真空脱氣

鋼液的真空脱氣在一座特殊的真空室中進行。這個真空室內砌有耐火磚襯，其底部有兩個用耐火材料製成的並可插入鋼液中的管子，即鋼液上升管和下降管，當向上升管中通入驅動氣體，就能促使鋼包中的鋼液，經真空室而循環。脱氣設備如圖1所示：

首先將鋼水吸入真空室，接着在兩個上升管的側壁向鋼水內吹入氬氣。這些氬氣在鋼水的高温和真空室上部的低壓作用下迅速膨脹，導致鋼水與氣體的混合體的密度沿着浸入管的高度方向不斷降低，在由密度差產生的壓力差的作用下，使鋼水進入真空室。進入真空室的鋼水與氣體的混合體在高真空的作用之下釋放出氣體，與此同時，使鋼水變成鋼水珠，鋼水珠內欲脱除的氣體在高真空的作用下向真空中釋放的過程中又使鋼水珠變成更小的鋼水珠，從而達到了十分好的脱氣效果。釋放了氣體的鋼水沿着下降管返回到鋼包中。這樣循環若干次後，可將鋼液中的氣體降到相當低的水平。

在循環處理初期，要求每隔10分鐘取樣和測温各一次；在接近處理終了時，每隔5分鐘取樣測温各一次。根據取樣分析的結果，如須補加合金材料（包括脱氧劑或其他添加劑）時，可操作自動控制的加料料斗，在不破壞真空的條件下，以恆定的加料速率將合金料加入真空室中。

（1）脱氣效果較好。由於輸入驅動氣體，在上升管內生成大量氣泡核，進入真空室的鋼液又噴射成級細小的液滴，大大增加了鋼液脱氣表面積，因而有利於脱氣的進行。

（2） 温降小。一般處理温降只有30～50℃，而且在脱氣過程中還可進行電加熱，因此鋼液在爐內只需少許過熱。

（3） 處理範圍較大。用同一設備能處理不同容量的鋼液，也可以在電弧爐和感應爐內進行處理。

因為真空循環脱氣法有以上優點，所以發展較快，應用較廣。據統計投產的RH裝置已有百餘台，最大設備的處理容量是350t。我國一些工廠也選用了RH裝置，如繼大冶鋼廠首先安裝了一台60～100tRH裝置（1967年投產），之後，上海重型機器廠（1972年投產）、武鋼鋼鐵公司第二鍊鋼廠（1#RH1979年，2#RH1990年投產），和寶山鋼鐵總廠鍊鋼廠（1985年12月投產）也都安裝了這種設備。實踐證明，這種設備操作靈活，運轉可靠，處理效果較好。

在設計或使用循環脱氣裝置時，合理的選擇工藝參數對取得良好的脱氣效果，比較長的內襯壽命和降低運行費用有重要意義。

處理容量、循環因數、處理時間、循環流量、真空度和真空泵的抽氣能力等參數，是循環脱氣法在操作和設計時應考慮的主要工藝參數。

（1）處理容量是指被處理鋼液的數量，過小的鋼水量會使温度降低過快而達不到處理目的。鋼包一般容量≥30t。當鋼水容量較大時，熱穩定性較好，可以從容地進行處理，達到好的處理結果。

(2)循環因數也稱循環次數，是指處理過程中通過真空室的鋼水量與鋼包中鋼水量之比。一般循環因數為3，即經過3次循環完成脱氣過程。

(3)真空循環脱氣設備的真空室的壓力在50～100Pa左右，經過3個循環完成對鋼水的脱氣處理，每個循環需要3min，3次共需10min，再加5min進行合金化及其他操作，共需20min。因此真空循環脱氣具有處理節奏快的特點，可與轉爐治煉的節奏相配合。在電弧爐車間裏使用的真空循環脱氣設備的節奏可以慢一點。

(4)真空循環的循環流量是指單位時間內通過上升管的鋼水量(t/min)。影響循環流量的因素有上升管或下降管的直徑；提升氣體流量；提升氣體距離真空室鋼水面的距離。增加這幾個參數的值可以提高鋼水的循環流量，但是過大增加會使鋼水與氣體混合體密度太小，氣體阻塞鋼水的通過而降低了循環流量。

(5)真空泵必須有足夠的能力以保證在脱氣處理時的真空水平，保證鋼水的處理質量。

（1）脱氫 經循環處理後，脱氧鋼可脱氫約65%，未脱氧鋼可脱氫70%，使鋼中的含氫量降到2ppm以下。

（2）脱氧 循環處理時，碳有一定的脱氧作用，特別是當原始氧含量較高，如處理未脱氧的鋼，這種作用就更明顯。實測發現，鋼中溶解氧的脱除，主要是依靠真空下碳的脱氧作用。

（3）脱氮 RH法的脱氮量不大，當原始含氮量小於50ppm時，處理前後氮含量幾乎沒有變化。當氮含量大於100ppm時，脱氮率一般只有10～20%。

（4）脱氣鋼的質量 真空循環脱氣法處理的鋼種範圍很廣，包括鍛造用鋼、高強鋼、各種碳素和合金結構鋼、軸承鋼、工具鋼、不鏽鋼、電工鋼、深衝鋼等。鋼液經處理後可提高純淨度，使縱向和橫向機械性能均勻，提高延伸率、斷面收縮率和衝擊韌性。對於一些要求熱處理的鋼種，脱氣處理後一般可縮短熱處理時間。

（5）經濟效果 實踐證明，真空脱氣不會增加每噸鋼的生產成本，而對於一些鋼種，真空脱氣法可明顯的降低成本，經濟效益較好。

真空脱氣處理經過近40年的發展，精煉功能不斷擴大，已經從一個單純的脱氣設備變成一個多功能的處理設備。其快速處理的特點使它可以與轉爐的快節奏配合，真空循環處理特別適用於大批量鋼水的快速處理，與大容量的電弧爐或轉爐都可以滿意地配合。由於真空循環處理方法的優點，使它成為當今發展最快的爐外精煉設備之一，已經成為具有脱氣、脱氧、脱碳、脱硫、升温、成分控制、超低碳鋼精煉、不鏽鋼冶煉等多功能精煉設備 ^[1]  。