1、 真空循环脱气法（真空循环脱气法（RHRH法）法）和工艺介绍和工艺介绍主要内容主要内容5.4.1 RH5.4.1 RH法的产生及发展概况法的产生及发展概况5.4.2 RH5.4.2 RH法的冶金功能法的冶金功能5.4.3 RH5.4.3 RH法的设备法的设备5.4.4 RH5.4.4 RH法钢液真空循环原理法钢液真空循环原理5.4.5 RH5.4.5 RH处理工艺参数处理工艺参数5.4.6 RH5.4.6 RH法精炼工艺法精炼工艺5.4.7 RH5.4.7 RH法的的冶金效果法的的冶金效果5.4.8 RH5.4.8 RH法的发展法的发展 q5.4 RH5.4 RH真空循环脱气法真空循环脱气法q
2、5.4.4 RH钢液真空循环原理 钢液真空循环原理类似于钢液真空循环原理类似于“气泡泵气泡泵”的作用，如图所示。的作用，如图所示。当进行真空脱气处理时，将真空室下部的两根浸渍管插入钢当进行真空脱气处理时，将真空室下部的两根浸渍管插入钢液内一定深度（如液内一定深度（如200t200t时时500 mm 500 mm ）后，启动真空泵将真空室）后，启动真空泵将真空室抽成真空，于是真空室内、外形成压差，钢液便从两根浸渍抽成真空，于是真空室内、外形成压差，钢液便从两根浸渍管中上升到压差相等的高度（所谓的循环高度）。为了使钢管中上升到压差相等的高度（所谓的循环高度）。为了使钢液循环，从上升管下部约三分之一
3、处吹入驱动气体（一般为液循环，从上升管下部约三分之一处吹入驱动气体（一般为氩气）。该气体吹入上升管内的钢液中，在上升管内瞬间产氩气）。该气体吹入上升管内的钢液中，在上升管内瞬间产生大量的气泡。由于受热膨胀和压力降低所引起的等温膨胀，生大量的气泡。由于受热膨胀和压力降低所引起的等温膨胀，气体体积成百倍的增大，导致上升管中钢液（两相流）密度气体体积成百倍的增大，导致上升管中钢液（两相流）密度变小；又由于氩气泡内的氢气、氮气的分压为零，所以钢液变小；又由于氩气泡内的氢气、氮气的分压为零，所以钢液内溶解的气体向氩气泡内扩散。膨胀的气体驱动钢液以约内溶解的气体向氩气泡内扩散。膨胀的气体驱动钢液以约5m/
4、s5m/s的速度上升，成喷泉状喷入真空室内。的速度上升，成喷泉状喷入真空室内。q5.4.4 RH钢液真空循环原理 气泡进入真空室后在自由界面破裂，钢液被破碎成气泡进入真空室后在自由界面破裂，钢液被破碎成小的液滴，使脱气比表面积大大增加小的液滴，使脱气比表面积大大增加(20(203030倍倍) )，加速，加速了脱气过程。气体自钢液内析出被真空泵抽走，而脱气了脱气过程。气体自钢液内析出被真空泵抽走，而脱气后的钢液汇集到真空室底部，由于重量的差异，经下降后的钢液汇集到真空室底部，由于重量的差异，经下降管以管以1 12m/s2m/s的速度返回到钢包内。未经脱气的钢液又的速度返回到钢包内。未经脱气的钢液
5、又不断从上升管进入真空室脱气，周而复始，从而形成连不断从上升管进入真空室脱气，周而复始，从而形成连续循环过程。如此反复循环多次后达到脱气目的，脱气续循环过程。如此反复循环多次后达到脱气目的，脱气过程结束。过程结束。 钢液在真空下的强循环也为脱碳（脱氧）、去除夹钢液在真空下的强循环也为脱碳（脱氧）、去除夹杂以及成分、温度调整及其均匀化等提供了条件。杂以及成分、温度调整及其均匀化等提供了条件。 q5.4.4 RH钢液真空循环原理q（1 1）驱动气体所作的功）驱动气体所作的功 按能量守恒定律，气体膨胀功按能量守恒定律，气体膨胀功 等于输送钢液上升所需的功等于输送钢液上升所需的功 与气液两相流克服上升
6、过程中摩擦阻力所做的功与气液两相流克服上升过程中摩擦阻力所做的功 之和，即：之和，即： (5-26)(5-26)式中气体膨胀功式中气体膨胀功 等于气体从管道吹入受热时的升温膨胀功等于气体从管道吹入受热时的升温膨胀功 与其等温上浮过程的降压膨胀功与其等温上浮过程的降压膨胀功 之和。之和。 即：即： (5-26a)(5-26a)其中：其中： gscAAAgAsAcAgA12gAAA1A2A10()()/ 22.4sgTsgsgTAnRdTnR TTV R TT22111121122ln()ln()PPssPPnRTPPAVdPdPnRTPVPPPq5.4.4 RH钢液真空循环原理式中式中: : V
7、 V0 0驱动气体在标准状态下的体积，驱动气体在标准状态下的体积，m m3 3 ; ; T Tg g驱动气体的初始温度，驱动气体的初始温度，K;K; T Ts s钢液的温度，钢液的温度，K K； V V1 1按压力按压力P P1 1计算的驱动气体体积，计算的驱动气体体积，m m3 3； P P1 1驱动气体出口处的压力，驱动气体出口处的压力，PaPa； P P2 2真空室内压力，真空室内压力，PaPa； R R 气体常数，气体常数，8.314 J8.314 J (mol (mol K) K) -1 -1； q5.4.4 RH钢液真空循环原理111222()ln()ln()(1)ggsgsssT
8、PPAAAnR TTnRTnRTPPT 在式在式(5-26)中，提升钢液所需的功中，提升钢液所需的功 可由提升后的势可由提升后的势能计算：能计算： (5-27)其中：其中： m m从上升管进入真空室内的钢液量，从上升管进入真空室内的钢液量，kgkg； H H钢液在真空室内的提升高度，钢液在真空室内的提升高度，m m； g g重力加速度，重力加速度，9.8N/kg9.8N/kg。sAgsAmHq5.4.4 RH钢液真空循环原理RHRH处理装置高度定义示意处理装置高度定义示意钢液在真空作用下钢液在真空作用下（P1与与P2的压差）的压差）到达到达B位置，再由位置，再由于气体驱动又上升于气体驱动又上升
9、至至H高度。高度。q5.4.4 RH钢液真空循环原理 钢液在真空作用下到达钢液在真空作用下到达B B位置，由于气体驱动又上升至位置，由于气体驱动又上升至H H高度。高度。 实际上阻力损失实际上阻力损失 很小，且很小，且 中升温膨胀功中升温膨胀功 的的值也较小，可以忽略不计，则由式值也较小，可以忽略不计，则由式(5-26)(5-26)和式和式(5-27)(5-27)可得：可得： (5-28)(5-28)式中式中 ：E E驱动气体进入高度，驱动气体进入高度，m m； H H钢液在真空室内的提升高度，钢液在真空室内的提升高度，m m； V V1 1气体瞬时体积，气体瞬时体积，m m3 3； 钢液的密
10、度，钢液的密度，kgkgm m-3 -3。112l n ()EVPmHPgA1AcAq5.4.4 RH钢液真空循环原理 钢液进入量与驱动气体瞬时体积之间成线性关系。钢液进入量与驱动气体瞬时体积之间成线性关系。如果驱动气体的进入高度和提升高度之比小于如果驱动气体的进入高度和提升高度之比小于l l，则钢，则钢液进入量受瞬时体积的影响较小。比值大于液进入量受瞬时体积的影响较小。比值大于3 3较好。较好。 “ “气泡泵气泡泵”的特性曲线的特性曲线q5.4.4 RH钢液真空循环原理 钢液脱气后汇集到真空室底部形成高差钢液脱气后汇集到真空室底部形成高差 B B的钢液层，的钢液层，按能量守恒定律可得：按能量
11、守恒定律可得： (5-29)(5-29) (5-30) (5-30) 所以要获得所以要获得 m/sm/s的流出速度，则要求真空室中钢液的流出速度，则要求真空室中钢液层高度为：层高度为： (5-31)(5-31) 从下降管流出的钢液流动情况对钢液在钢包中混合极从下降管流出的钢液流动情况对钢液在钢包中混合极为重要。实践证明，从下降管流出的钢液流速大于为重要。实践证明，从下降管流出的钢液流速大于1m1ms s时就会混合良好，且不会形成短路现象。时就会混合良好，且不会形成短路现象。2Bug1u=2/ 2mg Bmu2/ 20.05Bugmq5.4.4 RH钢液真空循环原理 钢液静态下理论提升高度可用下
12、式表示：钢液静态下理论提升高度可用下式表示： （5-325-32）式中式中h h一钢液提升高度；一钢液提升高度；m Pm P0 0一大气压；一大气压；1.011.0110105 5PaPa P P一真空室内压力；一真空室内压力；Pa gPa g一重力加速度；一重力加速度；9.8N/Kg9.8N/Kg 一钢液密度；取一钢液密度；取7.07.010103 3 kgkgm m3 3 某厂钢液理论提升高度某厂钢液理论提升高度h h见表见表5 56 6。 0PPhgq（2 2）钢液提升高度）钢液提升高度q5.4.4 RH钢液真空循环原理（3 3）真空室内钢液面离真空室内底部的距离）真空室内钢液面离真空室
13、内底部的距离h hO O： h h 0 0为为真空室内静态下理论钢液深度。见表真空室内静态下理论钢液深度。见表5 56 6。注：顶枪向钢液吹氧脱碳时，一定要保证注：顶枪向钢液吹氧脱碳时，一定要保证h h0 0高度，以防止烧高度，以防止烧损真空室底部耐材。因此，浸渍管要保证足够的浸渍深度并损真空室底部耐材。因此，浸渍管要保证足够的浸渍深度并配以合理的真空度。配以合理的真空度。P P(kPa)(kPa)35352020151510108.68.62.72.70.50.50.0670.067h h (m)(m)0.970.971.191.191.261.261.331.331.351.351.431
14、.431.471.471.481.48h h0 0 (m)(m)0.090.090.160.160.230.230.250.250.340.340.370.370.380.38槽内钢水重量槽内钢水重量(t)(t)1.691.693.143.144.564.564.964.966.746.747.367.367.547.54 表表5 56 6 理论钢液提升高度理论钢液提升高度h h、h h0 0与真空度关系与真空度关系q5.4.4 RH钢液真空循环原理q5.4.4 RH钢液真空循环原理主要内容主要内容5.4.1 RH5.4.1 RH法的产生及发展概况法的产生及发展概况5.4.2 RH5.4.2
15、RH法的冶金功能法的冶金功能5.4.3 RH5.4.3 RH法的设备法的设备5.4.4 RH5.4.4 RH法钢液真空循环原理法钢液真空循环原理5.4.5 RH5.4.5 RH处理工艺参数处理工艺参数5.4.6 RH5.4.6 RH法精炼工艺技术法精炼工艺技术5.4.7 RH5.4.7 RH法的的冶金效果法的的冶金效果5.4.8 RH5.4.8 RH法的发展法的发展 q5.RH5.RH真空循环脱气法真空循环脱气法q5.4.5 RH5.4.5 RH处理工艺参数处理工艺参数 在设计或使用循环脱气装置时，合理地选择工艺在设计或使用循环脱气装置时，合理地选择工艺参数对取得良好的脱气脱碳等冶金效果，比较
16、长的参数对取得良好的脱气脱碳等冶金效果，比较长的内衬寿命和降低操作费用具有极其重要意义。内衬寿命和降低操作费用具有极其重要意义。 RHRH循环脱气法在操作和设计时应考虑的主要工循环脱气法在操作和设计时应考虑的主要工艺参数包括艺参数包括处理容量、处理容量、循环因数、循环因数、处理时间、循环处理时间、循环流量、真空度流量、真空度和和真空泵的抽气能力真空泵的抽气能力和和提升气体流量提升气体流量（氩气流量）等。（氩气流量）等。 下面分别讨论相关工艺参数的确定原则。下面分别讨论相关工艺参数的确定原则。 处理容量处理容量WW：指被处理的钢液量指被处理的钢液量。RHRH处理容量的上限在理处理容量的上限在理论
17、上说是无限制的，处理容量的下限则取决于处理过程中论上说是无限制的，处理容量的下限则取决于处理过程中的温降情况。一般认为的温降情况。一般认为钢包容量不应小于钢包容量不应小于3030吨吨；当容量小；当容量小于于3030吨时温降显著。目前已建成最大容量吨时温降显著。目前已建成最大容量RHRH装置为装置为300300吨。吨。 分批处理是分批处理是RHRH法的主要特点，因此用同一套法的主要特点，因此用同一套RHRH真空装真空装置可以在大致相同的时间内处理不同容量的钢液，这一特置可以在大致相同的时间内处理不同容量的钢液，这一特点为点为RHRH装置的设计、制造和选用提供了方便。根据装置的设计、制造和选用提供
18、了方便。根据RHRH法的法的操作经验和计算以及我国炼钢炉系列等情况，可用四种不操作经验和计算以及我国炼钢炉系列等情况，可用四种不同真空槽和抽气系统就可以处理下列范围的钢液：同真空槽和抽气系统就可以处理下列范围的钢液：10103030吨，吨，3030120120吨，吨，120120200200吨，吨，200200300300吨吨。 q处理容量处理容量q5.4.5 RH5.4.5 RH处理工艺参数处理工艺参数处理时间处理时间 ：指指钢包在钢包在RHRH工位停留时间工位停留时间。该时间的大部分。该时间的大部分在进行真空脱气，所以脱气时间略小于处理时间。为了使在进行真空脱气，所以脱气时间略小于处理时间
19、。为了使钢液充分脱气，需要保证足够的脱气时间，即处理时间。钢液充分脱气，需要保证足够的脱气时间，即处理时间。处理时间取决于允许的钢液温降和处理过程中钢液的平均处理时间取决于允许的钢液温降和处理过程中钢液的平均降温速度，即：降温速度，即： 式中：式中：T Tc c处理时允许的温降，处理时允许的温降，； 处理时平均温降速度，处理时平均温降速度，min-1min-1。 cTTvTvq处理时间处理时间q5.4.5 RH5.4.5 RH处理工艺参数处理工艺参数q5.4.5 RH5.4.5 RH处理工艺参数处理工艺参数 为了弥补处理时的温降，为了弥补处理时的温降，需要脱气处理的钢液需要脱气处理的钢液，其其
20、出钢温度出钢温度比不处理的同钢种钢要比不处理的同钢种钢要高出高出2030。又。又由于处理后的钢液含气量及夹杂物含量的减少使钢液由于处理后的钢液含气量及夹杂物含量的减少使钢液粘度下降，因此粘度下降，因此开浇温度开浇温度可比未处理的同钢种钢可比未处理的同钢种钢降低降低2030。这样就赢得了必要的脱气时间。如其他条。这样就赢得了必要的脱气时间。如其他条件（操作工艺，车间布置）相同，处理时件（操作工艺，车间布置）相同，处理时允许的温降允许的温降大约大约4055。一般来说，允许的温降不会有太大的。一般来说，允许的温降不会有太大的波动，所以处理时间就决定于脱气时的平均降温速度。波动，所以处理时间就决定于脱
21、气时的平均降温速度。 而降温速度主要与处理容量、钢包和真空室的预热温度、而降温速度主要与处理容量、钢包和真空室的预热温度、处理时加入的添加剂的种类和数量以及渣层厚度、包衬材处理时加入的添加剂的种类和数量以及渣层厚度、包衬材料的导热系数等因素有关。其中钢包和真空室的预热温度，料的导热系数等因素有关。其中钢包和真空室的预热温度，特别是真空室的预热温度，对其影响最大。因此，为了保特别是真空室的预热温度，对其影响最大。因此，为了保证足够的处理时间，真空室要充分预热。证足够的处理时间，真空室要充分预热。 由图由图5-11可见，处理过程的温降随处理容量和真空室可见，处理过程的温降随处理容量和真空室预热温度
22、的提高而减少，随处理时间的延长而增加。预热温度的提高而减少，随处理时间的延长而增加。 表表5-9列出了不同容量和真空室预热温度下，处理过列出了不同容量和真空室预热温度下，处理过程中温降数据。程中温降数据。 （目前最高能预热到目前最高能预热到1400，一般是一般是1000 1000 至至1300 1300 ）。）。q5.4.5 RH5.4.5 RH处理工艺参数处理工艺参数处理容量处理容量t t真空室预热温度真空室预热温度脱气时间脱气时间minmin总降温总降温温降速度温降速度minmin-1 -135355050707010010010010010010010010017017070070080
23、08001200120014001400700700800800700700800800800800100010001100110015001500130013001010151518182525242428282020303020203030404060604545606040405050303045453535303040404.54.55.85.82.02.03.03.02.52.53.53.51.81.82.42.41.51.52.52.51.51.52.02.01.51.51.01.01.51.5表表5-9 处理容量、真空室预热温度与脱气温降情况处理容量、真空室预热温度与脱气温降情况
24、q5.4.5 RH5.4.5 RH处理工艺参数处理工艺参数q5.4.5 RH5.4.5 RH处理工艺参数处理工艺参数图图5-11 目前，目前，RH具备了包括脱气功能在内的多种功能。具备了包括脱气功能在内的多种功能。例如，处理未脱氧钢和超低碳钢时，处理时间一般包例如，处理未脱氧钢和超低碳钢时，处理时间一般包括：脱碳时间、脱氧合金化时间和后搅拌（去夹杂、括：脱碳时间、脱氧合金化时间和后搅拌（去夹杂、均匀成分温度）时间等。均匀成分温度）时间等。 处理时间不仅要考虑过程温降，还要考虑处理钢处理时间不仅要考虑过程温降，还要考虑处理钢种。在温度不足时可以通过铝氧升温等手段补充热量。种。在温度不足时可以通过
25、铝氧升温等手段补充热量。q5.4.5 RH5.4.5 RH处理工艺参数处理工艺参数q循环因数循环因数U U 循环因数循环因数U U ：指处理过程中：指处理过程中循环循环钢液的当量钢液的当量次数次数，即通过，即通过真空室的总钢液量与处理容量之比。真空室的总钢液量与处理容量之比。 （5-355-35） 式中式中 Q Q循环流量，循环流量，t/mint/min； WW钢包容量，钢包容量，t t； 脱气处理时间，脱气处理时间，minmin。QUW q5.4.5 RH5.4.5 RH处理工艺参数处理工艺参数 钢液的脱气效果与钢液的脱气效果与U U值有关。值有关。U U值受脱气后的钢液返回值受脱气后的钢液
26、返回后与包内钢液混合状况的影响。用混合系数来描述，经处后与包内钢液混合状况的影响。用混合系数来描述，经处理后的包内钢液的平均气体浓度方程式为（数学模拟）：理后的包内钢液的平均气体浓度方程式为（数学模拟）： （5-365-36） 式中：式中： 脱气时间脱气时间t t 时钢液中的平均气体浓度，时钢液中的平均气体浓度，%； 、 原始、脱气终了时钢中的气体浓度，原始、脱气终了时钢中的气体浓度，%； 混合系数：表示脱气后的钢液与钢包中钢液的混合系数：表示脱气后的钢液与钢包中钢液的混合程度。完全混合为混合程度。完全混合为1 1。 处理时间，处理时间，minmin； V V钢包容量，钢包容量，t t； Q
27、Q 钢液循环流量，钢液循环流量，t/mint/min。1()QtWmteoeCCm CCtCeCoCmtq5.4.5 RH5.4.5 RH处理工艺参数处理工艺参数依据的不同可以分成三种情况（如图依据的不同可以分成三种情况（如图5-125-12所示）：所示）： 。从真空室返回的钢液与包内钢液不混合，从真空室返回的钢液与包内钢液不混合，并沉入钢包底部并沉入钢包底部，此种状况下，在第一次循环时进入真空，此种状况下，在第一次循环时进入真空室钢液的气体含量一直是原始含量，所以包内钢液的平均室钢液的气体含量一直是原始含量，所以包内钢液的平均气体含量随脱气时间气体含量随脱气时间t t，也就是随循环因数，也就
28、是随循环因数U U的增大直线降的增大直线降低，（图低，（图5-125-12）。脱气速度不变，直至完成一次循环，）。脱气速度不变，直至完成一次循环，U U=1=1即可达到脱气要求即可达到脱气要求 （平均气体含量就等于钢（平均气体含量就等于钢液离开真空室时的气体含量）。液离开真空室时的气体含量）。0metCC q5.4.5 RH5.4.5 RH处理工艺参数处理工艺参数 。已。已脱气后的钢液返回钢包立即与包内钢脱气后的钢液返回钢包立即与包内钢液完全混合液完全混合。的混合状态下，每一瞬间包内钢液的气体浓。的混合状态下，每一瞬间包内钢液的气体浓度一直是均匀的，所以循环进入真空室的钢液其气体含量度一直是均
29、匀的，所以循环进入真空室的钢液其气体含量也一直在降低，但包内钢液气体含量降低的速度要比不混也一直在降低，但包内钢液气体含量降低的速度要比不混合时缓慢得多。为了获得较好的脱气效果，脱气时间必须合时缓慢得多。为了获得较好的脱气效果，脱气时间必须延长延长3 35 5倍，即倍，即U U=3=35 5。 1mq5.4.5 RH5.4.5 RH处理工艺参数处理工艺参数 。实际上真空脱气过程不可能象上述。实际上真空脱气过程不可能象上述 和和 两种极端情况，而是介于两者之间两种极端情况，而是介于两者之间的一种过渡状况，即已脱气钢液与钢包钢液部分地的一种过渡状况，即已脱气钢液与钢包钢液部分地混合，在钢包底部有一
30、层稳定的已脱气钢液，其上混合，在钢包底部有一层稳定的已脱气钢液，其上部是已脱气和未脱气钢液的混合物。部是已脱气和未脱气钢液的混合物。 据循环脱气时测定废气量计算得出的钢中含气量据循环脱气时测定废气量计算得出的钢中含气量和原始气量的比值和原始气量的比值 与与U U的关系，如图中圆点的关系，如图中圆点所示。实际的混合状况大约是所示。实际的混合状况大约是 ，也就是说，也就是说，当当U U2 23 3时，就可得到较好的脱气效果。时，就可得到较好的脱气效果。 0m1m01motCC6 . 0mq5.4.5 RH5.4.5 RH处理工艺参数处理工艺参数图5-12 钢中气体含量与循环因数的关系 q5.4.5
31、 RH5.4.5 RH处理工艺参数处理工艺参数 为了保证充分脱气，为了保证充分脱气，U U值应适当选的大一些，一般选值应适当选的大一些，一般选U U大于大于5 5。图。图5-135-13为脱氢与为脱氢与U U的关系。可见为了把氢降到（的关系。可见为了把氢降到（1.81.82 2）10-410-4，必须循环五次以上。，必须循环五次以上。 总之，循环因数总之，循环因数U U受包内钢液混合状况的影响。如果下降受包内钢液混合状况的影响。如果下降管内的钢液速度适当，使脱气后的钢液恰好流到钢液底部管内的钢液速度适当，使脱气后的钢液恰好流到钢液底部（脱气后比重增大）。（脱气后比重增大）。q5.4.5 RH5
32、.4.5 RH处理工艺参数处理工艺参数 图5-13 脱氢与循环因素的关系q5.4.5 RH5.4.5 RH处理工艺参数处理工艺参数循环流量循环流量Q （tmin-1）：指单位时间内通过真空室的钢液量。也：指单位时间内通过真空室的钢液量。也称循环速率，是一个重要的工艺参数。称循环速率，是一个重要的工艺参数。 Q主要取决于上升管直主要取决于上升管直径和驱动气体流量。如图径和驱动气体流量。如图5-14是不同上升管直径条件下，循环是不同上升管直径条件下，循环流量与驱动气体量之间的关系。流量与驱动气体量之间的关系。 镇静钢，镇静钢， Q 与上升管内径和驱动气体量存在以下关系：与上升管内径和驱动气体量存在
33、以下关系： 式中式中 Q 钢液循环流量，钢液循环流量，t/min a常数，镇静钢（测定值常数，镇静钢（测定值,如如0.02）；）； du上升管直径，上升管直径，cm； G通过上升管的驱动气体量，通过上升管的驱动气体量，Nl/min；1.50.33uQa dGq循环流量循环流量q5.4.5 RH5.4.5 RH处理工艺参数处理工艺参数钢液环流量钢液环流量Q Q公式（公式（2 2）（）（T.KuwabaraT.Kuwabara 1 1 ）：）： （5-33）（如果（如果G G的单位为的单位为Nl/minNl/min，则上式中比例系数为，则上式中比例系数为11.411.4）式中：式中：Q Q钢液循环
34、流量，钢液循环流量，t/mint/min； G G驱动气体流量，驱动气体流量，Nm3/minNm3/min； D D浸渍管内径，浸渍管内径，m m； P P真空室内压力，真空室内压力，PaPa； P P0 0吹入管位置压力，吹入管位置压力，PaPa。取取D D=0.75 m=0.75 m， P P0 0101kPa101kPa， 则理论环流量见表则理论环流量见表5 58 8。1143033114lnPQGDPq5.4.5 RH5.4.5 RH处理工艺参数处理工艺参数KuwabaraKuwabara11式的验证式的验证1 Pa7.5006103 Torr 1 Torr133.322 Pa=1.3
35、33mbar1. T.Kuwabara, et al. Trans ISIJ,1988,Vol.28, No.4:305-314. q5.4.5 RH5.4.5 RH处理工艺参数处理工艺参数1.孙亮，艾立群，黄宗泽等.钢铁钒钛，2009，Vol.30,No.2:28-32. 2.Y.G.Park,et al. ISIJ International, 2000 ,Vol. 40, No.8: 749755.表表5 58 8 钢液理论循环流量钢液理论循环流量(t/min)(t/min)驱动气体流驱动气体流量量(Nm3/min)真空室压力（真空室压力（KPa）25201270.60.051.5100
36、10411412415317521101151261361691922.51181241351471822073.5134138152164203232注：教材中真空室压力有误。例如，注：教材中真空室压力有误。例如，250250实为实为2525，q5.4.5 RH5.4.5 RH处理工艺参数处理工艺参数Recirculation Rate(3) Defined by Ono et al 2 considers the so-called plume zone (H), the distance between point of lift gas injection and the refrac
37、tory lined vessel bottom. q5.4.5 RH5.4.5 RH处理工艺参数处理工艺参数2 K Ono et al, Denki Seiko. 1981,Vol. 56,No.7, pp149-57 . 环流量公式攀钢宝钢川崎田中10：Q=K(HG5/6D2P2)1/287101149Kuwabara1：Q11.4G1/3D4/3(lnP1/P2)1/37590137渡边11：Q0.020Du1.5G0.3362.7104.6166小野11：Q3.810-3Du0.3Dd1.1G0.31H0.582.799.3147.5宫川一男12：Q0.04D1.8G0.17492.9
38、135.6三轮守13：Q0.052D1.4G0.3185112168.8攀钢130t、宝钢300t和川崎千叶厂250tRH 环流量(t/min) q5.4.5 RH5.4.5 RH处理工艺参数处理工艺参数式中 Q环流量(t/min) K物质变化系数（钢水：22.0） H吹入深度(cm) G吹氩流量(前两式Nm3/min， 其它单位Nl/min) D浸渍管直径(cm) Du上升管直径(cm)； Dd下降管直径(cm)； P1大气压力，Pa； P2真空室压力，Pa。q5.4.5 RH5.4.5 RH处理工艺参数处理工艺参数循环流量经验式的对比循环流量经验式的对比图5-14 循环流量与驱动气体流量的
39、关系循环流量与驱动气体流量的关系q5.4.5 RH5.4.5 RH处理工艺参数处理工艺参数q5.4.5 RH5.4.5 RH处理工艺参数处理工艺参数循环流量与驱动气体流量的关系 q5.4.5 RH5.4.5 RH处理工艺参数处理工艺参数 德国德马克麦索公司（德国德马克麦索公司（DEMAG MESSODEMAG MESSO）根据自）根据自已多年研究设计经验，总结出确定循环流量和浸渍管已多年研究设计经验，总结出确定循环流量和浸渍管内径的简化经验式：内径的简化经验式：式中式中 Q Q钢液循环流量，钢液循环流量，t/min;t/min; D D 浸渍管直径，浸渍管直径，m m； WW 钢包容量，钢包容
40、量，t t。 2()0.6670.05467DQW处理容量处理容量WW，t t3030120120120120200200200200300300循环流量循环流量Q Q, t/min, t/min151525253030404040405050新新RHRH装置循环流量装置循环流量Q Q 202090909090150150150150220220表5-10 RH循环流量与处理容量的关系 q5.4.5 RH5.4.5 RH处理工艺参数处理工艺参数 例如，鞍钢三厂例如，鞍钢三厂175t RH175t RH处理装置的循环流量处理装置的循环流量Q Q为：为：0.6670.667175=117t/min
41、175=117t/min，浸渍管内径，浸渍管内径D D为：为：0.054670.054671170.5=0.59m1170.5=0.59m。实际选用。实际选用D D=0.56m=0.56m。 近年来，为了提高脱碳速率与缩短处理时间，近年来，为了提高脱碳速率与缩短处理时间，RHRH处理处理的循环流量已经有了显著提高。如下表所示。的循环流量已经有了显著提高。如下表所示。q真空度 真空度：真空度：一般用一般用RHRH处理时处理时真空室内可以达到并且保持的真空室内可以达到并且保持的最小压力最小压力表示表示。对于一般钢种（对气体含量的要求不高）。对于一般钢种（对气体含量的要求不高）并不需要太高的真空度，
42、通常控制在几百并不需要太高的真空度，通常控制在几百PaPa范围内。范围内。 经验表明，钢中的经验表明，钢中的氢降到氢降到1.51.51010-4 -4以下以下，即，即低于铁低于铁素体中的溶解度极限素体中的溶解度极限，可完全，可完全排除引起白点的敏感性排除引起白点的敏感性。按照按照SievertsSieverts定律，从热力学角度考虑，真空度达定律，从热力学角度考虑，真空度达310Pa310Pa即即能满足要求。能满足要求。 考虑脱气动力学条件和其它因素的影响（如脱碳的考虑脱气动力学条件和其它因素的影响（如脱碳的要求），真空度选在要求），真空度选在66.766.7133Pa133Pa。设计。设计R
43、HRH的极限工作真的极限工作真空度一般为空度一般为66.7Pa66.7Pa。q5.4.5 RH5.4.5 RH处理工艺参数处理工艺参数q真空泵抽气能力真空泵抽气能力 真空泵的抽气能力大小，应根据处理钢种、处理容量、真空泵的抽气能力大小，应根据处理钢种、处理容量、处理时间、循环流量以及处理过程中的脱气规律来确定。处理时间、循环流量以及处理过程中的脱气规律来确定。 在确定在确定RHRH处理过程真空系统抽气能力时，除需考虑被处理过程真空系统抽气能力时，除需考虑被处理钢液放出的气体之外，还需要考虑提升钢液用的惰性气处理钢液放出的气体之外，还需要考虑提升钢液用的惰性气体和反应生成气体等。体和反应生成气体
44、等。 RHRH处理过程中各阶段所需抽气量不同，因此，一般将处理过程中各阶段所需抽气量不同，因此，一般将真空系统抽气能力按不同真空度范围分几级（如四级）设计，真空系统抽气能力按不同真空度范围分几级（如四级）设计，即在即在不同真空度下具有不同的抽气能力不同真空度下具有不同的抽气能力。q5.4.5 RH5.4.5 RH处理工艺参数处理工艺参数q5.4.5 RH5.4.5 RH处理工艺参数处理工艺参数 以鞍钢三厂以鞍钢三厂175tRH175tRH为例，在为例，在67Pa67Pa工作真空度下，抽气工作真空度下，抽气能力计算如下表能力计算如下表（漏气量约占总气量（漏气量约占总气量6 7%）。）。 175t
45、RH 67Pa工作真空度下气体来源序号气体来源气体流量 Nm3/h折算为质量流量 kg/h1提升用氩气量1322352顶枪保护用氮气101253摄像头保护用氮气30384钢液放气量225漏气量306合计(乘安全系数1.4)4501.4=630处理容量处理容量t真空泵抽气能力真空泵抽气能力Kg/h新设备最新设备最大抽气能力大抽气能力301201202002003002004005006007008006509001200表5-11 67Pa 不同处理容量时真空泵的抽气能力 q5.4.5 RH5.4.5 RH处理工艺参数处理工艺参数麦索公司所设计四级真空系统抽气能力处理容量，t真空抽气能力，kg/
46、h67Pa6700Pa13300Pa10045016002700150550260035001756503000460025075032006000q5.4.5 RH5.4.5 RH处理工艺参数处理工艺参数国内部分RH处理容量与抽气能力(67Pa)的关系6080100120140160180200220240260280300320300400500600700800900100011001200抽气能力，kg/h处理容量，tOLDq5.4.5 RH5.4.5 RH处理工艺参数处理工艺参数q5.4.5 RH5.4.5 RH处理工艺参数处理工艺参数q驱动气体流量驱动气体流量 根据右图，氩气流量按
47、下根据右图，氩气流量按下式计算：式计算： G G = = （0.750.751.01.0）S S式中：式中： G G 氩气流量，氩气流量，Nl/(mincmNl/(mincm2 2) ) S S 浸渍管内截面积，浸渍管内截面积，cmcm2 2q5.4.5 RH5.4.5 RH处理工艺参数处理工艺参数0.84 Nl/min.cm2Snorkel diameter vs heat size q5.4.5 RH5.4.5 RH处理工艺参数处理工艺参数Lift gas flow vs snorkel diameterq5.4.5 RH5.4.5 RH处理工艺参数处理工艺参数q5.4.5 RH5.4.5
48、 RH处理工艺参数处理工艺参数对于特定对于特定RH装置，装置，提升气体提升气体流量达到流量达到一定程度一定程度后对钢液后对钢液循环流量循环流量几乎不再几乎不再构成影响。构成影响。q5.4.5 RH5.4.5 RH处理工艺参数处理工艺参数q国内部分企业国内部分企业RHRH设备主要参数设备主要参数q5.4.5 RH5.4.5 RH处理工艺参数处理工艺参数主要内容主要内容5.4.1 RH5.4.1 RH法的产生及发展概况法的产生及发展概况5.4.2 RH5.4.2 RH法的冶金功能法的冶金功能5.4.3 RH5.4.3 RH法的设备法的设备5.4.4 RH5.4.4 RH法钢液真空循环原理法钢液真空
49、循环原理5.4.5 RH5.4.5 RH处理工艺参数处理工艺参数5.4.6 RH5.4.6 RH法精炼工艺法精炼工艺5.4.7 RH5.4.7 RH法的的冶金效果法的的冶金效果5.4.8 RH5.4.8 RH法的发展法的发展 q5.RH5.RH真空循环脱气法真空循环脱气法Two Vessel Model of Bath Mixing & Reactionq5.4.6 RH5.4.6 RH法精炼工艺法精炼工艺q5.4.6 RH5.4.6 RH法精炼工艺法精炼工艺RH RH 精炼工艺与制度精炼工艺与制度qRH处理工艺流程v ：转炉出钢（顶渣改性）钢包到达处理位液压顶升（浸渍管插入钢水）测温（定氧）
50、 排气开始 （按规定按时开启各级真空泵）成分、温度调整测温取样成分、温度微调处理结束（破坏真空） 测温取样液压下降钢包离开浇注v 其中，生产超低碳钢时，在RH处理过程的工艺包括： 排气开始 （按规定按时开启各级真空泵）脱碳测温取样脱氧合金化去夹杂后搅成分、温度微调处理结束（破坏真空） q5.4.6 RH5.4.6 RH法精炼工艺法精炼工艺RH法精炼工艺过程精炼前的准备精炼前的准备：真空室烘烤，电、压缩空气、蒸气、冷却水的供应，：真空室烘烤，电、压缩空气、蒸气、冷却水的供应，驱动气体和反应气体的准备及合金料斗的准备。确认准备完好后驱动气体和反应气体的准备及合金料斗的准备。确认准备完好后即可投入运
