LF炉外精炼
随着现代科学技术的发展和工农业对钢材质量要求的提高,钢厂普遍采用了炉外精炼工艺流程,它已成为现代炼钢工艺中不可缺少的重要环节。由于这种技术可以提高炼钢设备的生产能力,改善钢材质量,降低能耗,减少耐材、能源和铁合金消耗,因此,炉外精炼技术已成为当今世界钢铁冶金发展的方向。对于炉外精炼技术存在的问题及发展方向有必要进行探讨。
随着炼钢技术的不断进步,炉外精炼在现代钢铁生产中已经占有重要地位,传统的生产流程(高炉→炼钢炉(电炉或转炉)→铸锭),已逐步被新的流程(高炉→铁水预处理→炼钢炉→炉外精炼→VD→连铸)所代替。已成为国内外大型钢铁企业生产的主要工艺流程,尤其在特殊钢领域,精炼和连铸技术发展得日趋成熟。精炼工序在整个流程中起到至关重要的作用,一方面通过这道工序可以提高钢的纯净度、去除有害夹杂、进行微合金化和夹杂物变性处理;另一方面,精炼又是一个缓冲环节,有利于连铸生产均衡地进行。炉外精炼技术在生产中的应用目前得到公认并被广泛应用的炉外精炼方法有:ＬＦ法、ＲＨ法、ＶＯＤ法。而石钢采用的是LF炉外精炼。ＬＦ是1971年由日本大同钢公司发明的,用电弧加热,包底吹氩搅拌。
一、LF炉的主体设备包括：
1、变压器及二次回路；
2、电极、电极提升柱及电极臂；
3、炉盖及抽气罩；
4、吹氩搅拌系统；
5、钢包及钢包运输车；
6、渣料、合金加入及称量系统。
二、炉外精炼技术的特点与功能
炉外精炼是指在钢包中进行冶炼的过程,是将真空处理、吹氩搅拌、加热控温、喂线喷粉、微合金化等技术以不同形式组合起来,出钢前尽量除去氧化渣,在钢包内重新造还原渣,保持包内还原性气氛。炉外精炼的目的是降低钢中的Ｐ、Ｓ、Ｏ、Ｈ、Ｎ、等元素在钢中的含量,以免产生偏析、白点、大颗粒夹杂物,降低钢的抗拉强度、韧性、疲劳强度、抗裂性等性能。这些工作只有在精炼炉上进行,。
LF炉有如下独特的精炼功能：
1、埋弧加热。LF炉有3根石墨电极，加热时电极插入渣层中进行埋弧加热，因而辐射热小，减少对包衬的损坏，可减少电弧的热辐射损失,提高热效率，终点温度的精确度≤±5℃。
浸入渣中的石墨电极与渣中氧化物反应：
C+(FeO)=[Fe]+{CO}
C+(MnO)=[Mn]+{CO}
上述反应不仅提高了熔渣的还原性，而且还提高合金吸收
率，生成CO使LF炉内气氛更具还原性。
2、氩气搅拌。通过钢包底吹氩气搅拌加速钢-渣之间的物质传递，利于脱氧、脱硫反应的进行，并促进夹杂物的上浮去除，特别是对Al203类型的夹杂物上浮去除更为有利。同时加速钢水温度和成分的均匀，达到精确地调整钢水的成分。
3、炉内还原气氛。钢包与炉盖密封起到隔绝空气的作用，加之石墨电极氧化产生C0气体，炉内形成了还原气氛，钢水在还原条件下进一步脱氧、脱硫及去除非金属夹杂物，并避免增氮。
4、白渣精炼。LF炉精炼的白渣是w(FeO)≤1％的还原渣。通过高碱度的还原渣，借助氩气搅拌，实现有效的扩散脱氧、脱硫和去除非金属夹杂物。（采用白渣精炼工艺。一般采用Ａｌ2Ｏ
3-ＣａＯ-ＳｉＯ2系炉渣,包渣碱度Ｒ≥3,以避免炉渣再氧化。吹氩搅拌时避免钢液裸露。，渣中w(FeO+MnO)<4％）。
5、可以在电炉(转炉)和连铸之间起到缓冲作用,精炼炉具有灵活
性,使作业时间、温度控制较为协调,与连铸形成更加通畅的生产
流程。
6、精炼功能强，脱氧、脱硫、净化钢水效果好，钢的质量显
著提高；适宜生产超低硫、超低氧钢种。
7、设备投资少,精炼成本低,适合生产超低硫钢、超低氧钢。 LF炉的精炼功能互相渗透，互相促进。炉内的还原气氛，在加热条件下的吹氩搅拌，提高了白渣的精炼能力，创造了一个理想的精炼环境，从而使钢的质量显著提高。
三、LF炉外精炼的一些主要工艺要点的控制如下：
1、LF炉白渣精炼工艺的要点是：
(1)挡渣出钢，控制吨钢水下渣量不大于5kg/t；
(2)钢包渣改质，控制钢包渣碱度R≥2.5，渣中w(FeO+MnO)<4％：
(3)白渣精炼，处理周期有限，白渣形成越早，精炼时间越长，精炼效果就越好：一般采用CaO-A1203-Si02系渣，保持熔渣良好的流动性和较高的渣温，钢包渣的最终控制成分列于表8-1。高碱度、低熔点、低氧化铁的精炼渣能有效脱硫，吸收夹杂物，降低钢中T[O]。
(4)控制LF炉内为还原性气氛；
(5)良好的底吹氩搅拌，保证炉内具有较高的传质速度。
2、 LF炉精炼对钢包净空的要求：
LF炉精炼采用适当的钢-渣混合和有效的氩体搅拌，通过大
功率进行埋弧加热，依赖惰性气体强搅拌以加大钢-渣的界面反应，此时往往会有翻溅产生。所以，钢包顶部应有一定的自由空间，要求钢包钢水液面至包缘有不少于500㎜距离，同时设置水冷的防溅包盖。
3、合成渣的作用
炉前出钢后，有一部分终渣不可避免的进入钢包,经脱氧、合金化后，钢包渣呈低碱度、高氧化性,这就造成合金回收率降低，钢水氧含量高，钢中夹杂物难以去除等问题，要解决这些问题就必须对钢包渣进行改质。为精炼操作创造条件。
在出钢过程中或出钢前加入钢包的合成渣要求起到以下作用：
(1)脱氧，降低炉渣氧化性，提高合金收得率；
(2)调整渣系组成，形成低熔点渣系，有效吸收钢水中夹杂物，利于钢包清理；
(3)提高钢包渣碱度，脱除钢水中有害杂质硫。
通过加入合成渣对钢包渣进行改质处理，使渣的组成和性能接近埋弧基渣的要求，在LF精炼过程中，可尽快达到其精炼效果。
在实际生产的过程中，有的时候在精炼3-4分钟时渣色变白，精炼结束后。就会变成黑或绿色的和玻璃差不多，这就需要保持
白渣的持续时间，精炼结束后，炉渣变黑或绿．我认为是，钢液的沉淀预脱氧不好，或者是冶炼后期氩气搅拌太剧烈，导致钢液的二次氧化。炉渣呈现玻璃状：说明炉渣的碱度不够，应补加石灰等碱性渣料．根据现场的经验，我认为要保持白渣，首先要对钢液进行强化沉淀脱氧，其次是保证炉渣有一定的碱度，酸性渣料不要加的过多，如硅灰石．采用碳粉等对炉渣酸碱度影响比较小的脱氧剂进行扩散脱氧．最后就是冶炼后期避免加大氩气的搅拌程度，不裸露钢液为宜。