RH精煉技術(shù)的發(fā)展

1、1RH精煉技術(shù)的發(fā)展?jié)崈翡摖t外精煉技術(shù)2RHRH的發(fā)展歷史的發(fā)展歷史 RH RH精煉技術(shù)是精煉技術(shù)是19591959年德國(guó)年德國(guó)RheinstahlRheinstahl和和HutlenwerkeHutlenwerke公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)成公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)成功的。功的。RHRH將真空精煉與鋼水循環(huán)流動(dòng)結(jié)合起來(lái)，具有處理周期短，生產(chǎn)能將真空精煉與鋼水循環(huán)流動(dòng)結(jié)合起來(lái)，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)爐工廠采用。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。 RHRH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 1）發(fā)

2、展階段（）發(fā)展階段（19681968年年19801980年）：年）：RHRH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 2）多功能）多功能RHRH精煉技術(shù)的確立（精煉技術(shù)的確立（19801980年年20002000年）：年）：RHRH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 RH1 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)（20002

3、000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。3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

4、，根據(jù)前人對(duì)RHRH鋼鋼水循環(huán)流量的測(cè)定結(jié)果表明：水循環(huán)流量的測(cè)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(cè)的計(jì)算值與實(shí)測(cè)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?cè)黾咏牍艿牟迦肷疃纫矔?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：3/13/43/1HDQKQuG4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

5、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(guò)程中各元素的傳質(zhì)系數(shù)精煉過(guò)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(guò)程的體積傳質(zhì)系數(shù)過(guò)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

6、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. 0VV

7、CQAk5提高提高RHRH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，最初的工況，kc = kc = 0.1min0.1min-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kc = 0.15minkc = 0.15min-1-1。進(jìn)一步改進(jìn)吹。進(jìn)一步改進(jìn)吹A(chǔ)rAr方方式使式使 k k值增大，值增大，kc = 0.2minkc = 0.2min-1-1。 （2 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=

8、R=-ln( / 0)/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)kckc從從0.21min0.21min-1-1提高到提高到0.35min0.35min-1-1。 （4 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。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

9、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R R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 6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%(A

10、l2O3)+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(cè)定：，根據(jù)高橋等人的測(cè)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

11、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%esSSkVAdtSd7脫脫 磷磷 將將RH吹氧工藝與噴粉工藝相結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)吹氧工藝與噴粉工藝相結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)RH脫磷。在脫磷。在RH吹氧脫碳期同時(shí)噴吹氧脫碳期同時(shí)噴吹石灰粉可以達(dá)到理想的脫磷效果。如日本新日鐵名古屋廠吹石灰粉可以達(dá)到理想的脫磷效果。如日本新日鐵名古屋廠230tRH采用采用OB/PB工工藝，可生產(chǎn)藝，可生產(chǎn)P2010-6的超低磷鋼。的超低磷鋼。 粉劑中粉劑中(%CaO)20%時(shí)，爐渣脫磷能力最強(qiáng)。提高真空度使?fàn)t渣脫磷能力略時(shí)，爐

12、渣脫磷能力最強(qiáng)。提高真空度使?fàn)t渣脫磷能力略有提高。根據(jù)有提高。根據(jù)RH-PB處理中取出的粉劑顆粒，經(jīng)處理中取出的粉劑顆粒，經(jīng)X光衍射分析的結(jié)果繪出右圖。光衍射分析的結(jié)果繪出右圖。由于由于RH噴粉避免了頂渣的影響，延長(zhǎng)了粉劑與鋼水直接反應(yīng)的時(shí)間，使脫磷效率噴粉避免了頂渣的影響，延長(zhǎng)了粉劑與鋼水直接反應(yīng)的時(shí)間，使脫磷效率提高。如圖所示，上浮粉劑顆粒中提高。如圖所示，上浮粉劑顆粒中P2O5含量接近含量接近3CaOP2O5或或4CaOP2O5的理論的理論極限。遠(yuǎn)高于鐵水預(yù)處理或轉(zhuǎn)爐脫磷效率。極限。遠(yuǎn)高于鐵水預(yù)處理或轉(zhuǎn)爐脫磷效率。 粉劑配比和真空度對(duì)爐渣脫磷粉劑配比和真空度對(duì)爐渣脫磷能力的影響能力的影響

13、 RH-PBRH-PB工藝中粉劑顆粒的脫磷工藝中粉劑顆粒的脫磷效果比較效果比較8脫氧與夾雜物上浮脫氧與夾雜物上浮 RH RH精煉通常采用鋁脫氧工藝，生成的脫氧夾雜物大多為細(xì)小的精煉通常采用鋁脫氧工藝，生成的脫氧夾雜物大多為細(xì)小的AlAl2 2O O3 3夾夾雜，雜，RHRH精煉過(guò)程中鋼水氧含量的變化精煉過(guò)程中鋼水氧含量的變化可以表示為：可以表示為： RHRH處理鋼水中夾雜物的形貌和成份處理鋼水中夾雜物的形貌和成份 outTinTTdtOddtOddtOd RH RH精煉中，爐渣傳氧決定于渣中精煉中，爐渣傳氧決定于渣中(%FeO)+ (%FeO)+ (%MnO)(%MnO)含量。由于含量。由于R

14、HRH有效地避免了卷渣，頂渣有效地避免了卷渣，頂渣對(duì)鋼水的氧化大為減弱。對(duì)鋼水的氧化大為減弱。RHRH的表觀脫氧速度常的表觀脫氧速度常數(shù)數(shù) 比鋼包吹氬（比鋼包吹氬（GIGI）工藝大約提高）工藝大約提高1 1倍。倍。若若RHRH處理前控制渣中處理前控制渣中(%FeO)+(%MnO)1%(%FeO)+(%MnO)1%，處理，處理后鋼中后鋼中OT10OT101010-6-6。RHRH精煉過(guò)程中氧化物夾精煉過(guò)程中氧化物夾雜的排出速度可以表示為：雜的排出速度可以表示為： )/ln(tOOkittTo渣中渣中FeO+MnOFeO+MnO含量和脫氧速度含量和脫氧速度常數(shù)常數(shù)k k間的關(guān)系間的關(guān)系TooutT

15、OkdtOd9夾雜物尺寸對(duì)去除的影響夾雜物尺寸對(duì)去除的影響 鋼中夾雜物的上浮決定于夾雜物的尺寸：大顆粒夾雜上浮去除，而小顆粒夾雜鋼中夾雜物的上浮決定于夾雜物的尺寸：大顆粒夾雜上浮去除，而小顆粒夾雜通過(guò)碰撞聚合后才能上浮去除。因此，精煉過(guò)程中鋼水夾雜物的數(shù)量可采用淺野等通過(guò)碰撞聚合后才能上浮去除。因此，精煉過(guò)程中鋼水夾雜物的數(shù)量可采用淺野等人提出的表達(dá)式描述：人提出的表達(dá)式描述： N = N0exp（- D） 式中：式中：D為夾雜物的半徑；為夾雜物的半徑；N為夾雜物的數(shù)量（為夾雜物的數(shù)量（l/kg）；）；N=、 為常數(shù)。為常數(shù)。鋼水氧含量的變化表達(dá)式如下：鋼水氧含量的變化表達(dá)式如下： RHRH精

16、煉過(guò)程中精煉過(guò)程中TOTO的行為的行為koko和攪拌能量的關(guān)系和攪拌能量的關(guān)系0306)exp(631032dDDNDMMOToPOAl0.5010NK-PERMNK-PERM法法 為了提高為了提高RH的脫氧效率，日本的脫氧效率，日本NKK公司開(kāi)發(fā)了一種通過(guò)鋼包脫氣公司開(kāi)發(fā)了一種通過(guò)鋼包脫氣處理去除夾雜物的新方法，稱(chēng)為處理去除夾雜物的新方法，稱(chēng)為NK-PERM法。該工藝的技術(shù)原理是：首法。該工藝的技術(shù)原理是：首先將可熔氣體（如先將可熔氣體（如N2、H2）強(qiáng)行熔解）強(qiáng)行熔解到鋼水中，然后進(jìn)行真空精煉，再降到鋼水中，然后進(jìn)行真空精煉，再降壓過(guò)程中過(guò)飽和氣體在懸浮的微細(xì)夾雜物表面形成氣泡，氣泡壓過(guò)程

17、中過(guò)飽和氣體在懸浮的微細(xì)夾雜物表面形成氣泡，氣泡與夾雜物上浮到液面迅速與鋼水分離。通過(guò)與夾雜物上浮到液面迅速與鋼水分離。通過(guò)250t RH工業(yè)試驗(yàn)，工業(yè)試驗(yàn)，該工藝獲得良好的冶金效果，細(xì)小夾雜物的去除效率明顯提高。該工藝獲得良好的冶金效果，細(xì)小夾雜物的去除效率明顯提高。 采用采用RH噴粉工藝，使鏈狀噴粉工藝，使鏈狀A(yù)l2O3夾雜與夾雜與CaO粉劑形成低熔粉劑形成低熔點(diǎn)點(diǎn)CaOAl2O3夾雜，利于上浮排除。采用夾雜，利于上浮排除。采用RH噴粉工藝后，噴粉工藝后，Al2O3夾雜含量明顯降低。夾雜含量明顯降低。 NK-PERMNK-PERM處理后夾雜物分布的變化情況處理后夾雜物分布的變化情況11脫脫

18、 氫氫 RH脫氫效率很高，處理脫氧鋼水，脫氫效脫氫效率很高，處理脫氧鋼水，脫氫效率率 H65%；處理弱脫氧鋼水，由于劇烈的；處理弱脫氧鋼水，由于劇烈的C-O反應(yīng)使反應(yīng)使70%。RH的的 H 值決定于循環(huán)次數(shù)（值決定于循環(huán)次數(shù)（N）。RH處理后鋼水含處理后鋼水含H量為：量為：式中：式中：N為鋼水循環(huán)次數(shù)。為保證良好的脫氫效為鋼水循環(huán)次數(shù)。為保證良好的脫氫效果，要求：果，要求： 由于由于RH的真空度很高，脫氫速度可表示為：的真空度很高，脫氫速度可表示為： 經(jīng)測(cè)定對(duì)經(jīng)測(cè)定對(duì)200tRH，吹，吹A(chǔ)r流量為流量為20002500Nl/min時(shí)，時(shí)，kH為為0.16min-1。增大吹增大吹A(chǔ)r流量使流量使

19、kH值提高。如對(duì)值提高。如對(duì)340tRH，吹，吹A(chǔ)r量從量從0增加到增加到2500Nl/min時(shí)，時(shí)，kH可提高可提高1倍。倍。 采用采用RH噴粉工藝后，由于鋼水中存在大量細(xì)小彌散的固體粉劑，明顯噴粉工藝后，由于鋼水中存在大量細(xì)小彌散的固體粉劑，明顯增強(qiáng)了鋼水中氣泡異相形核的能力，有利于脫氫反應(yīng)。增強(qiáng)了鋼水中氣泡異相形核的能力，有利于脫氫反應(yīng)。RHRH噴粉法和噴粉法和RHRH法處理鋼的氫含量對(duì)比法處理鋼的氫含量對(duì)比NifWQHH1%32NWQ%HkdtHdH12脫脫 氮氮 鋼水脫氮速度不決定于鋼中氮的傳質(zhì)系數(shù)，主要決定于界面化學(xué)反鋼水脫氮速度不決定于鋼中氮的傳質(zhì)系數(shù)，主要決定于界面化學(xué)反應(yīng)速度

20、。務(wù)川進(jìn)等人通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，隨鋼中應(yīng)速度。務(wù)川進(jìn)等人通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，隨鋼中%O%O和和%S%S含量的增加，含量的增加，鋼水吸氮（或脫氮）速度降低（或增高）。因此，通常采用二級(jí)反應(yīng)式鋼水吸氮（或脫氮）速度降低（或增高）。因此，通常采用二級(jí)反應(yīng)式近似計(jì)算真空脫氮速度：近似計(jì)算真空脫氮速度： 式中：式中：kN = 15.9fN2/(1+173aO+52aS+17aN)2。 2%)(%NkVAdtNdNa a 吸氮吸氮 b b 脫氮脫氮真空度、表面活性元素含量對(duì)鋼水吸氮和脫氮的影響真空度、表面活性元素含量對(duì)鋼水吸氮和脫氮的影響 脫氮速度常數(shù)計(jì)算值脫氮速度常數(shù)計(jì)算值與實(shí)測(cè)值的比較與實(shí)測(cè)值的比較 13

21、RHRH脫氮效率及強(qiáng)化脫氮工藝措施脫氮效率及強(qiáng)化脫氮工藝措施 RH的脫氮效率（的脫氮效率（ N）比較低，并和初始氮含量有關(guān)：當(dāng)初始）比較低，并和初始氮含量有關(guān)：當(dāng)初始N=10010-6時(shí)，時(shí)， N20%；對(duì)于較低的初始氮含量，；對(duì)于較低的初始氮含量，RH處理基本不脫氮。其原因主要是：處理基本不脫氮。其原因主要是： （1）鋼中氮的溶解度高，約是氫的）鋼中氮的溶解度高，約是氫的15倍。倍。 （2）鋼中硫、氧等表面活性元素含量的增加，使鋼水脫氮速度降低。）鋼中硫、氧等表面活性元素含量的增加，使鋼水脫氮速度降低。 （3）RH浸入管漏氣造成鋼水吸氮。浸入管漏氣造成鋼水吸氮。強(qiáng)化強(qiáng)化RH脫氮的工藝措施脫氮

22、的工藝措施提高真空度和抽氣速度；提高真空度和抽氣速度；盡量降低鋼中氧、硫含量；盡量降低鋼中氧、硫含量；進(jìn)行脫碳后鎮(zhèn)靜處理時(shí)進(jìn)行脫碳后鎮(zhèn)靜處理時(shí)N N和初和初始始N N含量的關(guān)系含量的關(guān)系時(shí)間（min）l/n（%-1）采用浸入管吹氬密封技術(shù)；采用浸入管吹氬密封技術(shù)；采用噴粉工藝。采用噴粉工藝。噴粉時(shí)間和鋼水氮含量的關(guān)系噴粉時(shí)間和鋼水氮含量的關(guān)系14熱補(bǔ)償技術(shù)熱補(bǔ)償技術(shù)RH-OBRH-OB法法 依靠加依靠加Al吹氧進(jìn)行化學(xué)升溫：吹氧進(jìn)行化學(xué)升溫： Al + 3/4O2 = 1/2Al2O3 HAl = -32.186kJ/kgAl 160tRH采用采用OB法升溫工藝，供法升溫工藝，供O2強(qiáng)度為強(qiáng)度

23、為1100Nm3/h。采。采用普通用普通RH處理，精煉過(guò)程溫降處理，精煉過(guò)程溫降8090；采用；采用OB法工藝吹氧法工藝吹氧20min，耗，耗Al 1.7kg/t，處理過(guò)程基本不降溫；吹氧，處理過(guò)程基本不降溫；吹氧40min，耗，耗Al 4kg/t，處理后鋼水溫度可提高，處理后鋼水溫度可提高50。 為避免為避免OB法升溫過(guò)程法升溫過(guò)程中鋼中中鋼中C、Si、Mn的燒損，的燒損，要求嚴(yán)格控制要求嚴(yán)格控制Als0.05%。處理過(guò)程中保持處理過(guò)程中保持Als0.05%，可保證可保證O6010-6。若。若OB升溫后，延長(zhǎng)攪拌時(shí)間升溫后，延長(zhǎng)攪拌時(shí)間25min，可保證可保證O3010-6。 吹氧過(guò)程、加鋁

24、量對(duì)吹氧過(guò)程、加鋁量對(duì)RH-OBRH-OB升溫效果的影響升溫效果的影響15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?zhuān)笛趺撎?，并依靠真空室?nèi)裝可以升溫的水冷頂吹氧槍?zhuān)笛趺撎?，并依靠真空室?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(guò)程中的溫降。采用熱量，補(bǔ)償精煉過(guò)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。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

25、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(guò)程中實(shí)現(xiàn)二次燃燒，可將爐氣。在脫碳過(guò)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(lái)的溫?zé)嵫a(bǔ)償所帶來(lái)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(guò)程溫降減少精煉過(guò)程溫降

26、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(guò)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(guò)精確控制吹氧量和吹氧時(shí)間，避免鋼水過(guò)氧化，保證吹氧結(jié)束后鋼水水過(guò)氧化，保證吹氧結(jié)束后鋼水O75010-6。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)自然脫碳使脫。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)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。 16RHRH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

27、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提高提高到到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(guó)內(nèi)陸鋼鐵廠將美國(guó)內(nèi)陸鋼鐵廠將RH的六級(jí)蒸汽噴射泵改造為五級(jí)的六級(jí)蒸汽噴射泵改造為五級(jí)蒸汽噴射泵蒸汽噴射泵/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，能耗降低爐，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

28、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?zhuān)瑢?duì)改善氧槍?zhuān)瑢?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。要意義。 17近幾年國(guó)外近幾年國(guó)外RHRH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

29、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，min152218151515202518RHRH長(zhǎng)壽化裝備技術(shù)長(zhǎng)壽化

30、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RH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(guò)真空改造為圓頂，壽命超過(guò)真空室上部槽。室上部槽。RH月處理量超過(guò)月處理量超過(guò)70000噸。噸。 通過(guò)耐火材料的優(yōu)化，并結(jié)合采用通過(guò)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

31、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。次。 美國(guó)國(guó)家鋼鐵公司大湖廠采用兩個(gè)浸漬管美國(guó)國(guó)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(guò)三項(xiàng)技術(shù)，也使浸漬管的壽命超過(guò)180爐。爐。19RHRH精煉控制技術(shù)精煉控制技術(shù) 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(wàn)噸，要求精確的萬(wàn)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(guò)連續(xù)業(yè)率和終點(diǎn)控制精度該廠通過(guò)連續(xù)測(cè)量廢氣成份和流量，開(kāi)發(fā)出一種測(cè)量廢

32、氣成份和流量，開(kāi)發(fā)出一種RH在線過(guò)程動(dòng)態(tài)監(jiān)控和控制系統(tǒng)。在線過(guò)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

33、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。以下。 20IFIF鋼精煉工藝技術(shù)鋼精煉工藝技術(shù) 要求鋼中要求鋼中C+N5010-6，進(jìn)而，進(jìn)而C+N2010-6； 為了保證良好的表面質(zhì)量，要求鋼中為了保證良好的表面質(zhì)量，要求鋼中T.O含量含量3010-6； 為了提

34、高深沖性能，要求嚴(yán)格控制鋼中微合金化元素為了提高深沖性能，要求嚴(yán)格控制鋼中微合金化元素Ti、Nb、B的的含量。含量。 浸漬管吹氬密封示意圖浸漬管吹氬密封示意圖 采用強(qiáng)脫碳技術(shù)，以提高采用強(qiáng)脫碳技術(shù)，以提高RH的脫碳速的脫碳速度和降低處理終點(diǎn)碳含量。通常采用擴(kuò)大浸度和降低處理終點(diǎn)碳含量。通常采用擴(kuò)大浸漬管直徑、提高吹氬量和抽氣速度等措施，漬管直徑、提高吹氬量和抽氣速度等措施，可在可在15min內(nèi)將鋼水碳含量降低到內(nèi)將鋼水碳含量降低到1010-6。進(jìn)一步降低含碳量可在進(jìn)一步降低含碳量可在RH吹氧脫碳期吹入吹氧脫碳期吹入 IF鋼鋼的的質(zhì)質(zhì)量量要要求求氬氣空氣H2，增加鋼液中的氫含量。當(dāng)，增加鋼液中的

35、氫含量。當(dāng)RH進(jìn)行深脫碳時(shí)，隨著真空度的降低，過(guò)飽和的進(jìn)行深脫碳時(shí)，隨著真空度的降低，過(guò)飽和的氫在夾雜物表面析出，增加了脫碳反應(yīng)界面，使脫碳速度提高。采用這一工藝可氫在夾雜物表面析出，增加了脫碳反應(yīng)界面，使脫碳速度提高。采用這一工藝可生產(chǎn)生產(chǎn)C=310-6的超低碳鋼。的超低碳鋼。 為了提高為了提高RH的脫氮能力，采用如圖所示的浸漬管吹氬密封技術(shù)，降低精煉的脫氮能力，采用如圖所示的浸漬管吹氬密封技術(shù)，降低精煉過(guò)程中鋼水吸氮量，可以生產(chǎn)出過(guò)程中鋼水吸氮量，可以生產(chǎn)出N=1010-6的超低氮鋼。的超低氮鋼。 為了提高為了提高IF鋼的表面質(zhì)量，要求在轉(zhuǎn)爐出鋼過(guò)程中對(duì)爐渣進(jìn)行改質(zhì)處理，降鋼的表面質(zhì)量，要

36、求在轉(zhuǎn)爐出鋼過(guò)程中對(duì)爐渣進(jìn)行改質(zhì)處理，降低爐渣的氧化性。通過(guò)爐渣改質(zhì)處理后，渣中低爐渣的氧化性。通過(guò)爐渣改質(zhì)處理后，渣中FeO+MnO7%，可保證，可保證RH處理后處理后鋼水鋼水O3010-6。21管線鋼精煉工藝管線鋼精煉工藝 目前，日本管線鋼的純凈度水平可以達(dá)到目前，日本管線鋼的純凈度水平可以達(dá)到S510-6，P5010-6，TO2010-6，H1.510-6。日本主要鋼廠管線鋼生產(chǎn)工藝與日本主要鋼廠管線鋼生產(chǎn)工藝與S S、T.OT.O控制水平控制水平鋼 廠工 藝(S)10-6川崎RH-PB10新日鐵RH-Injection5君津鋼廠LF爐10住友V-KIP 522新、舊工藝流程的比較新、舊

37、工藝流程的比較其特點(diǎn)是：其特點(diǎn)是： 采用多種二次精煉工位進(jìn)行鋼采用多種二次精煉工位進(jìn)行鋼水爐外精煉，工藝流程復(fù)雜，生產(chǎn)水爐外精煉，工藝流程復(fù)雜，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，消耗高，成本高。周期長(zhǎng)，消耗高，成本高。傳統(tǒng)管線鋼生產(chǎn)工藝流程傳統(tǒng)管線鋼生產(chǎn)工藝流程管線鋼生產(chǎn)新工藝流程管線鋼生產(chǎn)新工藝流程其特點(diǎn)是：其特點(diǎn)是：采用轉(zhuǎn)爐鐵水采用轉(zhuǎn)爐鐵水“三脫三脫”預(yù)處理工藝；預(yù)處理工藝；采用少渣吹煉技術(shù)；采用少渣吹煉技術(shù)；采用多功能采用多功能RHRH精煉技術(shù)。精煉技術(shù)。 和傳統(tǒng)管線鋼生產(chǎn)流程相比，新流程在保證同樣鋼水潔凈度的條件和傳統(tǒng)管線鋼生產(chǎn)流程相比，新流程在保證同樣鋼水潔凈度的條件下，精煉周期縮短下，精煉周期縮短50%50%，生產(chǎn)能力大幅度提高，生產(chǎn)成本降低，生產(chǎn)能力大幅度提