CN105256106A - 一种rh精炼装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种RH精炼装置，所述装置包括钢包(1)和真空槽(2)，所述钢包(1)和真空槽(2)之间通过并行的上升浸渍管(3)和下降浸渍管(4)连通，所述上升浸渍管(3)和下降浸渍管(4)的横截面均为椭圆形。该装置通过改变浸渍管截面形状提高RH浸渍管的当量直径，从根本上解决钢水环流量难以得到提高的问题。

Description

一种RH精炼装置

技术领域

本发明属于RH精炼生产领域，具体地，本发明涉及RH精炼装置。

背景技术

RH精炼工艺是以最早开发此项工艺的两家德国公司Ruhstahl及Heraeus的名字命名的，它是一种用于生产优质钢的钢水二次精炼工艺。整个钢水冶金反应是在砌有耐火衬的真空槽内进行的。真空槽的下部是两个带耐火衬的浸渍管，上部装有热弯管，气体由热弯管、水冷弯头经气体冷却器至真空泵系统。钢水处理前，先将浸渍管浸入待处理的钢包钢水中。当真空槽抽真空时，钢水表面的大气压与真空槽内的压差迫使钢水朝浸渍管里流动。与真空槽连通的两个浸渍管，一个为上升管，一个为下降管。由于上升管不断向钢液吹入氩气或氮气，吹入的气体受热膨胀，从而驱动钢液不断上升，流经真空槽钢水中的氩气、氢气、一氧化碳等气体在真空状态下被抽走。脱气的钢水由于重力的关系再经下降管流入钢包，就此不断循环反复。同时，进入真空槽在低压环境状态下的钢水，还进行一系列的冶金反应，比如碳氧反应。为满足钢种要求、精确控制钢水成份，通常，RH处理中还需进行合金化处理。铁合金材料经高位料仓、称量料斗、皮带机、真空加料系统、合金溜槽，在真空状态下通过真空槽进入钢水，完成合金化工艺。

RH钢包台车在受包位接收由行车吊来的待处理钢水，受包后钢包台车开到保温剂投入位，加入铝渣，或直接开至真空槽下方的处理位置，由人工判定钢液面高度，随后顶升钢包至预定高度。进行测温、取样、定氧及测渣层厚度等操作。钢包被液压缸继续顶升，将真空槽的浸渍管浸入钢水并到预定的深度。与此同时，上升浸渍管以预定的流量吹入氩气。随着浸渍管完全浸入钢液，真空阀打开，真空泵启动。各级真空泵根据预先设定的抽气曲线进行工作。真空脱氢处理：在规定时间及规定低压条件下持续进行循环脱气操作，以达到脱氢的目标值。真空脱碳处理(低碳或超低碳等级钢水)：循环脱气将持续一定时间以达到脱碳的目标值。在脱碳过程中，钢水中的碳和氧反应形成一氧化碳并通过真空泵排出。如钢中氧含量不够，可通过顶枪吹氧提供氧气。脱碳结束时，钢水通过加铝进行脱氧。钢水脱氧后，合金料通过真空加料系统加入真空槽。对钢水进行测温、定氧和确定化学成份。钢水处理完毕，真空阀关闭，真空泵系统依次停泵，同时真空槽复压，重新处于大气压状态，钢包下降至钢包台车。上升浸渍管自动由吹氩切换为吹氮。钢包台车开至加保温剂工位，吹氩喂丝并投入保温剂。钢包台车开到钢水接受跨，行车把钢包吊运至连铸大包回转台。

RH法是一种重要的炉外精炼方法，具有处理周期短、生产能力大、精炼效果好、容易操作等一系列优点，在炼钢生产中获得了广泛应用。到目前为止，RH已经由原来单一的脱气设备转变为包含真空脱碳、吹氧脱碳、喷粉脱硫、温度补偿、均匀温度和成分等多功能的炉外精炼设备。而且随着技术的进步和精炼功能的扩展，在生产超低碳钢方面表现出了显著的优越性，是现代化钢厂中必不可少的炉外处理装置。

随着我国大型钢铁企业不断从国外引进先进RH精炼设备与工艺技术，我们发现各厂家的RH主体设备的差别很小，操作技术，消耗指标和最后的保证值都相差不大，更多的则关注是如何发挥RH的设备使用率上。目前，我国钢铁企业普遍采用高效连铸技术装备，连铸机拉速越来越快，出现了连铸生产环节等待炉外精炼环节的状况，限制了连铸机的生产效率。钢铁冶炼洁净钢的发展一直在要求增加钢水炉外精炼能力。目前宝钢炼钢RH处理比为53％左右，国外强势钢铁企业RH处理比一般高于70％，有的甚至达到90％以上。可见，提高RH的处理能力和处理比，是我国钢铁企业生产精品钢材，替代进口，最大化的满足国内市场需要，实现企业经济效益最大化和社会效益最佳化的有效途径。提高RH的处理能力是钢铁冶金行业内一项紧迫的工作。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种RH精炼装置，该装置通过改变浸渍管截面形状提高RH浸渍管的当量直径，从根本上解决钢水环流量难以得到提高的问题。

为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种RH精炼装置，所述装置包括钢包1和真空槽2，所述钢包1和真空槽2之间通过并行的上升浸渍管3和下降浸渍管4连通，其特征在于，所述上升浸渍管3和下降浸渍管4的横截面均为椭圆形。

循环流量公式：

$Q=7.43\×{10}^3\×G^{1/3}\×D^{4/3}\×{\left(\ln \frac{P_1}{P_2}\right)}^{1/3};$

Q：环流量(kg/min)、G：提升气体流量(标(m3/min))

D：浸渍管直径(cm)、P1：大气压力(pa)、P2：真空压力(pa)

脱碳速率公式： $\frac{dc}{dt}=-K_c\×(C-C_{eq});$

$K_c=\frac{Q}{V}\×\frac{a_k}{Q+a_k};$

K_c为脱碳系数(L/min)，C_eq为钢水中碳的平衡浓度(％)，V为钢水的总体积(m³)，Q为钢水的循环速率(m³/min)，a_k为脱碳反应体积传质系数(m³/min)。

从上述循环流量公式可知钢液的环流速度与浸渍管的当量直径成正比，浸渍管的当量直径越大其环流速度就越大，钢液的流量就越大。脱碳系数K_c与钢液循环流量成正比，而脱碳速率与脱碳系数K_c成正比，因此采用大直径的浸渍管对提高RH精炼效果有很大的帮助。

本发明通过将传统的圆形截面改为椭圆型截面浸渍管，提高浸渍管的当量直径，增大循环流量，提高脱碳效率为生产超低碳提供工艺保证，缩短精炼时间，减少钢包内死区，提高精炼效果。本发明通过改变国内现有的RH浸渍管形状有效提高循环流量，从而达到提高脱碳效率、减少钢包内死区、缩短处理时间等优点。

附图说明

图1为本发明RH精炼装置结构示意图；

图2为图1中A-A截面图；

图3为椭圆形和圆形浸渍管环流速度比较；

图4为椭圆形和圆形浸渍管脱碳速率比较；

附图标记：1、钢包；2、真空槽；3、上升浸渍管；4、下降浸渍管。

具体实施方式

下面以附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

如图1和图2所示，一种RH精炼装置，所述装置包括钢包1和真空槽2，所述钢包1和真空槽2之间通过并行的上升浸渍管3和下降浸渍管4连通，其特征在于，所述上升浸渍管3和下降浸渍管4的横截面均为椭圆形。

性能测试

试验钢种为IF钢，在相同的工艺条件下，针对不同浸渍管当量直径和不同氩气流量进行下试验。RH采用深脱碳处理方式，处理前测渣层厚度，浸渍管插入钢液面以下450～500mm。钢包到位后第一次测温若T≤1610℃，应先化学升温。钢包到达时[C]≥0.06％或[O]≤300ppm时，应先吹氧强制脱碳，然后转为自然脱碳。深脱碳完毕，加入铝粒终脱氧，并根据目标值调整铝含量。对椭圆形和圆形浸渍管环流速度和脱碳速率进行比较，结果如图3和图4所示。从图3可以看出圆形浸渍管的钢液循环流量远远小于椭圆形浸渍管的钢液循环流量，而在RH中，脱碳系数K_c与钢液循环流量成正比，而脱碳速率与脱碳系数K_c成正比。采用椭圆浸渍管后RH脱碳速率的变化如图4所示，从图4可以看出椭圆形浸渍管的脱碳速率高于圆形浸渍管的脱碳速率。随着时间的增加其效果越明显。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种RH精炼装置，所述装置包括钢包(1)和真空槽(2)，所述钢包(1)和真空槽(2)之间通过并行的上升浸渍管(3)和下降浸渍管(4)连通，其特征在于，所述上升浸渍管(3)和下降浸渍管(4)的横截面均为椭圆形。