在前文中讲到，早期的真空脱气方法常用的有八种，并介绍了出钢过程钢水真空脱气法、钢包脱气法、钢流脱气法和钢水在锭模中真空除气，这四种方法。下面，我们继续对另外四种进行介绍。
各种除气方法
5车铸多锭真空脱气法（如图1.Ⅴ）钢水是通过隧道式真空室浇注其中的车铸平台上的锭模中，移动锭车实现多锭浇注。
这种钢流脱气法的特点：当钢流进入真空后，钢流出现喷射分散现象，其分散角度与中间包的注口形状、处理前钢水中的含气量以及钢水的压力等因素有关。
利用钢流调节器可以得到控制其分散不致于喷到锭模外（如图2）。
图2 钢流喷射分散控制用的钢流调节器
钢流除气的喷射分散现象，对钢锭的表面质量无影响。浇注最初的钢水的液滴与锭模的底部接触，在钢锭的底层会形成“海绵状软层”，由于不发生氧化作用，这种软层能够完全密实，对于锻压产品没有影响。
在钢水除气过程中，钢流的喷射分散情况可通过窥视孔进行观察。此种装置过于昂贵，未见工业应用。
6提升除气法（如图1.Ⅵ）
此法又称分批除气法或D-H除气法。它是将部分钢水周期性地被提升到真空室中进行除气，然后再返回到钢包中。这样一来，钢水进入真空室得到一次脱气，但它仅是一部分钢水得到脱气。
在这种方法中，钢水通常要升降25~30次脱气，以致使全部钢水至少进入真空室3次脱气。每次提升的钢水相当于全部钢水的10％。这种提升出气法的特点是：
①抽入真空室内的部分钢水表面积增大，而深度小，除气效率高，还能彻底混合。
②温度损失，可用电力、燃气或燃油来对真空室预热补偿热损失。
③脱气效果取决于每滴钢水在真空室中停留的时间，每t钢水除气表面按8m2计算，在真空室中停留的时间平均为24s。
④加入一定量的合金料可在钢水中混合均匀，使钢中夹杂物保持最低的限度。
这种方法曾在一些国家得到应用，它能准确控制产品质量，使钢质纯净、均匀，机械性能得到改善，从西德发明D-H法以来，英国、日本、美国，用平炉电炉生产碳钢、低合金锻压钢、硅钢、特殊钢、不锈钢、锅炉钢板、深冲钢、钢丝绳用钢等。
我国鞍山钢铁公司第二炼钢厂、上海第一钢铁厂也曾对电炉、平炉进行过D-H法真空脱气的试生产。
7真空循环脱气法（如图1.Ⅶ）
这种方法又称RH脱气法。它是将钢水通过悬挂在钢水包上面的小型真空室的吸入管吸入真空室中，经1min抽至133Pa，在此压力下可向吸入管输入氩气驱动钢水循环，氩气的数量以10~30kg/t钢，可使钢水达到全速循环。
当氩气达到钢水温度时，体积要膨胀上百倍。当钢水中气体逸出至上升管的上部，体积会更大，这时钢水的速度可达2m/s。循环速度是直接用放射性指示剂测定的。其钢水处理速度可达8~12t/min。
如对真空室的吸入管和返回管的直径选择合适，用同样尺寸的除气室，可对不同容量的钢包进行脱气处理，如钢包30~120t容量可用同样的真空室进行脱气处理。
这种方法的特点有：
①在30t钢包中钢水有10~50℃的温降。
②在100t钢包中钢水有20~30℃的温降。
③对100t钢包的钢水需处理23min。
④由于钢水的流动性较大，钢水可比正常温度约低20℃时浇注。
⑤除通入氩气外，还可以按需要与钢水中的氧和氮发生作用，可以通入其他反应气体。
⑥由于钢水的对流运动使钢水混合和分布均匀。
此法也多在钢水炉外精炼时应用。
8钢水浇注后钢锭的真空除气法（如图1.Ⅷ）
钢水浇注后钢锭的真空除气法是真空除气技术中最简单的一种方法，主要用于成组或单个浇注的20t以上的碳钢板坯的钢锭。
钢锭模在浇注后，立即进行真空密封，以软管连接到真空系统上进行抽空，需要的压力为266~2660Pa，实际实现并不困难。对钢锭模的上部和下部均要进行有效的真空密封，处理时间为1.5~22min，钢水在需要的压力下沸腾除气。夹杂物的数量及大小均能降低，中心偏析几乎消失。
结语
上述这些真空除气方法，都需要高性能的真空泵来保证真空脱气处理，对钢的质量提高是非常明显的，特别是氢气的去除是不成问题的。
钢中氢的最大含量大于4.0标准cm3/100g钢，经过真空处理，钢的含氢量可降至1.6标准cm3/100g钢。任何一种真空脱气方法都能避免锻压件的开裂倾向，能将含氢量降低50%~75％。真空处理电炉钢、平炉钢含氧量降低了20%~80％。部分氧以气态除去，而另一部分氧以氧化物除去。例如各种氧化物降低的情况：SiO2：32.5％；Al2O3：61.5％；（MnO FeO）：65％；Cr2O3：68％。
未经处理的钢试样平均夹杂物总量约为0.024％，而经真空脱气处理后夹杂物为0.014％，降低了43％。
然而，对钢的纯洁度具有决定意义的不是降低夹杂物的总含量，而更重要的是缩小夹杂物的尺寸大小和分布要更为均匀。真空脱气技术在实践中仍在不断发展，在应用领域中也将不断出现更新的工艺和方法。
本文节选自《钢水真空脱气及炉外精炼技术的回顾与评述》
原文发表于《真空》杂志2017年第4期
文章作者：杨乃恒，巴德纯，王晓冬，王展威，陈树雷，刘坤
作者单位：东北大学机械工程与自动化学院
