rh脱碳过程的工艺优化

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1、攀钢技术·5·RH脱碳过程的工艺优化龚永民（攀钢钒提钒炼钢厂）摘要：分析了RH真空脱碳过程喷溅原因并提出了控制措施。工业实践表明：在RH处理前期真空度较低时采用“少量多次”的增碳方式；脱碳处理的中期采用1700NL/min的提升气体流量；前期和后期采用1200NL/min的提升气体流量；将真空度在RH处理的前5min控制为10000Pa，5～10min时控制为100～1000Pa，10～18min时控制为50～100Pa的工艺优化措施，使RH清理时间降低了1.5h，脱碳过程喷溅得到控制。关键词：RH；脱碳；喷溅0引言由

2、于市场需要，攀钢RH装备应用于超低碳钢（ULC、IF）生产的比例越来越大。随着超低碳钢产量日益增加，RH设备在脱气、脱碳等实践操作中出现了喷溅严重的问题。RH在处理超低碳钢的期间，碳氧反应剧烈会引起钢水在真空室内喷溅严重，喷溅起的钢液易形成冷钢并堵塞设备的抽气、冷却系统通道。当喷溅形成的冷钢达到一定厚度后，需要经常对RH设备的各种通道进行维护和清理，清理过程设备不能运行。喷溅严重已经制约了该设备的处理能力，影响了超低碳钢的产量。1喷溅现象原因分析在真空下，原本在常压下已处于平衡状态的碳与氧再次进行剧烈的反应，从而实现碳

3、脱氧或者氧降碳。为了既能高速脱碳，又能确保脱碳终了具有较低的含氧水平（w[O]≤300×10-6），以减少钢水氧化性夹杂物总量，通常对脱碳初的热力学条件有较严格的控制。真空处理时，各钢种对进入真空室钢水的碳氧浓度和比例关系有着严格的要求，但是受攀钢现有铁水条件和转炉硬件设施的限制，实际生产中超标现象突出，经常出现氧活度大大超过规定，碳氧关系不匹配。RH设备通常采取加碳粉脱氧调整碳氧比例关系的现象，加剧了碳氧反应及钢水喷溅[1-3]。RH真空处理的深脱碳过程一般可分3个阶段：第1阶段为RH开始处理到8min左右，钢液中的

4、碳含量由0.04%降至0.02%左右。虽然钢液中的碳、氧含量较高，碳氧反应激烈，但因抽真空时间不长，真空度仅为1000～2000Pa，脱碳往往以自然脱碳方式进行，一定程度上减缓了钢液喷溅。第2阶段为RH处理过程的10～20min，钢液中的碳含量由0.02%左右降至0.005%左右。在此期间真空室的真空度可达到100Pa左右。尽管真空度提高对脱碳有促进作用，但是该阶段的脱碳速度主要受钢液中氧含量的限制。对于初始氧含量较高的钢种，本阶段前期喷溅剧烈。第3阶段为脱碳后期，RH处理20min后到处理结束。钢液中的碳含量由0.0

5、05%左右降至低于0.003%。该阶段碳氧反应速度极慢，即便达到50Pa的高真空度，对促进碳氧反应的作用也不太明显，该阶段不会发生剧烈喷溅。因RH处理过程的第2阶段碳氧剧烈反应导致严重喷溅的现象，造成了系列生产问题：喷溅的钢渣将摄像孔堵死，操作人员看不清真空炉内循环状况影响工艺作业；MFB枪孔粘渣使MFB枪升降受阻，难以进行吹氧作业；造成真空炉顶部集渣，迫使生产中断，清渣时间通常在4h以上，严重制约了RH处理能力。2工艺优化措施2.1脱碳工艺优化从废气分析仪显示的数据可以判断IF钢处理过程中真空室内[C]、[O]反应的

6、激烈程度。100炉IF钢生产时产生的废气中CO、CO2含量的平均值见图1。从图1可以得出：IF钢处理到约5～7min时，CO浓度达到40%～60%的峰值，说明这时C、O反应激烈；处理约8min时，CO浓度急剧下降；·6·2011年第34卷第5期处理到10min左右下降到10%以下。在攀钢实际的钢水真空处理中，对于原始氧过高钢种，为节省处理时间，通常采取“先行集中加碳”的方式，来调整碳、氧比例关系，这进一步加剧了喷溅。CO浓度/%VCD时间/minCO2CO图1工艺优化前RH处理过程CO、CO2气体含量为了控制钢水喷溅，

7、采取“少量多次”的增碳方式，当增碳量较大时（＞40kg）分批加入增碳剂。工艺优化后的CO、CO2气体含量见图2，图2中CO、CO2气体含量最大值明显比图1小。根据钢水[C][O]反应的情况，针对攀钢RH设备状况，在钢水处理前期且真空度较低时开始增碳，这样可控制钢水剧烈喷溅。CO浓度/%VCD时间/minCO2CO图2工艺优化后RH处理过程CO、CO2气体含量2.2驱动气体优化驱动气体是RH钢水循环动力源，驱动气体流量的大小直接影响钢水循环状态与脱碳效果。工艺优化前采用全程1700NL/min吹氩流量，由于脱碳过程中产生

8、大量的CO气体，必然加剧钢水的喷溅程度。因此，在VCD期间驱动气体流量应先调小，随着[C]、[O]反应的减弱而适当增大。根据实际生产情况对驱动气体流量进行优化。RH处理初期反应热力学条件较好，采用较小的驱动气体流量，一方面有利于控制喷溅，另一方面也可以减少插入管耐火材料的侵蚀。为了较好地控制剧烈喷溅又较小地影响脱碳，脱碳处理前3m