RH具有精炼功能完备、效率高、效果好和适于大量处理等优点，越来越成为钢液二次精炼的主要设备。太原钢铁（集团）有限公司（以下简称太钢）第二炼钢厂南区80tRH主要生产纯铁、无取向硅钢及部分轻处理钢种。从目前的生产情况来看，硅钢在RH处理过程中能够达到的最低碳、硫含量与武钢、宝钢等企业差距较大。通过改进RH过程参数控制，太钢硅钢碳、硫控制水平得到一定提高。
1、碳和硫对硅钢电磁性能的影响
硅钢主要用于制造各种电机、变压器和镇流器的铁芯。碳在硅钢中是一种有害的元素，以间隙固溶体状态存在，使晶格产生畸变，内应力增加，导致磁导率降低，磁滞损耗增加。硫也是硅钢中有害元素之一，硫原子间隙在体心立方晶格中引起晶格歪扭，增大内应力，使矫顽力和磁滞损耗增加，铁损提高，磁感应强度降低。
2、RH真空脱碳过程控制
RH脱碳效果的影响因素较多，如抽真空速度、初始碳和氧浓度、脱碳时间等。决定真空脱碳速度的主要参数之一是体积传质系数ak，与真空室截面（Av）、钢水循环量（Q）及钢水碳含量（Cv）成正比：ak∝Av0.32·Q1.17·Cv1.48。RH脱碳反应主要在以下3处：1）真空槽内钢液表面；2）氩气泡–钢液界面；3）真空槽内钢液本体。钢液中碳的传质速度、钢液–气相界面化学反应速度、气相内传质速度见式（1）~式（3）。
1）钢液中碳的传质速度
-d[%C]/dt＝kLρAW（[%C]-[%C]i） （1）
2）钢液–气相界面化学反应速度
-d[%C]/dt＝100MC·kC·（A/W）·R·T（[%C]i[%O]iK-pCO） （2）
3）气相内传质速度
-d[%C]/dt＝kG（100MC/W）A（RT）-1（pCOi-pCO） （3）
式（1）~式（3）中，A为钢水–气相界面面积，m2；[%C]为钢水中碳含量；[%C]i为钢水–气相界面处的碳含量；kL为钢水中碳的传质系数，m/min；kC为界面化学反应速度常数，m/min；kG为气相内物质移动系数，m/min；K为界面反应（C+O＝CO）平衡常数；MC为碳原子的摩尔质量，g/mol；pCOi为钢水–气相界面CO分压，Pa；R为气体常数，J/（mol·K）；T为钢水温度，℃；W为钢水质量，kg；ρ为钢水密度，kg/m3。
环流量计算公式较多，采用Kuwabara公式计算：
Q＝11.4G1/3·D4/3·（lnp1/p2）1/3 （4）
式（4）中，Q为环流量，t/min；G为吹氩流量，m3/min；D为浸渍管直径，cm；p1为大气压力，Pa；p2为真空室压力，Pa。
2.1、钢水初始碳、氧含量
钢水的初始碳、氧含量，对RH脱碳效果影响较大。当钢中氧含量低于该临界氧含量时，脱碳速率较低，终点碳含量较高。当氧含量高于临界氧含量时，氧含量对脱碳速率几乎没有影响，但RH脱碳终点钢水的氧含量将升高，将需要更多的铝脱氧，产生的链状、串状的Al2O3会影响硅钢的电磁性能。
2.1.1、钢水初始碳含量对脱碳的影响
图1为RH脱碳终点钢水碳含量与到站碳含量的关系。可以看出，初始碳含量越低，RH脱碳终点钢水碳含量呈下降趋势。
图1：RH脱碳终点钢水碳含量与到站碳含量的关系
2.1.2、钢水初始氧含量对脱碳的影响
图2为RH脱碳终点钢水碳含量与到站氧含量的对应关系。可以看出，初始氧含量越高，脱碳效果越好。但初始w（O）＞600×10-6时，对终点碳含量影响不大。考虑到转炉的吹损，转炉出钢w（C）控制在0.03%~0.04%，w（O）控制在（500~600）×10-6。当到站钢水碳含量高、氧含量低时，需要通过前期吹氧提高钢水中氧含量，即采取高流量氧气进行补氧硬脱碳。
图2：RH脱碳终点钢水碳含量与到站氧含量关系
2.2、脱碳时间
RH脱碳终点碳含量Ct见式（5）：
Ct＝C0·exp（-kC·t） （5）
KC＝1/｛W[Q-1+（akCρ）-1]｝ （6）
式（6）中，akC为脱碳容积系数，m3/min。从式（5）可以看出随着脱碳时间的延长，钢水中碳含量越低。
根据分析该厂RH过程脱碳数据，该厂的脱碳速率常数平均为0.28min-1，在初始阶段，其脱碳速率常数较大，为0.60min-1。图3为RH脱碳过程中表观脱碳系数随脱碳时间的变化。
图3：表观脱碳系数随脱碳时间的变化
RH脱碳时间一般控制在18~22min，但在到站钢水碳含量偏高、温度偏低或脱碳过程出现故障影响前期脱碳的情况下，脱碳时间应适当延长。由图3可以看出碳氧反应剧烈主要集中在脱碳前4min，因此如果到站钢水温度低，需要补铝吹氧升温，应避开脱碳前期加铝。图4为钢水中碳含量与脱碳时间的对应关系。
图4：钢水中碳含量与脱碳时间的对应关系
2.3、真空度
RH真空度的高低决定了脱碳的速度。快速提高真空度可以提高钢水环流量，有利于脱碳反应的进行。但快速抽真空度会加剧真空室内的喷溅，易造成冷钢结瘤，因此应该合理控制抽真空速度。图5为该厂RH冶炼硅钢时抽真空曲线。
图5：RH冶炼硅钢时真空度控制曲线
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