炉外精炼 复习题

1、1概论长流程: 以氧气转炉炼钢工艺为中心的钢铁联合企业生产流程短流程: 以电炉炼钢工艺为中心的小钢厂生产流程炉外精炼: 凡是在熔炼炉（如转炉、电炉）以外进行的，旨在进一步扩大品种提高钢的质量、降低钢的成本所采用的冶金过程统称为炉外精炼。2 转炉炼钢和电弧炉炼钢的不足之处有哪些？ 电炉炼钢的不足: (1)还原渣有较强的脱硫能力，但炉内渣钢接触面积太小，脱硫能力不能充分利用。氧化期出钢S0.02%0.04% (2)在氧化期H降低到2.53ppm，在还原期又回升至57ppm (3)在还原期O80ppm，终脱氧后O30ppm，出钢过程100200ppm (4)不能充分发挥超高功率电弧炉的作用转炉炼钢的

2、不足: (1)温度成分不均匀 (2)一般出钢C0.04%，很难将C控制在0.02%下出钢 (3)一般出钢O500ppm，出钢合金化后O 100ppm (4)脱硫率为30%左右；若铁水S0.03%，出钢S0.02%；若铁水S0.002-0.005%，出钢S0.004-0.007% (5)脱磷率90%，终点P0.005-0.015%，出钢过程中回磷 (6)氧化性渣FeO15%3 炉外精炼的作用和地位？经济合理性有哪些？作用和地位：1 提高质量扩大品种的主要手段2 优化冶金生产流程，提高生产效率节能降耗降低成本主要方法3 炼钢炉外精炼连铸热装轧制工序衔接炉外精炼的经济合理性:1 提高初炼炉的生产率2

3、 缩短生产周期3 降低产品成本4 产品质量提高4 炉外精炼的任务？炉外精炼的三个特点? 对精炼手段的有哪些要求? 炉外精炼的任务:1 钢水成分和温度的均匀化2 精确控制钢水成分和温度3 脱氧脱硫脱磷脱碳 4 去除钢中气体（氢氮）及夹杂物5 夹杂物形态控制炉外精炼的三个特点:1 二次精炼2 创造较好的冶金反应的动力学条件3 二次精炼的容器具有浇注的功能对精炼手段的要求:1 独立性2 作用时间可以控制3 作用能力可以控制4 精炼手段的作用能力再现性要强5 便于与其他精炼手段组合6 操作方便、设备简单、基建投资和运行费用低 5 炉外精炼有哪5个基本手段并简述其作用？ 1 渣洗：快速脱硫，脱氧以及去除

4、夹杂2 真空：对钢液的脱气，用碳脱氧，超低碳钢种的脱硫等反应产生影响3 搅拌：可以均匀成分和温度，促进夹杂的上浮4 加热：调节被精炼钢液温度，避免钢液回炉的救急措施5 喷吹：喷吹是将反应剂加入冶金熔体的一种手段6 CAS CAS-OB VD AOD VOD LF LFV的英文全称？CAS ：Composition Adjustment by Scalded Argon BubblingCAS-OB：Composition Adjustment by Scalded Argon Bubbling-Oxygen BlowingVD：Vacuum DegassingAOD(Argon Oxygen

5、DecarburizationVOD(Vacuum Oxygen Decarburization LF（Ladel Furnace）LFV：Ladel Furnace Vacuum Degassing2 炉外精炼理论基础异炉渣洗:用专用炼渣炉炼渣，出钢时钢液冲进事先盛有液渣的钢包内同炉渣洗:液渣和钢液同一炉炼制混合炼钢:在一座电炉中按普碳钢的工艺冶炼半成品钢液，在另一座电炉中熔化合金和造还原渣，出钢混冲同化：渣洗工艺所用熔渣均是氧化物熔体，而夹杂大都也是氧化物，所以被渣吸附的夹杂比较容易熔解于渣滴中，这种熔化过程称为同化搅拌: 就是向流体系统供应能量，使该系统内产生运动。可采用喷吹气体、电磁感

6、应或机械等方法流态化技术：使固体粉粒获得流动能力的技术称为流态化技术。非金属夹杂的变性处理 :就是向钢液喷入某些固体熔剂，即变性剂，如硅钙、稀土合金等，改变存在于钢液中的非金属夹杂物的性质，达到消除或减小它们对钢性质的不利影响，以及改善钢液的可浇注性，保证连铸工艺操作顺利进行。 钙处理：向铝脱氧的钢液加入钙并适当控制加入量，就能够改变铝氧化物夹杂的性状，因而改善钢液的浇注性能和钢的质量。AOD精炼法是氩氧脱碳法（argon oxygen decarburization）的简称。在精炼不锈钢时，它是在标准大气压力下向钢水吹氧的同时，吹入惰性气体（Ar，N2），通过降低CO分压，达到假真空的效果，

7、从而使碳含量降到很低的水平,并且抑制钢中铬的氧化。2 按合成渣炼制方式可将渣洗分哪五类？预熔渣有哪些优点？ 分类：异炉渣洗,同炉渣洗,混合炼钢,固体渣渣洗,预熔渣渣洗 预熔渣的优点：(1)成分均匀，性能稳定；(2)储存时不易吸水；(3)成渣均匀，速度快；(4)粉尘少，对环境污染小；(5)有较强的吸附钢中非金属夹杂物的能力；(6)综合脱硫率高。3 渣洗用合成渣应考虑哪5个指标？什么渣系？渣洗的精炼作用有哪些？ 渣洗用合成渣考虑指标1）成分2）熔点3）流动性4）表面张力5）还原性 用于渣洗的合成渣一般为CaO-Al2O3系、CaO-SiO2-Al2O3系、CaO-SiO2-CaF2系作用：(1)

8、合成渣的乳化和上浮(2) 合成渣对钢中元素脱氧能力的影响(3) 扩散脱氧(4) 去除夹杂(5) 脱硫4 搅拌方法有哪些？吹氩搅拌有哪三个效果？搅拌方法：机械搅拌，重力，大气压力，重力大气压力，喷吹气体，电磁搅拌吹氩搅拌效果：1)调温：主要是冷却钢液。对于开浇温度有比较严格要求的钢种或浇注方法，用吹氩的办法将钢液温度降低到规定的要求。2)混匀：在钢包底部适当位置安放气体喷入口，可使钢包中的钢液产生环流，用控制气体流量的方法来控制钢液的搅拌强度。实践证明，这种搅拌方法可促使钢液的成分和温度迅速地趋于均匀。3)净化：搅动的钢液增加了钢中非金属夹杂碰撞长大的机会。上浮的氩气泡不仅能够吸收钢中的气体，还

9、会粘附悬浮于钢液中的夹杂，把这些粘附的夹杂带至钢液表面被渣层所吸收。5 加热方法有哪些？ 燃料燃烧的缺点？加热方法：燃料燃烧，电阻加热，电弧加热，化学热法燃料燃烧的缺点：(1)由于燃烧的火焰是氧化性的，而炉外精炼时总是希望钢液处在还原性气氛下，这样钢液加热时，必然会使钢液和覆盖在钢液面上的精炼渣的氧势提高，不利于脱硫、脱氧精炼反应的进行；(2)用氧化性火焰预热真空室或钢包炉会使其内衬耐火材料处于氧化、还原反复交替作用下，从而使内衬的寿命降低； (3)真空室或钢包炉内衬上不可避免会粘上一些残钢，当使用氧化性火焰预热时，这些残钢的表面会被氧化，而在下一炉精炼时，这些被氧化的残钢就成为被精炼钢液二次

10、氧化氧的来源之一； (4)火焰中的水蒸气分压将会高于正常情况下的水蒸气分压，特别是燃烧含有碳氢化合物的燃料时，这样将增大被精炼钢液增氢的可能性；(5)燃料燃烧之后的大量烟气(燃烧产物)，使得这种加热方法不便于与其他精炼手段(特别是真空)配合使用。 6 包芯线表观质量要求有哪些？内部质量要求有哪些？ 包芯线表观质量要求：1)铁皮接缝的咬合程度 若铁皮接缝咬合不牢固，将使芯线在弯卷打包或开卷矫直使用时产生粉剂泄温，或在贮运过程中被空气氧化。2)外壳表面缺陷 包覆铁皮通常是厚度为0.2-0.6mm的低碳带钢，在生产或贮运中易被擦伤或锈蚀，导致芯料被氧化。3)断面尺寸均匀程度 芯线断面尺寸误差过大将使

11、喂线机工作中的负载变化过大，喂送速度不均匀，影响添加效果。 包芯线内部质量要求：1)质量误差 单位长度的包芯线的质量相差过大，将使处理过程无法准确控制实际加入量。用作包覆的铁皮厚度和宽度、在生产芯线时芯料装入速度的均匀程度，以及粉料的粒度变化都将影响质量误差。一般要求质量误差小于4.5。2)填充率 单位长度包芯线内芯料的质量与单位包芯线的总质量之比表示包芯线的填充率。它是包芯线质量的主要指标之一。通常要求较高的填充率。它表明外壳铁皮薄芯料多，可以减少芯线的使用量。填充率大小受包芯线的规格、外壳的材质和厚薄、芯料的成份等因素影响。3)压缩密度 包芯线单位容积内添加芯料的质量。压缩密度过大将使生产

12、包芯线时难于控制其外部尺寸。反之，在使用时因内部疏松芯料易脱落浮在钢液面上，结果降低了其使用效果。4)化学成份 包芯线的种类由其芯料决定。芯料化学成份准确稳定是获得预定冶金效果的保证。 7 炉外精炼有哪5个基本手段并简要说明其作用？ 1 渣洗：快速脱硫，脱氧以及去除夹杂2 真空：对钢液的脱气，用碳脱氧，超低碳钢种的脱硫等反应产生影响3 搅拌：可以均匀成分和温度，促进夹杂的上浮4 加热：调节被精炼钢液温度，避免钢液回炉的救急措施5 喷吹：喷吹是将反应剂加入冶金熔体的一种手段3 炉外精炼工艺二次燃烧：采用具有特殊喷嘴的二次燃烧氧枪或二次燃烧枪供氧，使富含CO的炉内煤气再燃烧成CO2的工艺技术。白渣

13、精炼: 利用白渣进行钢水精炼，实现钢水脱硫、脱氧，生产超低硫钢和低氧钢2 出钢渣洗时一般预熔渣的加入量是多少？ 一般情况下，建议按46kg/t钢使用；如果为了转炉出钢过程快速脱硫、或在终点钢水氧化性强、出钢下渣量大的情况下，则按68kg/t钢使用3 钢包吹氩的作用？吹氩方式有哪两种？气体搅拌强度为？Nm3/tmin。作用:1均匀钢水成分和温度2加速合金料和脱氧剂的熔化3减少钢中氧化物夹杂的含量4改善钢水的凝固性能方式:1 氩枪（顶吹）2 透气砖（底吹）通常钢包吹氩的气体搅拌强度为0.0030.01 Nm3/tmin。 4 CAS-OB的工作原理？升温速度可达到？/min。CAS-OB工艺的工作

14、原理是在一个密闭、惰性、无渣的环境下，通过铝的氧化反应放热使钢水升温，并在此惰性气氛下加入合金。 在所有炉外处理设备中，CAS-OB的升温速度最快，可达到612/min5 AOH和CAS-OB工艺上有什么区别？工艺安排 AOH CAS-OB加入铝喂铝丝喂薄钢皮包裹的铝丝通过浸入罩上方的加料口加入块状铝吹氧使用耐火陶瓷制成的氧枪，插入钢液熔池中氧枪插入浸入罩内向钢液面顶吹氧吹氩搅拌吹氩枪插入钢液吹氩和辅以包底设置透气砖吹氩全程底吹氩6 LF工艺特点？白渣精炼工艺的要点有哪些？ 的工艺优点:1精炼功能强，适宜生产超低硫、超低氧钢；2具有电弧加热功能，热效率高，升温幅度大，温度控制精度高；3具备搅拌

15、和合金化功能，易于实现窄成分控制，提高产品的稳定性；4采用渣钢精炼工艺，精炼成本低；5设备简单，投资较少。白渣精炼工艺:1出钢挡渣，控制下渣量5kg/t；2钢包渣改质，控制包渣R2.5，(TFe+MnO)3.0%;3白渣精炼，一般采用Al2O3-CaO-SiO2系炉渣，控制包渣碱度R4，渣中(TFeO+MnO)1%，保证脱硫、脱氧效果；4控制LF内气氛为弱氧化性，避免炉渣再氧化；5适当搅拌，避免钢液面裸露，并保证熔池内具有较高的传质速度。 8 开发RH的目的？RH的基本工艺原理？RH-OB、PB、KTB、PTB、MFB的主要特征和功能是什么？ 主要目的：钢水脱氢，防止钢中白点。基本工艺原理是利

16、用气泡将钢水不断地提升到真空室内进行脱气、脱碳等反应，然后回流到钢包中 表6.2 不同RH装置设备设备名称设备简图技术特点RH1959年西德(1)反应速度快，表观脱碳速度常数可达到3.5min-1。处理周期短，生产效率高，常与转炉配套使用。(2)反应效率高，钢水直接在真空室内进行反应，可生产wH0.510-6、wN2510-6、wC1010-6的超纯净钢。(3)可进行吹氧脱碳和二次燃烧进行热补偿，减少处理温降。(4)可喷粉脱硫，生产wS510-6的超低硫钢。RH-OB1972年新日铁1985年中国宝钢优点：(1)RH-OB真空吹氧法进行强制脱碳。(2)加铝吹氧升高钢水温度、生产铝镇静钢等技术，

17、减轻了转炉负担，提高了转炉作业率，降低了脱氧铝耗。缺点：RH-OB喷嘴寿命低，降低了RH设备的作业率，喷溅严重，RH真空室易结瘤，辅助作业时间处长，要求增加RH真空泵的能力RH-KTB1986年日本川崎(1)转炉出钢终点碳由(200300)10-6，提高到(400500)10-6，并且KTB吹氧脱碳时，产生的CO气体二次燃烧，放出热量补偿了RH处理过程的温度损失。可降低转炉出钢温度23。(2)与RH-OB真空吹氧法吹氧脱碳相比，RH-KTB吹氧脱碳时产生的喷溅减少，真空室结冷钢现象减少，减少了RH-OB工艺中Ar气的消耗，使用灵活，操作简便。处理效果：wH1.510-6；w N4010-6；w

18、 O3010-6；wC2010-6RH-PB1987年新日铁脱氧、脱硫(wS1010-6)，而且还可以用来冶炼超低磷钢。具有喷粉功能，依靠载气将粉剂通过OB喷嘴吹入钢液。RH真空室下部两个喷嘴，可以利用切换阀门改变成吹氧方式，通过加铝可使钢水升温，速度达810/min。同时还具有良好的去氢效果，不会影响传统的RH真空脱气的能力，不吸氮。RH-PTB1994年日本住友(1)用水冷顶枪进行喷粉，粉剂输送较流畅，喷嘴不易堵塞；不使用耐火材质的浸入式喷粉枪，操作成本较低；无钢水阻力，载气耗量小。(2)喷粉速度为100130kg/min，约喷吹10min。(3)钢中碳可降到3010-6，硫可降到510-

19、6。处理效果：wH1.510-6；wN4010-6；wO3010-6；wC2010-6RH-MFB1992年日本新日铁其冶金功能与KTB精炼技术相近，另外可喷吹铁矿石粉以加速脱碳，可加铝吹氧升温(通过铝燃烧发热来加热钢水)，还可在精炼过程中吹入一定量的天然气使之燃烧达到加热钢水的目的。处理效果：wH1.510-6；wN4010-6；wO3010-6；wC2010-69 画出CAS-OB和RH-OB的示意图，比较其特征和功能？（10分） CAS-OB RH-OB真空精炼工艺技术，利用RH-OB真空吹氧法进行强制脱碳、加铝吹氧升高钢水温度、生产铝镇静钢等技术，从而减轻了转炉负担，提高了转炉作业率，

20、降低了脱氧铝耗。 (1)钢液升温和精确控制钢水温度。在所有炉外处理设备中，CAS-OB的升温速度最快，可达到612/min，升温幅度可达到100，钢水处理终点温度的波动5;(2)促进夹杂物上浮，提高钢水洁净度。采用CAS-OB法对钢水进行加热(升温0.02%)氧扩散是碳氧反应的限制性环节，吹氧脱碳可提高前期脱碳速度。真空脱碳的中期(0.02%C0.002%)碳的扩散是脱碳反应的限制性环节，随着碳含量的降低，脱碳反应速度减慢，提高循环流量，增加吹氧强度，增大反应界面可提高真空脱碳速度。真空脱碳的后期(C0.002%)碳的扩散不再是脱碳反应的限制性环节，而钢水的静压力成为脱碳反应的限制环节。进一步

21、降低碳含量，必须尽可能扩大反应界面，提高反应速度。4 炉外处理与炉外精炼用耐材耐火材料: 一般是指耐火度在1580以上的材料2 耐材如何分类？形态: 定形耐火材料 耐火砖、耐火隔热砖不定形耐火材料 耐火泥、浇注料、可塑料、喷补料、捣打料、涂料、轻质浇注料、陶瓷纤维材料: 氧化物系耐火材料 非氧化物系耐火材料 氧化物和非氧化物系复合耐火材料2 炉外精炼对耐材有哪些要求？钢包的工作条件？请画图并说明钢包各部位应选用什么样的耐材？ 要求耐火材料不仅具有稳定的化学成分，而且要密度高。气孔率低，抗炉渣侵蚀与钢液的冲刷能力强，基本上没有残余收缩，在高温下有适度的膨胀，不污染钢液，砖的外形尺寸要精确等。砖衬

22、的寿命长，成本低是炉外精炼发展的基本条件。因此，新型优质耐火材料的开发、应用，必然促进铁水预处理和炉外精炼技术的发展。1）一般精炼温度1600-1700，甚至1700；2）高温下的真空，真空度可达66P；3）电弧加热时，距电弧最近处的包衬将局部过热； 4）熔渣成分和碱度变化范围大5）钢液(包括炉渣)在钢包内停留时间长，LF处理 60min 6）钢液、熔渣、气流强烈冲刷以及电弧辐射；7）严重的热震和间歇式工作的温度剧变等。 v(1)钢包渣线采用优质镁钙碳砖，将渣线寿命从现在的40次提高到80次，使渣线与包壁耐火砖寿命同步。(2)罐底永久层采用3层高铝砖砌筑，易造成钢水高静压下的层间夹钢,今后将采

23、用耐火浇铸料整体浇铸成型。(3)在热态下对钢包工作层侵蚀严重的部位进行喷涂修补，提高热罐周转率。(4)对包底工作层进行综合砌筑，冲击区耐火砖加高至250mm，非冲击区工作层厚度仍为230mm。(5)提高上水口砖和水口座砖寿命，使其与包底寿命同步，减少罐底挖补次数。 5 炉外精炼方法的选择和发展趋势1 钢包和AOD的特点？钢包：炉外处理中应用广泛的一种设备钢包内衬多数采用碱性材料通常采用钢包盖及燃烧器加热来提高钢包衬的温度并减小热损失在钢包底部安装一块或几块透气砖， 在处理过程中吹入氩气提高处理效果。采用滑动水口浇注AOD：由顶吹或顶底复吹转炉发展而来，主要用于处理超低碳钢或高铬低碳合金钢。单位

24、钢液占有的容积比钢包大的多。大量的气体是从安装在炉底或侧墙的喷嘴吹入炉内。2 当前炉外处理技术主要发展趋势？(1)铁水、钢液全部进行处理。炉外处理设备全部在线运行。(2)向组合多功能精炼站的方向发展，并已形成了一些较常用的多功能处理模式： 1)以钢包吹氩为核心，加上与喂线、喷粉、化学加热、合金成分微调等一种或多种技术相结合的精炼站，用于转炉一连铸生产衔接。2)以真空处理装置为核心，并与上述技术中一种或几种技术复合的精炼站，也主要与转炉一连铸生产相衔接； 3)以钢包炉(LF)为核心，与上述技术及真空处理等一种或几种技术相复合的精炼，主要用于电弧炉一连铸生产衔接。4)鱼雷罐车或铁水包等铁水运载容器

25、逐渐向转炉型的预炼炉方向发展的铁水预处理（脱硫或三脱脱硅、脱磷、脱硫)技术。5)以AOD为主体，包括VOD、转炉顶底复吹在内的不锈钢精炼技术。 (3)根据产品质量、工艺和市场要求，不同类型的工厂对炉外处理的选择也初步形成了一些模式； 1)生产板带类钢材的大型联合企业，一般有两种类型的精炼站，即以CAS-OB吹氩精炼为核心的复合精炼，或以真空处理为核心的组合精炼。同时也应该配有铁水预处理站。2)生产棒线材为主的30t及以下的中小转炉厂，通常配有钢包吹氩、喂线、合金成分微调综合精炼站，并注意钢液温度补偿。 3)电炉钢厂根据产品选择的炉外处理模式生产不锈钢板、带、棒线，通常采用AOD炉，有的还设有L

26、F炉或VOD炉。 非不锈钢类的合金钢厂，一船设LFV多功能复合精炼装置。 普碳钢和低合金钢生产厂，多数设LF炉为核心的多功能精炼装置，或吹氩喂线 装置。 3 炉外精炼还有那些问题尚待解决？钢液温度补偿电弧加热:电弧对钢包衬的辐射，降低了包衬寿命。小容量钢包(小于30t)直径小，对于三相电极的布置和容纳也有问题。CAS-0B：铝和合金的消耗量增加；可适用的钢种有限。耐火材料相对于转炉和电弧炉炉衬，精炼设备内衬寿命很低；特别在个别部位，如钢包炉的渣线、VOD、AOD的内衬，透气砖和AOD风口周围，以及RH上升管等是使用寿命特别低的部位。钢液再污染经过精炼处理后的高清洁度钢液，在随后的出钢或浇注过程中与大气和耐火材料接触时被再度污染，即吸气和二次氧化；清洁度越高，吸气和二次氧化的程度越大。流程系统优化初熔炼设备(转炉、电炉)的吨位比较小，铁水条件差，磷硫含量比较高、 产品的质量不高、品种不多。6 洁净钢洁净钢 通常指非金属夹杂物（主要是各类氧化物和硫化物）含量少的钢；或者说是钢中S、P、O、H、N含量极低的钢。 4 现阶段炉外精炼对钢中有害元素（硫磷氧氮氢）和碳含量的控制达到了什么水平，并请进行评价？对优质洁净钢提出下列要求: C:610-6%(指薄板); N:1410-6%; S:110-6 %; O:510-6%; P:810-6 %; H:0.210-6%; 5