RH法

20世纪80年代，随着汽车工业对钢水质量的要求日益严格，RH技术得到迅速发展。这一时期RH技术发展的主要特点如下：

(1)优化工艺、设备参数，扩大处理能力；

(2)开发多功能的精炼工艺和装备；

(3)开发钢水热补偿和升温技术；

(4)完善工艺设备，纳入生产工艺在线生产，逐年提高钢水真空处理比例 。

RH精炼技术的发展方向是多功能化，除脱气功能外，还增加了真空脱碳、脱硫、成分微调和钢水热补偿等多种功能，为了加速脱碳，还出现了多种真空下吹氧强制脱碳技术。RH真空吹氧技术的发展经历了RH－O，RH－OB，RH－KTB，RH－MFB 4个主要阶段，此后，在RH－OB，RH－KTB设备的基础上增加了喷粉功能，使其既具有RH通常功能，又有脱硫、脱磷和改变非金属夹杂物形态的功能。

RH吹氧脱碳及相关技术的发展 RH真空精炼过程中，主要靠钢水中的氧进行脱碳，脱碳反应方程式如下： [C] [O]=CO(1)脱碳反应动力学可用式(2)描述：Ct=C0exp(-Kc·t)(2)Kc=(W/V)·[AK/(W AK)](3)式(2～3)中，t为时间，min；Ct为t时间的碳质量分数，%；Co为处理前的碳质量分数，%；Kc为反应速率常数，min-1；W为钢水环流量，t/in；V为钢水的体积，m³；AK为脱碳反应的容积常数，m³/s。当w(C)<0.003%时，W AK，脱碳过程出现停滞趋势。通过增大吹氩流量和环流速度，可使脱碳速率常数Kc增大，进一步降低碳含量。

1、RH－O真空吹氧技术

1969年德国蒂森钢铁公司亨利希钢厂开发了RH－O技术，首次用钢质水冷氧枪从真空室顶部向真空室内循环着的钢水表面吹氧以强化脱碳冶炼低碳不锈钢，既缩短了冶炼周期又降低了脱碳过程中铬的氧化损失。但在工业生产中RH－O技术暴露出以下问题：氧枪结瘤严重，因氧枪动密封不良而使氧枪枪位无法调整。这些问题一时无法解决，而当时VOD精炼技术能较好地满足不锈钢生产的要求，所以RH－O技术未能得到广泛运用。

2、RH－OB真空吹氧技术

1972年新日铁室兰厂根据VOD生产不锈钢的原理，开发了RH－OB真空吹氧技术。使用真空吹氧精炼技术可进行强制脱碳、加铝吹氧升高钢水温度、生产铝镇静钢等，减轻了转炉负担，提高了转炉作业率，缩短了冶炼时间，降低了脱氧铝耗。 RH－OB真空吹氧技术在20世纪80年代得到了较快发展，但也存在不足：吹氧喷嘴寿命低，降低了RH设备的作业率；喷溅严重，增加了RH真空室的结瘤，延长了清除结瘤及辅助作业时间，要求增加RH真空泵的能力。这些问题，阻碍了RH－OB真空吹氧技术的进一步发展。

3、RH－KTB真空吹氧技术

1986年日本原川崎钢铁公司(现已和NKK重组为JEE公司)在传统的RH基础上，成功地开发了RH顶吹氧(RH KTB)技术，将RH技术的发展推向一个新阶段。RH装置上采用KTB技术，在脱碳反应受氧气供给速率支配的沸腾处理前半期，向真空槽内的钢水液面吹入氧气，增大氧气供给量，因而可在[O]较低的水平下大大加速脱碳。在钢中w(C)>0.03%的高碳浓度区，KTB法的脱碳速率常数Kc=0.35，比常规RH法大；在钢中w(C)>0.01%的范围内，主要由吹氧来控制脱碳反应，脱碳速度随着[O]的增加而增加；而在钢中w(C)≤0.01%下吹氧的意义就不大了。因此，使用RH KTB法，转炉出钢钢水w(C)可由0.03%提高到0.05%，并可以用高碳铁合金代替低碳铁合金作为RH合金化的原料。 应用RH－KTB技术，在KTB脱碳的同时，脱碳反应生成的CO气体在真空槽内二次燃烧放出热量，可补偿脱碳精炼中钢液的温度损失，可降低转炉的出钢温度；不需要延长精炼时间，可获得高的脱碳速度；在转炉出钢终点w(C)>0.05%的情况下冶炼超低碳钢，脱碳过程中不会发生强烈喷溅，减少了RH-OB工艺中的氩气的消耗；使用灵活，操作简便。虽然RH－KTB技术也有其不足之处(如增加了氧枪及其控制系统，要求真空室有更高的高度)，但在现有的真空吹氧技术中仍不失为佼佼者。

4、RH－MFB多功能喷嘴技术 。

RH 法(RH-vacuum degassing)是一种钢液真空处理技术。1956年由联邦德国鲁尔(Ruhrstah)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。

具有处理周期短、生产能力大、精炼效果好、容易操作等一系列优点，在炼钢生产中获得了广泛应用。RH已经由原来单一的脱气设备转变为包含真空脱碳、吹氧脱碳、喷粉脱硫、温度补偿、均匀温度和成分等多功能的炉外精炼设备。而且随着技术的进步和精炼功能的扩展，在生产超低碳钢方面表现出了显著的优越性，是现代化钢厂中一种重要的炉外处理装置。 RH精炼技术的开发与应用 最初开发应用RH的主要目的是对钢水脱氢，防止钢中白点的产生，因此，RH处理仅限于大型锻件用钢、厚板钢、硅钢、轴承钢等对气体有较严格要求的钢种，应用范围很有限 。

采用RH工艺能够达到以下效果：

(1)脱氢。经循环处理后，脱氧钢可脱w(H)约65%，未脱氧钢可脱w(H)约70%；使钢中的w(H)降到2×10-6以下。统计分析发现，最终氢含量近似地与处理时间成直线关系，因此，如果适当延长循环时间，氢含量还可以进一步降低。

(2)脱氧。循环处理时，碳有一定的脱氧作用，特别是当原始氧含量较高，如处理未脱氧的钢，这表明钢中溶解氧的脱除，主要是依靠真空下碳的脱氧作用；如RH法处理未脱氧的超低碳钢，w(O)可由(200～500)×10-6降到(80～300)×10^-6，处理各种含碳量的镇静钢，w(O)可由(60～250)×10^-6降到(20～60)×10^-6。

(3)去氮。与其他各种真空脱气法一样，RH法的脱氮量也是不大的。当钢中原始含氮量较低时，如w(N)<50×10^-6，处理前后氮含量几乎没有变化。当w(N)>100×10^-6时，脱氮率一般只有10%～20%。

(4)脱气钢的质量高。真空循环脱气法处理的钢种范围很广，包括锻造用钢、高强钢、各种碳素和合金结构钢、轴承钢、工具钢、不锈钢、电工钢、深冲钢等。钢液经处理后可提高纯净度，使纵向和横向机械性能均匀，提高延伸率、断面收缩率和冲击韧性。对于一些要求热处理的钢种，脱气处理后一般可缩短热处理时间。

(5)经济效果好。采用RH工艺后，可以缩短生产周期，提高收得率，节约脱氧剂及合金元素，改善钢质量，而且脱气处理后一般可缩短热处理时间，获得较好的经济效果。

实践证明，真空脱气不会增加每吨钢的生产成本，对于一些钢种还会明显地降低成本。 RH工艺能够准确控制和迅速达到预先规定的冶金目标(这对连续浇铸来说十分必要)，温度损失小，故在超低碳深冲钢的生产方面发挥着极为重要的作用。

至20世纪90年代中期，RH真空精炼处理水平和配套技术已达到相当完善和成熟，容量从几十吨至340t，有130余套设备投入使用，韩国浦项、日本新日铁、德国蒂森克虏伯等国外钢铁公司都采用了RH装置。 日本在RH技术日趋完善的过程中作出了重要贡献。

1963年日本引进RH真空精炼技术后，在脱氢的基础上又开发了脱碳、脱氧、吹氧升温、喷粉脱硫和成分控制等功能，使改进后的RH法能进行多种冶金操作，更好地满足了扩大处理钢种范围、提高钢材质量的要求。

1965年，我国大冶钢厂从原西德引进了70tRH装置，循环式真空脱气处理的优势逐渐得到认识，武钢、宝钢、攀钢等多家钢铁企业也相继采用了该项技术 。

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。2100433B

真空技术在炼钢上开始应用起始于1952年，当时人们在生产含硅量在2%左右的硅钢时在浇注过程中经常出现冒渣现象，经过各种试验，终于发现钢水中的氢和氮是产生冒渣无法浇注或轧制后产生废品的主要原因，随之各种真空精炼技术开始出现，如真空铸锭法、钢包滴流脱气法、钢包脱气法等，从而开创了工业规模的钢水真空处理方法，特别是蒸汽喷射泵的出现，更是加速了真空炼钢技术的发展。

随着真空炼钢技术的开发与发展，最终RH和VD因为处理时间短、成本低、可以大量处理钢水等优点而成为真空炼钢技术的主流，70年代开始随着全连铸车间的出现，RH因为采用钢水在真空槽环流的技术从而达到处理时间短、效率高、能够与转炉连铸匹配的优点而被转炉工序大量采用。

RH40多年来，有多项关键性技术的出现，从而加速了RH精炼技术的发展。表1为40多年来RH技术的发展情况。

表1　 RH技术发展情况

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。