1、RH的歷史與發(fā)展
    RH精煉全稱為RH真空循環(huán)脫氣精煉法。于1959年由德國人發(fā)明，其中RH為當(dāng)時德國采用RH精煉技術(shù)的兩個廠家的第一個字母。真空技術(shù)在煉鋼上開始應(yīng)用起始于1952年，當(dāng)時人們在生產(chǎn)含硅量在2%左右的硅鋼時在澆注過程中經(jīng)常出現(xiàn)冒渣現(xiàn)象，經(jīng)過各種試驗，終于發(fā)現(xiàn)鋼水中的氫和氮是產(chǎn)生冒渣無法澆注或軋制后產(chǎn)生廢品的主要原因，隨之各種真空精煉技術(shù)開始出現(xiàn)，如真空鑄錠法、鋼包滴流脫氣法、鋼包脫氣法等，從而開創(chuàng)了工業(yè)規(guī)模的鋼水真空處理方法，特別是蒸汽噴射泵的出現(xiàn)，更是加速了真空煉鋼技術(shù)的發(fā)展。
    隨著真空煉鋼技術(shù)的開發(fā)與發(fā)展，最終RH和VD因為處理時間短、成本低、可以大量處理鋼水等優(yōu)點而成為真空煉鋼技術(shù)的主流，70年代開始隨著全連鑄車間的出現(xiàn)，RH因為采用鋼水在真空槽環(huán)流的技術(shù)從而達(dá)到處理時間短、效率高、能夠與轉(zhuǎn)爐連鑄匹配的優(yōu)點而被轉(zhuǎn)爐工序大量采用。
    RH從開始出現(xiàn)到現(xiàn)在40多年來，有多項關(guān)鍵性技術(shù)的出現(xiàn)，從而加速了RH精煉技術(shù)的發(fā)展。表1為40多年來RH技術(shù)的發(fā)展情況。

    2、RH系統(tǒng)概述 
    RH系統(tǒng)設(shè)備是一種用于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼的鋼水二次精煉工藝裝備。整個鋼水冶金反應(yīng)是在砌有耐火襯的真空槽內(nèi)進(jìn)行的。真空槽的下部是兩個帶耐火襯的浸漬管，上部裝有熱彎管。被抽氣體由熱彎管經(jīng)氣體冷卻器至真空泵系統(tǒng)排到廠房外。 
    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，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0.67mbar時可使鋼水上升1.48m高度)。與真空槽連通的兩個浸漬管，一個為上升管，一個為下降管。由于上升管不斷向鋼液吹入氬氣，相對沒有吹氬的下降管產(chǎn)生了一個較高的靜壓差，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，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。 
    經(jīng)RH處理的鋼水優(yōu)點明顯:合金基本不與爐渣反應(yīng)，合金直接加入鋼水之中，收得率高;鋼水能快速均勻混合;合金成分可控制在狹窄的范圍之內(nèi);氣體含量低，夾雜物少，鋼水純凈度高;還可以用頂槍進(jìn)行化學(xué)升溫的溫度調(diào)整，為連鑄機提供流動性好、純凈度高、符合澆鑄溫度的鋼水，以利于連鑄生產(chǎn)的多爐連澆。 
    3、真空泵工作原理 
    在工業(yè)煉鋼生產(chǎn)中，現(xiàn)經(jīng)常采用的抽真空設(shè)備主要有羅茨泵、水環(huán)泵和蒸汽噴射泵，其中以水環(huán)泵和蒸汽噴射泵最為常見。 
    1）水環(huán)泵工作原理 
    水環(huán)泵中帶有葉片的轉(zhuǎn)了被偏心的與泵的殼體相配合，在泵體中裝有適量的水作為工作液。當(dāng)葉輪順時針方向旋轉(zhuǎn)時，水被葉輪拋向四周，由于離心力的作用，水形成了一個決定于泵腔形狀的近似于等厚度的封閉圓環(huán)。水環(huán)的下部分內(nèi)表面恰好與葉輪輪轂相切，水環(huán)的上部內(nèi)表面剛好與葉片頂端接觸(實際上葉片在水環(huán)內(nèi)有一定的插入深度)。此時葉輪輪轂與水環(huán)之間形成一個月牙形空間，而這一空間又被葉輪分成和葉片數(shù)目相等的若干個小腔。如果以葉輪的下部0°為起點，那么葉輪在旋轉(zhuǎn)前180°時小腔的容積由小變大，且與端面上的吸氣口相通，此時氣體被吸入，當(dāng)吸氣終了時小腔則與吸氣口隔絕;當(dāng)葉輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時，小腔由大變小，使氣體被壓縮;當(dāng)小腔與排氣口相通時，氣體便被排出泵外。 
    2）蒸汽噴射泵工作原理 
    噴射泵是由工作噴嘴和擴壓器及混合室相聯(lián)而組成。工作噴嘴和擴壓器這兩個部件組成了一條斷面變化的特殊氣流管道。氣流通過噴嘴可將壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽?。工作蒸汽壓強和泵的出口壓強之間的壓力差，使工作蒸汽在管道中流動。 
    在這個特殊的管道中，蒸汽經(jīng)過噴嘴的出口到擴壓器入口之間的這個區(qū)域(混合室)，由于蒸汽流處于高速而出現(xiàn)一個負(fù)壓區(qū)。此處的負(fù)壓要比工作蒸汽壓強和反壓強低得多。此時，被抽氣體吸進(jìn)混合室，工作蒸汽和被抽氣體相互混合并進(jìn)行能量交換，把工作蒸汽由壓力能轉(zhuǎn)變來的動能傳給被抽氣體。 
    通常單級噴射器的壓縮比不超過12，由于真空處理的壓力為0.67mbar以下，需要的壓縮比在1520左右，單機泵無法滿足要求，實際上包括VD,VOD,RH設(shè)備上所用的噴射泵都有多極泵串聯(lián)逐級壓縮而組成的真空泵系統(tǒng)。在真空系統(tǒng)中一般兜有冷凝器，冷凝器的作用是將混合物中的可凝性蒸汽部分凝結(jié)排除，以減少下級噴射器的負(fù)荷。 
    3）特點及應(yīng)用
水環(huán)泵中氣體壓縮是等溫的，故可抽除易燃、易爆的氣體，此外還可抽除含塵、含水的氣體，但其極限真空度較低，一般應(yīng)用在蒸汽資源較少的廠家作為末級泵使用，如唐鋼。 
    蒸汽噴射泵具有抽氣能力大、抽氣速度快、對被抽氣體介質(zhì)適用能力強、結(jié)構(gòu)簡單無傳動部件、操作簡單等特點在冶金系統(tǒng)大量采用。如萊鋼特殊鋼廠二煉車間的VD采用4級蒸汽噴射泵，煉鋼廠的RH采用5級蒸汽噴射泵。 
    4、RH處理模式及工藝流程 
    1）處理模式
RH處理根據(jù)鋼種要求不同，可分為輕處理模式、中間處理模式、深脫碳處理模式和特殊處理模式。
輕處理模式針對鋼種以低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼為主，鋼種主要特點是含碳量較低(0.02%～0.06%)、低硅(≤0.03%)，代表鋼種有SPHC,SS400等。處理特點是真空度要求較低，一般控制在6～7kPa左右;處理時間短，一般處理時間小于15min，環(huán)流氣體流量控制較低。對轉(zhuǎn)爐要求控制C,N，轉(zhuǎn)爐過來的鋼水可以是帶氧鋼或者脫氧鋼，對脫氧鋼要求碳基本符合要求。 
    中間處理模式與輕處理基本差不多，其要求鋼水碳成份一般在0.01%～0.03%，要求轉(zhuǎn)爐過來的鋼水必須是帶氧鋼(目的是脫碳)。對象鋼種為對H不敏感，但使用條件較為嚴(yán)格;不含Cr,Ni的耐候鋼;低等級管線鋼;強度級別不太高的管線鋼等。代表鋼種如DI材(易拉罐),X65,SM490等。 
    深脫碳處理模式針對鋼種為超低碳鋼，代表鋼種為IF鋼，也就是平常俗稱的汽車板鋼。其要求的鋼種碳含量小于100PPm，現(xiàn)在日本達(dá)到的水平為≤13ppm，我國寶鋼也基本達(dá)到這個水平，其對C,N,O,S都有非常嚴(yán)格的要求。工藝特點是要求真空度高，達(dá)到65Pa以下;要求轉(zhuǎn)爐鋼水為帶氧鋼，帶氧量控制在400～800ppm之間，碳含量小于0.05%，氮含量較低;處理時間長，脫碳時間大于15min，冶煉時間大于30min;對環(huán)流氣體的控制較為嚴(yán)格。 
    特殊處理主要是針對硅鋼為主的一種處理方式，其實質(zhì)是對深脫碳處理后的鋼水進(jìn)行Si,Al的合金化處理及鋼水純凈化的處理。 
    2）工藝簡介 
    待處理鋼水包由行車吊運至RH鋼包臺車上，鋼包臺車開到真空槽下部的處理位置。并進(jìn)行鋼水液面高度人工判定。 
    根據(jù)人工判定鋼水液面高度，鋼包被液壓缸頂升，使真空槽的浸漬管浸入鋼水到預(yù)定的深度。同時，上升浸漬管以預(yù)定的流速噴吹氨氣。隨著浸漬管完全浸入鋼液，真空泵啟動。 
    各級真空泵根據(jù)預(yù)先的抽氣曲線進(jìn)行工作。 
    進(jìn)行測溫、取樣、定氧操作。 
    真空脫氫處理，將在規(guī)定時間及規(guī)定低壓條件下持續(xù)進(jìn)行循環(huán)脫氣操作以達(dá)到氫含量的目標(biāo)值。 
    真空脫碳處理(低碳或超低碳等級鋼水)，循環(huán)脫氣將持續(xù)一定時間以獲得碳含量的目標(biāo)值。在脫碳過程中，鋼水中的碳和氧反應(yīng)形成一氧化碳通過真空泵排出。如鋼中氧含量不夠，可通過頂槍吹氧提供氧氣。脫碳結(jié)束時，鋼水通過加鋁進(jìn)行脫氧。 
    鋼水脫氧后，合金料通過真空料斗加入真空槽。 
    對鋼水進(jìn)行測溫、定氧和確定化學(xué)成份。 
    鋼水處理完畢時，真空泵系統(tǒng)依次關(guān)閉，真空槽復(fù)壓，重新處于大氣壓狀態(tài)。 
    處理完畢后，鋼包下降。 
    上升浸漬管自動改吹氬為吹氮。 
    鋼包臺車開出，行車把鋼包吊運至連鑄大包回轉(zhuǎn)臺進(jìn)行澆注。

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