RH真空鋼液循環脫氣法是德國蒂森公司所屬魯爾鋼公司和海拉斯公司共同開發成功的,命名為RH真空脫氣法,簡稱RH法。它是在真空室抽真空,並從浸漬管的上升管吹入氬氣,使盛鋼桶中的鋼液進入真空室,然後鋼液從浸漬管中的另一根下降管流回盛鋼桶的循環重複過程。鋼液經過循環真空脫氣,可以脫去鋼液中氫等氣體,並除去夾雜物。
RH真空處理使鋼液在真空室中循環流動,實現脫氣、脫碳、脫硫,提高純淨度等精煉目的,是一種多功能二次精煉方法。近年來,RH精煉爐發展與推廣極為迅速。例如,我國寶山鋼鐵公司有300t不同類型RH精煉爐5座,鞍山鋼鐵公司有100~260t不同類型RH精煉爐5座,武漢鋼鐵公司有4座,其他鋼鐵公司和重型機械廠也已有或正在新建不同類型RH精煉爐。
鎂鉻磚是RH爐最重要的內襯用耐火材料。近年來,隨著國際和國內環保呼聲的日益提高,作為RH爐內襯關鍵部位用材首選的鎂鉻質耐火材料,由於它產生的六價鉻對環境造成汙染,其應用正在受到日益嚴峻的挑戰。隨著高溫技術和耐火材料的發展,開發新型的無鉻耐火材料替代鎂鉻質耐火材料,一直以來是廣大耐火材料工作者關注的焦點。因此,無鉻耐火材料的開發成為近年來耐火行業的發展趨勢。
1、RH爐的概況
RH精煉爐主要由上部槽、中部槽、下部槽、環流管和浸漬管組成。它的結構示意圖如圖1所示:
圖1RH精煉爐結構示意圖
1.1RH爐的工作原理
RH爐系統設備是一種應用於生產優質鋼鋼水的二次精煉工藝設置裝備。整個鋼水的冶煉過程是在砌有耐火磚的真空槽內進行的。真空槽的下部是由兩個帶有耐火製品的浸漬管組成的。
RH爐精煉的工作流程為:在鋼水處理前,首先把浸漬管浸入等待處理的鋼包中的鋼水中。當把真空槽抽氣成真空狀態時,鋼水因其表面的大氣壓力被迫通過浸漬管中的流進真空槽內。兩個浸漬管分別為上升管和下降管。因為通過上升管不斷向鋼液中吹入氬氣,使得其相對沒有吹氬的下降管產生了一個數值較高的靜壓力差,使鋼水從上升管進入並且通過真空槽下部,然後流入下降管,並且不斷循環的反覆運行。被抽氣體由熱彎管進入氣體冷卻器冷卻後至真空泵系統排到廠房外[4]。在真空的情況下,流經真空槽部位時,鋼水中的氬氣、氫氣、一氧化碳等氣體在鋼液反覆循環過程中被抽走。同時,進入真空槽內的鋼水還進行一系列的冶煉反應過程,例如碳的氧化反應等;如此循環重複過程使鋼液得到淨化。整個RH爐工作原理的如圖2:
圖2RH爐工作原理示意圖
1.2RH爐的歷史和發展
1952年,真空冶煉技術開始應用於煉鋼上。在生產含矽量為2%左右的矽鋼時,人們發現在澆注的過程中經常出現冒渣現象,使得鋼水在軋制後產生廢品甚至無法澆注。經過多次試驗,結果證明是由鋼水中存在的氫和氮造成的。而各種真空精煉技術的出現解決了這個問題。隨著真空煉鋼技術的開發與發展,VD爐和RH爐最終成為此技術的主流。RH真空冶煉技術40多年來的發展情況見表1:
表1RH真空冶煉技術發展情況