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RH真空处理过程中钢水的清洁度 摘要: 针对300吨RH处理装置处理低碳铝镇静钢，对处理前后钢中总氧，夹杂物的变化进行了研究，讨论了纯脱气时间和钢包渣成分对钢水清洁度的影响，并用简单的数学模型对如何改进RH操作以提高钢水清洁度进行了预测。 关键词：RH，清洁度，夹杂物，钢包渣成分 1 前言 　 RH(德国Rheinstahl Heraeus公司的简称)真空处理技术是西德于1959年开发成功的一种钢水真空处理技术。40多年来，该技术在各国钢厂得到广泛的应用。目前世界各国钢厂共有100余台RH真空精炼处理装置在运转。RH法发明当时的主要目的是去除大型、高级铸锻件和优质轧材用钢中的氢和非金属夹杂物。40年来，由于对该法的不断探索和开发以及RH设备的不断完善，它的功能也逐渐在扩展，目前已用于钢水的脱碳、脱氧、成分控制、吹氧升温、超低碳冶炼、脱硫磷和改变夹杂物形态等方面。可以说，RH已经由单纯的脱氢装置发展成为多功能的二次精炼装置。近年来，我国的钢水真空处理技术也有了较快发展。本文针对300吨RH处理装置处理低碳铝镇静钢，对处理前后钢中总氧，夹杂物的变化进行了研究，讨论了纯脱气时间和钢包渣成分对钢水清洁度的影响，并用简单的数学模型对如何改进RH操作以提高钢水清洁度进行了预测。  图 1 铸坯中总氧含量与RH处理纯脱气之间的关系 　 2 纯脱气处理时间对铸坯总氧含量的影响 　 关于纯脱气时间多长合适，这要视具体要求而定，做为一般的低碳铝镇静钢(铸坯中总氧T[O]40ppm以上)，纯脱气5min就可以了；若要生产坯中T[O]20ppm的低碳铝镇静钢，纯脱气时间要10min以上。 　 图1为多次工业试验得到的铸坯中总氧含量与RH处理纯脱气时间的关系。可以看出，随纯脱气时间的增大，铸坯中总氧先降低而后又升高。这说明针对目前的RH装置有一个最佳纯脱气时间。从图中看出，最佳纯脱气时间在8～12min之间，此时铸坯中的总氧能够达到20ppm以下。 　 图1的结果说明并非纯脱气时间越长越好，原因可能为：随着真空处理的进行，钢水中大颗粒夹杂物不断大量上浮去除，若进一步进行钢水循环，由于钢渣界面处夹杂物浓度已经很高，远大于钢水中夹杂物的浓度，则可能使得已到达钢渣界面的夹杂物重新返回到钢水中。长时间的RH处理也必然要腐蚀钢包内衬，给钢水带入外来夹杂物。 　 理论上，纯脱气时间至少应大于钢水的混匀时间，由文献知，RH处理过程中钢包钢水混匀时间τ(s)为： 　 τ=730045·ε-0.45 　　(1) 　 钢水搅拌强度ε(W/t)为： 　 ε＝(7240Q·(Q/D) 2)/W? 　(2) 　 式中：D，浸渍管直径，50cm；Q，钢水环流量，t/min；W钢包钢水重量，300t。 　 关于钢水环流量，可以用下面的回归公式来计算： 　 Q＝0.00605·G1.38 　　　　(3) 　 式中G为吹氩流量，一般为1200Nl/min，计算得到钢水环流量Q＝107.4t/min，混匀时间τ＝360s＝6min，即RH真空处理纯脱气时间最好要大于6min。 3 RH的处理前后钢水清洁度的评价 3.1 钢中总氧含量T[O] 　 RH真空处理前后钢水中T[O]去除率与纯脱气处理时间的关系示于图2，可以看出： 　 ①处理前钢水中T[O]一般在300～600ppm之间,平均值为429ppm(注：这一平均值仅有统计意义，并无实际意义，因为每次试验的工况有所区别，严格上讲不能进行平均，这里只是作一个大致的说明)。处理后钢水中T[O]一般为50～120ppm，平均为79.27ppm，近似为80ppm。 　 ②处理前T[O]越高，处理后T[O]越高。 　 ③随纯脱气时间的延长，总氧去除率(ηT[O]=[(T[O] 处理前-T[O] 处理后)/T[O] 处理前]×100%)逐渐升高，但到一定时间后(约12min以后)，随纯脱气时间的继续延长，总氧去除率反而下降，这说明有一个最佳纯脱气处理时间，在10～12min之间，这与图1的研究结果相一致。 　 图2 纯脱气时间与钢水中总氧的去除率 　 图3 RH处理纯脱气时间与微观夹杂物去除率 　 3.2 钢中微观夹杂物(MII) 　 RH真空处理前后钢水中微观夹杂物(MII)去除率与纯脱气处理时间的关系示于图3，可以看出： 　 ①处理前钢水中MII一般在12～30个/mm2之间，平均值为21.4个/mm2；处理后钢水中MII一般为4～10个/mm2，平均为7.32个/mm2。 　 ②处理前MII越高，处理后MII越高。 　 ③随纯脱气时间的延长，微观夹杂物的去除率先是逐渐升高，但到一定时间后，约在5～12min之间时，微观夹杂物去除率变化不大，纯脱气时间大于12min以后，MII去除率又升