RH精炼炉工艺办法.ppt

目录 RH炉外精炼概述 RH主要设备及功能 RH耐火材料 RH工艺参数的选择考虑因素 RH工艺原理 RH模型研究 国内主要钢企RH情况 典型钢种的RH精炼 RH生产过程事故处理 RH炉外精炼概述 钢铁冶金工艺路线钢铁冶金工艺路线 RH炉外精炼概述 大型联合企业冶炼工艺流程大型联合企业冶炼工艺流程 RH炉外精炼概述 特殊钢厂冶炼工艺路线特殊钢厂冶炼工艺路线 脱硫 RH炉外精炼概述 短流程钢厂冶炼工艺路线短流程钢厂冶炼工艺路线 RH炉外精炼概述 炉外精炼的概念及目的炉外精炼的概念及目的 概念 炉外精炼就是将转炉 或电炉 中初炼的钢水移到另一反应器中进行精炼的过 程 也称二次精炼 目的 把传统的炼钢方法分为两步 即初炼 精炼 初炼 在氧化性气氛下进行炉料 的熔化 脱P 脱C和合金化 精炼 在真空 惰性气体或可控气氛的条件下进行 深脱C 去气 脱氧 去夹杂物和夹杂物变性处理 调整成分 控制钢水温度等 从而优化工艺和产品结构 开发高附加值产品 节能降耗 降低成本增加经济效益 RH炉外精炼概述 炉外精炼的分类炉外精炼的分类 按精炼手段分类 常压下处理法 真空精炼法 真空和加热法 渣洗法 合成渣洗 同炉渣洗 Ar精炼法 Gazal CAB AOD CLU 脱气为主 钢包除气法 DH RH 脱C O 气为主 VOD RH OB RH PI ASEA SKF VAD LF RH炉外精炼概述 炉外精炼的分类炉外精炼的分类 按精炼的主要用途分类 3 DH RH 不同形式的流滴去气法 和真空吹Ar法 可脱除钢中气体 氧 和夹杂 但无加热设备 适应于普通钢 和中低合金钢的真空脱气处理 4 同炉渣洗法主要用于电炉出钢过 程中对钢水脱S 脱O和去除夹杂 2 桶炉 VAD VHD 和LF具备加 热搅拌功能对温度控制灵活 可去气 脱氧 去除夹杂和合金化 1 AOD CLU VOD RHOB和 VODC适合冶炼低碳和超低碳钢 RH炉外精炼概述 炉外精炼的主要手段炉外精炼的主要手段 RH炉外精炼概述 炉外精炼的主要手段炉外精炼的主要手段 各种真空精炼方法的技术比较 现代RH传统RHVDVODDH真空钢包炉 碳含量 10 6 15 200 05 1 0 5030 4040 50 最大脱碳速率 min 10 350 1 0 1500 200 080 09 脱碳时间 min 13 15无脱碳功能40 5015 2020 脱氢能力 10 6 1 0 1 5 2 0 2 0 2 0 2 0 钢中T O 10 6 15 25 10 30 30 30 脱硫率 40 60080 9080 9070 8580 90 化学加热有无无有无无 相对投资成本10 8 0 90 5 0 60 6 0 70 4 0 50 3 0 4 相对操作成本1 11 21 01 20 90 8 RH炉外精炼概述 炉外精炼的主要手段炉外精炼的主要手段 新一代钢铁材料的发展趋势是 超洁净 高均匀和微细组织结构控制 RH可以 满足各类高品质钢材洁净度的要求 对于同时要求超低碳 超低硫的钢种 如电工硅 钢 和同时要求超低碳 超低氮的钢种 如IF钢 以及同时要求低碳 低硅的钢种 如涂镀钢板 RH是唯一最佳的精炼设备 而对于要求氧 硫含量的钢种 如低合金 高强度钢和特殊钢 可以选择RH也可以选择LF VD 或LF RH 而对于不锈钢冶炼 VOD是最佳的冶炼设备 但日本许多钢厂也采用RH取代VOD生产不锈钢 RH炉外精炼概述 炉外精炼的主要手段炉外精炼的主要手段 各种高品质钢的性能和洁净度要求及其相适应的精炼方法 钢 类代表 钢种 技术特点 纯净度要求 10 6 精炼 工艺 性能指标 S BrEL 超低碳钢IF钢要求同时降低钢中 C N 和T O C 20 N 20 S 50 T O 20 dS40 低碳铝镇静 钢 TIRP钢 准确控制成份 夹杂物和 组织结 构 保证表面质 量 C 0 2 Si 0 03 Mn 1 5RH4508000 926 低合金 高强度钢 X80 X100 超低硫精炼 严格控制钢 中夹杂物和钢材组织结 构 S 10 P 80 O 20 N 50 H 1 LF RH LF VD 55069021 高级电工钢35W230 要求同时降低C N含量 和S含量 精确控制成份 和析出物形态 C 24 S N 30 Si 2 6 2 9 S 10 N 25 RH P1 5 50 W kg 2 20 B50 T 1 68 超纯铁素体 不锈钢 409L 444 严格控制钢中C N和S的 含量 降低晶间腐蚀 C N 120 S N 80 VOD RH 2204001 430 特殊钢 轴 承钢 GCr15严格控制钢中T O含量 夹杂物和碳化物析出 提 高疲劳寿命 T O107 RH炉外精炼概述 炉外精炼的主要手段炉外精炼的主要手段 目前 RH已成为世界上最主要的炉外精炼设备 其特点是 精炼功能强 处理 能力大 处理周期短 处理后钢水的洁净度水平高 因此在世界上广泛的应用于转炉 炼钢厂 并成为生产低碳冷轧钢板所必须的炉外精炼设施 和其它真空精炼设备相比 RH的处理时间最短 处理后钢水的洁净度最高 从投资成本比较 现代RH比传统 RH略有增加 但和其它真空精炼设备相比 投资成本约高出50 但其操作成本低 于传统RH 与VD炉大体相当 RH炉外精炼概述 RHRH的发展简史的发展简史 RH真空精炼技术起源于50年代 1957年阿尔贝德公司申请了钢水真空精炼脱气法 的技术专利 这是真空脱气法发展的开端 1958年德国 Rheinstahl 莱茵钢公司 和 Heratus 赫拉乌斯 真空泵厂合作成功 地进行了工业性生产实验 取得了可喜的处理效果 在1959年德国冶金工作者协会 上引起了同行的极大关注 定名RH 以后各国都在真空循环脱气法上开展了研究 其中以日本发展最为迅速 新日铁在 1972年发明了RH OB法 能起到铝升温的作用 80年代中期 大分厂 名古屋厂为了得到低硫钢水 采用喷吹脱硫剂的方法生产出 S 10ppm的RH钢 80年代后期 90年代初期 日本川崎发明了RH KTB 实现了 二次燃烧和吹O2脱C 和KPB MFB 用顶枪喷吹脱S剂 中国的RH发展是在90年代以后开始的 但近几年来随着低碳钢在市场上所占比例越 来越高 RH的用途越来越广 目前 一般中 大型钢厂都配置有RH炉 RH新技术的发展 新日铁发明的KPB MFB 利用外加能源介质 实现了处理位上 的真空槽烘烤 其吹氧脱碳的功能 使生产出C 20ppm的超低碳钢 RH炉外精炼概述 RHRH的发展简史的发展简史 DH Dortmund H rde 1956 at the Dortmund H rder H ttenunion DH OB Dortmund H rde with Oxygen Blowing RH Ruhrstahl Heraeus RH精练法是德国钢铁公司Ruhrstahl和Heraens 联合于1958年成功开发的真空循环脱气法 RH OB Ruhrstahl Heraeus with Oxygen Blowing 1972年新日铁室兰厂根据VOD 生产不锈钢的原理 开发了RH OB真空吹氧技术 RH KTB Ruhrstahl Heraeus Kawasaki Top Blowing 1986年日本原川崎钢铁公司 现已和NKK重组为JEE公司 在传统的RH基础上 成功地开发了RH顶 吹氧 RH KTB 技术 将RH技术的发展推向一个新阶段 RH MFB Ruhrstahl Heraeus Multifunctional 1992年日本新日铁 公司广畑厂在日本 原川崎公司开发RH KTB精炼技术之后 为降低初炼炉的出钢温度以及脱 碳的需要 开发了多功能喷嘴的RH顶吹氧技术 RH炉外精炼概述 RHRH的发展简史的发展简史 RH OB法 1972年新日铁室兰厂依据VOD技术生产不锈钢原理 开发了RH OB真空吹氧技术 图 是RH OB法示意图 其与 转炉配合 用于生产含铬不锈钢 紧接着新日铁大分厂在室 兰厂基础上发展了RH OB真空精炼工艺技术 利用RH OB 真空吹氧法进行强制脱碳 加铝吹氧升高钢水温度 生产铝 镇静钢等技术 从而减轻了转炉负担 提高了转炉作业率 降低了脱氧铝耗 我国宝钢1985年11月投产的RH装置即采 用了RH OB技术 可处理40多个钢种 按照新日铁和曼内 斯曼企业标准检验 钢种合格率为99 3 钢管钢等钢种的 杂质物明显减少 RH OB吹氧技术由于脱碳速度快得到了 迅速推广 但同时也暴露了其自身的弱点 即RH OB喷嘴 寿命低 降低了RH设备的作业率 喷溅严重 RH真空室易 结瘤 辅助作业时间延长 要求增加RH真空泵的能力 这 些问题阻碍了RH OB真空吹氧技术的进一步发展 RH炉外精炼概述 RHRH的发展简史的发展简史 RH IJ法 1982年 徐匡迪发表了RH IJ技术的实 验室报告 同年 新日铁开始研究此组合技 术 并于1985年开始工业性实验 RH IJ技术 即RH喷粉技术 图 是RH IJ技术的示意图 这项技术可在一次操作中同时完成脱硫 脱 氢 脱碳 减少非金属夹杂和调整成分的目 的 RH炉外精炼概述 RHRH的发展简史的发展简史 RH PB法 新日铁名古屋厂于1987年研制成功RH PB法 不仅可以生产出超低硫 极低碳和超 低磷钢来 而且在处理过程中氢含量也是降 低的 它利用原有RH OB法真空室下部底吹 氧喷嘴 使其具有喷粉功能 依靠载气将粉 剂通过OB喷嘴吹入钢液 RH真空室下部装有 两个喷嘴 可以利用切换阀门来改变吹氧方 式还是喷粉方式 同时通过加铝可使钢水升 温 此法还具有良好的去氢效果 不会影响 传统的RH真空脱气的能力 更不会有吸氮之 忧 RH炉外精炼概述 RHRH的发展简史的发展简史 RH KTB法 由于RH操作过程中钢液温降比较大 因 此采用普通的RH真空脱碳工艺 就要要求转 炉较高的出钢温度 1986年 日本川崎钢铁 公司为满足汽车工业的飞速发展 要求努力 降低钢板中的碳含量 以保证冷轧板具有良 好的塑性 拉伸性 非时效性 为改进冷轧 超低碳钢的生产工艺 开发出了RH KTB真空 吹氧技术 将RH技术发展推向一个新阶段 第一台RH KTB真空吹氧设备安装在川崎钢铁 公司千叶厂 KTB法是用水冷氧枪向真空室 内的钢液供给氧气的工艺方法 如图所示 RH炉外精炼概述 RHRH的发展简史的发展简史 RH KTB法 与常规的RH工艺相比 应用RH KTB的效果主要有 在RH KTB方法中 有30 的氧用于CO气体的二次燃烧 二次燃烧率达60 使RH处理过程中的热损失得以补偿 因此可降低转炉出钢温度约26 提高脱碳速率 在不延长RH真空处理时间的条件下 可在较高转炉出钢含碳量 下生产超低碳钢 实践证明 使用RH KTB工艺时 转炉出钢终点 C 含量可从 0 025 提高到0 05 因而可以使转炉的负担减轻 应用RH KTB法 稳定地降低脱气结束时渣中的 TFe 和钢水中的T O 从而 使连铸时由于钢水中的Al2O3造成的浸入式水口的堵塞得到缓解 提高了板坯 的表面质量 RH炉外精炼概述 RHRH的发展简史的发展简史 RH KTB法 减轻了RH真空室的冷钢粘结 以前 RH真空室内粘附的残钢成为精炼超低碳 钢时增碳的原因 另外 在修补时由于真空室下部槽的更换和真空室上部砖的 拆运 需要长时间清理残钢 造成RH运转率低 用RH KTB氧枪后 不仅可以 使在KTB处理期间形成的残钢量少 而且还可以为处理凝聚在真空室内壁形成 的残钢提供一种有效的清理工具 从而提高了真空室的寿命 减少耐火材料的 消耗 减少脱氧耗铝量 由于KTB法处理后钢中 O 比普通RH低100 10 4 可节约用 铝量0 1125kg t钢 RH KTB法与RH OB法相比有很大进步 RH OB吹氧 其 氧气利用率不如RH KTB 二次燃烧效果也很微弱 为补偿RH处理过程中的温 降 需要配合向真空室加Al吹氧来升温 但容易造成。