炉外精炼工艺包含LF、RH、VD、CAS、VOD等,RH作为炉外精炼中最为重要的一种方法,其优点是:操作方便、精炼效果良好、精炼时间短以及生产能力大等,因此RH真空精炼技术成为了洁净钢冶炼中必不可少的一环。
RH精炼技术在转炉与连铸之间起着重要的缓冲作用,对连铸的稳定生产起着重要的作用。RH精炼的主要任务:对钢水进行脱氢、脱氮、脱氧、脱碳、脱硫、脱磷、均匀钢水成分、提高钢液洁净度等。
RH精炼过程中,钢液循环流动的速度很大,使耐火材料内衬在钢液的高速冲刷中产生磨损毁坏,使内衬材料逐渐变薄从而导致材料的力学性能、抗侵蚀性能下降,同时渣液对其不断地侵蚀也加快了耐火材料的损坏,大大缩短了材料的使用寿命。 RH精炼炉对钢水精炼时长为15~40min左右,工作方式为间歇式,且炉次之间间隔时间较长,这会使浸渍管产生很大的温度变化。目前的RH精炼设备在顶部加入了烘烤设备以稳定RH炉的温度,但浸渍管离顶部太远,因此仍然会产生大幅度的温度变化,使材料受到一定的损坏。同时,熔渣会向耐火材料中进行渗透,并与耐火材料相互作用,使得耐火材料与变质层的界面处会产生很大的应力,最终导致一些裂纹产生,从而使材料开裂、剥落。 在RH精炼过程中,抽真空和吹氧交替存在。当真空室进行抽真空时,炉内氧压较低,耐火材料中的MgO、MgO·Cr2O3、MgAl2O4、CaO等会在高温、低氧压下进行反应,随后砖中组分会以气体形式从砖中逸出。当对钢水进行吹氧时,材料中的某些组分也会在高温、高氧压条件下发生反应并以气体形式逸出。耐火材料内物质的气化逸出,会使得耐火材料之间的结合力大大降低,出现结构松弛等现象,这种现象的出现,会使得耐火材料在钢液高速流动的冲击下,轻而易举的被冲蚀掉。 影响RH浸渍管使用寿命的主要原因之一就是材料的抗渣侵蚀、渗透性能。RH精炼过程中钢液中的渣会随着钢液的上升或下降而粘附在浸渍管内衬材料上,进而对耐火材料产生侵蚀和渗透作用RH精炼过程中的炉渣主要为m(CaO)/m(SiO2)在2以上的碱性渣,目前常用的内衬材料为镁铬质耐火材料。由于镁铬质耐火材料抵抗碱性渣的侵蚀能力较弱,因此材料很容易被渣侵蚀和渗透。新研制的耐火材料虽然在渣的侵蚀方面有一定提升,但是仍然有待进一步改善。 为了使钢水在精炼过程中达到更好的脱硫效果,脱硫粉剂一般都会在循环流动的钢液中保留一定时间。脱硫剂属CaF2-CaO-Al2O3渣系,主要由萤石与石灰构成。熔渣渗入耐火材料内后会溶解耐火材料颗粒之间的一些结合物或基质,减弱骨料与基质、骨料与骨料间的结合力,使得高温强度大大降低,使耐火材料更易被高速流动的钢液冲刷走。