鋼包內(nèi)真空處理鋼水過程的主要目的是盡可能zui大量地去除鋼中的氣體。循環(huán)（RH），批量（DH）和鋼包（VD）真空處理方法在世界生產(chǎn)實踐中得到了zui廣泛的推廣應用。白俄羅斯鋼鐵廠電冶煉車間鋼水爐外處理車間包括循環(huán)和鋼包真空處理裝置，以及鋼包爐。用100t電弧爐煉鋼。鋼種包括合金結構鋼、碳鋼和調(diào)質(zhì)鋼。兩個真空裝置由1個泵系統(tǒng)控制，保證殘余應力＜100Pa。真空泵系統(tǒng)由5級蒸汽噴射泵和2個水環(huán)式泵組成。系統(tǒng)功率相當于70Pa時為300kg/h，20kPa時為120kg/h。利用水口裝置確保VD和RH真空裝置的有序應用。比較兩種裝置處理鋼水效果具有實際意義。
　　
　　很顯然，由于碳的強烈氧化和滲入鋼水的氣泡數(shù)量明顯增加。非脫氧鋼的真空處理效果要好于脫氧鋼。鑒于此，本文研究了非脫氧碳鋼和合金鋼的脫氣狀況。熔體的真空脫氣效果要通過氫的行為評定，因為與氧和氮不同，氫含量與復雜的脫氧物理-化學過程無關，與非金屬夾雜的形成和清除無關，而由合金元素帶入的氫可以根據(jù)對照平衡圖準確計算。
　　
　　在去除熔體中溶解氣體的過程中，將氫作為清除氣體，因為只有氫溶解在鋼水中，且不與熔體中的其它存在元素反應。*種機制相當與氫從鋼水中直接轉入熔體上方的空間或者真空處理過程中氫分解成液滴時包圍熔體的空間。第二種機制相當于熔體中自動形成氣泡或所謂的均勻形成坯晶時的理論脫氣狀況。第三種機制，均勻形成坯晶，在鋼水與固態(tài)耐材砌體界面上產(chǎn)生氣泡時進行；分離后，氣泡由鋼水中上浮。第四種機制的特點是鋼水噴吹惰性氣體時脫氣，惰性氣體經(jīng)爐底透氣磚或噴嘴進入熔體。鋼水中的溶解氣體被噴嘴噴吹氣體包圍和送達鋼水表面。
　　
　　在鋼水工業(yè)脫氣裝置中通常同時采用幾種機制。它們可能相互影響，而其作用效果可能在處理過程中變化。此時，通常將不同的機制應用于熔體，不能單獨評定不同機制對熔體脫氣的作用，以及確定其在規(guī)定中間時間內(nèi)的共同作用。試驗中采用了通過Elektro-Nite公司Hidris系統(tǒng)的氫含量快速測量方法。
　　
　　用RH循環(huán)真空處理裝置處理時脫氣。循環(huán)真空裝置設有內(nèi)徑320mm的連接管。氮以400～500l/min的強度供入吸氣管。鋼水經(jīng)連接管的線性循環(huán)速度為100m/s，相當于平均35t/min的常規(guī)速度。因此，真空處理循環(huán)時間不超過30min，在這個時間內(nèi)，100t重的冶煉*通過真空裝置。研究表明，在5個真空處理循環(huán)期間（15min）,氫含量下降為初始含量的85～90%。此時立刻向真空裝置加入材料后氫含量的增長不明顯，原因是隨著含碳材料和鐵合金進入一定數(shù)量的濕度。因此，從向真空裝置加入材料時起到真空處理結束的時間應當不低于67min。根據(jù)工藝合理性，在真空的作業(yè)真空出端立刻真空脫氧后，必須在57min內(nèi)供入材料，可以利用氣體分析儀根據(jù)廢氣曲線圖記錄真空脫氧情況。
　　
　　分析曲線圖表明，真空處理前17～20min、加入全部增碳劑和脫氧劑后，CO和CO2數(shù)量迅速下降，接近于零。從20min開始，真空處理只是有助于鋼水移動一均勻平穩(wěn)以前喂入的材料。根據(jù)上述，非脫氧調(diào)質(zhì)鋼（用RH裝置真空處理時）不超過25min，而按電弧爐→鋼包爐→RH→鋼包爐工藝流程真空處理時的溫度下降為45～60℃。根據(jù)真空處理過程中氫的測量結果比較以下鋼中脫過程的動力學方程：
　　
　　對于調(diào)質(zhì)鋼：ln（[H]/[H0]）=－0.082t－0.020
　　
　　對于合金化鋼：ln（[H]/[H0]）=－0.078t－0.031
　　
　　式中[H]和[H0]—相應為t時間內(nèi)和加入鐵合金前鋼中的氫含量（ppm）。
　　
　　在VD鋼包真空處理裝置內(nèi)處理。采用標準工藝流程在電弧爐→鋼包爐→VD→鋼包爐以及必須在真空處理前除渣作為VD脫氣裝置內(nèi)處理鋼水的基本工藝流程。處理時鋼水吹Ar，裸露鋼液面。用VD裝置處理鋼水后，為了屏敝電弧用鋼包爐加熱鋼水時加入了300～400kg石灰和80～100kg螢石。按照電弧爐→VD→鋼包爐工藝流程處理鋼水作為保證連鑄系統(tǒng)的儲備工藝。真空處理后調(diào)整鋼的化學成份和在鋼包爐內(nèi)造渣。將冶煉爐次轉至連鑄機前鋼中的平均氫含量為2.0和2.1ppm,與工藝流程相一致。根據(jù)盛鋼桶從煉鋼到VD和從VD到盛鋼桶的重新布置時間，扒渣時間，VD裝置中處理鋼水的平均時間相當于工藝流程的63min和48min。真空處理時（根據(jù)澆鑄包重新布置和扒渣時間）鋼水溫度下降為70～80℃。
　　
　　對于VD真空裝置中鋼水脫氣條件而言，動力學方程如下：
　　
　　對于調(diào)質(zhì)鋼：ln（［H］/［H0］）=－0.028t－0.004
　　
　　對于合金化鋼：ln（［H］/［H0］）=－0.041t－0.011
　　
　　根據(jù)動力學方程，全部條件RH真空裝置下的脫氣反應速度系數(shù)明顯高于VD鋼包真空裝置。
　　
　　此外，研究表明，加入150kg石灰和40kg螢石導致氫含量增加1ppm，而喂入硅鈣包芯絲則導致其增加0.51ppm。根據(jù)獲取數(shù)據(jù)比較了鋼中氫含量增長與加入鐵合金數(shù)量關系的經(jīng)驗方程：ln（［H］/［H0］）=－0.0003m－0.027,式中［H］和［H0］—相應為加入鐵合金前后鋼中的氫含量（ppm）。
　　
　　分析試煉軋材處理結果表明，當碳鋼中的氫含量4ppm和合金鋼中的氫含量2.0和2.5ppm情況下超聲波檢測時的廢品出現(xiàn)幾率明顯增加。當鋼中的氫含量高于上述值時必須在緩冷起坑中進行軋壞的抗白點處理。與此同時，用RH/VD真空處理時總是可以達到規(guī)定的zui低氫含量，調(diào)質(zhì)鋼中的氫＜4.0ppm常規(guī)碳鋼＜2.0ppm合金鋼＜2.5ppm。
　　
　　結語
　　
　?、毖h(huán)真空脫氣時鋼水高速脫氣是由于鋼水與真空相接觸表面比鋼包真空脫氣大，原因是鋼中大量CO氣泡和惰性氣體上浮。
　　
　?、灿肦H和VD裝置真空脫氣時鋼中的zui終氫含量是可以比較的，但是在真空中長時間保溫和用VD處理情況下鋼包中無爐渣情況下可以保證這種終含量。循環(huán)真空裝置內(nèi)的*處理過程持續(xù)30-40min，而用VD處理時則要求50-70min。