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RH真空钢液循环脱气法是德国蒂森公司所属鲁尔钢铁公司和海拉斯公司于1956年共同开发成功的，命名为RH真空脱气法，简称RH法。 真空循环脱气是利用空气扬水泵的原理。首先在真空室抽真空，将钢水从浸渍管吸入真空室，接着上升管的侧壁向钢水内吹入氩气。这些氩气在钢水的高温和真空室的上部低压的作用下迅速膨胀，导致钢水与气体的混合体的密度沿着浸入管的高度方向不断降低，在密度差产生的压力差的作用下，使钢水进入真空室。进入真空室的钢水与气体的混合体在高真空的作用下释放出气体，与此同时使钢水变成钢水珠。钢水珠内欲脱除的气体在高真空的作用下向真空释放的过程中，又使钢水珠变成更小钢水珠，从而达到十分好的脱气效果。释放了气体的钢水沿着下降管返回到钢包中。钢液经过循环真空脱气，可以脱去钢液中氢等气体，并除去夹杂物。 现在的RH真空精炼炉由于增设了吹氧与喷脱硫粉剂等装置，具有吹氧脱碳、提温、脱硫、脱气、非金属夹杂物、控制钢液成分、有利于合金均匀化等功能;对钢质量有保证，可精炼出许多洁净钢种;因此，近年来，RH精炼炉发展与推广极为迅速，已成为许多钢铁公司精炼优质超低碳钢等钢种的一种普遍流行方法。目前全世界大约有200多台RH精炼炉。 RH炉剖面图（图片来源：自立股份） RH精炼设备主要由以下几部分构成：真空室、浸渍管(上升管、下降管)、真空脱气装置(真空排气管道)、合金加料装置、钢水循环用氩气喷吹装置、钢包及钢包的升降装置、真空室预热装置。操作时将带有两根浸渍管的真空室插到钢包的钢水中，由1根管送入氩气，借助于气压使钢水循环，从而达到对钢水脱气、脱碳、脱氧和调整成分的目的。 1.高速循环流动钢液冲刷侵蚀 RH精炼过程中,由于真空室抽真空,浸渍管的上升管吹Ar，使钢液产生速度很大的循环流动。例如265t的RH炉，其循环流动钢液的速度高达200t/min。高速流动的钢液会使与其接触的真空室下部、底部、喉口与浸渍管等通道的耐火材料衬受到很大的冲刷，不断地产生新的表面而使侵蚀加剧。 2.温度波动造成的结构剥落 RH精炼为间歇式生产，炉次之间的间歇时间长，会造成炉内温度有很大的波动。熔渣与耐火材料都是氧化物体系，它们之间的润湿性较好;熔渣易渗入耐火材料气孔中，并与耐火材料相互作用，形成一层很厚的与原砖(即未变层)化学、物理性质不同的致密变质层。变质层与未变层之间热膨胀性不同，当温度发生大的波动时，变质层与未变层的边界处会产生很大的应力，这些应力就导致一些平行于热面(汇作面)的裂纹产生，从而使材料开裂、剥落。这种剥落称为结构剥落。结构剥落对耐火材料衬造成的危害要比高温下熔体的熔蚀大得多。根据对各钢厂RH精炼炉用后镁铬砖的观察、测量，发现皆在距热面 10~30mm处有平行于热面的裂纹，证明确实存在结构剥落。 3.真空、吹氧对镁铬砖的损害 在RH精炼过程中，既有吹氧，又有抽真空。在抽真空时，氧压很低，镁铬砖中的
MgO、Mg0.Cr203会按上述高温、低氧压下的反应以气体形式从砖中逸出。吹氧时，氧
压较高，镁格砖中的MgO、MgO-Cr2O3会按上述高温、髙氧压条件下的反应以气体形式
逸出。在真空与吹氧条件下，镁铬砖中的一些成分的气化逸出，会导致镁铬砖中晶粒或颗
粒之间的结合减弱、松弛，导致结构恶化，在高速钢流的冲击下，很容易被冲蚀掉。 4.铁硅酸性渣对真空室下部炉衬的侵蚀 RH-OB是在真空室下部炉壁吹氧孔进行吹氧，RH-KTB是从炉顶插人的氧枪吹氧。吹
氧会使钢液中的脱碳反应C+=CO(g)加速，同时，由于CO二次燃烧，以及钢液中Fe、Si、Mn等元素氧化，使钢液升温，并形成氧化铁含量高的酸性渣FeO-SiO2-MnO-Al2O3。这种氧化铁含量高的酸性渣流动性很好，易渗入耐火材料内。 5. 脱硫粉剂的侵蚀 钢的精炼过程中都要脱硫。脱硫粉剂主要由萤石与石灰构成，属CaF2-CaO-Al2O3渣系。脱硫粉剂无论从钢包向上升管喷入，还是从顶部插入的氧枪喷入，一般都会在循环流 动的钢液中保留一定时间，以达到好的脱硫效果。这种保留在循环钢流中的CaF2-Ca〇-Al2O3 渣，熔点较低，黏度低，流动性好，对耐火材料的侵蚀与渗透严重。渗入耐火材料内的熔 渣会溶解耐火材料颗粒之间的一些结合物或基质，减弱结合，降低髙温强度，从而更易被 高速流动的钢液冲刷带走。 6.浸渍管耐火材料衬易蚀损的其他原因 浸渍管耐火材料衬是RH炉精炼过程中蚀损最快的部位。造成浸渍管耐火材料易蚀损 的原因除髙速流动钢液的冲刷侵蚀、温度波动造成的热剥落与结构剥落、真空吹氧对镁铬 砖的损害、铁硅酸性渣与含CaF2脱硫粉剂的侵蚀等因素外，还有以下一些特殊因素： (1) 由于抽真空与从浸渍管吹Ar产生的抽力，会使钢包中的碱性渣(从转炉带来 的)卷入，进入浸渍管内，而在抗碱性渣的侵蚀方面，镁铬砖并不是很好的。 (2) 浸渍管浸入钢包钢液中，浸渍管内外的耐火材料都同时处于髙温状态下,加剧了 其侵蚀与损害。浸渍管外壁一般用的是A1203含量较高的刚玉-尖晶石质整体浇注料，它 直接与钢包中的碱性渣接触，如果抗碱性渣的侵蚀性不好，渣线部位的耐火材料衬厚度会 变薄，就起不到保护浸渍管钢壳的作用，钢壳的温度就会升高，导致钢壳的过度膨胀与变形。钢壳的膨胀会引起浇注的整体衬出现裂纹，当温度波动时，这些裂纹就会扩展，钢液就会渗入钢壳，从而导致浇注料衬脱落的事故发生。而浸渍管钢壳支撑着浸渍管内砌的镁铬砖。钢壳的膨胀与变形，又会使浸渍管内砌的镁铬砖衬受力松动，使砖缝侵蚀加速。 RH炉用镁铬质耐火材料损毁机理如图所示。 RH炉用镁铬质耐火材料的损毁机理 每日一问 ►耐火材料制品 ▐ 耐火材料的抗渣性指的是什么？如何进行测定？ 抗渣性是指耐火材料在高温下抵抗熔渣渗透、侵蚀和冲刷的能力。 测定耐火材料的抗渣性方法分为静态法和动态法两类。 静态法包括熔锥法、坩埚法和浸渍法。动态法包括回转渣蚀法、转动浸渍法(旋转圆柱体法)、撒渣法、 高温滴渣法、喷渣法和感应炉法。耐火材料的抗渣性应按照国家标准GB/T 8931—2007耐火材料抗揸性试验方法进行测定。 |
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