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 。