真空處理

為了進一步降低鋼中氫、氧、氮等氣體和其它夾雜物，提高鋼的質量，鋼水的真空處理已成為生產優質鋼和特殊鋼的不可缺少的工藝環節。

真空處理就是把煉好的鋼液，在真空室中放置一段時間，使原來溶解在鋼液中的氣體儘量排出，以提高鋼的質量。常用下面兩種方法：

第一種：將裝滿鋼液的盛鋼桶，置於真空室中，抽成真空後靜置片刻，然後吊出真空室再行澆注。

第二種：將一盛鋼桶鋼液注入另一置於真空室裏的盛鋼桶中，利用倒桶的過程使鋼液進行較完全的脱氣，然後進行澆注。 ^[2] 

早在十九世紀末，就有人提出在真空下能更好地排除鋼中各種氣體的設想。由於當時沒有相應的真空設備和技術，這一設想直到二十世紀五十年代才得以實現。1952年西德博胡姆公司第一次建成了一台工業性的40~150噸真空澆注設備。此後，真空處理就迅速地發展起來，在世界各國獲得了廣泛的應用。真空處理設備的型式，初期是以真空澆注為主，到六十年代後期，就以DH和RH為主了，而且設備平均容量都比較大，最大達400噸。

我國從1955年開始進行鋼水真空處理的試驗。1956年相繼在撫順、大冶等鋼廠建立了盛鋼桶處理和倒包處理設備。1964年上海機修總廠自己製成了蒸氣噴射真空泵，並在冶金工業上得到廣泛應用。此後我國又安裝DH設備和RH設備。 ^[1] 

真空處理是爐外處理工藝中使用較普遍的一種。從50年代初以來，它隨着對鋼質量要求的不斷提高而迅速發展，同時，大型、高效的真空設備，特別是蒸氣噴射泵的出現又為其發展創造了條件。鋼水真空處理的方法大致可以分為四類：液麪脱氣法、滴流脱氣法、提升脱氣法和循環脱氣法。

鋼液在真空中的脱氣反應為：

脱氫：

脱氮：

脱氧：

由上述反應式可見，鋼中的平衡氣體含量與熔池温度和氣相中該氣體分壓有關。減壓是各類真空處理的基本手段。在減壓條件下，氣相中

、

、

、

分壓下降，從而可以降低鋼中的氣體含量。對脱氧來説，在減壓條件下碳氧反應平衡向產生CO的方向移動，鋼中

下降，即減壓條件下提高了碳的自脱氧能力，如圖1可見，在減壓條件下碳的脱氧能力可以提高到和硅、鋁的脱氧能力相當的水平。 ^[3] 

真空處理的方法很多，綜合起來可分為三大類：滴流處理法、盛鋼桶處理法和部分處理法。

鋼水從真空室上方盛鋼桶或中間罐以流束狀下落到真空室時，由於其周圍壓力急驟下降而使鋼水流束膨脹，表面積增大，這樣一來，溶解在鋼水中的氣體就容易逸出，而達到除氣的目的。

如圖2（a）所示是倒包處理法。其過程是先把盛鋼桶放在真空室中，並且通過鋁板（或閥門）把連通口封閉。在倒包澆注前，預先把真空室抽真空。澆注開始後，鋁板被鋼水溶化（或開啓閥門）而使鋼水注入到真空室的盛鋼桶中。

如圖2（b）所示是真空澆注法。該法與倒包處理法的不同就在於這裏用鋼錠模代替了真空室中的盛鋼桶。

如圖2（c）所示是出鋼處理法。這裏鋼水由鍊鋼爐出來通過中間罐直接流入抽真空的盛鋼桶中。

如圖3所示是盛鋼桶處理法。裝有鋼水的盛鋼桶放入真空室，然後將真空室抽成真空。由於真空的壓強下降，則氣體可從鋼水中逸出，而達到除氣的目的。對噸位較大的盛鋼桶，因受鋼水本身靜壓力的影響，盛鋼桶底層氣體不易逸出，則須用惰性氣體攪拌，以提高其除氣效果。

1956年西德Dortmund HSrder冶金聯合公司首先使用真空提升除氣法，故又稱它為DH法，如圖4（a）所示。其真空室下部有一個吸鋼管，當把吸鋼管插入鋼水後， 真空室被抽成真空，使真空室與外界大氣壓有壓力差，鋼水在此壓力差的作用下，沿吸鋼管升入真空室而達到除氣目的。當壓力差一定時，盛鋼桶與真空室之間的液麪差保持不變。然後提升真空室（或下降盛鋼桶），便有一定量的鋼水返回到盛鋼桶裏。DH法就是這樣將鋼水經過吸鋼管分批送入真空室內進行脱氣處理。真空室經多次升降， 就可使全部鋼水得到處理。 ·

1957年西德Ruhrstahl公司與Heraeus公司首先使用真空循環除氣法。故又稱為RH法，如圖4（b）所示。真空室下部有二個伸入鋼水中的管，即上升管和下降管；通過上升管側壁吹入氬氣，由於氬氣氣泡的作用，鋼水被帶動，上升到真空室以除氣，除氣後的鋼水由下降管返回到盛鋼桶裏。這樣使盛鋼桶中的鋼水連續地通過真空室而進行循環，達到除氣的目的。

上述這些處理法中，在發展的初期，滴流處理設備建造較多，但由於此設備處理鋼水温降比較嚴重等原因，到六十年代後期，DH法和RH法就迅速發展了起來。而RH法又由於幾乎原封不動地保存了DH法的所有優點，同時取消了真空室或盛鋼桶的週期性升降運動，簡化了設備，故被廣泛地用於工業生產中。 ^[1]