RH真空精炼炉的冶金功能与技术演进

日期：2025-08-05 浏览：2

在现代炉外精炼技术体系中，RH（Ruhrstahl-Heraeus）真空循环脱气法已从最初单一的脱氢功能，发展成为集脱气、脱碳、脱硫、成分微调与升温于一体的多功能精炼平台，占据了主导地位。理解其功能演变与核心冶金能力，对于生产高品质、高附加值钢种至关重要。

RH技术的诞生源于对钢水氢含量的严格控制需求。1957年，德国鲁尔钢厂首创的RH法，其核心目标便是脱氢。然而，经过半个多世纪的发展，伴随着市场对钢材性能要求的不断提升，RH技术经历了多次关键迭代，其功能边界和适炼钢种范围持续拓展。

从单一的脱氢，到引入强制脱碳与升温，再到集成喷粉脱硫、脱磷，RH的功能愈发强大。世界各大钢厂在此基础上不断创新，催生了多种衍生技术，其发展脉络清晰地展示了炉外精炼技术的前进方向。

表1 各类型RH装置的技术发展历程

RH类型	诞生年份	发明企业	主要冶金功能
RH	1957	德国鲁尔钢厂	脱氢
RHO	1969	德国蒂森钢铁公司	真空强制脱碳、升温
RH-OB	1972	新日铁室兰制铁所	真空强制脱碳、升温
RH-Ijection	1983	新日铁大分制铁所	脱硫
RH-PB	1985	新日铁名古屋制铁所	喷粉脱硫、脱磷
RH-KTB	1989	川崎钢铁公司千叶厂	喷粉脱硫、脱磷
RH-MFB	1993	新日铁广烟制铁所	吹氧脱碳、升温
RH-WPB	1995	武汉钢铁公司	喷粉脱硫

RH精炼法通过在高真空环境下对钢水进行循环处理，能够高效地实现多种冶金目标，为洁净钢和特殊钢的生产提供了强大的工艺保障。

图1 RH炉的冶金功能

钢水脱气：这是RH最基本也是最核心的功能。可将钢中氢含量控制在 1×10^-6 (1 ppm) 以下，氮含量降至 10×10^-6 (10 ppm) 以下，有效避免因气体析出导致的内部缺陷。
深度脱氧：在LF+RH双联工艺路线下，钢水总氧含量可稳定达到 1×10^-5 (10 ppm) 的极低水平，显著提升钢材的纯净度。
超低碳冶炼：利用真空环境下碳氧反应的有利热力学条件，进行减压脱碳操作，可将钢中碳含量降至 10×10^-6 (10 ppm) 以下，满足超低碳钢（如IF钢）的生产要求。
高效脱硫：通过向RH炉内喷吹合成渣等脱硫剂，能够实现深度脱硫，一般可使钢水硫含量低于 30×10^-6 (30 ppm)。
成分精准调控：经RH处理的钢水处于良好的还原性气氛中，为合金成分的微调创造了理想条件。通过喂料系统，可以实现高精度的成分命中率。
钢水加热：利用吹氧等方式进行化学加热，能够补偿处理过程中的温降，精确控制钢水温度，满足后续连铸工序对过热度的严格要求。

RH炉自上世纪60年代引入我国，现已成为各大钢厂生产高端产品的标准配置，全国装机量超过30台。宝山钢铁、鞍山钢铁、武汉钢铁等企业均配备了多座不同类型、不同吨位的RH精炼炉。

其中，上海宝钢的RH炉配置尤为全面，拥有代表不同技术路线的三种喷吹方式，为研究和生产提供了极大的灵活性：

表2 宝钢RH真空循环脱气设备的主要工艺参数

设备	RH-OB	RH-KTB	RH-MFB
容量/t	300	250	300
浸渍管尺寸/mm	500	750	750
提升气量（标态）/L·min^-1	800~1500	2000~3500	2000~3500
循环量/t·min^-1	80~120	210~250	210~250
吹氧类型	OB	顶吹	顶吹
吹氧流量（标态）/m³·h^-1	1000~1500	2000~2500	2000~2800
极限真空度/Pa	20	<25	<10
0.5Torr真空泵能力/kg·h^-1	950	1000	1000
设计处理能力/万吨·年^-1	252	150	200
注：1Torr = 133.32 Pa

不同设备的功能侧重也存在显著差异。如下表所示，RH-MFB凭借其多功能喷枪，在喷粉脱硫方面能力突出，实现了真正意义上的全功能精炼。

表3 宝钢具备的RH精炼炉及功能对比