1、RH 脱碳过程的工艺优化龚永民（攀钢钒提钒炼钢厂）摘 要：分析了 RH 真空脱碳过程喷溅原因并提出了控制措施。工业实践表明：在 RH 处理前期真空度较低时采用“少量多次”的增碳方式；脱碳处理的中期采用 1 700 NL/min 的提升气体流量；前期和后期采用 1 200 NL/min 的提升气体流量；将真空度在 RH 处理的前 5 min 控制为 10 000 Pa，510 min 时控制为 1001 000 Pa，1018 min 时控制为 50100 Pa 的工艺优化措施，使 RH 清理时间降低了 1.5 h，脱碳过程喷溅得到控制。关键词：RH；脱碳；喷溅0 引言由于市场需要，攀钢RH装备
2、应用于超低碳钢（ULC、IF ）生产的比例越来越大。随着超低碳钢产量日益增加，RH设备在脱气、脱碳等实践操作中出现了喷溅严重的问题。RH在处理超低碳钢的期间，碳氧反应剧烈会引起钢水在真空室内喷溅严重，喷溅起的钢液易形成冷钢并堵塞设备的抽气、冷却系统通道。当喷溅形成的冷钢达到一定厚度后，需要经常对RH设备的各种通道进行维护和清理，清理过程设备不能运行。喷溅严重已经制约了该设备的处理能力，影响了超低碳钢的产量。1 喷溅现象原因分析在真空下，原本在常压下已处于平衡状态的碳与氧再次进行剧烈的反应，从而实现碳脱氧或者氧降碳。为了既能高速脱碳，又能确保脱碳终了具有较低的含氧水平（w O30010 -6）
3、，以减少钢水氧化性夹杂物总量，通常对脱碳初的热力学条件有较严格的控制。真空处理时，各钢种对进入真空室钢水的碳氧浓度和比例关系有着严格的要求，但是受攀钢现有铁水条件和转炉硬件设施的限制，实际生产中超标现象突出，经常出现氧活度大大超过规定，碳氧关系不匹配。RH 设备通常采取加碳粉脱氧调整碳氧比例关系的现象，加剧了碳氧反应及钢水喷溅 1-3。RH 真空处理的深脱碳过程一般可分 3 个阶段：第 1 阶段为 RH 开始处理到 8 min 左右，钢液中的碳含量由 0.04%降至 0.02%左右。虽然钢液中的碳、氧含量较高，碳氧反应激烈，但因抽真空时间不长，真空度仅为 1 0002 000 Pa，脱碳往往以
4、自然脱碳方式进行，一定程度上减缓了钢液喷溅。第 2 阶段为 RH 处理过程的 1020 min，钢液中的碳含量由 0.02%左右降至 0.005%左右。在此期间真空室的真空度可达到 100 Pa 左右。尽管真空度提高对脱碳有促进作用，但是该阶段的脱碳速度主要受钢液中氧含量的限制。对于初始氧含量较高的钢种，本阶段前期喷溅剧烈。第 3 阶段为脱碳后期，RH 处理 20 min 后到处理结束。钢液中的碳含量由 0.005%左右降至低于 0.003%。该阶段碳氧反应速度极慢，即便达到50 Pa 的高真空度，对促进碳氧反应的作用也不太明显，该阶段不会发生剧烈喷溅。因 RH 处理过程的第 2 阶段碳氧剧烈
5、反应导致严重喷溅的现象，造成了系列生产问题：喷溅的钢渣将摄像孔堵死，操作人员看不清真空炉内循环状况影响工艺作业；MFB 枪孔粘渣使 MFB 枪升降受阻，难以进行吹氧作业；造成真空炉顶部集渣，迫使生产中断，清渣时间通常在 4 h 以上，严重制约了 RH 处理能力。2 工艺优化措施2.1 脱碳工艺优化从废气分析仪显示的数据可以判断 IF 钢处理过程中真空室内C、O反应的激烈程度。100 炉攀 钢 技 术 5IF 钢生产时产生的废气中 CO、CO 2 含量的平均值见图 1。从图 1 可以得出：IF 钢处理到约 57 min 时，CO 浓度达到 40% 60%的峰值，说明这时 C、O 反应激烈；处理约
6、 8 min 时，CO 浓度急剧下降；处理到 10 min 左右下降到 10%以下。在攀钢实际的钢水真空处理中，对于原始氧过高钢种，为节省处理时间，通常采取“先行集中加碳”的方式，来调整碳、氧比例关系，这进一步加剧了喷溅。0204060800 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28VCD时 间 ， minCO浓度，%COCO2图 1 工艺优化前 RH 处理过程 CO、CO 2 气体含量为了控制钢水喷溅，采取“少量多次”的增碳方式，当增碳量较大时（40 kg）分批加入增碳剂。工艺优化后的 CO、CO 2 气体含量见图 2，图 2 中CO、CO 2 气体含量最大
7、值明显比图 1 小。根据钢水CO 反应的情况，针对攀钢 RH 设备状况，在钢水处理前期且真空度较低时开始增碳，这样可控制钢水剧烈喷溅。01020304050600 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28VCD时 间 ， minCO浓度，%COCO2图 2 工艺优化后 RH 处理过程 CO、CO 2 气体含量2.2 驱动气体优化驱动气体是 RH 钢水循环动力源，驱动气体流量的大小直接影响钢水循环状态与脱碳效果。工艺优化前采用全程 1 700 NL/min 吹氩流量，由于脱碳过程中产生大量的 CO 气体，必然加剧钢水的喷溅程度。因此，在 VCD 期间 驱动气体流
8、量应先调小，随着C、O反应的减弱而适当增大。根据实际生产情况对驱动气体流量进行优化。RH 处理初期反应热力学条件较好，采用较小的驱动气体流量，一方面有利于控制喷溅，另一方面也可以减少插入管耐火材料的侵蚀。为了较好地控制剧烈喷溅又较小地影响脱碳，脱碳处理前 3 min 采用 1 200 NL/min 的循环气体流量，3 min 后升至 1 700 NL/min，脱氧合金均匀化期间采用1 200 NL/min 的流量是比较合适的，喷溅较原来减少。2.3 真空度的控制真空泵系统控制的好坏直接影响 RH 真空脱碳时钢水的喷溅程度，同时也直接关系到真空脱碳的速度。因此，控制真空泵的原则是要保证一定的脱碳
9、速度，抑制过分喷溅。在脱碳前期要避免快速启动真空泵，抑制严重的喷溅，在脱碳后期要快速降压，提高脱碳速度。反应初期，C、O反应主要由碳氧浓度、真空度等热力学条件决定。此时，钢液中的C、O浓度较高，反应较易进行，反应的决定环节为热力学条件而非动力学条件。脱碳前 5 min 真空度控制为 10 000 Pa；脱碳反应中后期，主要由真空室内 CO 分压来控制脱碳反应，所以需要较小的真空度更有利于脱碳，因此在 510 min 时真空度控制为 1001 000 Pa，1018 min 时真空度控制为50100 Pa。3 取得的效果3.1 工艺优化对脱碳的影响优化超低碳钢生产及操作工艺后，在 VCD 时间与
10、碳氧关系基本一致的情况下，RH 脱碳效果见图 3。图 3 中合格率指 RH 出站碳含量不超过0.0030%的比例，由图 3 可知，优化工艺后脱碳效果良好。n=8085 880102030405060708090100优 化 前 优 化 后合格率/%COCO2VCD 时间/minCO浓度/%COCO2VCD 时间/minCO浓度/%6 2011 年第 34 卷第 5 期n图 3 工艺优化前后脱碳效果3.2 钢水喷溅现象减轻工艺优化后有效地控制了大喷溅，真空室内粘钢明显下移，大部分粘在真空炉中部。MFB 枪孔、摄像孔、热弯管还需定期人工清理，但清渣时间平均降低了 1.5 h，工艺操作进入顺行状态。
11、4 结语1） 采 取 “少 量 多 次 ”的 增 碳 方 式 ， 在 钢 水 处 理前 期 且 真 空 度 较 低 时 开 始 增 碳 ， 这 样 可 降 低 钢 水 喷溅 。2）脱碳处理前 3 min 采用 1 200 NL/min 的循环气体流量，3 min 后升至 1 700 NL/min，脱氧合金均匀化期间采用 1 200 NL/min 的流量是可行的，RH 处理过程钢水喷溅减少。3）将真空度在 RH 处理的前 5 min 控制为 10 000 Pa，510 min 时控制为 1001 000 Pa，1018 min 时控制为 50100 Pa 有利于减少喷溅。参考文献1 Toshio
12、 kanatani顶吹氧气脱气设备用耐火材料的损毁真空处理用耐火材料译文集1997：16.2 成国光,萧忠敏,姜周华.新编钢水精炼及铁水预处理 1500 问北京：中国科技技术出版社 2007：48-49.3 Tausuto KuwabaraRH 反应器内脱碳变化的研究与操作改进 炉外精炼译文集1993：50-56.编辑 余文华收稿日期：2011-03-11中铝和力拓成立合资勘探公司中国铝业公司与力拓集团于 6 月 1 日在京签订正式协议，共同出资成立合资公司，在中国境内开展铜、煤炭、钾肥等资源的深度勘探与发掘业务。该协议是在 2010 年 12 月中铝公司与力拓集团签署的在中国成立合资勘探公司
13、的非约束性谅解备忘录的基础上签署的。根据协议，在新成立的合资公司中，中铝公司将拥有 51%的股权，力拓拥有 49%的股权，中铝公司将委任三位董事、一位监事和一位副总经理及一位财务总监，其中包括一位董事长，力拓将委任两位董事和一位负责日常运作的总经理。新公司总部将设在北京。该合资公司还需得到中国相关监管机构的批准。不过，此次签约标志着中铝和力拓在勘探领域进入实质合作阶段。力拓集团在 20 世纪 90 年代就在中国从事资源勘探活动，但由于中国此前将一些重要矿产资源列为外资禁入范围，力拓在中国的勘探业务收效甚微。此次力拓与中铝成立合资勘探公司将使其开拓中国勘探市场取得重要突破。对于中铝而言，由于其积
14、极寻求向国际矿业公司转变，联手力拓集团将加快其实现走向全球化的目标，而后者在矿产资源勘探开发方面拥有丰富的经验。此外，今后中铝与力拓的勘探目标不仅局限在国内，双方还将进一步通过其他方式，寻求在国际上进行资源勘探和开发。作为力拓公司最大单一股东，中铝充分利用双方在各自领域的比较优势，积极寻求优势互补、互利共赢的合作项目，不断拓宽合作领域，推进双方合作走向深化。2010 年 7 月，中国铝业与力拓集团签订有约束力的协议，成立合资公司共同开发并经营位于几内亚的西芒杜铁矿项目，其中中铝在合资公司持股 44.65%；2011 年 2 月，中铝与力拓合作的首船进口铁矿石抵港； 2011 年 3 月中铝与力拓签订大宗原辅材料供应合同；2011 年 4 月，力拓与中铝旗下云南铜业澳大利亚有限公司宣布，计划合资在智利进攀 钢 技 术 7行铜矿开采。此次合资勘探公司的成立，对于中铝公司和力拓集团双方进一步深化合作关系、共同提升发展实力、广泛拓展国内市场空间具有十分重要的意义。 （摘自：http:/
