RH脱碳率影响因素的研究.pdf

RH脱碳率影响因素的研究 杨红岗 张春亮 (山西太钢不锈钢股份有限公司技术中心太原030003) 摘要摘要简要介绍了RH精炼脱碳的原理、动力学条件，探讨了生产实践中提高脱碳率的一些的措施． 关键词 钢水；RH真空精炼；脱碳；碳含量 1 前 言 在众多的炉外精炼方法中，以脱气为主的RH设备，由于其特点得到较快的发展，从RH到RH一0B， 料科学的的发展，对许多钢的碳含量的要求越来越严格，碳作为钢中的间隙原子，其存在会影响钢的深冲性 能、时效性能和加工性能。同时为了满足连铸机连浇对节奏的要求，RH处理的时间必须限制在一定的范围 之内，因此，提高脱碳速度和降低最终碳含量一直是人们研究的对象。太钢RH真空处理过程大致分三个 过程，真空脱碳、脱氧、合金化，本文就用时较长的脱碳过程进行了分析。 2 RH脱碳原理 RH真空脱碳是利用气泡泵原理使钢液在真空室和钢包之间产生循环流动，主要靠钢水中的氧在真空 室中进行脱碳，其脱碳反应的方程式为 [C]H-[O]=CO(气)H-AGm aGm=RTInKc (1) 脱碳反应平衡常数为： ^ k。=—竺一 (2) 叫f叫o (3) W(CE)=W(CM)·exp(一Kc·出)一W(C^f)·红p(一Q／V·出) R一摩尔气体常数，8．314，J·mol一1． P。一CO气体分压 Wc、Wo一钢中C、0的质量百分数 Q一循环流量 t一脱碳时间 V一进入RH真空室内钢液体积 CM一真空脱碳前碳含量，％ Ce一真空脱碳终点碳含量，％ 脱碳反应的限制性环节。 ×下降管截面积，根据上述公式可以看出，碳氧反应的平衡常数和CO分压、碳氧积、温度有关系，而终点碳 与碳氧反应平衡常数、温度有关，脱碳速率随常数K、处理时间t增大而增大。当碳氧反应的平衡常数一定 46 为促进RH沸腾处理的脱碳过程，必须加速碳从钢包向真空室的传输，这可以通过增加循环流量Q、真 空度、提高处理温度来实现。 3脱碳的影响因素 3．1真空度对脱碳的影响 真空室的真空度是靠真空泵的抽气能力来实现的，所以抽气能力的大小及速度直接影响着脱碳速度，尤 其是前期的脱碳。较大的抽气能力可以使真空室在短时间内获得较高的真空度，即快速提高真空度，气泡长 大和上升速度加快，同时CO离开相界面向气相扩散速度也越大，脱碳速度得到较大提升。图1中显示压降 率增加后，相同的初始碳钢水脱碳情况的比较，开始钢液中的碳含量0．04％左右， 氧含量比较高，因此碳氧反应激烈，喷溅严重，它们在钢液中的扩散又不是限制性环节，因此脱碳往往为自然 脱碳方式。之后继续降低压力到4×102Pa的压力，深处理时再将压力降低到67Pa甚至更低。将压降率提 高后，在相同的时间里，尤其是开始阶段，脱碳效果保持要好一些。 0．01 0．02 O．03 O．04 赴理时I乱min [c】，蕾 图1不同降压方式对脱碳的影响 图2RH真空脱碳趋势 由于RH脱碳主要靠C—O反应，所以通过调整CO分压可以加快脱碳的速度。当RH炉压力不同从 低，碳氧积迅速减小，在保证足够脱碳氧的情况下，碳可以脱到很低。 3．2脱碳时间对脱碳的影响 从式(3)中可以看出，当保持脱碳常数不变的情况 下，延长真空处理时间是可以降低碳含量的，图3给出 RH真空吹氧脱碳的钢液碳含量与真空处理时间的关系。 爨 当真空处理时间约25min时，钢液的碳含量在0．002％左 ^