随着汽车工业的迅猛发展.轿车用IF钢需求量大增。鞍钢在冶炼、轧钢设备改造逐步完善的前提下,大力调整产品结构,开发了高附加值IF钢。鞍钢于2001年底进行了IF钢的冶炼试验.但RH脱碳成为限制环节;2002年立项研究,在试生产中逐步摸索出快速提高RH真空度、增大驱动气体流量等深脱碳的方法，形成了R H脱碳技术。

1影响RH脱碳因素的分析

1.1脱碳反应热平衡

　 脱碳反应热力学平衡公式为:

　 [C]+[O]=CO

　 超低碳钢水以无限稀溶液为标准态，1873K时.可整理出下式:

　 P_[C]·P_[O]=0.0024P_CO　　　

　 当P_CO降至110Pa时.能得到[C]≈0.01%的平衡浓度。但RH处理终点碳浓度高于此值,说明脱碳受动力学条件限制,增大脱碳反应速率成为关键问题。

1.2脱碳速度常数及环流速度

　 据文献介绍，脱碳反应速度常数K_e可用下式表示:

　 K_e=(Q/W) ×ρ×αK_e /(Q+ρ×αK_e)

　 式中Q—钢水环流速度，kg/s;

　 W—钢包内钢水量，kg;

　 ρ—钢水密度，㎏/m³;

　 αK_e—脱碳反应容量系数，m³ /_S 。

　 由上式可知，增大环流量可提高反应速率。

　 据K uwab ar a的研究.环流速度Q可用下式表示:

　 Q= η·D4/3G ^1/3·T·ln(Po/P)

　 式中η—常数，7.44×10³;

　 D－RH浸渍管内径，m;

　 G—驱动氩气流量，m³/s;

　 T－钢水温度，K;

　 Po—吹入氩气处的静压，Pa;

　 P—槽内压力，Pa。

　 由上式可知,增大浸渍管内径、驱动氩气流量和提高真空度等可增大环流速度。

1.3内部脱碳

　 根据K uw abura内部脱碳模型.桶口善彦推导出真空槽内部脱碳的碳浓度公式:

C_v=(P+ P_co)/(K·O_v)

　 式中P_co—CO气泡生成压力，Pa;

　 K －C与O反应的平衡常数，×l0²Pa% ;

　 O_v—真空槽内钢液氧浓度，%。

　 由上式可知,提高真空室的真空度及把氧浓度高的钢液快速输送到反应区,有利于脱碳。可以充分利用中期脱碳速度快的特点.实现深脱碳。

1.4对RH精炼用钢水的要求

　 日本钢管公司技术中心铃木干雄博士介绍了日本钢铁厂生产IF钢时，转炉结束和RH精炼过程钢中[C]、[O]含量的合理控制，见图1所示。

图1 转炉结束和RH精炼过程[C]和[O]含量的合理走势

　 转炉冶炼终点和RH精炼前控制[C]和[O]含量对RH精炼效果有重要的影响。鞍钢1～3号复吹转炉底枪被堵死,转炉冶炼终点要求的温度和[C]含量虽然达到要求,但氧含量未达到要求,导致转炉负荷增加和钢水过氧化。钢水进入RH时,平均[C] = 0.0343% ,[O] = 0.0849%。如果控制不合理使RH精炼不顺,会造成RH过程脱碳速率慢或温度不当，延长RH精炼时间。2改进RH精炼脱碳工艺

2.1试验初期

　 在RH处理试验初期,由于[C],[O]反应剧烈，曾引起钢水喷溅。为了防止喷溅.必须控制压力操作。当时，真空度达到200P a以下的时间较长，一般在9～13min,影响了脱碳效果，并延长了处理时间。RH处理结束时，碳含量最低达0.0019%、最高达0.0066%、平均为0.0047%。

2.2实施RH脱碳措施

　 (1)清除真空槽内的冷钢和残渣

　 在RH处理IF钢之前,先处理1炉低碳钢，熔化掉真空槽内的冷钢和残渣，同时测试真空度及真空槽内耐材温度。

　 (2)快速提高真空度

　 采用手动和自动控制相结合的方法来快速提高真空度，使真空度达到200Pa以下的时间缩短到4～8min,加快了脱碳初期的反应速率，强化了RH初期脱碳效果。

　 (3)增大反应界面

　 最大驱动气体流量由90m ³/h提高到120m³/h,再提高到140m³/h,增大环流速度，把高浓度[C],[O]快速输送到反应区，同时大量微小氩气泡增大了[C]与[O]反应界面.提高了反应速率。应充分利用中期脱碳速度快的特点，达到RH深脱碳的目的。

　 采取上述措施后,RH脱碳取得了良好效果，既加快了内部脱碳，又强化了表面脱碳。RH脱碳与时间的关系见图2所示。处理结束时,碳含量最低为0.0016% ,最高为0.0050% , 月平均为0.0026%。

3顶渣改质

3.1 Als损失

　 RH脱碳结束后加铝，一部分用于脱氧，另一部分在钢中形成成分铝(按100%计算)。研究加铝量与熔炼成分中Als的关系时，铝的收得率最高为70% ，最低为25%，波动很大。分析中发现，铝的损失与RH处理前钢水的初始氧浓度之间有一定的线性关系(见图3所示)，即随着钢水初始氧浓度的提高，铝的损失增大。

　 RH精炼脱氧后，钢水中[O]浓度极低（0.0001%～0.0003%）.不可能再度消耗Als，只有外来氧连续地向钢水中传递，才能引起钢水中[Als]很高的损失，由此推断为钢包顶渣氧化性强所致。在RH处理的不同时间，取钢包渣样，渣中(FeO)的变化见图4所示。

图2 钢水中碳含量与脱碳时间的关系

图3 Als损失与钢水初始氧浓度的关系

图4 顶渣(FeO)变化趋势

图中曲线代表不同罐钢水渣样中FeO含量情况

　 此时钢包顶渣如同“蓄氧池”，氧不停地向钢水中传递，使3[O] + 2[ Al] →( Al₂O₃)反应持续进行，在钢水中产生大量微小的Al₂O₃夹杂，且不易上浮。渣中(FeO) ,(MnO)含量越高，钢水中Als损失越严重，见图5所示。且[A1s]更难以控制。

3.2顶渣氧化性对钢水中T[O]的影响

图5 Als损失与渣中FeO、MnO含量的关系

　 RH处理结束后，取钢水样和钢包顶渣样.钢水中T[O]与顶渣中T(Fe)的对应关系见图 6所示。说明随着顶渣氧化性的提高，钢水中T[O]含量增大。

图6 顶渣T(Fe)与钢水中T[O]的关系

3.3顶渣改质

　 转炉炉后加改质剂进行顶渣改质，顶渣中T( Fe)含量平均由24%降低到19% 。 RH处理结束后，钢水中T [O]平均由0.0045%降低到0.0035%。

4结语

　 (1)依据K uwab ar a等对RH脱碳机理的研究，分析了影响RH脱碳的因素。

　 (2)试生产中，逐步摸索出快速提高RH真空度和加快脱碳初期的反应速率的方法，以增大驱动气体流量，达到RH深脱碳的目的。碳含量最低达0.0016% ,最高达0.0050% ,月平均为0.0026%。

　 (3)进行顶渣改质，顶渣中T（Fe）含量平均由24%降低到19% 。RH处理结束后，钢水中T[O]平均由0.0045%降低到0.0035% 。