炉外精炼-精炼工艺

炼钢工艺与操作炉外精炼-精炼工艺2.精炼工艺

1LF炉钢包处理型处理钢水过程中，因钢水的温降而使渣及合金成分的调整以及处理时间等都受到限制。如果用提高初炼炉出钢温度的办法保证渣熔化及足够的精炼时间，势必加重初炼炉的负担，降低炉衬寿命。1971年，日本特殊钢公司开发的LadleFurnace，简称“LF”、“LF炉”、“LF钢包炉”、“LF钢包精炼炉”、“钢包炉”、“钢包精炼炉”等。该炉采用碱性合成渣，埋弧加热，吹氩搅拌，在还原气氛下精炼，钢包炉的原理图见下图。2.1

LF法2.精炼工艺（1）LF炉设备组成

LF炉主要由钢包炉体、电极加热系统、吹氩搅拌系统、合金加料系统以及测温取样系统等部分组成。因LF炉设备简单，操作灵活、精炼效果好以及投资费用低等，而受到普遍重视，并得到了广泛的应用。钢包炉的原理图2.精炼工艺LF总貌2.精炼工艺钢包车底吹氩气2.精炼工艺石墨电极除尘系统2.精炼工艺给料系统喂丝机2.精炼工艺测温取样2.精炼工艺合金2.精炼工艺（2）LF炉主要冶金功能及精炼手段1）LF炉具有的主要冶金功能有：钢水升温、调温及保温功能强化脱氧、脱硫功能合金微调功能2）采用的精炼手段有：吹氩搅拌埋弧加热造强还原气氛造碱性合成渣2.精炼工艺氩气搅拌这是LF炉最大的贡献——强化精炼（还原）。强化”——加速钢-渣之间接触，有利于钢液脱氧、脱硫反应，加速夹杂物的上浮及均匀钢液成分与温度。②

埋弧加热

降低初炼炉出钢温度，补偿精炼过程吹氩、合金化等温度损失。LF炉三根电极插入渣层中进行埋弧加热，这种方法辐射热小，对炉衬有保护作用，热效率高，浸入渣中石墨与渣中氧化物反应不仅提高了渣的还原性，而且还提高合金回收率，生成CO使LF炉内气氛更具还原性。2.精炼工艺③

造强还原气氛

LF炉本身不具备真空系统，但由于钢包与炉盖密封隔离空气，加热时石墨电极与渣中FeO、MnO、Cr2O3等反应生成CO气体，使LF炉内气氛中氧含量减至0.5％，使炉内具有强还原气氛。钢液在强还原气氛条件下可以进一步脱氧、脱硫及去除非金属夹杂。④

造高碱度白渣

LF炉白渣以CaO-CaF2为主要成分，一般渣量为钢液的3％～7％，渣对钢液中氧化物吸附和溶解，达到脱氧效果。

LF炉由于有温度补偿，吹氩强烈搅拌，随渣中碱度提高，硫的分配增大，可炼出含[S]仅为5ppm的低硫钢。钢液在强还原气氛、高碱性炉渣条件下可以进一步脱氧、脱硫及去除非金属夹杂。2.精炼工艺（3）适用的钢种

除超低碳、氮、硫等超纯钢外，几乎所有的钢种都可以采用LF法精炼，特别适合轴承钢、合金结构钢、工具钢及弹簧钢等的精炼。精炼后轴承钢全氧含量降至0.001％，[H]降至0.0003％～0.0005％，[N]降至0.0015％～0.002％，非金属夹杂物总量在0.004％～0.005％。LF处理工艺过程如图2.精炼工艺2多功能LF法

指在上述LF炉功能的基础上再附加更多功能，如根据产品的钢种和质量要求，可增设真空手段，甚至装设氧枪系统、喷粉系统等，使之成为一个多功能的钢包精炼炉。根据工艺要求它可以完成真空脱气、吹氧脱碳、吹氩搅拌、电弧加热、脱氧、脱硫、合金化等精炼任务。它相当于将真空脱气（VD）、真空吹氧脱碳装置（VOD）及非真空的钢包炉（LF）的有机组合，即可以完成所有的精炼任务，也可以选择完成其中的几项精炼任务。这种组合成为的多功能精炼炉，它几乎可以精炼所有的钢种，它可以用高碳铬铁代替微碳铬铁炼超低碳不锈钢等超纯钢种。2.精炼工艺3LF(V)工艺LF(V)的处理效果经过LF处理生产的钢可以达到很高的质量水平：

(1）脱硫率达50%～70%，ω[S]≦0.01%的钢，如果处理时间充分。甚至可达到ω[S]≦0.005%水平。

(2）可以生产高纯度钢，钢中夹杂物总量可降低50%。大颗粒夹杂物几乎全部能去除,钢中含ω[O]量可达到0.002%～0.003%的水平。

(3）钢水升温速度可以达到4～5℃/min。

(4）温度控制精度士(3～5)℃。

(5）钢水成分控制精度高，可以生产出诸如ω[C]士0.01%、ω[Mn]士0.02%等元素含量范围很窄的钢。2.精炼工艺LF炉精炼工艺技术操作要点

配电工精炼前的检查与准备（1）按设备操作规程认真检查各选择开关是否正确。（2）检查各指示信号，仪表显示是否正常，发现问题及时通知有关人员处理。（3）高压电系统是否正常，如有异常时，报告调度室，并及时通知电气有关人员处理。（4）检查无误后，报告精炼炉炉长。

精炼工精炼前的检查与准备（1）确认电极升降系统正常，三相电极长度能满足精炼需要，特别是转炉开新炉及回炉钢水；检查电极接头处有无缝隙，如有缝隙，则吊至电极接长装置拧紧；检查电极头有无松动，松动时把电极头打掉；检查备用电极是否接长，数量是否充足。（2）确认测温、定氧、取样装置工作正常，测温头、定氧头、取样器数量充足。2.精炼工艺（3）检查渣料、合金料、脱氧剂、增碳剂等是否充足，并确认合金成分。（4）确认炉盖升降正常，炉盖水冷系统、导电铜臂、电极夹钳等无漏水现象。钢包精炼炉工艺流程示意图2.精炼工艺操作要点（1）钢水包放上座包工位，接通底吹Ar气，进行吹气搅拌。吹Ar常用流量：130-150NL/min，压力：0.2—0.4MPa。（2）精炼钢包放上座包工位，在合适位置取样全分析、测温。（3）开动座包车，使精炼包进入加热工位，下降加热盖。（4）根据测定温度及所炼钢种要求，调节好输入电压和电流，下降三相电极进行通电加热。（5）停电，升起三相电极，升炉盖，测温，要求钢水温度、成分合格。2.精炼工艺（6）加料造渣：钢水在加热工位，首先向钢包加入适量的合成埋弧渣，厚度为75mm左右。然后，降下电极并起弧。调节电流，对钢水进行升温和调温操作。视情况分批加入石灰3~6Kg/t钢，预熔渣或调渣剂（造渣脱氧剂）2~4Kg/t钢，用较大功率送电约5分钟。每根石墨电极电流设定：32000A，电压设定：200V。电流可在27000—32000A之间调整。电压可在120—380V之间分档调整。（7）造还原渣：炉渣化好后，停电测温、取样，调整吹Ar强度。往钢包中加铝粒或铝块，按0.2~0.5Kg/t钢分批加入。根据渣样、钢样加石灰或调渣剂、合金后送电。铝粒要求：Al＞99.0%，粒度为：0.5—1.0mm。（8）精炼时间的控制：保证精炼时间32分钟以上，钙处理后必须保证软吹Ar时间5分种以上，钙样必须喂完钙线后软吹氩3分钟才取样。钙铁线或硅钙线喂线速度控制在3.5-4.5m/s左右。2.精炼工艺（9）精炼过程中，原则上禁止开高压吹Ar精炼，若因异常情况确需要开高压搅拌，时间不能超过2分钟。（10）加入渣料和合金后，必须保证15分钟精炼时间。（11）白渣出钢，保证(FeO+MnO)≤1.0%（12）精炼应根据生产节奏、钢包状况控制好上台钢水温度，确保中包过热度在20~35℃。（13）喂丝前温度、成份必须符合要求。2.精炼工艺

1真空吹氩脱气法(VD)法

这种方法是美国芬克尔(Finkl)公司1958年首先提出来的。所以也叫芬克尔法，在我国一般简称为VD(VacuumDegassing)法，如图所示。

VD法的精炼手段是吹氩搅拌与真空相结合，真空状态下吹氩搅拌钢液，一方面增加了钢液与真空的接触界面积；另一方面从包底上浮的氩气泡吸收钢液内溶解的气体，加强了真空脱气效果，脱氢率可达到42%～78%，同时上浮的氩气泡还能沾附夹杂物，促使夹杂物从钢液中排除。使钢的纯净度提高，清除钢的白点和发纹映陷。

2.2其它精炼方法2.精炼工艺

VD法具有脱氧、脱气、脱硫及合金化等功能。主要用于生产轴承钢等对气体敏感的钢种。VD法处理工艺过程图VD法设备布置示意图及运行图2.精炼工艺

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循环真空脱气法(RH法)

RH法设备的特征是在脱气室下部设有与其相通两根循环流管。脱气处理时将环流管插人钢液，靠脱气室抽真空的压差使钢液由管子进人脱气室，同时由两根管子中的上升管吹入驱动气体氩，利用气泡泵原理引导钢水通过脱气室和下降管产生循环运动.并在脱气室内脱除气体。RH设备原理示意图。2.精炼工艺

RH的精炼功能如下：

1）真空脱碳：在25min处理周期内可生产出[C]≤0.002％的超低碳钢水。

2）真空脱气：可生产[H]≤0.00015％，[N]≤0.002％的纯净钢水。

3）脱硫：RH附加喷粉装置（RH-PB）处理后可生产出[S]≤0.001％的超低硫钢水。

4）脱磷：经RH喷粉处理（RH-PB），可生产出[P]≤0.002％的超低磷钢。

5）升温：采用RH-KTB技术，可降低转炉出钢温度26℃；采用RH-OB法加铝吹氧提温，钢水最大升温速度可达8℃／min。

6）均匀钢水温度：可保持连铸中间包钢水温度波动不大于5℃。

7）均匀钢水成分和去除夹杂物：生产出T[O]≤0.0015％的超纯净钢。2.精炼工艺

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真空吹氧脱碳法(VOD法)

VOD法是VacuumOxygenDecarburization(真空吹氧脱碳法)的缩写。VOD具有吹氧脱碳、升温，吹氩揽拌、真空脱气、造渣合金化等冶金手段，适用于不锈钢、工业纯铁、精密合金、高温合金和合金结构钢的冶炼，尤其是超低碳不锈钢和合金的冶炼。VOD法具