隨著氧氣頂吹轉爐幾十年的發展，該種煉鋼法的生產節奏、鋼的冶煉品種與質量等都己基本挖掘到極限。而現代工業的發展，對鋼的產量、品種和質量等又提出了越來越高的要求，這就迫使煉鋼工作者尋求新的煉鋼工藝，于是產生了爐外精煉法(即二次冶煉)。爐外精煉是把由煉鋼轉爐初煉的鋼水倒入鋼包或專用容器內進一步精煉的一種方法，即把全部冶煉任務只由轉爐完成的一步煉鋼法，轉變為轉爐只承擔熔化、粗脫碳、去磷、初調成分及溫度等初煉任務，然后通過二次精煉，完成脫氣、脫硫、脫磷、脫碳、合金微調、溫度調整等功能的分步煉鋼法，從而大大地縮短了轉爐的冶煉周期，提高了鋼的質量，并能生產出用一步煉鋼法不能生產的某些鋼種(如超低碳鋼等)。實現了高效、低耗、優質和多品種的最佳化生產。爐外精煉法起始于二十世紀50年代初期，80年代后獲得了迅速發展。

真空處理是眾多的爐外精煉法中的一種，它是1957年由原西德魯爾(Ruhrstahl)和海拉斯(Heraeus)鋼廠聯合研制的真空循環脫氣精煉法，取兩公司名稱的首字母簡稱而來。

真空處理的主要任務是脫氣，并通過鋼水循環使得非金屬夾雜物上浮、均勻鋼水成分和溫度，同時通過物料添加系統使其具有脫氧、脫碳、脫硫、脫磷、成分微調等多項冶金功能。RH工藝是與十九世紀以來迅猛發展的煉鋼技術(特別是轉爐煉鋼)密切相關的一種二次冶金技術。

真空處理既是轉爐充分發揮效率的可靠保證，又是為連鑄提供優質鋼水、穩定連鑄生產的重要手段，同時在轉爐與連鑄之間起著重要的緩沖作用。

這種方法在一定條件下還可綜合回收粗金屬中的有價元素。真空精煉除能防止金屬與空氣中氧、氮反應和避免氣體雜質的污染外，更重要的是對許多精煉過程(特別是脫氣過程)還能創造有利于金屬和雜質分離的熱力學和動力學條件。真空精煉主要包括真空蒸餾(升華)和真空脫氣。此外，人們也常把在真空下進行的碘化物熱離解法、歧化冶金以及化學氣相沉積劃歸真空精煉范疇。

真空蒸餾(升華)在真空條件下，利用各物質在同一溫度下蒸氣壓和蒸發速度不同，控制適當的溫度，使某種物質選擇性揮發和選擇性冷凝，來獲得純物質的方法。這種方法主要用來提純某些沸點較低的金屬(或化合物)，如汞、鋅、硒、碲、鈣、鎂、鈹及某些重稀土金屬等。純度為97.5%的金屬鋅，經一次真空蒸餾后純度可達99.94%；稀土金屬釓在真空度0.133kPa、蒸餾溫度2173K、冷凝溫度1373～1473K的條件下蒸餾，產品中雜質含量可降低1～2個數量級；工業純鎂經真空升華后純度可達99.99%。真空蒸餾亦可用于分離某些冶金中間產品以制取純金屬。如將鉛鋅合金、鋁鎂合金、釔鎂合金蒸餾分離制取純金屬，將稀有金屬氯化物鎂還原法或鈣還原法所得的產品蒸餾除去殘余的鎂(或鈣)及其氯化物以制得純稀有金屬，混合硫化礦分離等。

真空蒸餾與常壓蒸餾相比，具有蒸餾溫度低和蒸餾速度快的特點。

蒸餾溫度低

例如在常壓下鋅的沸點為1180K，其蒸餾溫度要在1273K以上，而在0.133kPa壓力下，沸點僅759K，因此蒸餾溫度可降到773～873K。降低蒸餾溫度一方面可以減少設備材料對金屬的污染，延長設備壽命；另一方面增大了金屬與雜質蒸氣壓的差距，提高了分離效果。根據特魯頓(Trouton)法則，物質的沸騰熵大體相等，可推出A、B兩物質蒸氣壓之比PBθ/PBθ與溫度的關系TA、TB分別為A、B的沸點，PAθ、PBθ分別為在TK時A、B的蒸氣壓，△Sθ為A、B的沸騰熵。當A的沸點比B低時，PAθ/PBθ隨溫度的降低而增加，即溫度降低使它們的分離系數增大，有利于兩者分離。

蒸餾速度快

物質的蒸發速度v為物質的蒸發速度，g/(cm2·s)；Pθ和P1分別為被蒸發物質的蒸氣壓和其在氣相的分壓，提高真空度便導致P1的降低，即蒸發速度加快。真空蒸餾過程一般在真空電阻爐或真空感應爐內進行。

真空脫氣 在真空條件下脫除氣體雜質，包括通過化學反應而使某些雜質以氣體形態的脫除，例如通氧使碳成CO而被脫除。真空脫氣于1938年開始在鋼鐵工業中應用，20世紀60年代后逐步擴展用于鉭、鈮、鋯、鉿、釩、鈦等高熔點金屬的提純。

真空在脫氣過程中的作用主要是降低氣體雜質在金屬中的溶解度。根據西韋茨定律，雙原子氣體在金屬中的溶解度與其在氣相中分壓的平方根成正比，因此提高系統的真空度，便相當于降低氣體的分壓，亦即能降低氣體在金屬中溶解度，超過溶解度的部分氣體雜質便從金屬中逸出而脫除。真空脫氣主要用于脫除金屬中的氫、氮和氧、碳。

金屬中氫的脫除氫在釩、鈮、鉭中的溶解度與其關系在973K下當氫分壓為1kPa時，釩、鈮、鉭中H：Me在0.01以下，或相當于金屬中含氫在50×10-4%以下。

真空精煉設備和操作隨著實際應用不斷發展，從單一的脫氫處理發展為充分利用真空下的碳氧反應，于是出現了輕處理、本處理、深脫碳等處理方式。

真空精煉輕處理模式

(1)輕處理的目的

利用真空狀態下的碳氧反應可使鋼水中碳和氧同步下降這一原理，轉爐在生產低碳鋁鎮靜鋼時適當提高終點碳，出鋼時鋼包內按沸騰鋼脫氧強度脫氧，這樣渣中氧化鐵降低，金屬收得率提高，停吹時鋼水殘錳提高，并可用高碳錳鐵代替中碳錳鐵。通過RH輕處理，使碳、氧同步下降，減輕了轉爐脫碳負擔，其脫氧產物(一氧化碳氣泡)不污染鋼水，而且上浮過程中使鋼水純凈度大大提高，最后僅用少量鋁終脫氧，鋁收得率高達70%以上而且十分穩定鋼水純凈度的提高，消除了連鑄堵水口事故。

(2)輕處理的操作要點

輕處理是在67~266mbar的低真空度下對鋼水溫度、成分進行調整，根據真空槽內鋼水沸騰情況適當調整真空度；

環流氣體流量由小(最大流量的60%)到大(最大流量的80%)；

當真空槽內鋼水沸騰情況逐漸微弱時加鋁終脫氧，加鋁后鋼水繼續環流3分鐘以上；

低碳鋁鎮靜鋼輕處理中的脫碳量約為0．04%，當轉爐出鋼[C]過高時，可以用頂槍吹氧脫碳。

真空精煉本處理模式

(1)本處理的目的

真空脫氫處理是RH最傳統最成熟的處理工藝，又稱本處理。本處理的操作是在0.67mbar的真空度下，使鋼水以最大環流速度處理一定時間，使氫降到2ppm以下。

(2)本處理的操作要點

-鋼包應連續使用5爐以上，出鋼時耐材表面溫度應在1000℃以上；

-處理前鋼水成分在目標成分中下限，鋼水溫度不可過低；

-真空槽和浸漬管應處理3次以上，才能進行本處理；

-真空泵啟動后應在4分鐘內達到工作真空度，應采用預抽真空方式；

-處理前要檢查設備、頂槍、各密封圈的冷卻、法蘭等不得有漏水；

-合金微調后繼續在最低壓力下處理5分鐘以上。

深脫碳處理模式

(1)深脫碳處理的目的

具有優異深沖性能的高品質冷軋薄鋼板是最主要的高附加值產品，而鋼中固溶碳量嚴重影響冷軋鋼板深沖性能。同樣，碳在高牌號無取向電工鋼中也是導致磁性能惡化的主要元素。因此，要求處理要在盡可能短的時間內把W(C)降至很低范圍(30ppm以下)。

(2)深脫碳處理的操作要點

-確保最大的環流速度，即浸漬管及真空室狀況良好；

-不得使用含碳鋼包覆蓋劑；

-要求轉爐控制好出鋼溫度，盡量避免RH升溫造成處理時間過長：

-采取措施消除真空槽壁凝結的冷鋼，或處理超低碳鋼前3爐不處理中高碳鋼，而應處理低碳鋁鎮靜鋼 。2100433B

根據對鎂質量的要求，可以采用不同的精煉方法。鎂的精煉方法主要有鎂熔劑精煉、鎂沉降精煉、鎂真空蒸餾精煉和鎂添加難熔金屬精煉等。前兩種方法主要是脫除粗鎂中的非金屬氧化物和鐵等雜質。后兩種方法主要除去金屬雜質，用于生產高純鎂。鎂精煉產出的精鎂通稱商品鎂 。

爐外精煉把傳統的煉鋼分成兩步，第一步叫初煉，在氧化性氣氛下進行爐料的熔化、脫磷、脫碳和主合金化；第二步叫精煉，在真空、惰性氣氛或可控氣氛下進行脫氧、脫硫、去除夾雜、夾雜物變性、微調成分、控制鋼水溫度等。20世紀60年代以來，各種爐外精煉方法相繼出現。全世界這一技術已經得到了飛速發展。

爐外精煉在現代化的鋼鐵生產流程中已成為一個不可缺少的環節，尤其爐外精煉與連鑄相結合，是保證連鑄生產順行，擴大連鑄品種，提高鑄坯質量的重要手段。

在煉鋼生產流程中，采用轉爐（或電爐）－爐外精煉－連鑄已成為鋼廠技術改造的普遍模式。

各種爐外精煉方法的工藝各不相同，其共同的特點是：有一個理想的精煉氣氛，如真空、惰性氣體或還原性氣體；采用電磁力、吹惰性氣體攪拌鋼水；為補償精煉過程中的鋼水溫度降損失，采用電弧、等離子、化學法等加熱方法。

與連鑄相匹配的鋼包精煉，在于提高鑄坯質量和保證連鑄工藝的穩定性。選擇合適的爐外精煉方法是連鑄鋼水準備，提供合格質量鋼水的重要手段，為此結合產品質量要求選擇鋼包精煉設備應滿足以下基本要求：

1.調節鋼水溫度，達到連鑄所要求的澆注溫度范圍；

2.提高鋼水清潔度，特別是減少鋼中大型夾雜物的含量；

3.降低鋼中氣體含量（如氫、氮含量

4.降低鋼中有害雜質（如硫、磷）含量；

5.使鋼水中溫度和成分均勻化，并微調成分使成品鋼的化學成分范圍非常窄；

6.改變鋼中夾雜物的形態和組成，改善鋼水的流動性；

7.減輕煉鋼爐的冶煉負荷，縮短冶煉周期，提高生產率；

8.鋼包精煉爐成為煉鋼爐和連鑄機之間的一個“緩沖器”平衡兩者之間的生產節奏，有利于提高連鑄機的生產率。