摘要：本文结合实际应用总结了近些年来RH二次精炼技术的发展及应用，并且指出了未来RH真空精炼技术的主要发展方向和趋势，RH精炼技术主要包括深度脱碳、脱硫、除气、脱磷、除氧，取出夹杂物、热补偿等几个方面，未来RH精炼炉的发展方向是将吹氧、喷粉和加热进行一体化设计。在此基础上进而阐述了RH真空精炼的发展和设备维护。
关键词：RH法；真空精炼炉；二次精炼；设备维护
1.前言
RH精炼全称是RH真空循环脱气精炼法，起源于上世纪五十年代末德国，由Rheinstahl和Hutlenwerke公司联合研发的；而真空技术真正在炼钢上的使用是在1952年，目的是为了解决含硅量2%的硅钢在浇注时产生的冒渣现象，研究发现钢中含有的氢和氮是产生冒渣而无法完成浇注或轧制产生废品的主要原因。
由于KH法具有处理周期短、生产能力大、精炼效果好、易操作等优势已发展成为洁净钢生产的重要工艺。迄今为止，RH精炼技术主要经过了三个发展阶段：
1）发展阶段（1968-1980）：这一时期，RH真空精炼技术在世界各地有着广泛的应用，数据显示截止到上世纪70年代共计投入RH设备488台套，随着转炉炼钢技术的进步，RH也实现了大型化，其中最的RH精炼设备为360吨。
2）RH精炼技术多功能化时期（1980-2000），在这一时期RH技术主要实现了工艺参数的优化，脱硫、脱磷技术的扩展，并且开发了RH热补偿和升温技术，进一步完善了氢的处理技术。
3）高纯碳钢的冶炼技术（2000年至今），在这一阶段RH技术主要实现了钢水静压力技术的克服，进一步提高了熔池脱碳技术，最早采用的技术是向钢水中吹氢，进一步通过微气泡提高脱碳的反应面积，实现深度脱碳。
2.RH精炼技术
RH精炼技术主要包括五个方面的工艺内容：真空脱碳、脱硫与脱磷、脱氧与夹杂物上浮、脱氢与脱氮、热补偿工艺。这五个方面的工艺技术对于RH精炼效率和钢材质量有着重要影响，因此需要不断进行探索和研究。
真空脱碳：虽然RH精炼中各种化学反应的速度取决于金属侧各元素的传质系数，但是提高循环流量和体积传质系数、提高抽气速率、吹氧和改变吹氩方式可以提高脱碳效率。
脱硫与脱磷：传统的RH精炼技术主要包括脱碳和脱气，采用PB喷粉技术后，可以在RH设备内进行渣一钢反应，实现脱硫和脱磷的目的。
脱氧与夹杂物上浮技术：RH精炼主要采用铝进行脱氧，使脱氧夹杂物多为细小的A1203。
脱氢与脱氮技术：RH脱氢速度很快，如果采用RH喷粉工艺，由于钢水中弥散着大量细小的固体颗粒，能够大大增强钢水中气泡异相型核，利于脱氢反应；钢水脱氮速度不决定于钢水中氮的传质系数，主要取决于界面化学反应速度。
热补偿工艺：RH处理过程中钢水温度会有所下降，下降量与钢包容量有关，因此采用热补偿工艺可以弥补RH处理过程中的温度损失，目前常用的热补偿方法主要有：RH-OB法（依靠吹氧进行化学升温）和RH-KTB法（采用吹氧脱碳和二次燃烧技术）。RH-KTB法能够精确控制吹氧量和吹氧时间可以避免钢水过渡氧化，并保证精炼钢水的洁净度。
3.RH精炼装备技术发展及维护
为了保证RH精炼设备的生产效率并缩短处理周期，RH装备技术需要在以下几个方面进行改进和优化，主要集中在生产装备技术的改进和设备的维护。
3.1RH高效化生产装备技术
提高真空室的高度：数据表明，1957年-1987年，RH真空室的高度从5m上升至10m，这样做主要能够为精炼反应速度提供足够的反应空间；保证真空条件下吹氧和二次燃烧；改善真空室内部的工作条件，尤其是上部空间，从而减少结冷钢。
增大钢水的循环流量：钢水的循环流量决定了RH的反应速度，而流量与下降面积成比例的，可以通过增加浸渍管或者采用椭圆形浸渍管以及增加下降管的面积等一系列措施能够有效解决钢水的循环流量，提高RH反应速度。
提高抽气能力、增大吹氩量并优化吹氩工艺：改进蒸汽喷射泵不仅能够降低能耗还能够改善冷却效果增大抽气能力，使得脱碳时间大大降低，研究表明，吹氩量的增加RH脱碳的体积传质系数也会相应的增大，脱碳效果也越好。
增加多功能吹氧枪：RH一般采用顶部吹氧工艺，一方面提高了脱碳速度，另一方面可以大大降低真空室上部耐火材料壁面温度，防止钢水结瘤。采用RH喷粉工艺能够促进钢水脱磷、脱硫实现钢的精炼，并且提高了RH脱气能力。
3.2RH装备维护
定期点检和维护能够提高RH真空室的使用寿命进而提高RH作业率和处理能力。
真空室的维护和改进：除了日常保养维修外，将真空室顶部的结构进行改进，修改为圆顶，寿命大大提高，比原先处理量提高了近7万吨；
提高耐火材料的抗侵蚀能力：可以对RH底部槽的耐火材料进行材质优化，通过改进Cr/MgO的混合率，能够制造出不同耐火砖型。进一步进行抗热震（极冷极热）试验后选取合适的耐火砖，通过耐火材料的优化，并且结合高效化RH生产工艺和终点控制技术，从而实现了RH处理周期的缩短；
定期维护RH浸渍管：真正影响RH使用寿命的环节往往是浸渍管，研究发现导致金子管损坏的主要原因是内部耐火材料钢壳温度过高造成的，超过1000qC后往往会导致钢壳的膨胀变形，使微裂纹变大，当值耐火材料层产生纵向裂纹，越大直径的浸渍管，由于钢壳变形所导致的裂纹开裂更大，最终会导致耐火层产生剥落，是浸渍管失效。最容易产生裂纹的位置在耐火材料曾和打结层，一旦进入钢水就会导致浸渍管寿命降低，因此采用两个浸渍管轮流修补和交错耐火砖型以及MgO材料喷补技术，能够大大提高使用寿命，除此以外，还需要对于浸渍管进行雾冷，这样能够使浸渍管的变形量减少10mm，且表面应力为压力。
3.3RH高效精炼控制技术
为了实现高效化精炼，本公司对于3号RH系统（年产量为40万吨）控制技术进行了研究分析，主要实现钢水中碳含量、RH作業率和终点精度的控制技术，从而开发出了一种RH在线动态监控系统。该系统包括以下几个重要的组成部分：
1）取样系统：该子系统的作用就是保证从RH设备废气中连续不断的抽取样本至分析器中，系统压力约为0.01乇，RH系统进行真空脱碳时的压力为15乇（5min），十分钟后变为1乇，较高的真空度是保证气体样本获得的重要前提。
2）分析系统，采用质谱仪每6秒就会将废气中的CO、CO2、N2、O2以及惰性气体进行数据分析，并进行保存，并且能够时刻校准不同成分气体的相对含量；
3）数据采集系统：RH真空精炼设备工艺参数控制器采用的是16bit的多路模数转换器，通过串口通信的方式传输到控制器和计算机；
4）操作控制系统：能够根据所采样的成分变化进行模型计算并且对于熔池中的含碳量和温度进行预报，并且可以进行远程控制，保证了操作人员的安全性。
4.结论
1）经过近半个世纪的发展和进步，RH真空精炼技术已经得以完善，未来该技术的主要发展方向是功能期权化、高效化和高服役周期；
2）RH真空精炼技术的主要有工艺有：真空除气与超低碳、超低氮钢精炼、喷粉脱硫、脱磷技术、脱氧与夹杂物上浮技术以及吹氧热补偿技术；
3）RH真空设备技术发展和设备维护的关键是在于研究开发多功能的喷氧枪，实现吹氧、喷粉以及热补偿的功能一体化，从而实现高效化生产和设备高服役寿命。