随着超低碳钢特别是IF钢(无间隙原子钢)需求量的快速增长，对RH(真空循环脱气精炼法)终点碳含量降至极低范围提出了更严格的要求。因此研究RH快速深脱碳技术对于生产IF钢具有重要意义。

　　促进脱碳的研究可以从两方面进行：一方面是增大环流量，另一方面是增大体积传质系数。增大环流量的有效措施包括扩大插入管内径和增加吹气量、降低真空室的压力，但是当碳含量降到20ppm后存在脱碳滞止现象。此时，通过增大环流量的方式促进脱碳效果并不明显。为获得碳含量小于10ppm的极低碳钢，可以考虑增大体积传质系数，由于增大反应物的传质系数并不容易，更可行的是增大反应界面的面积。

　　如何扩大反应界面是提高反应速度的限制环节。为了解决这一问题，达到深脱碳的目的，人们开发出了微气泡法。例如，采用喷吹氢气向钢水增氢，进而利用真空脱氢产生的微气泡增大脱碳反应界面的面积，促进脱碳反应进行;微气泡还可以吸收钢中气体，黏附细小夹杂物，使其上浮与钢水分离。此种方法效果较好，但操作难度大，一旦操作不当易造成钢水增氢。

　　鞍钢股份炼钢总厂三工区l号RH-TB(吹氧升温)开始设备建设于1998年，并于1999年底热试车投入使用。2006年2号RH-TB投产，其采用大罐旋转台快速换罐、真空室平移、多功能氧枪等技术。超低碳钢的生产工艺流程是复吹转炉冶炼—RH-TB精炼—板坯连铸。研究人员以该工区RH为研究对象，分析了影响RH快速脱碳过程的各种因素，并采取了快速脱碳技术。

　　RH快速深脱碳影响因素

　　最佳初始钢水成分。为使RH处理达到最佳的效果，须对钢水初始碳、氧含量加以控制。RH初始碳含量过低则导致转炉负荷增大、钢水过氧化严重，过高则导致RH在既定的脱碳时间内达不到要求的碳含量。

　　转炉吹炼过程中溶解的氧同时跟溶解的碳和铁发生氧化反应，当转炉终点碳含量达到某一临界值时再进行吹炼，钢水碳含量不再降低，吹入的氧气主要用来氧化钢液中的铁，这一临界值被称为转炉临界碳含量。根据碳和铁的选择性氧化可以求出转炉的临界碳含量。通过计算，研究人员得出转炉平均终点温度1670℃时相应的临界碳含量为0.025%。因此，在冶炼超低碳IF钢时转炉终点目标碳含量不应低于0.025%。如果低于这个值，转炉负荷增大，降碳困难并且钢水过氧化严重。

　　提升气体流量。提升气体量主要是通过调节循环流量的大小来影响RH脱碳反应。关于循环流量的计算公式有很多，基本上在所有的公式中循环流量Q与提升气体流量G的指数都成正比例关系。由于国外研究者提出的公式考虑到真空室压力对循环流量的影响，循环流量Q选用其提出的公式进行计算。结果显示，增大提升气体流量引起循环量增加的百分比与提升气体流量的关系成反比，提升气体流量超过1200L/min时，随着提升气体量的增大引起的循环流量的增幅趋于定值;当提升气体流量超过1700L/min时，提升气体流量每增加100L/min引起的循环流量的增幅小于2.0%;当提升气体流量超过3400L/min时，提升气体流量每增加100L/min引起的循环流量的增幅小于1.0%。有研究认为，提升气体流量在真空室压力降至1500Pa(约为开始抽真空4min~5min)后才有明显影响。因此在开始抽真空前5min保证提升气体流量大于等于1200L/min，之后再增至1700L/min以上，根据国外的经验一般不超过3400L/min。

　　RH真空度的变化。由碳氧反应达到平衡时的碳氧浓度积可知，只有降低RH真空室内CO气相分压，才能促使碳氧反应继续进行。该工区RH-TB处理过程采用大泵抽真空，并采取手动和自动控制相结合的方式，提高真空室内的排气速度，快速提高真空度，迅速降低真空室内气相中CO分压，促使钢液中的碳氧反应，达到降低钢液碳含量的目的。结果显示，仅用3.5min时间，真空室内真空度就可以达到1kPa以下，钢液中的碳含量由0.041%快速降至0.016%左右;继续抽真空至19min，真空度可以达0.12kPa，为深脱碳提供有力的保证。

　　顶渣氧化性的影响。在生产超低碳钢时，一般要求在RH处理前进行渣改质处理以减少高氧化性的顶渣对钢水的污染。在改质后，渣中FeO和MnO含量大幅降低，与之平衡的钢水溶解氧必然降低。同时在改质过程中部分改质剂直接与钢水作用也会使钢水溶解氧降低。

　　向真空室内钢液表面吹氧。在脱碳后期，钢液中的[C]由0.003%左右降至0.001%以下。该阶段碳氧反应速度极慢，溶质扩散是脱碳反应的限制性环节。提高真空度的促进作用不明显，且碳氧反应已经转移到钢液表面。因此须要采用强制脱碳手段加速脱碳反应。研究表明，在RH脱碳后期采用顶枪吹氧技术保持钢液中[O]浓度控制在0.02%~0.04%，才能达到强制脱碳的目的。目前该工区RH真空吹氧脱碳时，供氧流量(标态)为2000m3/h，保持钢液中的[O]在0.026%以上。

　　延长脱碳反应时间。真空处理时间越长，钢液碳含量就越低。该厂RH真空吹氧脱碳工艺实践表明，当真空脱碳处理时间为22min左右时，钢液中的碳含量由0.016%左右降至0.002%左右。

　　RH-AS喷粉快速脱碳降本增效

　　近年来，鞍钢在RH快速脱碳领域开展了许多研究，其中，RH-AS(特吹喷粉)技术就是其中一项重要工作。RH-AS即对RH上升管的提升气体管路进行优化设计，并采用Ar(氩气)为载体喷吹各种有益的炼钢熔剂，从而加速脱碳反应的技术。

　　RH-AS工艺可以实现快速脱碳。若以30ppm的碳含量为一个脱碳目标。其中对比罐次能够达到上述目标的罐次只有2罐，占总试验罐次的13.33%;而试验罐次能够达到上述目标的罐次有13罐，占总试验罐次的86.67%。另外，从脱碳幅度来讲，采用RH-AS工艺处理后，钢水中的C含量有着较为明显的降低。如在初始平均C含量为42ppm和58ppm时，RH-AS工艺处理后钢液中的平均C含量为25.53ppm左右，而对比罐次处理后平均C含量为48.47ppm。此外，有研究表明，当钢液中的活度氧小于50ppm以后，RH脱碳处于一个极其缓慢的过程中。而本研究将钢液中活度氧控制在50ppm左右进行脱碳处理，对比罐次与试验罐次在脱碳前后钢液中活度氧的水平基本相同甚至试验罐次钢液中氧活度更低的情况下，可见RH-AS工艺处理后脱碳效率更高。

　　研究表明，RH-AS工艺应用7min就可以达到常规处理工艺脱碳处理10min的结果，显然在现有工艺条件下，RH-AS处理工艺加速了脱碳进程，缩短了脱碳处理时间，这一点对于工业生产尤为重要。由此，它可以改变目前的生产节奏，如目前ST13这一钢种在RH精炼处理时间为20min，而采用这一工艺后，平均处理时间可以缩短为17min，若一个浇次是6罐钢，这样就可以节约生产时间18min，完全可以多生产一罐同类钢种。另外，RH-AS工艺初步估算可以实现吨钢成本降低3元~5元。

　　采用RH-AS非氧脱碳工艺处理后，RH的全氧水平与对比罐次相比变化不大。但是，对于中包试样，同一钢种(ST13)在RH-AS处理后全氧水平得到了显著降低。而且在采用RH-AS工艺处理后，铸坯的T[O]发生显著变化，铸坯的最低T[O]值可以达到8ppm，这对于采用常规工艺生产低碳铝镇静钢来说是很少见的。

　　(来源：炼钢)