm3/h05010015020025030035005101520處理時(shí)間(min)C(ppm)550mm650mm720mm750mm不同插入管內(nèi)徑的脫碳曲線不同插入管內(nèi)徑的脫碳曲線27 氬氣流量對(duì)脫碳速度的影響氬氣流量對(duì)脫碳速度的影響 o 脫碳速度隨氬氣流量的增大而增大脫碳速度隨氬氣流量的增大而增大 28提高提高RH脫碳速度的工藝措施脫碳速度的工藝措施 （1 1）提高循環(huán)流量和體積傳質(zhì)系數(shù)如圖，千葉廠）提高循環(huán)流量和體積傳質(zhì)系數(shù)如圖，千葉廠RHRH最初的工況，脫碳速度最初的工況，脫碳速度常數(shù)常數(shù)K=0.1minK=0.1min-1-1。

擴(kuò)大上升管直徑增加環(huán)流后，達(dá)到擴(kuò)大上升管直徑增加環(huán)流后，達(dá)到K=0.15minK=0.15min-1-1進(jìn)一步改進(jìn)進(jìn)一步改進(jìn)吹吹A(chǔ)rAr方式使傳質(zhì)系數(shù)方式使傳質(zhì)系數(shù) k k值增大，值增大，K=0.2minK=0.2min-1-12 2）提高抽氣速率定義）提高抽氣速率定義RHRH真空系統(tǒng)的抽氣速度常數(shù)真空系統(tǒng)的抽氣速度常數(shù)R:R=R:R=-ln(-ln(/0 0)/t)/t(min(min-1-1)3 3）吹氧采用）吹氧采用KTBKTB頂吹氧工藝，提高了頂吹氧工藝，提高了RHRH前期脫碳速度，使表觀脫碳速度常前期脫碳速度，使表觀脫碳速度常數(shù)數(shù)K Kc c從從0.21min0.21min-1-1提高到提高到0.35min0.35min-1-14 4）改變吹）改變吹A(chǔ)rAr方式實(shí)驗(yàn)證明，在方式實(shí)驗(yàn)證明，在RHRH真空室的下部吹入大約真空室的下部吹入大約1/41/4的氬氣，可使的氬氣，可使RHRH的脫碳速度提高大約的脫碳速度提高大約2 2倍KTBKTB法與普通法與普通RHRH脫碳速度的比較脫碳速度的比較RHRH鋼水循環(huán)流量鋼水循環(huán)流量Q Q和體積傳和體積傳質(zhì)系數(shù)質(zhì)系數(shù) k k對(duì)脫碳速度的影響對(duì)脫碳速度的影響 RHRH抽氣速度抽氣速度K K和吹和吹A(chǔ)rAr流量流量對(duì)脫碳速度的影響對(duì)脫碳速度的影響 29深脫碳處理深脫碳處理 需要深脫碳的鋼種需要深脫碳的鋼種,指含碳量指含碳量0.010%0.010%的鋼種。

這類鋼種的鋼種這類鋼種在轉(zhuǎn)爐中并不將在轉(zhuǎn)爐中并不將CC吹煉到最低極限，為了保留一定的殘吹煉到最低極限，為了保留一定的殘余錳及金屬收得率，通常轉(zhuǎn)爐吹煉到余錳及金屬收得率，通常轉(zhuǎn)爐吹煉到CC0.050.05左右即左右即出鋼，出鋼時(shí)只進(jìn)行少量的錳合金化及極弱的脫氧出鋼，出鋼時(shí)只進(jìn)行少量的錳合金化及極弱的脫氧,保持保持鋼水中自由氧在鋼水中自由氧在600ppm600ppm以上這種處理的特點(diǎn)是在以上這種處理的特點(diǎn)是在50mbar50mbar至至200mbar200mbar壓力下，先進(jìn)行真空脫碳，最后在壓力下，先進(jìn)行真空脫碳，最后在1.33mbar1.33mbar下下完成成分調(diào)整及鋼水純凈化處理此類鋼種處理前的先行完成成分調(diào)整及鋼水純凈化處理此類鋼種處理前的先行處理通常是先行加鋁或先行升溫當(dāng)鋼水氧含量不足，以處理通常是先行加鋁或先行升溫當(dāng)鋼水氧含量不足，以致僅依靠自然脫碳不能使碳降到目標(biāo)值以下或者轉(zhuǎn)爐出鋼致僅依靠自然脫碳不能使碳降到目標(biāo)值以下或者轉(zhuǎn)爐出鋼碳過高（碳過高（0.060.06）時(shí)，則經(jīng)用頂槍吹氧進(jìn)行強(qiáng)制脫碳時(shí)，則經(jīng)用頂槍吹氧進(jìn)行強(qiáng)制脫碳當(dāng)脫碳到目標(biāo)值以下時(shí)，需加入微量元素（如當(dāng)脫碳到目標(biāo)值以下時(shí)，需加入微量元素（如IFIF鋼需加鋼需加TiTi或或V V、NbNb等）及最終調(diào)整化學(xué)微量元素含量。

等）及最終調(diào)整化學(xué)微量元素含量30深脫碳操作深脫碳操作31RH脫碳在操作中需注意的幾個(gè)問題脫碳在操作中需注意的幾個(gè)問題 要保持真空系統(tǒng)良好的密封性，確保處要保持真空系統(tǒng)良好的密封性，確保處理過程中的真空度不變理過程中的真空度不變驅(qū)動(dòng)氣體是鋼液循環(huán)的動(dòng)力源，調(diào)節(jié)氣驅(qū)動(dòng)氣體是鋼液循環(huán)的動(dòng)力源，調(diào)節(jié)氣體流量必須由小到大，防止噴濺體流量必須由小到大，防止噴濺鋼水溫度控制真空室各部位在處理前鋼水溫度控制真空室各部位在處理前必須進(jìn)行充分烘烤，達(dá)到溫度要求，減必須進(jìn)行充分烘烤，達(dá)到溫度要求，減少處理過程溫降處理過程中通常每少處理過程溫降處理過程中通常每5 5分分鐘測溫一次，以判斷溫降及鋼液循環(huán)情鐘測溫一次，以判斷溫降及鋼液循環(huán)情況32RH脫碳后的增碳控制脫碳后的增碳控制 應(yīng)用防止噴濺及電極加熱技術(shù)，盡可能使應(yīng)用防止噴濺及電極加熱技術(shù)，盡可能使真空室不結(jié)瘤，控制脫碳過程中從真空室真空室不結(jié)瘤，控制脫碳過程中從真空室結(jié)瘤殘鋼的增碳；結(jié)瘤殘鋼的增碳；在脫碳期加入冷卻廢鋼由于真空處理過在脫碳期加入冷卻廢鋼由于真空處理過程中溫降較有規(guī)律，尤其是脫碳程中溫降較有規(guī)律，尤其是脫碳1010分鐘以分鐘以后溫降更顯規(guī)律性，因此冷卻廢鋼最晚可后溫降更顯規(guī)律性，因此冷卻廢鋼最晚可在處理至在處理至1010分鐘時(shí)加入；分鐘時(shí)加入；首選碳含量盡可能低的合金。

其次，根據(jù)首選碳含量盡可能低的合金其次，根據(jù)冷卻廢鋼增碳的道理，采用在脫碳期加入冷卻廢鋼增碳的道理，采用在脫碳期加入合金的技術(shù)，以防止合金增碳的發(fā)生合金的技術(shù)，以防止合金增碳的發(fā)生33脫脫 硫硫?qū)︿X脫氧鋼水，脫硫反應(yīng)為：對(duì)鋁脫氧鋼水，脫硫反應(yīng)為：3(CaO)+2Al+3S=(Al2O3)+3(CaS)鋼水脫硫效率主要決定于鋼中鋁含量和爐渣指數(shù)（鋼水脫硫效率主要決定于鋼中鋁含量和爐渣指數(shù)（SP）：）：當(dāng)（當(dāng)（SP）=0.1時(shí)，渣時(shí)，渣鋼間硫的分配比最大鋼間硫的分配比最大（400600）因此，脫硫渣的最佳組成是：）因此，脫硫渣的最佳組成是：60%(CaO)+25%(Al2O3)+10%(SiO2)RH噴粉通常采用噴粉通常采用CaO+CaF2系脫系脫硫劑，該種粉劑的脫硫分配比可按下式計(jì)算：硫劑，該種粉劑的脫硫分配比可按下式計(jì)算：La=(%S)/%S=1260-25(%Al2O3)75(%SiO2)250鋼水脫硫速度為：鋼水脫硫速度為：根據(jù)高橋等人的測定：根據(jù)高橋等人的測定：ks=0.27m/min采用采用RH噴粉脫硫的主要優(yōu)點(diǎn)是：噴粉脫硫的主要優(yōu)點(diǎn)是：（1）脫硫效率高脫硫效率高2）頂渣影響小，與鋼水間的傳質(zhì)速度大幅度）頂渣影響小，與鋼水間的傳質(zhì)速度大幅度降低。

降低CaOsatOAlaSaPS)/(%)(3/132RH噴粉鋼包噴粉粉劑消耗量與脫硫效率的關(guān)系粉劑消耗量與脫硫效率的關(guān)系 渣中渣中FeO+MnOFeO+MnO含量對(duì)渣含量對(duì)渣鋼間硫的分配比的影響鋼間硫的分配比的影響%esSSkVAdtSd34RH脫硫?qū)嶋H操作中需討論的問題脫硫?qū)嶋H操作中需討論的問題 脫硫劑的選擇脫硫劑的選擇o 選擇選擇CaO-CaFCaO-CaF2 2脫硫率脫硫率最高最高o CaOCaO與與CaFCaF2 2比例以比例以6 6：4 4為宜為宜不同不同CaOCaO系渣的系渣的CsCs35 對(duì)鋼包渣的要求對(duì)鋼包渣的要求 加拿大某鋼廠的加拿大某鋼廠的RHRH脫硫數(shù)據(jù)顯示脫硫數(shù)據(jù)顯示o 鋼包渣中氧勢越高，硫分配比越低鋼包渣中氧勢越高，硫分配比越低36o 鋼水回硫量隨鋼渣氧勢的升高而增大鋼水回硫量隨鋼渣氧勢的升高而增大37o 鋼渣中鋼渣中FeO+MnOFeO+MnO應(yīng)應(yīng)5%(0.05%處理過程中保持處理過程中保持Als0.05%，可保證可保證O6010-6若OB升溫后，延長攪拌時(shí)間升溫后，延長攪拌時(shí)間25min，可保證可保證O3010-6吹氧過程、加鋁量對(duì)吹氧過程、加鋁量對(duì)RH-OBRH-OB升溫效果的影響升溫效果的影響61熱補(bǔ)償技術(shù)熱補(bǔ)償技術(shù)RH-KTBRH-KTB法法 KTB法采用吹氧脫碳和二次燃燒技術(shù)實(shí)現(xiàn)鋼水升溫。

該方法在普通法采用吹氧脫碳和二次燃燒技術(shù)實(shí)現(xiàn)鋼水升溫該方法在普通RH上安上安裝可以升溫的水冷頂吹氧槍，吹氧脫碳，并依靠真空室內(nèi)裝可以升溫的水冷頂吹氧槍，吹氧脫碳，并依靠真空室內(nèi)CO爐氣的二次燃燒提供爐氣的二次燃燒提供熱量，補(bǔ)償精煉過程中的溫降采用熱量，補(bǔ)償精煉過程中的溫降采用KTB工藝后，轉(zhuǎn)爐出鋼溫度比傳統(tǒng)工藝后，轉(zhuǎn)爐出鋼溫度比傳統(tǒng)RH降低降低26.3由于KTB提高了提高了RH表觀脫碳速度常數(shù)，在保證相同的脫碳時(shí)間的條件下，表觀脫碳速度常數(shù)，在保證相同的脫碳時(shí)間的條件下，可使初始碳含量從可使初始碳含量從0.025%提高到提高到0.05%在脫碳過程中實(shí)現(xiàn)二次燃燒，可將爐氣在脫碳過程中實(shí)現(xiàn)二次燃燒，可將爐氣二次燃燒率從二次燃燒率從3%提高到提高到60%，進(jìn)一步補(bǔ)償了熱量進(jìn)一步補(bǔ)償了熱量KTBKTB熱補(bǔ)償?shù)哪芰科胶鉄嵫a(bǔ)償?shù)哪芰科胶馀c傳統(tǒng)與傳統(tǒng)RHRH相比相比KTBKTB熱補(bǔ)償所帶來的溫?zé)嵫a(bǔ)償所帶來的溫降減少值降減少值項(xiàng)項(xiàng) 目目補(bǔ)償溫度補(bǔ)償溫度/百分比百分比/%提高初始碳含量提高初始碳含量1.26二次燃燒熱量二次燃燒熱量7.839鋁氧化熱量鋁氧化熱量7.939.5減少精煉過程溫降減少精煉過程溫降3.115.5總計(jì)總計(jì)20100 采用采用KTB技術(shù)進(jìn)行熱補(bǔ)償?shù)年P(guān)鍵是通過精確控制吹氧量和吹氧時(shí)間，避免鋼技術(shù)進(jìn)行熱補(bǔ)償?shù)年P(guān)鍵是通過精確控制吹氧量和吹氧時(shí)間，避免鋼水過氧化，保證吹氧結(jié)束后鋼水水過氧化，保證吹氧結(jié)束后鋼水O75010-6。

在此基礎(chǔ)上，通過自然脫碳使脫在此基礎(chǔ)上，通過自然脫碳使脫碳結(jié)束后鋼水碳結(jié)束后鋼水O20010-6，可以保證精煉鋼水具有良好的潔凈度可以保證精煉鋼水具有良好的潔凈度62RH-MFB精煉過程鋼水溫度預(yù)測精煉過程鋼水溫度預(yù)測從圖a可以看出RH-MFB精煉過程中熱量傳遞通過以下三種途徑完成:(a)碳氧反應(yīng)，產(chǎn)生氣體帶走熱量；(b)鋼水循環(huán)流動(dòng)，溫度混勻;(c)通過耐材散熱預(yù)測模型與實(shí)測溫度相比平均誤差只有3.4，可以通過預(yù)測模型指導(dǎo)RH-MFB精煉過程的溫度補(bǔ)償a.RH-MFB精煉過程鋼水傳熱過程b.RH-MFB精煉過程溫度預(yù)測值與實(shí)測值63加鋁、吹氧對(duì)加鋁、吹氧對(duì)RH-MFB的溫度補(bǔ)償?shù)臏囟妊a(bǔ)償如圖a所示：對(duì)于300t的鋼包，每加入300kg鋁可以減少溫降22-24；如圖b所示：對(duì)于300t的鋼包，每吹入300m3氧氣可以減少溫降10左右；a.加 鋁量與鋼水降溫關(guān)系b.吹氧量鋼水傳熱過程64盡量減少盡量減少RH處理過程的加鋁吹氧提溫處理過程的加鋁吹氧提溫危害：增加Al2O3夾雜物量；增加RH處理時(shí)間，影響與連鑄的匹配美國內(nèi)陸鋼鐵公司生產(chǎn)超深沖鋼RH的吹氧提溫率 由過去的35減少到目前的10左右。

措施：嚴(yán)格控制前工序碳、氧、溫度；前期OB強(qiáng)制脫碳(內(nèi)陸鋼鐵方法)；工藝控制模型；爐氣在線分析、動(dòng)態(tài)控制65RH精煉初期鋼水溫度較高時(shí)，需要加入一定的廢鋼使鋼水溫度符合要求，如圖a所示對(duì)于300t的鋼包，冷卻效果為每噸冷卻材降溫7左右；如圖b所示對(duì)于300t的鋼包，低錳的加入量為400-500kg，鋼水降溫不超過0.8冷卻材及加低錳對(duì)冷卻材及加低錳對(duì)RH-MFB的溫度調(diào)節(jié)的溫度調(diào)節(jié)a.加 冷卻材量與鋼水降溫關(guān)系b.加低錳量鋼水傳熱過程鋼水降溫量/66真空室內(nèi)壁初溫對(duì)鋼水溫度影響真空室內(nèi)壁初溫對(duì)鋼水溫度影響 如上圖可知，真空室預(yù)熱溫度對(duì)鋼水溫降影響較大真空室預(yù)熱溫度從700 上升到1300，真空室預(yù)熱溫度每提高100，鋼水平均溫度上升667單嘴爐的發(fā)展單嘴爐的發(fā)展 第一座單嘴爐在1976年由北京科技大學(xué)張鑒教授開發(fā)，在大連鋼廠進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)1992年北京科技大學(xué)成國光等人在長城特鋼，應(yīng)用單嘴精煉爐冶煉軸承鋼，進(jìn)一步完善了單嘴精煉爐生產(chǎn)工藝1999年日本八幡鋼鐵廠開發(fā)了REDA(Revolutionary degassing activator)單嘴精煉爐如右圖，并取得了較好的工業(yè)效果REDA單嘴精煉爐示意圖68單嘴精煉爐工作原理單嘴精煉爐工作原理單嘴精煉爐把單嘴精煉爐把RH RH 的上升管與下降管合二為一改為直的上升管與下降管合二為一改為直筒狀吸嘴，并采用鋼包底部偏心吹氣方式，如右圖筒狀吸嘴，并采用鋼包底部偏心吹氣方式，如右圖所示。

所示單嘴精煉爐采用偏心鋼包底部吹氣，偏心吹入的氣單嘴精煉爐采用偏心鋼包底部吹氣，偏心吹入的氣體的上升驅(qū)動(dòng)力主要是浮力，同時(shí)上升氣泡還受到體的上升驅(qū)動(dòng)力主要是浮力，同時(shí)上升氣泡還受到了真空室負(fù)壓的抽引作用由于偏心吹氣的原因，了真空室負(fù)壓的抽引作用由于偏心吹氣的原因，在氣液兩相區(qū)附近充滿了大量氣體，使得兩相區(qū)內(nèi)在氣液兩相區(qū)附近充滿了大量氣體，使得兩相區(qū)內(nèi)的密度遠(yuǎn)小于鋼液密度主要因這兩種驅(qū)動(dòng)力的作的密度遠(yuǎn)小于鋼液密度主要因這兩種驅(qū)動(dòng)力的作用，以及氣液兩相區(qū)密度較小，使得鋼液隨吹入氣用，以及氣液兩相區(qū)密度較小，使得鋼液隨吹入氣體與上浮氣泡作上升運(yùn)動(dòng)至真空室內(nèi)自由表面處，體與上浮氣泡作上升運(yùn)動(dòng)至真空室內(nèi)自由表面處，這樣就形成了上升流股鋼液上升到真空室內(nèi)液體這樣就形成了上升流股鋼液上升到真空室內(nèi)液體表面處，由于受到后繼流股的作用，會(huì)沿鋼液表面表面處，由于受到后繼流股的作用，會(huì)沿鋼液表面向遠(yuǎn)離兩相區(qū)方向運(yùn)動(dòng)，同時(shí)鋼液內(nèi)氣體含量不斷向遠(yuǎn)離兩相區(qū)方向運(yùn)動(dòng)，同時(shí)鋼液內(nèi)氣體含量不斷減?。ㄊ苷婵毡贸檎婵盏挠绊懀┮后w密度變大，由減小（受真空泵抽真空的影響）液體密度變大，由于受自身重力的作用向下流動(dòng)，到達(dá)鋼包底部附近于受自身重力的作用向下流動(dòng)，到達(dá)鋼包底部附近補(bǔ)充了被上升流股帶走的鋼液，這樣就形成了下降補(bǔ)充了被上升流股帶走的鋼液，這樣就形成了下降流股。

流股單嘴精煉爐示意圖69武鋼單嘴爐精煉效果武鋼單嘴爐精煉效果 武鋼三煉鋼單嘴精煉爐如圖a所示，圖b為脫碳效果，可以看出單嘴精煉爐的脫碳效果是較好的，混勻時(shí)間較短，脫碳速度較快，最終碳含量為17ppma.武鋼三煉鋼單嘴精煉爐b.武鋼三煉鋼單嘴精煉爐脫碳效果70日本日本REDA單嘴爐精煉效果單嘴爐精煉效果日本八幡廠日本八幡廠 對(duì)對(duì)175t REDA 175t REDA 進(jìn)行了大量的工業(yè)規(guī)模試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：進(jìn)行了大量的工業(yè)規(guī)模試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：進(jìn)行了進(jìn)行了2020多多minmin的精煉處理后，碳含量已經(jīng)低于的精煉處理后，碳含量已經(jīng)低于10ppm10ppm；日本八幡把由日本八幡把由350t DH 350t DH 改造成改造成REDAREDA，并對(duì)，并對(duì)REDA REDA 進(jìn)行了規(guī)?；I(yè)生進(jìn)行了規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在真空泵抽氣能力為產(chǎn)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在真空泵抽氣能力為1600kg/h 1600kg/h 與真空度為與真空度為1torr 1torr 條件條件下，處理下，處理3030分鐘后的鋼中碳含量為分鐘后的鋼中碳含量為3ppm3ppm175t REDA 175t REDA 工業(yè)條件脫碳結(jié)果350t REDA 350t REDA 的脫碳性能71單嘴精煉爐與單嘴精煉爐與RH對(duì)比對(duì)比 由上圖可以看出單嘴精煉爐與RH 有如下區(qū)別：單嘴精煉爐把RH 的上升管與下降管合并為單一的圓筒狀吸嘴；單嘴精煉爐采用偏心爐底吹氣，使鋼液在鋼包內(nèi)和單嘴內(nèi)形成循環(huán)；單嘴精煉爐選取鋼包底部吹A(chǔ)r，RH 在上升管內(nèi)吹A(chǔ)r。

單嘴爐與RH裝置對(duì)比單嘴爐與RH吹氣方式對(duì)比72混勻時(shí)間的比較混勻時(shí)間的比較 可以明顯看出單嘴精煉爐內(nèi)的鋼液循環(huán)速率高于RH，說明在單嘴精煉爐內(nèi)的鋼液攪拌情況要比RH 中強(qiáng)烈的多，原因可能因?yàn)閿嚢铓怏w是從較深位置吹入的，所以氣體流股的上升路徑較長，還有就是由氣泡浮力產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)能量能直接作用于鋼包內(nèi)的液體73RH精煉鋼包內(nèi)鋼液流場分布精煉鋼包內(nèi)鋼液流場分布數(shù)值模擬流暢分布物理模擬流暢分布鋼液從下落管以較大流速流向包底，在左右分別形成兩個(gè)循環(huán)流74RH高效化生產(chǎn)的裝備技術(shù)高效化生產(chǎn)的裝備技術(shù) C10-6提高真空室高度提高真空室高度增大環(huán)流量增大環(huán)流量提高抽氣能力提高抽氣能力 臺(tái)灣中鋼公司將臺(tái)灣中鋼公司將160tRH的蒸汽噴射泵抽氣能力由的蒸汽噴射泵抽氣能力由300kg/h增大為增大為400kg/h后，并將吹氬量由后，并將吹氬量由600Nl/min提高到提高到680Nl/min，使終點(diǎn)碳含量由使終點(diǎn)碳含量由305010-6降低到降低到3010-6以下，脫碳時(shí)間由以下，脫碳時(shí)間由20min縮短到縮短到15min美國內(nèi)陸鋼鐵廠將美國內(nèi)陸鋼鐵廠將RH的六級(jí)蒸汽噴射泵改造為五級(jí)蒸汽的六級(jí)蒸汽噴射泵改造為五級(jí)蒸汽噴射泵噴射泵/水環(huán)泵系統(tǒng)后，冷卻水消耗量由水環(huán)泵系統(tǒng)后，冷卻水消耗量由21t/爐減少到爐減少到5t/爐，爐，能耗降低能耗降低73%。

增大吹氬量，優(yōu)化吹氬工藝增大吹氬量，優(yōu)化吹氬工藝增設(shè)多功能氧槍增設(shè)多功能氧槍 增設(shè)具有增設(shè)具有RHRH頂吹氧、噴粉和烘烤三大功能的多功能頂吹氧、噴粉和烘烤三大功能的多功能氧槍，對(duì)改善氧槍，對(duì)改善RHRH操作，提高精煉效率和操作，提高精煉效率和RHRH作業(yè)率具有重作業(yè)率具有重要意義75利用旋流提高利用旋流提高RH精煉效率精煉效率 李寶寬等人利用水模型試驗(yàn)研究在上升管中使用軸流式和六片平直葉片式葉輪，產(chǎn)生旋流對(duì)提高RH精煉效率的作用水模型實(shí)驗(yàn)研究表明:在RH裝置上升管中施加旋流，無論是采用六片平直式葉輪還是軸流式葉輪，均可增加系統(tǒng)的循環(huán)流量.但當(dāng)輸人功率相同時(shí)，軸流式葉輪要比六片平直葉式葉輪產(chǎn)生旋流后的系統(tǒng)循環(huán)流量大.76旋流對(duì)氣泡分布的影響旋流對(duì)氣泡分布的影響可視化觀察表明:沒有施加旋流時(shí)，氣泡主要貼近上升管壁面上浮，因而管壁側(cè)填充氣泡空位的液體缺乏.當(dāng)施加旋流時(shí)，氣泡被推移至上升管的中心線附近，因而氣泡流過的空位四周均為液體，能充分填充空位，有助于系統(tǒng)循環(huán)流量提高77RH長壽化裝備技術(shù)長壽化裝備技術(shù)改進(jìn)真空室頂部結(jié)構(gòu)改進(jìn)真空室頂部結(jié)構(gòu)提高提高RHRH浸漬管的使用壽命浸漬管的使用壽命提高耐火材料抗侵蝕能力提高耐火材料抗侵蝕能力 改造為圓頂，壽命超過真空改造為圓頂，壽命超過真空室上部槽。

室上部槽RH月處理量超過月處理量超過70000噸通過耐火材料的優(yōu)化，并結(jié)合采用通過耐火材料的優(yōu)化，并結(jié)合采用RH高效化生產(chǎn)工藝和完善高效化生產(chǎn)工藝和完善RH終點(diǎn)控制技術(shù)，終點(diǎn)控制技術(shù)，縮短縮短RH的處理周期等技術(shù)措施，使的處理周期等技術(shù)措施，使RH底部槽壽命從底部槽壽命從1993年年1200爐提高到爐提高到1997年年2628爐，并創(chuàng)造了世界紀(jì)錄爐，并創(chuàng)造了世界紀(jì)錄采用浸漬管冷卻技術(shù)，使浸漬管的平均壽采用浸漬管冷卻技術(shù)，使浸漬管的平均壽命達(dá)到命達(dá)到320次美國國家鋼鐵公司大湖廠采用兩個(gè)浸漬管美國國家鋼鐵公司大湖廠采用兩個(gè)浸漬管輪流修補(bǔ)、交錯(cuò)磚型和用輪流修補(bǔ)、交錯(cuò)磚型和用MgO材料進(jìn)行噴補(bǔ)材料進(jìn)行噴補(bǔ)三項(xiàng)技術(shù)，也使浸漬管的壽命超過三項(xiàng)技術(shù)，也使浸漬管的壽命超過180爐78近幾年國外近幾年國外RH的主要技術(shù)參數(shù)的主要技術(shù)參數(shù)和性能指標(biāo)和性能指標(biāo)新日本鋼鐵公司新日本鋼鐵公司川崎鋼鐵川崎鋼鐵公公 司司日本鋼管日本鋼管公公 司司住友金屬住友金屬工業(yè)公司工業(yè)公司寶寶 鋼鋼RH設(shè)備參數(shù)設(shè)備參數(shù)名古屋鋼鐵名古屋鋼鐵廠廠2號(hào)號(hào)RH君津鋼鐵君津鋼鐵廠廠RH大分鋼鐵大分鋼鐵廠廠1號(hào)號(hào)RH水島鋼鐵水島鋼鐵廠廠4號(hào)號(hào)RH福山鋼鐵福山鋼鐵廠廠3號(hào)號(hào)RH鹿島鋼鐵鹿島鋼鐵廠廠2號(hào)號(hào)RH煉鋼廠煉鋼廠吹吹O2方式方式OBOBOBKTBOBOBOB鋼水容量，鋼水容量，t270305340250250250300循環(huán)管內(nèi)徑，循環(huán)管內(nèi)徑，mm730650600750580750550循環(huán)氣體量，循環(huán)氣體量，l/min30002500400050005000500012001400抽氣量抽氣量 67Pa下下(kg/h)26.7Pa下下135016600100711682952877010001350015000-1500-950目標(biāo)目標(biāo)C10-6101718151512700050處理時(shí)間，處理時(shí)間，min1522181515152025日本日本RH冶煉效果冶煉效果80RH控制模型控制模型 RH RH模型是建立在模型是建立在RHRH真空精煉冶金機(jī)理的基真空精煉冶金機(jī)理的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)代自動(dòng)控制技術(shù)，采用先進(jìn)礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)代自動(dòng)控制技術(shù)，采用先進(jìn)的算法開發(fā)的成套過程控制模型。

的算法開發(fā)的成套過程控制模型RHRH模型模型包括：包括：1.1.靜態(tài)脫碳模型靜態(tài)脫碳模型;2.2.動(dòng)態(tài)脫碳模型動(dòng)態(tài)脫碳模型;3.3.溫度推定模型溫度推定模型;4.4.合金最小成本及成分預(yù)報(bào)模型合金最小成本及成分預(yù)報(bào)模型81靜態(tài)脫碳模型靜態(tài)脫碳模型 靜態(tài)脫碳模型的靜態(tài)脫碳模型的主要功能主要功能是預(yù)測處理過程中隨真空度的逐步下是預(yù)測處理過程中隨真空度的逐步下降，鋼液中碳含量和游離氧含量的變化規(guī)律降，鋼液中碳含量和游離氧含量的變化規(guī)律靜態(tài)脫碳模型由預(yù)報(bào)模塊和推定模塊靜態(tài)脫碳模型由預(yù)報(bào)模塊和推定模塊組成組成預(yù)報(bào)模塊根據(jù)每一預(yù)報(bào)模塊根據(jù)每一爐處理開始獲得的初始碳、游離氧含量、鋼液溫度和真空排氣爐處理開始獲得的初始碳、游離氧含量、鋼液溫度和真空排氣模式等信息，在處理初期即給操作人員提供為達(dá)到一定目標(biāo)碳模式等信息，在處理初期即給操作人員提供為達(dá)到一定目標(biāo)碳含量所必須的處理時(shí)間和吹氧操作等綜合指導(dǎo)信息；推定模塊含量所必須的處理時(shí)間和吹氧操作等綜合指導(dǎo)信息；推定模塊是在得到鋼水基本信息和操作量信息是在得到鋼水基本信息和操作量信息(如吹氧量、鋁材投人量如吹氧量、鋁材投人量等等)以后，推算處理結(jié)束時(shí)的碳含量和游離氧含量。

兩個(gè)模塊以后，推算處理結(jié)束時(shí)的碳含量和游離氧含量兩個(gè)模塊的綜合使用能夠逐漸優(yōu)化的綜合使用能夠逐漸優(yōu)化RHRH的操作工藝的操作工藝靜態(tài)脫碳模型是從冶金學(xué)靜態(tài)脫碳模型是從冶金學(xué)碳氧平衡原理碳氧平衡原理出發(fā)，在一定的假設(shè)基出發(fā)，在一定的假設(shè)基礎(chǔ)上建立的模型礎(chǔ)上建立的模型RHRH真空脫碳是鋼液中的碳和游離氧反應(yīng)的過真空脫碳是鋼液中的碳和游離氧反應(yīng)的過程，在真空度和溫度一定的情況下，如果脫碳反應(yīng)達(dá)到平衡，程，在真空度和溫度一定的情況下，如果脫碳反應(yīng)達(dá)到平衡，碳含量和游離氧含量的乘積為一常數(shù)；同時(shí)假定參與脫碳反應(yīng)碳含量和游離氧含量的乘積為一常數(shù)；同時(shí)假定參與脫碳反應(yīng)的氧的固定百分比來自于鋼液，而其他部分來自于鋼渣中金屬的氧的固定百分比來自于鋼液，而其他部分來自于鋼渣中金屬氧化物的被還原，則鋼液中碳和游離氧含量的下降遵從特定的氧化物的被還原，則鋼液中碳和游離氧含量的下降遵從特定的比例關(guān)系，由以上兩個(gè)規(guī)律綜合可以求得平衡碳和平衡氧含量比例關(guān)系，由以上兩個(gè)規(guī)律綜合可以求得平衡碳和平衡氧含量82靜態(tài)脫碳模型靜態(tài)脫碳模型Y.KitaY.Kita模型模型 在此模型中假設(shè)在此模型中假設(shè)RHRH處理時(shí)脫碳反應(yīng)處理時(shí)脫碳反應(yīng)發(fā)生在三個(gè)地點(diǎn)：氬氣表面；發(fā)生在三個(gè)地點(diǎn)：氬氣表面；COCO氣氣泡表面；鋼液自由表面。

該模型認(rèn)泡表面；鋼液自由表面該模型認(rèn)為為COCO氣體表面的脫碳量相對(duì)與其他氣體表面的脫碳量相對(duì)與其他位置是很小的，可以忽略不計(jì)，所位置是很小的，可以忽略不計(jì)，所以只考慮其他兩處的脫碳以只考慮其他兩處的脫碳1 1）氬氣泡表面的脫碳在這種情況下，）氬氣泡表面的脫碳在這種情況下，假設(shè)所有氬氣泡都是球狀，隨著鋼假設(shè)所有氬氣泡都是球狀，隨著鋼液循環(huán)而上浮，并且都參加脫碳反液循環(huán)而上浮，并且都參加脫碳反應(yīng)在這里認(rèn)為氧的傳質(zhì)是非限制應(yīng)在這里認(rèn)為氧的傳質(zhì)是非限制環(huán)節(jié)2 2）真空室內(nèi)鋼液自由表面的脫碳真空室內(nèi)鋼液自由表面的脫碳速率表達(dá)式為：速率表達(dá)式為：預(yù)測結(jié)果如右圖所示預(yù)測結(jié)果如右圖所示實(shí)測值與計(jì)算值的比較)%100(100%RTKKOKMWdtAKKMCKOCdLiCCFeVLCCcoip83靜態(tài)脫碳模型靜態(tài)脫碳模型村建一郎模型 通過對(duì)RH脫碳反應(yīng)各部位：1）真空室內(nèi)鋼液表面；2）氬氣泡；3）真空室內(nèi)鋼液本體的脫碳速度的分析，定量估算其總脫碳量在實(shí)際的RH操作條件下，鋼液中O通常較C高，所以，不認(rèn)為鋼中氧的傳質(zhì)為限制環(huán)節(jié)因此脫碳速度是由鋼中碳的傳質(zhì)、氣象界面化學(xué)反應(yīng)和氣相內(nèi)傳質(zhì)等綜合因素來限制Koji Yamaguchi模型 該模型進(jìn)行了一定的假設(shè)：鋼包和真空室中的鋼液完全混合；脫碳反應(yīng)只在真空室中進(jìn)行；氣液界面的碳、氧濃度和真空室中的CO分壓保持平衡；脫碳反應(yīng)速率由碳、氧傳質(zhì)限制；脫碳機(jī)理如右圖所示。

脫碳反應(yīng)機(jī)理示意圖84脫碳數(shù)學(xué)模型模擬結(jié)果脫碳數(shù)學(xué)模型模擬結(jié)果85RH精煉動(dòng)態(tài)脫碳模型精煉動(dòng)態(tài)脫碳模型 動(dòng)態(tài)脫碳模型主要功能是動(dòng)態(tài)脫碳模型主要功能是根據(jù)廢氣中根據(jù)廢氣中COCO，COCO2 2 等氣等氣體的在線分析值、初始碳體的在線分析值、初始碳分析值和廢氣流量，實(shí)時(shí)分析值和廢氣流量，實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)鋼水中碳含量預(yù)報(bào)鋼水中碳含量動(dòng)態(tài)脫碳模型是基于分析碳及抽真空產(chǎn)生的廢氣信息，結(jié)動(dòng)態(tài)脫碳模型是基于分析碳及抽真空產(chǎn)生的廢氣信息，結(jié)合自適應(yīng)控制技術(shù)實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)鋼水碳含量的模型該模型可合自適應(yīng)控制技術(shù)實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)鋼水碳含量的模型該模型可以大大提高如質(zhì)譜儀、紅外分析儀等設(shè)備的利用率和實(shí)際以大大提高如質(zhì)譜儀、紅外分析儀等設(shè)備的利用率和實(shí)際效果效果模型在畫面上實(shí)時(shí)顯示真空脫碳過程的許多相關(guān)信息，并模型在畫面上實(shí)時(shí)顯示真空脫碳過程的許多相關(guān)信息，并在畫面上動(dòng)態(tài)演示整個(gè)過程為操作人員更好地實(shí)時(shí)控制在畫面上動(dòng)態(tài)演示整個(gè)過程為操作人員更好地實(shí)時(shí)控制RH真空脫碳過程提供較為詳細(xì)的參考，并可以優(yōu)化真空脫碳過程提供較為詳細(xì)的參考，并可以優(yōu)化RH脫脫碳工藝86RHRH精煉動(dòng)態(tài)脫碳模型應(yīng)用精煉動(dòng)態(tài)脫碳模型應(yīng)用 臺(tái)灣中鋼公司臺(tái)灣中鋼公司2號(hào)號(hào)RH每年生產(chǎn)每年生產(chǎn)IF鋼和電工鋼鋼和電工鋼40萬噸，要求精確的萬噸，要求精確的控制鋼中碳含量，為了提高控制鋼中碳含量，為了提高RH的作的作業(yè)率和終點(diǎn)控制精度該廠通過連續(xù)業(yè)率和終點(diǎn)控制精度該廠通過連續(xù)測量廢氣成份和流量，開發(fā)出一種測量廢氣成份和流量，開發(fā)出一種RH在線過程動(dòng)態(tài)監(jiān)控和控制系統(tǒng)。

在線過程動(dòng)態(tài)監(jiān)控和控制系統(tǒng)該控制系統(tǒng)有四個(gè)子系統(tǒng)，主要包該控制系統(tǒng)有四個(gè)子系統(tǒng)，主要包括：括：取樣系統(tǒng)、氣體分析系統(tǒng)、數(shù)取樣系統(tǒng)、氣體分析系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、操作控制系統(tǒng)據(jù)采集系統(tǒng)、操作控制系統(tǒng)RHRH脫碳在線終點(diǎn)控制系統(tǒng)示意圖脫碳在線終點(diǎn)控制系統(tǒng)示意圖 該項(xiàng)控制技術(shù)用于該項(xiàng)控制技術(shù)用于RH終點(diǎn)控制獲得良好的效果：首先終點(diǎn)控制精度終點(diǎn)控制獲得良好的效果：首先終點(diǎn)控制精度提高，如冶煉超低碳鋼（提高，如冶煉超低碳鋼（C2010-6）時(shí)，預(yù)報(bào)終點(diǎn)碳的平均偏差為）時(shí)，預(yù)報(bào)終點(diǎn)碳的平均偏差為1.910-6同時(shí)，大大改善了終點(diǎn)目標(biāo)含碳量的命中率，冶煉同時(shí)，大大改善了終點(diǎn)目標(biāo)含碳量的命中率，冶煉IF鋼和電工鋼和電工鋼時(shí)目標(biāo)碳含量的命中率從鋼時(shí)目標(biāo)碳含量的命中率從90.4%提高到接近提高到接近100%根據(jù)脫碳期間獲得根據(jù)脫碳期間獲得的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)一步改善吹氬工藝，提高了的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)一步改善吹氬工藝，提高了RH脫碳速度，使脫碳速度，使RH脫碳脫碳16min后鋼液中的碳含量降低到后鋼液中的碳含量降低到1010-6以下87RH精煉溫度模型精煉溫度模型溫度模型的主要功能有：(1)根據(jù)處理開始時(shí)的首次測溫信息預(yù)報(bào)鋼水溫度的變化趨勢；(2)根據(jù)RH處理中的測溫信息、實(shí)際合金投人量、吹氧量以及操作工設(shè)定的信息，實(shí)時(shí)推定鋼水溫度變化；(3)操作人員根據(jù)溫度預(yù)報(bào)值，可以有效地對(duì)處理過程進(jìn)行控制，提高處理終了溫度的命中率；(4)在已鎮(zhèn)靜鋼水獲取第1個(gè)測溫信息后，計(jì)算需要增加的冷材量或吹氧量。

溫度模型是建立在人工智能技術(shù)與冶金學(xué)機(jī)理基礎(chǔ)上的混合模型，由3個(gè)子模型構(gòu)成，包括人工智能模型、冶金機(jī)理模型、信息管理模型8889合金最小成本模型及成分預(yù)報(bào)模型合金最小成本模型及成分預(yù)報(bào)模型合金最小成本模型根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃及鋼種要求計(jì)算成本最低的合金投入組合及投人量，需要添加的元素量由目標(biāo)出鋼成分、鋼水初始成分、各元素收得率以及鋼水量等決定主要功能有：(1)操作工可以對(duì)各參數(shù)進(jìn)行人工設(shè)定修正，如各元素目標(biāo)成分、初始成分、收得率及合金投入限制量等；(2)可以屏蔽指定的若干元素的成分約束，忽略其成分要求，使之適應(yīng)特定情況下的求解；(3)允許操作工設(shè)定一種或幾種合金量，模型可對(duì)其余的合金繼續(xù)作最小成本計(jì)算下面是合金模型LP部分的數(shù)學(xué)描述：式中，Cj 為合金j 的單價(jià)；Xj為合金j 的投人量；Aij為合金 j中元素 i(1，2，m)的含有率；Bi 為元素i的需要量；Bum 為元素i的需要量上限；Blm 為元素i的需要量下限；Xset 為合金設(shè)定投入量，Xlim為合金使用限制量；m為合金中的各種元素；n為所用的各種合金；c1，c2，c 1，n,，用于某些合金有設(shè)定投入量和使用限制量時(shí)的特殊約束表達(dá)式中。

90高級(jí)別鋼種生產(chǎn)工藝流程高級(jí)別鋼種生產(chǎn)工藝流程傳統(tǒng)工藝：EAF/BOF-（LF）-VD，在新建的鋼廠中多采用：EAF/BOF-LF-RH工藝；兩種工藝的優(yōu)點(diǎn)如下表所示VD真空精煉過程，是一個(gè)渣洗的過程，鋼渣充分接觸，為鋼渣反應(yīng)提供了很好的動(dòng)力學(xué)條件，但處理結(jié)束后鋼渣完全分離需要較長時(shí)間，是現(xiàn)代高效煉鋼越來越不可接受的而RH的高效恰恰滿足了現(xiàn)代煉鋼高效的需要91結(jié)結(jié) 論論 （1 1）經(jīng)過四十多年的發(fā)展，）經(jīng)過四十多年的發(fā)展，RHRH工藝與裝備技術(shù)已發(fā)展到日臻工藝與裝備技術(shù)已發(fā)展到日臻完善的地步，今后完善的地步，今后RHRH技術(shù)的主要發(fā)展方向是實(shí)現(xiàn)多功能化、高效技術(shù)的主要發(fā)展方向是實(shí)現(xiàn)多功能化、高效化和長壽化化和長壽化2 2）RHRH多功能精煉工藝主要包括：真空脫碳與超低碳鋼冶煉多功能精煉工藝主要包括：真空脫碳與超低碳鋼冶煉技術(shù)、真空脫氣與超低氮鋼精煉技術(shù)、噴粉脫磷、脫硫技術(shù)、脫技術(shù)、真空脫氣與超低氮鋼精煉技術(shù)、噴粉脫磷、脫硫技術(shù)、脫氧與夾雜物上浮技術(shù)和吹氧進(jìn)行熱補(bǔ)償工藝氧與夾雜物上浮技術(shù)和吹氧進(jìn)行熱補(bǔ)償工藝3 3）實(shí)現(xiàn)）實(shí)現(xiàn)RHRH多功能化的技術(shù)關(guān)鍵是研究開發(fā)多功能氧槍，將多功能化的技術(shù)關(guān)鍵是研究開發(fā)多功能氧槍，將吹氧、噴粉和鋼水熱補(bǔ)償?shù)裙δ芗癁橐惑w，達(dá)到高效化生產(chǎn)和設(shè)吹氧、噴粉和鋼水熱補(bǔ)償?shù)裙δ芗癁橐惑w，達(dá)到高效化生產(chǎn)和設(shè)備長壽化的目標(biāo)。

備長壽化的目標(biāo)4 4）RHRH裝備技術(shù)的進(jìn)步集中體現(xiàn)在高效化生產(chǎn)、設(shè)備長壽化裝備技術(shù)的進(jìn)步集中體現(xiàn)在高效化生產(chǎn)、設(shè)備長壽化和終點(diǎn)智能控制等方面和終點(diǎn)智能控制等方面。