炉外精炼课件

1、7. 炉外精炼,一、概 述,炉外精炼： 将在常规炼钢炉中完成的精炼任务部分或全部地移到钢包或其它容器中进行； 也称二次精炼或钢包冶金； 炉外精炼出现和发展的原因： 1.对钢材质量要求的日益提高 2.传统工艺方法存在着不合理处 3.改善炼钢生产和连铸机之间的配合。,1.对钢材质量要求的日益提高,(1)纯洁度高 杂质数量：相差几倍甚至几十倍， 杂质形态：控制 (2)合金成分范围窄 产品成分范围宽，不利于钢材加工。,2.传统工艺方法存在着不合理处,电炉的优势被不合理的工艺安排所抵消； (2)采取的预防措施不能从根本上解决问题： 如：还原期渣料的严格烘烤 (3)只有将钢的精炼从炼钢炉内移到炉外。,3.

2、 改善炼钢生产和连铸机之间的配合,连铸生产要求： 定时、定量提供一定温度的优质钢液； 传统炼钢工艺：较难满足； 炉外精炼：缓冲作用。,二、炉外精炼方法分类,1. 渣洗 2. 吹氩 3. 真空 4. 加热 5. 固体料的添加方法 。,1. 渣 洗,(1) 概念：用合成渣来处理钢液 合成渣：基本上都是CaO、Al2O3渣系，CaO含量波动在4560的范围； (2) 作用：脱硫，脱氧、去夹杂 (3) 种类：异炉渣洗，同炉渣洗，混合炼钢。,常用的渣洗工艺是：,a.冶炼合成渣； b.按要求的成分、温度、渣量先倒入浇注钢包中； c.吊到电弧炉出钢，乳化； d.乳化的渣滴上浮； e.在此过程脱硫、脱氧、去除

3、非金属夹杂物； 总共十多分钟。,2. 吹 氩,(1)概念：通过钢包底部专门安装的透气砖向钢液内部吹入氩气； (2)作用：去夹杂，均匀钢液成分和温度 (3)举例 a.钢包吹氩， b.SAB(Scald Argon Bubbling)法(又称 CAS:Composition Adjustment by Scalded Argon Bubbling法) c.带盖钢包吹氩法，即CAB(Capped Argon Bubbling)法。,3. 真 空,作用：脱气、脱碳、脱氧 a. VD法（Vacuum Degassing） b. 真空循环脱气法，即RH法 c. 提升脱气法，即DH法， d. 出钢过程的真空

4、脱气，即TD法（Tap Degassing） e. 真空浇注，即VC法（Vacuum Casting） f. 真空吹氧脱碳法，即VOD（Vacuum Oxygen Decarburization）。,4. 加 热,主要有两类：三相交流电弧加热； 化学加热； a.LF法(Ladle Furnace)，若带有真空，则为LFV b.VAD法(Vacuum Arc Degassing ) c.钢包精炼法ASEA-SKF d.CAS-OB(Composition Adjustment by Scald Argon Bubbling-Oxygen Blowing)等。,5. 固体料的添加方法,(1)主要方

5、法： 喷粉法（TN法） 喂丝法（WF法，Wire Feeding） 弹丸发射法（ABS法，Aluminum Ball Shoot）等,(2) 作用： 使反应剂直接加入反应区， 与反应物有尽可能大的接触界面， 尽量减少反应剂参与反应前的损失。,三、炉外精炼工艺,1. RH法真空脱气,(1) 又称真空循环脱气法 设备： 优点： 较小的真空设备，分批处理大量钢液 ； 处理过程温降少。,(2) 工艺过程 准备工作： 停止对真空室的烘烤； 套挡渣帽； 装合金料斗； 将钢包吊到处理位置; 将RH真空室转到钢包上方; 取样测温; 降下真空室。,RH脱气过程： 插入管插到钢液内，启动真空泵; 随着压力的降低，

6、钢液沿着两根插入管上升; 向一根插入管1/3处吹入驱动气体； 由于高温和低压的作用，气体的膨胀功推动钢液在上升管中快速提升，钢液呈喷泉状进入真空室； 钢中气体在真空环境下被脱除； 脱气后的钢液，在重力的作用下，经下降管返回钢包； 不断循环若干次，以达到去气目的。,(3) 工艺参数 处理容量； 处理时间； 循环因数； 循环流量； 真空度； 真空泵的抽气能力等 。, 处理容量,指被处理钢液的数量； 上限：理论上没有限制 下限：取决于处理过程的降温情况 一般，应不小于30t； 用同一套RH装置，可处理不同容量的钢液 （波动在100t范围）。,处理不同容量钢液方法： a. 改变插入管的直径 大容量直径

7、大，小容量直径小 如： 70t容量 上升管直径245mm 下降管210mm 150t容量 上升管直径330mm 下降管273mm b. 改变处理时间 大容量处理时间长些 此法更为可取。, 处理时间,钢包在RH工位停留的时间； 脱气时间略短于处理时间； 为使钢液充分脱气，应保证足够的处理时间，一般为2030分钟； 真空室要充分预热。, 循环因数c,即循环次数，是通过真空室的总钢液量与处理容量Q之比 c=Wt/Q W循环流量，t/min t脱气时间，min 取决于钢液的混合状况。,a. 不混合 进入真空室钢液的气体含量一直是原始含量； 包中气体含量呈直线下降； c1 b. 完全混合 包中钢液的气体

8、含量一直是均匀的； 进入真空室钢液的气体含量也一直在降低； 脱气速度缓慢； 循环因数至少为c35 。,c. 真实情况 处于上述两种情况之间； 在钢包底部有一层稳定的脱气钢液； 上部是脱气钢液与未脱气钢液的混合物； 一般c23。, 循环流量,单位时间内通过真空室的钢液量 主要决定于： 上升管的直径； 驱动气体流量。, 真空度 即在处理过程中，真空室内可以达到并能保持的最低压力。 一般67134Pa 工作泵的抽气能力 按脱气过程中，钢液放气规律来考虑。 处理前期，析出气体量也大， 后期，气体析出量大为减少。,(4) RH法的效果 a.脱氢：可降到2ppm以下 b.脱氧：真空下碳脱氧 c.脱氮：脱氮

9、率只有10-20% d.脱碳: 在RH的基础上增设吹氧装置,如RH-OB,RH-KTB； 可生产超低碳钢; 吹氧所产生的化学热还可进行钢液的调温。,2. DH 法,又称真空提升脱气法 真空室与钢包相对运动; 钢水经吸管分批吸入真 空室内进行脱气。,特点： 脱气效果好； 可用容积较小的真空室与大吨位转炉相匹配； 处理过程中温降小； 设备复杂、投资和操作费用都比较高； 目前应用的较少。,3LF炉精炼法,(1) 工艺过程 将钢包移至精炼工位； 加入合成渣料； 降下石墨电极插入熔渣层中，对钢水进行埋弧加热； 同时进行底吹氩搅拌。,(2) 精炼功能：,主要有4个功能 埋弧加热 a.热辐射小， 减少对钢包

10、内衬的损坏，提高热效率； b.同时，石墨电极与渣中氧化物反应： C+(FeO)Fe+CO C+(MnO)Mn+CO 提高了熔渣的还原性， 提高合金吸收率， 生成的CO使炉内气氛更具还原性。, 氩气搅拌 钢包底吹氩进行搅拌 a.加速钢渣间物质传递，有利于脱氧、脱硫反 应的进行； b.促进夹杂物的上浮去除 c.加速钢水温度和成分的均匀。, 炉内还原气氛 形成：钢包与炉盖密封，隔绝空气； 石墨电极氧化产生CO气体； 作用：使钢水进一步脱氧、脱硫， 去除非金属夹杂物，避免增氮； 白渣精炼 高碱度的还原渣： 碱度R2.5,渣中(FeO+ MnO)4% 进行脱氧、脱硫和去除非金属夹杂物。,(3) 应用,适

11、宜生产超低硫、超低氧钢种； 精炼成本低，设备简单，投资较少； 若配有真空盖则称为LF-VD法； 除了可进行加热、成分微调、脱氧、脱硫、 去夹杂之外，还可进行脱碳、脱气； 若在真空盖上配以氧枪，则可冶炼超低碳不 锈钢。,4. SKF法,钢包炉精炼法 采用电磁搅拌， 常压下电弧加热； 真空脱气； 造渣精炼； 也可将电磁搅拌与底吹氩搅拌相结合。,5. VOD、AOD法,(1) VOD法 在真空条件下顶吹氧脱碳， 钢包底吹氩，促进钢水的循环； 功能： 可脱碳保铬，脱气效率高； 可冶炼低碳和超低碳不锈钢 。,(2) AOD法 也称氩氧脱碳法（Argon Oxygen Decarburization） 功

12、能：脱碳保铬 特点： 可在不很高的温度下、常压下进行脱碳保铬； 投资省、生产费用低、生产效率高、操作简便、产品质量高。,6.VAD法,真空电弧钢包脱气法， 与SKF法基本相同; 真空下电弧加热,吹氩搅拌,包内造渣、合金化; 与LF-VD相比，省去了钢包移动或钢包盖移动机构; 功能：脱硫、脱碳，脱气。,7.CAS-OB法,(1) CAS 是密封吹氩，微调合金成分的一种方法。 精炼时，通过底吹氩强搅拌将液面渣层吹开，使液面裸露，然后降下耐火材料制作的浸渍罩，浸渍深度约200mm，在封闭的浸渍罩内迅速形成氩气保护气氛，可加入各种合金进行微合金化，由于钢水液面无熔渣覆盖，罩内氩气保持正压， 合金吸收率高而稳定。,(2) CAS-OB 为了补偿精炼过程中温降的问题，增设顶吹氧枪和加铝粒或硅铁，通过溶入钢水内的铝氧发热，实现钢水升温，称为CAS-OB工艺； 功能: 均匀钢水成分和温度； 加热钢水、微调合金成分； 降低钢中气体和非金属夹杂物含量； 缺点：氧化后夹杂物会有部分残留钢液中 解决：升温后保证一定时间的弱吹氩搅拌， 促进夹杂物上浮。,8.CA