隨著超低碳鋼特別是IF鋼（無間隙原子鋼）需求量的快速增長，對RH（真空循環脫氣精煉法）終點碳含量降至極低范圍提出了更嚴格的要求。因此研究RH快速深脫碳技術對于生產IF鋼具有重要意義。

　　促進脫碳的研究可以從兩方面進行：一方面是增大環流量，另一方面是增大體積傳質系數。增大環流量的有效措施包括擴大插入管內徑和增加吹氣量、降低真空室的壓力，但是當碳含量降到20ppm后存在脫碳滯止現象。此時，通過增大環流量的方式促進脫碳效果并不明顯。為獲得碳含量小于10ppm的極低碳鋼，可以考慮增大體積傳質系數，由于增大反應物的傳質系數并不容易，更可行的是增大反應界面的面積。

　　如何擴大反應界面是提高反應速度的限制環節。為了解決這一問題，達到深脫碳的目的，人們開發出了微氣泡法。例如，采用噴吹氫氣向鋼水增氫，進而利用真空脫氫產生的微氣泡增大脫碳反應界面的面積，促進脫碳反應進行；微氣泡還可以吸收鋼中氣體，黏附細小夾雜物，使其上浮與鋼水分離。此種方法效果較好，但操作難度大，一旦操作不當易造成鋼水增氫。

　　鞍鋼股份煉鋼總廠三工區l號RH-TB（吹氧升溫）開始設備建設于1998年，并于1999年底熱試車投入使用。2006年2號RH-TB投產，其采用大罐旋轉臺快速換罐、真空室平移、多功能氧槍等技術。超低碳鋼的生產工藝流程是復吹轉爐冶煉—RH-TB精煉—板坯連鑄。研究人員以該工區RH為研究對象，分析了影響RH快速脫碳過程的各種因素，并采取了快速脫碳技術。

　　RH快速深脫碳影響因素

　　最佳初始鋼水成分。為使RH處理達到最佳的效果，須對鋼水初始碳、氧含量加以控制。RH初始碳含量過低則導致轉爐負荷增大、鋼水過氧化嚴重，過高則導致RH在既定的脫碳時間內達不到要求的碳含量。

　　轉爐吹煉過程中溶解的氧同時跟溶解的碳和鐵發生氧化反應，當轉爐終點碳含量達到某一臨界值時再進行吹煉，鋼水碳含量不再降低，吹入的氧氣主要用來氧化鋼液中的鐵，這一臨界值被稱為轉爐臨界碳含量。根據碳和鐵的選擇性氧化可以求出轉爐的臨界碳含量。通過計算，研究人員得出轉爐平均終點溫度1670℃時相應的臨界碳含量為0.025%。因此，在冶煉超低碳IF鋼時轉爐終點目標碳含量不應低于0.025%。如果低于這個值，轉爐負荷增大，降碳困難并且鋼水過氧化嚴重。

　　提升氣體流量。提升氣體量主要是通過調節循環流量的大小來影響RH脫碳反應。關于循環流量的計算公式有很多，基本上在所有的公式中循環流量Q與提升氣體流量G的指數都成正比例關系。由于國外研究者提出的公式考慮到真空室壓力對循環流量的影響，循環流量Q選用其提出的公式進行計算。結果顯示，增大提升氣體流量引起循環量增加的百分比與提升氣體流量的關系成反比，提升氣體流量超過1200L/min時，隨著提升氣體量的增大引起的循環流量的增幅趨于定值；當提升氣體流量超過1700L/min時，提升氣體流量每增加100L/min引起的循環流量的增幅小于2.0%；當提升氣體流量超過3400L/min時，提升氣體流量每增加100L/min引起的循環流量的增幅小于1.0%。有研究認為，提升氣體流量在真空室壓力降至1500Pa（約為開始抽真空4min~5min）后才有明顯影響。因此在開始抽真空前5min保證提升氣體流量大于等于1200L/min，之后再增至1700L/min以上，根據國外的經驗一般不超過3400L/min。

　　RH真空度的變化。由碳氧反應達到平衡時的碳氧濃度積可知，只有降低RH真空室內CO氣相分壓，才能促使碳氧反應繼續進行。該工區RH-TB處理過程采用大泵抽真空，并采取手動和自動控制相結合的方式，提高真空室內的排氣速度，快速提高真空度，迅速降低真空室內氣相中CO分壓，促使鋼液中的碳氧反應，達到降低鋼液碳含量的目的。結果顯示，僅用3.5min時間，真空室內真空度就可以達到1kPa以下，鋼液中的碳含量由0.041%快速降至0.016%左右；繼續抽真空至19min，真空度可以達0.12kPa，為深脫碳提供有力的保證。

　　頂渣氧化性的影響。在生產超低碳鋼時，一般要求在RH處理前進行渣改質處理以減少高氧化性的頂渣對鋼水的污染。在改質后，渣中FeO和MnO含量大幅降低，與之平衡的鋼水溶解氧必然降低。同時在改質過程中部分改質劑直接與鋼水作用也會使鋼水溶解氧降低。

　　向真空室內鋼液表面吹氧。在脫碳后期，鋼液中的[C]由0.003%左右降至0.001%以下。該階段碳氧反應速度極慢，溶質擴散是脫碳反應的限制性環節。提高真空度的促進作用不明顯，且碳氧反應已經轉移到鋼液表面。因此須要采用強制脫碳手段加速脫碳反應。研究表明，在RH脫碳后期采用頂槍吹氧技術保持鋼液中[O]濃度控制在0.02%~0.04%，才能達到強制脫碳的目的。目前該工區RH真空吹氧脫碳時，供氧流量（標態）為2000m3/h，保持鋼液中的[O]在0.026%以上。

　　延長脫碳反應時間。真空處理時間越長，鋼液碳含量就越低。該廠RH真空吹氧脫碳工藝實踐表明，當真空脫碳處理時間為22min左右時，鋼液中的碳含量由0.016%左右降至0.002%左右。

　　RH-AS噴粉快速脫碳降本增效

　　近年來，鞍鋼在RH快速脫碳領域開展了許多研究，其中，RH-AS（特吹噴粉）技術就是其中一項重要工作。RH-AS即對RH上升管的提升氣體管路進行優化設計，并采用Ar(氬氣）為載體噴吹各種有益的煉鋼熔劑，從而加速脫碳反應的技術。

　　RH-AS工藝可以實現快速脫碳。若以30ppm的碳含量為一個脫碳目標。其中對比罐次能夠達到上述目標的罐次只有2罐，占總試驗罐次的13.33%；而試驗罐次能夠達到上述目標的罐次有13罐，占總試驗罐次的86.67%。另外，從脫碳幅度來講，采用RH-AS工藝處理后，鋼水中的C含量有著較為明顯的降低。如在初始平均C含量為42ppm和58ppm時，RH-AS工藝處理后鋼液中的平均C含量為25.53ppm左右，而對比罐次處理后平均C含量為48.47ppm。此外，有研究表明，當鋼液中的活度氧小于50ppm以后，RH脫碳處于一個極其緩慢的過程中。而本研究將鋼液中活度氧控制在50ppm左右進行脫碳處理，對比罐次與試驗罐次在脫碳前后鋼液中活度氧的水平基本相同甚至試驗罐次鋼液中氧活度更低的情況下，可見RH-AS工藝處理后脫碳效率更高。

　　研究表明，RH-AS工藝應用7min就可以達到常規處理工藝脫碳處理10min的結果，顯然在現有工藝條件下，RH-AS處理工藝加速了脫碳進程，縮短了脫碳處理時間，這一點對于工業生產尤為重要。由此，它可以改變目前的生產節奏，如目前ST13這一鋼種在RH精煉處理時間為20min，而采用這一工藝后，平均處理時間可以縮短為17min，若一個澆次是6罐鋼，這樣就可以節約生產時間18min，完全可以多生產一罐同類鋼種。另外，RH-AS工藝初步估算可以實現噸鋼成本降低3元～5元。

　　采用RH-AS非氧脫碳工藝處理后，RH的全氧水平與對比罐次相比變化不大。但是，對于中包試樣，同一鋼種（ST13）在RH-AS處理后全氧水平得到了顯著降低。而且在采用RH-AS工藝處理后，鑄坯的T[O]發生顯著變化，鑄坯的最低T[O] 值可以達到8ppm，這對于采用常規工藝生產低碳鋁鎮靜鋼來說是很少見的。