炉外精炼与洁净钢技术.docx

1、炉外精炼的内容 脱氧、脱硫；去气、去除夹杂；调整钢液成分及温度2、炉外精炼的手段 渣洗：最简单的精炼手段；真空：目前应用的高质量钢的精炼手段；搅拌：最基本的精炼手段；喷吹：将 反应剂直接加入熔体的手段；调温：加热是调节温度的一项常用手段3、主要的精炼工艺LF(Ladle Furnace process)；AOD(Argon-oxygen decaburizition process );VOD (Vacuum oxygen decrease process) ;RH (Ruhrstahl Heraeus process);CAS-OB( Composition adjustments by sealed argon -oxygen blowing process) ；喂线 (Insert thread) ；钢包吹氩搅拌(Ladle argon stirring)；喷粉( powder injection )LF 炉LF 炉指一种利用钢包对钢水进行炉外精炼的设备！！！LF炉(LADLE FURNACE)即钢包精炼炉，是钢铁生产中主要的炉外精炼设备它的主要任务是：①脱硫 ② 温度调节 ③精确的成分微调 ④改善钢水纯净度 ⑤造渣 在 LF 炉生产中建立过程控制计算机系统，主要 用来解决以下问题：①实时接收生产计划，按照计划动态组织生产。

②按照炉次对LF炉生产进行实时 的数据跟踪③通过冶金模型的计算，实现作业过程的优化，同时并向操作人员提供操作指导④向下 工序提供LF炉作业数据⑤向工艺人员提供生产数据的历史追溯.LF炉一般指钢铁行业中的精炼炉实际就是电弧炉的一种特殊形式最常用的精炼方法；取代电炉还原期；解决了转炉冶炼优钢问题；具有加热及搅拌功能； 脱氧、脱硫、 合金化LF 精炼炉LF钢包精炼炉可供初炼炉(电炉、中频炉、AOD炉、转炉)钢水精炼、保温之用是满足优钢、特钢生 产和连铸、连轧的重要冶金设备具有常压电弧加热、脱氧去气、吹氩搅拌、加料调整成分、测温、取样 脱磷脱硫等功能特点1. 采用三相电极三(单)支臂、水冷炉盖，具有电极旋转和平移钢包车两种结构，占地少，适于旧车间改造 可选钢包倾动机构，进行扒渣操作2•采用机械传动、PLC控制、液压或气动电极夹紧，水冷电缆设备简单，易于使用维护，可靠性高3.具有包底吹氩(氮)装置，可以人工(或机械)包顶加料，吹氧(辅助脱碳.脱磷)4..配合各种小型熔炼炉生产各种特殊钢，最小单炉处理钢水量6-8T，单炉处理时间25-35min常规 LF 炉工艺操作1.电炉EBT出钢，出钢过程加合金、加渣料(石灰、萤石等2%)，底吹氩、通电升温、化渣，10分钟取样分 析，加渣料（1％），测温取样，加合金看脱氧，准备出钢。

2.一般 30－50 分钟，电耗 50－80kwh/t；3.现代转炉、电炉与连铸联系的纽带临钢炼钢厂LF精炼炉工艺实践[/h2]摘要 概述了山西新临钢钢铁有限公司炼钢厂3 0t钢包精炼炉投产3个月以来的基本工艺状况、冶金效 果，包括钢水加热、底吹氩、成分控制、脱氧和钢液纯净度控制近年来，钢铁冶金新技术、新工艺得到了长足的发展，而炉外精炼技术作为其中重要的一环，及它对提 高钢的内在质量、改善钢材的性能、满足品种钢冶炼的需求已经越来越引起人们的重视°LF精炼炉因其 设备投资较少、精炼效果明显而迅猛发展，已成为开发钢种、提高质量的主要精炼设备之一，国内已形成 了转炉+LF炉+连铸的工艺路线山西新临钢钢铁有限公司LF钢包精炼炉于2 0 0 5年8月投产热试， 经过3个月的工艺实践，LF精炼炉已发挥其良好的精炼脱氧优势，有效地起到了改善钢的内在质量和控 制钢水温度的作用1LF炉的设备概况工艺技术参数公称容量：30t正常处理钢水量：30t最大处理钢水量：32 t最小处理钢水量：20t变压器额定容量：5500kVA + 20%一次电压：1 0kV二次电压：215V—189V—150V调压方式：无励磁调压 前三档为恒功率，后三档为恒电流精炼周期：〜2 2min2LF精炼工艺制度及钢水处理效果工艺流程：转炉——2XLF炉——连铸——转炉的冶炼周期为22min，连铸的生产周期为16m in〜17min。

为保证生产连续快速进行，临钢炼钢厂采用2座LF炉配1座连铸机的生产工艺，且 本厂LF工艺的特点是精炼周期较短，这就给LF精炼造渣工艺带来了较大难度在热试期间，炼钢厂采 取了多种造渣脱氧工艺，经过反复比较，最终形成了比较适合炼钢厂的一套工艺制度2 .1转炉控制2 .1 .1出钢下渣控制转炉出钢过程中下渣时，炉渣受钢流的混冲乳化起到了充分氧化钢液的作用，这种原始渣氧化性强，炉 渣氧势高且渣中SiO2含量较高，碱度低，给精炼脱氧造成极大危害根据临钢目前的转炉设备工艺状 况，具有较好精炼效果的转炉下渣的渣层厚度不大于7 0mm2 .1 .2转炉成分控制在转炉出钢脱氧合金化的过程中，由于加入增碳剂（碳粉），有部分碳粒混入钢渣中，且合金、脱氧剂、 精炼渣的加入使出钢温降较大，使熔渣变稠甚至硬化结壳，导致精炼前期化渣困难、时间较长和就位成分 碳含量不准确另外，由于LF炉加料口较小，精炼周期较短，我们采取了精炼过程不进行合金的成分微 调，转炉按钢种中限控制合金成分，按钢种下限控制碳含量，减少转炉下渣的工艺措施，确保在LF炉合 金和碳含量的准确控制2 .1 .3 出钢时加渣料研究表明，单独用脱氧剂如Fe—Mn脱氧，发生如下反应：[Mn ] + [0] = (MnO)[Fe ] + [0] = (FeO)生成Mn(Fe) 0,并不能把氧脱到很低的程度。

但是随着脱氧产物Mn(Fe) 0在渣溶解，其热 力学活度降低，促进了脱氧反应的进行，使钢中溶解氧降低，如图1所示无渣的情况下脱氧产物为Mn (Fe) 0,钢中溶解氧较高，故出钢前应将配好的渣料加入钢包中且放在钢流冲击处，充分利用出钢时 钢水冲击的动能，加强渣———金属的混合，达到脱氧、脱硫的目的为此，我们采取了出钢过程加精炼 渣的工艺制度，采取的精炼渣渣系为：Ca0 — A 1 2 0 3 —Mg0，主要成分见表1：表 1 精炼渣系的主要成分成分 W(CaO) W(Al2O3) W(MgO) W(Fe2O3) W(TiO2)精炼渣% 45.9 29.5 1.9 1.3 1.6钢包中的w(Mn)/%图1在有渣和无渣条件下Fe—M的脱氧情况2 .2加热制度3 0t钢包精炼炉的二次测电压范围为150V〜加热制度215V，分为4档，调方式为有载或无 载热调试数据表明，实际的钢液升温速度与初始钢液温度、出钢时合金和脱氧剂的加入量、造渣剂的加 入量、钢包运转周期等因素有关实践表明，处理初期采用中等电压、大电流操作以快速化渣提温，当炉 渣化好后可根据钢水温度情况，采用不同电流，短电弧加热，弧流变化范围为1 0 0 0 0 A〜1 6 8 0 0 A。

2 .3吹氩制度底吹氩在LF炉处理过程中发挥的作用十分重要底吹氩对化渣、调节成分、脱硫、脱氧及夹杂物的上 浮均有较大影响搅拌强度与钢包带渣量和钢水温度也有较大关系实践表明，LF精炼炉到吊包工位后, 接吹氩管进行旁吹破壳，破壳后流量稍微变小，以钢水不裸露为准到加热工位后，根据透气砖透气情况， 采取中等强度的氩流量进行搅拌钢包出加热工位喂Ca—Si丝后，进行软搅拌氩气流量变化范围约 为 30 0NL/min〜5 0NL/min〜2 0NL/min〜1 0NL/min2 .4造渣工艺LF炉精炼造渣过程的核心任务是尽快形成Fe0含量小于1%的强还原性渣，即白渣能否尽快形成 白渣，并使钢水在还原气氛中有足够的精炼时间是保证钢液脱硫和净化钢水质量的关键在LF炉热试期 间，考虑造渣剂成本和精炼周期等因素，经多次实践，形成了较好的精炼造渣工艺制度即钢包至LF炉, 底吹氩旁吹破壳后，首先喂铝线把钢中的溶解氧脱到最低限度，A1脱氧反应为，然后加入电石、铝粉等 脱氧剂，转至精炼工位后，测温取样，供电精炼精炼过程中，根据实际情况分批加入石灰、电石、铝粉 等渣料，总量约为3 5 0 kg〜4 0 0 kg供电结束后，LF炉转至等待工位，喂硅钙线，软吹3mi n〜5min，吊包出工位。

精炼过程白渣形成时间约需6min〜1 0min3LF钢水处理效果3 . 1渣中(Fe0 +Mn0)含量和熔渣碱度有关资料表明，当熔渣中w(Fe0+Mn0 )在1.0%以 下时，钢液内的氧将向与之接触的熔 渣内扩散，从而降低了钢液中的氧浓度，保证一定的炉渣碱度，控制包渣碱度R在3〜4.5之间，会使 炉渣具有较高的脱硫和吸附夹杂能力热试过程的数据表明，在出钢挡渣正常的情况下，对于出钢时w(Fe0+Mn0 )为7%〜14%，碱 度R为2.5-3的钢包顶渣，经LF炉精炼后，大部分炉次渣中w(FeO+MnO)变为1%左右， 碱度提高到3〜4之间，有效降低了钢中的氧含量3.2成分控制经LF炉处理后钢水成分变化不大，在渣厚小于10 0 mm情况下，经喂丝、添加碳粉、加入渣料后， 可适当增加部分合金元素的含量w(C)：由于转炉C含量按规格下限控制，考虑石墨电极加热增碳量，根据目标要求加入碳粉，可使 钢中w(C )增加0. 0 1%〜0 .0 8%w(Si)：由于精炼还原脱氧和加入硅钙线使钢中平均上升一0 .01%〜0.04%之间 w(Mn)：由于加入碳粉、电石和铝粉，使部分MnO被还原，回锰量约为0. 01%〜0 .06%。

w (P)：精炼处理时，随着炉渣脱氧反应的进行，存在回磷现象，回磷量为0.0 01%〜0.006% w(S)：随着炉渣氧化性降低，钢水流动性渐好，脱硫条件得到改善，处理结束后，脱硫率平均为1 4.96%，最高达 41.66%3 .3钢中气体和夹杂 在实际生产时，转炉出钢采用硅铁、锰铁、钢芯铝、硅钙等合金和脱氧剂进行脱氧，钢包精炼时，进一 步采用喂铝线脱氧，可以使钢中的氧含量降低，而炉渣中(FeO+MnO )含量的降低和炉渣碱度的提 高，使钢中氧向炉渣中扩散成为可能，但在白渣化较差的情况下，钢中氧有可能回升经过3个月的工艺 实践，LF炉发挥了较好的脱氧优势，脱氧率最高为8 4.0 4 %，平均为66.61%钢中氮含量稍 有增加，平均为3 2X10-6，氮含量控制都在标准范围内转炉出钢过程加部分硅钙，精炼结束喂硅钙线，使钢中A12O3夹杂和MnS夹杂由链条状转变为易上 浮排除的液态球状氧化物，起到了提高钢液纯净度，消除机械性能影响的作用金相检验表明，经精炼后 的铸坯中只有级别较低的球状氧化物夹杂4结论(1) LF炉发挥了较好的脱氧优势，脱氧率平均为66.61%，铸坯纯净度得到改善2) 转炉下渣量不稳定给精炼操作带来一定难度，钢包内渣层厚度不大于70 mm是今后一段时间内 的攻关目标。

3) LF炉的工艺制度还需要继续研究，对于如何解决渣料快速熔化，提高渣铁的硫容比，以进一步 提高脱硫率是今后需要解决的问题AOD 即氩氧脱碳精炼炉，是一项用于不锈钢冶炼的专有工艺一、 AOD 氩氧精炼炉设备组成：1、 AOD 炉体2、 AOD 悬架3、 托圈4、 AOD 挡渣罩5、 AOD 底座6、 轴承和轴承座7、 倾炉系统驱动机构8 AOD 事故倾动驱动机构二、 AOD 法特点： *采用廉价高碳铬铁大幅度降低原料成本 *采用二步法炼钢，缩短了冶炼时间，提高 了生产本采用AOD法冶炼的不锈钢，质量稳定AOD炉设备简单，基建投资小AOD法操作简 单，可靠，并可稳定地实现过程自动控制三、目的：主要是冶炼高质量的不锈。