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130t RH真空脱氢工艺分析与应用 摘要：介绍了攀钢130t RH真空脱氢工艺试验，并进行了有关真空脱氢的热动力学分析，完善了真空脱氢的处理模式与工艺模型。生产结果表明，在现有工艺条件下，可保证真空处理后钢中w(H)在2×10-6以下。 关键词：钢轨钢；RH；脱氢；真空度 　 为提高产品的技术含量和质量等级、增强市场竞争能力和提高经济效益，攀枝花钢铁(集团)公司(以下简称攀钢)决定淘汰落后的模铸工艺、新建大方坯连铸，实现全连铸。为了适应大方坯主要生产钢轨钢的需要，攀钢新建了1台130t RH真空处理装置与之配套。130t RH真空处理装置于2003年9月开始投入试生产，并于2003年12月达到了设计水平。针对攀钢RH真空处理装置的特点与主要钢种(钢轨钢)的工艺要求，分别从脱氢热、动力学方面进行研究，确定处理工艺及工艺参数，并通过工业试验钢轨钢加以验证与进一步完善处理工艺，取得了较好的效果。 1 RH主要设备及工艺流程 　 攀钢130t RH装置为双室平移的整体真空室结构，主要由真空系统、合金与渣料添加系统、顶枪加热系统、液压提升系统、水处理系统和自动控制系统等构成。真空系统有四级蒸汽喷射泵，为了满足脱碳及脱氢能力，第3、第4级喷射泵采用了并联形式以加强抽气能力。合金与渣料添加系统由16个高位料仓、3个称量料斗、皮带机、真空料斗、合金溜槽等构成。真空室系统采用整体真空室与插入管焊接方式，有利于减少连接部位漏气。攀钢130t RH装置主要设计参数如下： 　 处理装置型式　 双室平移下动式 　 平均钢包容量　 131.5t 　 年处理能力　 85.8万t　　　 　 平均处理周期　 24～36min 　 钢水循环量　 50～70t/min 　 抽真空时间　 4min 　 极限真空度　 30Pa 　 冷凝器用水量　 1120m3/h 　 插入管内径　 450mm 　 工艺流程如下： 　 高炉铁水→脱硫提钒→转炉炼钢→炉后处理→LF电加热→RH真空处理→方坯连铸→型材轧机 2 脱氢处理模式 　 钢轨钢在真空处理过程中主要采用的处理模式见图1，整个处理过程在循环气体流量保持恒定的条件下，真空度随时间的延长而快速降低，其目的是经过一定时间的脱气，降低钢中的[H]、[N]活度，减少夹杂物、提高钢水纯净度。 　 3 脱氢工艺分析 　 为了满足国内外市场的需要，提高企业的市场竞争力，攀钢新建的130t RH主要生产钢轨钢与低合金结构钢，采用以上处理模式能降低夹杂物与脱氢，提高产品质量。从脱氢热、动力学方面进行研究分析，影响脱氢的主要因素有如下几方面。 3.1 真空度 　 要实现钢中较低的氢浓度，根据西维茨的平方根定律，必须降低真空系统压力。钢液真空处理时，必须降低精炼容器中氢分压PH2，也就是通常情况下精炼容器中的真空度，使钢液中的氢外逸，即可达到钢液脱氢的目的。钢水在1600℃、不同氢分压下，[H]的饱和溶解度见表1。 表1　 不同氢分压下[H]的饱和溶解度 氢分压/kPa [H]的饱和溶解度/10-6 10.0 7.80 5.0 5.50 1.0 2.50 0.5 1.70 0.1 0.78 根据平方根定律及表1可知，钢中[H]含量随PH2降低而降低。因此，真空度达到0.5kPa时即可将钢中w(H)降到2.0×10-6以下，从而可消除钢材白点敏感性。在真空处理过程中，为了快速达到所需的真空度，应采取预抽真空与非压力控制方式，尽量缩短抽真空时间。 3.2 钢水温度 　 氢的溶解平衡常数KH是温度的函数，在1600℃时氢在钢液中的KH很低(KH=0.0025)，扩散速度快，所以钢液脱氢速度很快。钢液中[H]含量随钢水温度的升高而增大，因此精炼后期，应适当控制较低温度，满足脱[H]的要求。 3.3 处理时间(真空度小于0.3kPa) 　 从RH脱氢动力学方程分析，在真空度保持稳定的情况下，有效处理时间是影响终点[H]含量的关键因素，处理时间愈长，脱氢率越大。在处理工艺基本相同的情况，仅通过采取不同的有效处理时间进行试验，钢水处理时连续在线定氢进行分析结果见表2。 表2　 处理时间对真空脱氢率的影响 处理时间/min 处理炉数 平均脱氢率/% ≤10 15 63.6 11-15 70 70.2 16-20 54 78.3 3.4 循环气体流量 　 循环气体流量主要通过影响单位时间流经真空室的钢液循环量来影响脱气速度，钢液循环量计算公式为： 　 U=3.8×10—3×D1.4×Q0.31×H0.5 　 式中，U为钢液循环量，t/min；Q为循环气体流量，L/min；D为插入管的内径，m；H为循环气体用循环管长度，mm。 　 由上式可知，要提高钢水的钢液循环量，必须增大循环气体流量与扩大插入管的内径。但由于受真空室内径的限制，圆形循