摘 要:简述RH精炼过程中钢液循环流动的原理,探讨了影响钢液成分和温度均匀化的各种因素,并
寻找出达到均匀化的相关措施。在具有合适的真空度、驱动气体压力和流量!插入管内径和形状、加入合金后的循环时间的条件下,可以获得成分和温度均匀的钢液。
关键词:RH精炼;成分;温度;均匀化
　 RH是最重要的炉外精炼设各之一,它具有脱气(脱氮、脱氢)、合金微调、均匀钢液成分和温度等主要功能。该技术发展很快.从RH到RH一OB ,RH一IJ ,RH一PB ,RH一KTB ,RH一MFB等.不断开发出新的功能.包括升温、脱氧、脱碳、脱硫、去夹杂等。但是在使用各种RH设备进行精炼的过程中.容易出现钢液成分和温度不够均匀的现象。因此.研究影响RH精炼过程中钢液成分和温度均匀的因素.将有助于避免RH钢液循环不良的情况。文中研究了2座处理能力为80t的RH精炼设备的情况。
1 RH处理过程中钢液的循环流动
1.1钢液循环流动的原理　
　 真空室的两插入管插入钢液后抽真空，从上升管侧向钢液中吹入驱动气体，使管内钢液的假比重下降，带动钢液上涌。当气泡从钢液内跑到真空室的上方后，钢液比重恢复到原来的值，钢液在重力的作用下自动从上降管流回钢包内。这样就形成了钢液的循环流动。经过一段时间后.钢包中钢液成分和温度达到均匀。
1.2影响钢液循环流动的因素
　 RH处理过程中，上升管内驱动气体等温膨胀进入钢液做功，在忽略钢液与气体混合物上升时所克服的摩擦力，由能量守衡定律，该功应该和其输送钢液上升所做的功相等。如果再忽略真空室内钢液在落下时遇到的摩擦阻力，则真空室内钢液所具有的势能应该和其从下降管流出时所具有的动能相等，所以有:
　　U=｛2×[P₁V₁ln(P₁/P₂)]÷M｝^1/2　 (1)
　 式中，U是钢液从下降管内流出的速度;M是钢液从下降管内流出的重量; P₁、V₁分别是驱动气体的压力和标准状态下的体积;P₂是真空室内气体压力。显然从下降管中流出的钢液速度越大，完成1个循环所需要的时间就越短。
　　从上面的分析可知，影响钢液循环流动的因素是上升管内驱动气体的压力和流量以及真空室内的真空度。
2影响RH处理过程中钢液均匀的因素
2.1钢液混均时间的影响
　　根据T. Lehner的研究.把循环混合均匀看作各个流体分率i在反应器内通过多次循环而达到的均匀，则Ti/ltc= ln ( 100/i).式中Ti表示混合达到某种程度所需时间，称为混均时间。tc为环流时间。
　　若以不均匀度士5%为混合均匀标准时.混均时间记为T₅，T₅/l tc= ln(100/ 5)=3，即钢液循环3次就达到了混合均匀，也即达到了均匀化。文献认为处理镇静钢时，钢液循环流量Q与上升管内径D、上升管吹入的气体流量Q₁有以下关系:
　　Q=0.02D^1.5Q₁^0.33(t/ min)　 (2)
　　研究中2台RH的D= 300 mm, Q₁=600L/ min.所以钢液的循环流量应为Q= 27t/ min 。则钢液混均时间T₅= 3×80 ÷27= 8.9 min 。所以钢液混均的处理时间应在8.9 min以上。
2.2合金添加速度等因素的影响
　　钢液混合状况的好坏还取决于合金添加速度、添加角度、合金粒度等因素。合金添加速度太快，容易堵塞插入管;合金添加速度太慢则影响生产节奏，并增大精炼过程的温降。最大的合金添加速度(t/min)一般取为钢液循环流量(t/min)的2%～4 %.因此本研究中合金的添加速度定为0.8 t/ m in 。合金添加角度应该选择使合金落在真空室内上升管上方的钢液面上。合金粒度过大，合金溶解困难;合金粒度过小，容易被抽走。因此合金粒度一般选为3～15 mm 。
2.3真空度的影响
　　驱动气体压力P₁为0.5 MPa,且V₁一定时.若真空度由2000 Pa提高到200 Pa，经计算可知钢液循环的驱动能量将增大到原来的1.42倍、钢液从下降管流出速度将增大到原来的1.19倍。因此，在相同的处理时间内，高真空度下，钢液循环次数将是低真空度下的1.19倍。若均以加入合金后3个循环为标准来完成精炼处理，则高真空度下能大大地缩短RH的精炼时间。假定各真空度下钢液循环时间.均等于真空度为2000 Pa时钢液均匀化所需时间T₅，将各真空度下钢液的循环次数列于表1。

表1 相同循环时间，不同真空下钢液的循环次数