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第九章 炉外精炼

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炉外精炼

炉外精炼
18
2) VD生产模拟
工部全景
生产模拟
19
3) VD生产工艺
基本原理
真空处理
吹Ar制度
20
真空脱气
原 理： 基于H、N在钢液 中溶解服从平方根定 律，当VD抽真空时， 真空室内压力降低， 使[H]、[N]随之降低， 达到去除目的。散而一起去除。
真空度→保持达到VD
处理要求→反抽气破
坏真空。
23
吹Ar制度
钢包到工位即吹Ar， 不吹破渣面，防止透气砖 堵塞； 加合金采用大流量吹 Ar，吹开渣面，使合金直 接进入钢液，提高收得率； 高真空处理时小流量 吹Ar，防喷溅； 喂丝时， 小流量吹 Ar ， 防止增[N]和二次氧化。
24
10
1) LF概述
LF是日本大同制钢公司于1971年开发， 特点是将电弧炉炼钢还原期任务移到专用 的钢包内进行。在利用电弧加热钢水的同 时，向钢液内吹入惰性气体（Ar），以实 现在非氧化性气氛下精炼，从而达到钢液 脱硫、脱氧、去气、去夹杂物的效果。经 LF 处 理 的 钢 水 ， 钢 中 [O]10-30ppm 、 [N]20ppm、[H]1.5-2.5ppm。
（MnO）、（Fe2O3）及[O]在钢 渣界面进行反应,使[O]降低，脱氧 产物直接溶于渣中,不污染钢液；
13
泡,将造成凝固组织不致密;
②脱
目
硫
的: S在钢中产生”热 脆”并降低钢的抗腐 蚀性、延展性和韧性； 原 理: （FeS）+（CaO）= （FeO）+（CaS） 条 件: 高碱度、还原气氛、 高温、大渣量
4) RH的主要功能
功 能:
① 脱 H: 对 完 全 脱 氧 钢 液 脱 氢 效 率 ≮60%,对未完全脱氧钢液,由于CO 反 应 剧 烈 , ＞ 70%. 脱 气 时 间 15~20min,[H]＜2ppm. ② 脱 N:N 易 形 成 N- 化 物 , 脱 氮 效 率 0~10%; ③脱O:∑[O]0.002~0.005% ④脱碳:对初始[C]有要求,处理15min, 可使[C]＜0.002%; ⑤脱S:效率50~75%; ⑥减少非金属夹杂:改善钢水纯净度; ⑦成分微调:合金元素控制精度为 ±0.003~0.010%

炉外精炼

炉外精炼

ASEA-SKF法的特点： 将炼钢过程分为两步：由初炼炉(如电炉、转炉)熔化钢铁料， 调整含碳量和温度；然后在钢包炉内，在电磁搅拌的条件 下，进行电弧加热、真空脱气、除渣和造新渣、脱硫、真 空脱氧和脱碳、调整成分与温度，最后吊出钢包进行浇注。
ASEA-SKF法的主要设备： ① 钢包由非磁性材料制成，有滑动水口，可直接用于浇注； ② 电磁感应搅拌器使钢水产生搅拌作用； ③ 真空炉顶及电气设备； ④ 电视—摄影及其他辅助设备如钢包移动装置，原料加入装 置和集尘装置等。
形式： ⑴ 底吹。是通过安装在钢包底部一定位置的透气砖(或 其他形式的喷口)，将氩气吹入钢液。 ⑵ 顶吹。吹氩喷枪插入钢包内的钢液中，在接近包低 处将氩气吹入钢液。
最常见的有两种：CAS和CAS—OB。 ⑴ CAS 概念：采用强吹氩工艺将渣液面吹开后，将封闭的浸渍 钟罩内迅速形成氩气保护气氛，避免了钢水氧化的工艺 称为CAS法，又称SAB法。
9.1 炉外精炼概述
概念：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，也称为二次精炼。
任务 ⑴ 钢水成分和温度的均匀化； ⑵ 精确控制钢水成分和温度； ⑶ 脱氧脱硫脱磷脱碳； ⑷ 去除钢中气体(氢和氮)； ⑸去除夹杂物及夹杂物形态控制。
基本手段 (1) 渣洗；(合成渣渣洗) (2) 搅拌；(CAS钢包吹氩精炼) (3) 真空；(RH真空循环脱碳法) (4) 加热；(LF) (5) 喷吹。(WF喂丝法)
主要作用 ⑴ 提高质量扩大品种的主要手段； ⑵ 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； ⑶ 炼钢—炉外精练—连铸—热装轧制工序衔接。
幻灯片 12
特点： ⑴ 除底部吹氩外，在钢包液面上加一沉入罩，罩内充有从钢 液中排出的或专门导人的氩气。 ⑵ 通过罩上方的加料口，可添加合成渣料和微调钢液成分用 的合金。 优点： ⑴ 均匀钢水成分和温度，且控制快速、准确，操作方便； ⑵ 提高合金收得率，且稳定； ⑶ 净化钢液，去除夹杂物，连铸坯质量提高； ⑷ 基建、设备投资少，操作费用低。

第九章 炉外精炼

第九章 炉外精炼

形式： ⑴ 底吹。是通过安装在钢包底部一定位置的透气砖(或 其他形式的喷口)，将氩气吹入钢液。 ⑵ 顶吹。吹氩喷枪插入钢包内的钢液中，在接近包低 处将氩气吹入钢液。 最常见的有两种：CAS和CAS—OB。 ⑴ CAS 概念：采用强吹氩工艺将渣液面吹开后，将封闭的浸渍 钟罩内迅速形成氩气保护气氛，避免了钢水氧化的工艺 称为CAS法，又称SAB法。
RH法真空脱气原理
随着技术的进步，随后又开发出了RH-OB、 RH-KTB、 RH-PB、 RH-PTB和RH-MFB等。
9.3.4 带有加热装置的炉外精炼 ⑴ ASEA-SKF法(真空电磁搅拌＋电弧加热)： 将加热、搅拌、真空等综合在一起的一种炉外精炼法。工 工艺流程： 钢液从初炼炉出钢，倒入钢包中，将钢包炉吊入搅拌器内， 除掉初炼炉渣，加造渣料换新渣，电弧加热，待新渣化好 与钢液温度合适后，盖上真空盖进行真空脱气处理，钢包 炉自从吊入搅拌器内就开始了对钢液的电磁搅拌。真空脱 气后，通过斜槽漏斗加入合金调整钢液成分，最后将钢液 加热到合适的温度，然后将钢包吊出，直接浇注。整个精 炼时间一般在1.5~3.0h之间完成。
9.2 炉外精炼方法分类
具体方法有30多种，各自侧重点不同，如：脱硫、脱碳、 脱氮、脱氧，减少非金属夹杂物，改变夹杂物形态，均 匀浇铸温度和微调成分等。
9.3 几种常用的炉外精炼方法
9.3.1 渣洗 概念：在转炉或电弧炉出钢过程中通过钢液对合成渣的 冲洗，进一步提高钢质的一种炉外精炼方法。 目前普遍采用：预熔渣渣洗，是指将石灰和铝矾土预先 熔化，冷却破碎后直接用于炼钢生产。渣洗过程没有固定的 设备和装置。 作用：可以快速脱硫，能有效地脱氧和去除夹杂，减轻 出钢过程中二次氧化。 合成渣为CaO—Al2O3渣系。其熔点低于被渣洗钢液的熔 点，为1400℃以下；具有较好的流性。

钢液炉外精炼及、处理与冶金质量

钢液炉外精炼及、处理与冶金质量
（三）RH循环搅拌和DH提升搅拌 RH与DH输入搅拌能可用下式计算
式中 液质量
分别为下降管的线速度、环流量及钢
§1 炉外精炼的理论基础
—— 钢液搅拌（II）
（四）钢液的搅拌效果
钢液搅拌使精炼炉中的加入物与钢液的混合均匀时间 缩短，消除温度、浓度梯度，促进精炼反应。
§1 炉外精炼的理论基础
—— 钢液搅拌（II）
表5-1给出了在1600℃、0.1MPa下吹氩 去气和脱氧的临界吹氩量的理论计算值。
§1 炉外精炼的理论基础
—— 钢液搅拌（II）
（二）感应搅拌 用低频率电流，通过改变熔体中的电磁场来搅拌钢液。 感应搅拌的比搅拌能是线圈电流、线圈与钢液之间距 离的函数。
§1 炉外精炼的理论基础
—— 钢液搅拌（II）
§1 炉外精炼的理论基础
—— 真空脱气（I）
双原子的气体（N2、H2、O2）在金属中的溶解度与气 体压力的平方根成正比。 如果对于纯铁来说，当温度为1600℃时，与氢的质量分 数0.0002%和氮的质量分数0.0033%的金属液平衡 时，气相中氢和氮的分压力应为
§1 炉外精炼的理论基础
—— 真空脱气（I）
属液的表面张力；r为气泡核的半径。
§1 炉外精炼的理论基础
—— 真空脱气（I）
如果向钢液中吹入惰性气体，形成很多小气泡，这些 小气泡内CO含量几乎为零，钢液中的碳、氧能在气泡 表面生成CO而进入气泡中。直至气泡中的CO分压达到 与钢液中的ωC、ωO相平衡的数值为止。这就是吹氩法 脱气和脱氧的理论依据。
2
1
1
;2
图 5-4 钢包吹氩 时，Al2O—— 精炼炉渣（III）
钢液与炉渣相互作用时的脱氧、脱硫速度 可用下式表示

炉外精炼(课件)

炉外精炼(课件)

(3) 钢中夹杂物变性（见下图钙处理） Al2O3可塑性差，不变形，影响钢材性能。钙处理目的是改变 Al2O3形态，可确保在炼钢温度下的铝酸盐呈液态，改变 Al2O3形态（固态块状、锐边型变成液态球型）。 a．[Al]s较低时，钙处理生成低熔点2CaO ·Al2O3 · 2。 SiO 在低碳低硅钢喂入Si-Ca线主要是脱氧和形成低熔点球状夹 杂物以改善钢水可浇性。中高碳钢喂入Si-Ca线主要在于改 变钢水中氧化物夹杂形态，提高钢水洁净度。 b．[Al]s较高时，钙处理保持合适的Ca/Al比，在冷礅钢喂入 Ca-Fe线，使钢水中含一定量的活性Ca，并使反应生成物 的成份在3（CaO）· Al2O3 ）与（CaO）· Al2O3 ）范围 （ （ 内，最好生成低熔点的12CaO · Al2O3 （ 1455 ℃ ）。 7 (4) 脱硫作用 喂线钢水由于出钢过程加入脱氧剂或合成渣，脱硫条件好 ，钢水温度越高，吹氩搅拌强度越大越有利于脱硫。
2、搅拌
2.1 搅拌方法：气体搅拌、电磁搅拌、机械搅拌等。 2.2钢包吹氩原理 氩气是一种惰性气体，吹入钢液内既不参与化学反 应，也不溶解，纯氩内含氢、氮、氧等量很少，可 以认为吹入钢液内的氩气泡对于溶解在钢液内的气 体来说就像一个小的真空室，在这个小气泡内其他 气体的分压力几乎为零。钢水中的气体、夹杂物等 不断向氩气泡内扩散、碰撞粘附，随氩气泡逸出而 去除。
6、 当前炉外精炼技术的发展趋势 （1）多功能化。由单一功能的炉外精炼设备 发展成多种功能的设备，并将各种不同功 能的装置组合到一起，建立综合处理站。 如CAS-OB、LF-VD等。 （2）提高精炼设备生产效率和二次精炼比。 （3）炉外精炼技术的发展不断促进钢铁生产 流程优化重组、不断提高过程自动控制和 冶金效果在线监测水平。

炉外精炼

炉外精炼

LF法 9.1 LF法
LF LF LLeabharlann LF炉精炼
原
理
2、LF的精炼操作 LF的精炼操作 将石灰、萤石按不同比例分批加入钢包中， 将石灰、萤石按不同比例分批加入钢包中，加入量为 钢水量的1 2%，造高碱度合成渣脱硫，然后用硅铁粉、 钢水量的1-2%，造高碱度合成渣脱硫，然后用硅铁粉、 硅钙粉和铝粉或炭粉按一定比例混合直接加入钢水面或 采取喷吹的方法加入钢水中形成流动性良好的炉渣。 采取喷吹的方法加入钢水中形成流动性良好的炉渣。
3）可进行吹氧脱碳和二次燃烧进行热补偿，减少处理 可进行吹氧脱碳和二次燃烧进行热补偿， 温降； 温降； 可进行喷粉脱硫，生产[S]≤5 10- 的超低硫钢。 [S]≤5× 4）可进行喷粉脱硫，生产[S]≤5×10-6的超低硫钢。 RH真空工艺过程 2、 RH真空工艺过程 出钢后，钢包测温取样； 1）出钢后，钢包测温取样； 下降真空室，插入深度为150 200mm； 1502）下降真空室，插入深度为150-200mm； 起动真空泵，一根插入管输入驱动气体； 3）起动真空泵，一根插入管输入驱动气体；真空室的 压力降到26 10kpa后 循环加剧； 26－ 压力降到26－10kpa后，循环加剧；钢水上升速度为 5m/s、下降速度为1 2m/s； 5m/s、下降速度为1－2m/s； 气泡在钢液中将气体及夹杂带出。 4）气泡在钢液中将气体及夹杂带出。 如此反复循环3 次后达到脱气要求， 5）如此反复循环3-4次后达到脱气要求，处理时间约 20分钟 分钟。 为20分钟。
VD/VOD炉 9.2 VD/VOD炉
VD 的功能仅是真空加搅拌， 的功能仅是真空加搅拌， VOD 是真空吹氧精炼法； 是真空吹氧精炼法； VD主要应用于轴承钢脱氧； 主要应用于轴承钢脱氧； 主要应用于轴承钢脱氧 VOD 主要用于不锈钢冶炼； 主要用于不锈钢冶炼；

炉外精炼

炉外精炼炉外精炼是把转炉、电炉中所炼的钢水移到另一个容器中(主要是钢包) 进行精炼的过程。

也叫“二次炼钢”或钢包精炼。

炉外精炼把传统炼钢分为两步：(1)初炼：在氧化性气氛下进行炉料的熔化、脱磷、脱碳和主合金化。

(2)精炼：在真空、惰性气氛或可控气氛下进行脱氧、脱硫、去除夹杂、夹杂物变性、微调成分、控制钢水温度等。

目前，炉外精炼设备已成为连铸过程不可缺少的手段。

在炼钢生产中，采用转炉(电炉)一炉外精炼一连铸已成为目前钢厂通常采用的工艺流程。

;炉外精炼可分为真空、非真空和其他：<;/P>(1)真空精炼法真空吹氩法(Finkl法和Gazid法，美国、法国1958-1963年开发)真空电磁搅拌去气法(ISID法，美国1962年开发)钢包精炼炉法(ASEA-SKF法，瑞典1965年开发)真空电弧加热精炼法(Finkl-VAD法，美国1962年开发)埋弧加热钢包精炼法(L-F法，日本1971年开发)真空吹氧脱碳精炼法(VOD法，西德1965年开发)强搅拌真空吹氧脱碳精炼法(SSVOD法，日本1977年开发)转炉真空吹氧脱碳法(VODK法，西德1976年开发)(2)非真空精炼法氩氧炉脱碳精炼法(AOD法，美国1968年开发)气氧炉脱碳精炼法(CLU法，法国和瑞典1973年开发) 钢包吹氩法(GA IAL法，加拿大1950年开发)密封吹氩法(SAB法，日本1965年开发)带盖钢包吹氩法(CAB法，日本1965年开发)(3)其他精炼法法国钢铁研究法(IRSID法，法国1963年开发)蒂森法(TN法，西德1974年开发)<;o:p>氏兰法(SL喷粉法，瑞典1976年开发)弹丸发射法(ABS法，日本1973年开发)喂丝加添法(WF法，日本1967年开发)合成渣洗法(RERRIN法，法国1933年开发)同炉渣洗法。

炉外精炼知识点

所谓炉外精炼，就是把常规炼钢炉初炼的钢液倒入钢包或专用容器内，进行脱氧、脱硫、脱碳、去气、去除非金属杂物并调整钢液成分及温度，以达到进一步冶炼目的的炼钢工艺。

炉外精炼的任务： 1、降低钢中氧、硫、氢、氮和非金属杂物含量，改变夹杂物形态，以提高钢的纯净度，改善钢的力学性能。

2、深脱碳，满足低碳或超低碳钢的要求。

3、微调合金成分，把合金成分控制在很窄的范围内，并使其分布均匀，尽量降低合金的消耗，提高合金的收得率。

4、调整钢液温度到浇筑所要求的温度范围内，最大限度地减小包内钢液的温度梯度。

5、作为炼钢与连铸的缓冲，提高炼钢车间的整体效率。

炉外精炼设备的功能有：熔池搅拌功能、钢水升温和控温功能、精炼功能、合金化功能、生产调节功能。

炉外精炼法所采用的精炼手段与功能：书上炉外精炼P4 目前合成渣系主要是CaO-Al2O3碱性渣系，化学成分大致为：50%~55%CaO、40%~45% Al2O3、≤5% SiO2、＜1% FeO。

（选择题）保护渣的基本成分是由CaO-SiO2-Al2O3系组成的。

要求渣洗完成的精炼任务决定了渣洗所用的熔渣都是高碱度（R＞2）、低w（FeO），一般w（FeO）＜1%。

搅拌的方法有：气体搅拌、电磁搅拌、机械搅拌和重力引起的搅拌，其中气体搅拌用得最多，电磁搅拌次之。

钢包吹氩的主要作用有：调温、混匀、净化。

炉外精炼过程中，加热的主要方法是电弧加热，以及后来发展起来的化学加热，即所谓的化学热法。

炉外精炼所用的真空只对脱气、碳脱氧、脱碳、去夹杂等反应产生较为明显的影响。

决定脱气效果的是传质系数和比表面积。

13钢液脱氮效果差的原因：1、氮的扩散系数低，而且氮的原子半径较大，所以真空处理时，脱氮速度缓慢。

2、气-钢表面积大部分被钢中表面活性元素硫、氧所吸附，因此氮的扩散速率小，氮在钢中溶解度高。

3、大气含氮78%，钢液易吸氮，钢中氮与合金元素生成氮化物处于溶解状态。

所以钢液脱氮实际效果很差。

钢铁冶金概论炉外精炼

钢铁冶金概论炉外精炼炉外精炼是现代钢铁冶金中一个非常重要的工艺阶段，它能够对已经经过高炉冶炼出来的熔融铁液进行进一步的处理和提纯，以得到更高品质的钢材。

本文将详细介绍炉外精炼的过程、方法以及其在钢铁冶金中的重要性。

炉外精炼的过程主要包括除氧、脱硫、还原剂控制等步骤。

首先是除氧过程，其目的是通过添加合适的除氧剂，将铁液中的氧气去除，以减少氧化和损耗。

通常使用的除氧剂有铝、硅及铝硅合金等。

除氧剂能与铁液中的氧气反应生成气体，如气体呈气泡状排出，并生成含铝或含硅的化合物，从而减少氧含量。

接下来是脱硫过程，铁液中的硫是一种有害的杂质，会导致钢材成品的脆化和性能下降。

因此，脱硫是炉外精炼过程中非常重要的一步。

常见的脱硫方法有氧化法和还原法。

氧化法主要是通过向铁液中添加氧化剂，使硫与氧化剂反应生成气体，如硫化氢，从而排出铁液中的硫。

还原法则是通过添加还原剂，通常是含碳的物质，使其与硫反应生成硫化物，再由硫化物降解和沉淀，从而实现脱硫目的。

此外，还需要对还原剂进行控制。

还原剂的控制是为了保持炉外精炼环境的还原性，从而有利于脱硫、除氧等反应的进行。

一般来说，还原剂的添加量应该合理，过多会导致过量还原，出现大量一氧化碳和游离碳的气体产生，而过少则会导致还原不充分，无法完全去除硫。

炉外精炼在钢铁冶金中的重要性不言而喻。

通过炉外精炼，可以进一步提高钢材的质量。

首先，炉外精炼可以去除铁液中的氧和硫等有害元素，减少钢材的夹杂物含量，提高了钢材的纯度和机械性能。

其次，炉外精炼还能调整钢液的成分，包括碳含量、合金元素含量等，使得钢材具有更好的性能和应用范围。

另外，炉外精炼中的控制参数对钢材的性能也有很大影响，合理地控制还原剂的添加量、操作温度、反应时间等，将会进一步提高钢材的质量。

总之，炉外精炼是现代钢铁冶金过程中一项非常重要的工艺阶段。

通过除氧、脱硫和还原剂控制等步骤，可以对铁液进行进一步的处理和提纯，最终得到高品质的钢材。

炉外精炼


LF炉
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炉工艺操作
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。
炉外精炼技术
郭海生主讲
炉外精炼
炉外精炼就是将转炉或电炉初炼的钢 水移到另一反应器进行精炼的过程，也称 二次精炼 太钢的二次精炼设备主要有：AOD、LF、 VOD、K-、惰性气氛或可控气氛的条件 下进行深脱碳、脱硫、脱氧、除气、调整 成分(微合金化)和调整温度并使其均匀化， 去除夹杂物，改变夹杂物形态和组成等。 钢水炉外精炼是为适应钢的品种质量的提 高，生产新钢种以及生产过程合理化，为 连铸对钢水成分、温度、纯净度和时间等 衔接的严格要求，不可缺少的工序，成为 现代炼钢、连铸生产中的重要环节。
AOD工艺过程
炉料：废钢、不锈钢返回料、高碳铬铁、高碳镍 铁 吹炼过程温度及氩氧比的控制 分不同温度及碳含量控制吹炼氩氧比: O2：Ar=4:1(3:1)，C下降为0.2%、T＝1680℃； O2：Ar=2:1， C下降为0.1%、T＝1700℃； O2：Ar=1:2， C下降为0.02%、T＝1730℃； O2：Ar=1:3， C下降为0.01%、T＝1750℃；
CLU
GOR
底部
底部
O2、H2O(蒸汽)、N2、 O2、N2、Ar Ar
O2、N2、Ar、碳氢 化合物 O2、N2、Ar
1
1.3~1.5
AOD-VCR
VOD/SSVOD
侧部
底部
O2、N2、Ar
O2、Ar O2
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⑵ LF
LF是当代最主要的炉外精炼设备，以下工艺优点： 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
高等优点；
③具备搅拌和合金化功能，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。
LF的精炼工艺主要有三个部分：

钢液从初炼炉出钢，倒入钢包中，将钢包炉吊入搅拌器内， 除掉初炼炉 渣，加造渣料换新渣，电弧加热，待新渣化好与钢液温度合适后，盖上真空盖 进行真空脱气处理，钢包炉自从吊入搅拌器内就开始了对钢液的电磁搅拌。真 空脱气后，通过斜槽漏斗加人合金调整钢液成分，最后将钢液加热到合适的温 度，然后将钢包吊出，直接浇注。整个精炼时间一般在1.5~3.0h之间完成。
优点：
⑴ 均匀钢水成分和温度，且控制快速、准确，操作方便； ⑵ 提高合金收得率，且稳定； ⑶ 净化钢液，去除夹杂物，连铸坯质量提高； ⑷ 基建、设备投资少．操作费用低。
⑵ CAS—OB 概念： 在CAS上增设顶吹吹氧枪和加铝九设备，通过溶人钢水内的铝
氧化发热，实现钢水升温，称为CAS—OB工艺。
RH法真空脱气原理
随着技术的进步，随后又开发出了RH-OB、 RH-KTB、 RHPB、 RH-PTB和RH-MFB等。
9.3.4 带有加热装置的炉外精炼
⑴ ASEA-SKF法

ASEA-SKF法是将加热、搅拌、真空等综合在一起的一种炉外精炼法。它是钢 液真空处理进一步发展的结果。
ASEA-SICF法的工艺流程：
① 因为是吹入气体进行精练，设备投资比VOD少2倍以上； ②工艺易掌握，易冶炼超低碳不锈钢； ③钢的质量高，与电炉相比，氢氧含量可分别降低25％～65％和 25％～30%，因是吹氩强搅拌，硫含量很低，可生产不大于 0.001%的超低硫不锈钢。
AOD炉体结构包括炉身和炉帽
炉身下部侧墙与炉体中心线成
⑵ 顶吹。吹氩喷枪插人钢包内的钢液中，在接近包低处将氩气
吹入钢液。
钢包吹氩精炼最常见的有CAS和CAS—OB两种。
⑴ CAS 采用强吹氩工艺将渣液面吹开后，将封闭的浸渍钟罩内迅速形 成氩气保护气氛，避免了钢水氧化的工艺称为CAS法，又称 SAB法。
特点：
⑴ 是除底部吹氩外．在钢包液面上加一沉入罩，罩内充有从钢液 中排出的或专门导人的氩气。 ⑵ 通过罩上方的加料口，可添加合成渣料和微调钢液成分用的合 金。
③ 合金微调与窄成分控制
合金微调与窄成分控制技术是保证钢材成分性能稳定的关键技术之 一，也是LF的重要冶金性能。
9.3.5 低碳钢的精炼
⑴ VOD(真空吹氧脱碳法)
工作原理：
它是将钢包放入真空罐内从顶部的氧枪向钢包内吹氧脱碳，同时从 钢包底部向上吹氩气搅拌。此方法适合生产超低碳不锈钢，达到保 铬去碳的目的，可与转炉配合使用(VODC转炉真空吹氧脱碳法)。 优点：

ASEA-SKF法的特点：
将炼钢过程分为两步：由初炼炉(如电炉、转炉)熔化钢铁料，调整 含碳量和温度;然后在钢包炉内，在电磁搅拌的条件下，进行电弧加热、
真空脱气、除渣和造新渣、脱硫、真空脱氧和脱碳、调整成分与温度，
最后吊出钢包进行浇注。

ASEA-SKF法的主要设备：
(1)钢包由非磁性材料制成，有滑动水口，可直接用于浇注； (2)电磁感应搅拌器使钢水产生搅拌作用；
一般为20°的倾斜角度，其目的 是为了有助于吹入气体沿侧墙上
升到炉口，减少气体对风枪上部
区域的严重侵蚀。 炉容比为1～0.7m3/t
炉膛的内形由圆台体的炉帽部分、炉体中部的圆柱体和下部 的倒置圆台体所组成。
AOD精炼效果
ห้องสมุดไป่ตู้
⑴ 气体。气体含量明显地低于电弧炉返回吹氧法冶炼的产品。 由于氢的降低，不锈钢针孔缺陷明显减少； ⑵ 夹杂。基本消除了大颗粒夹杂，细小夹杂也比电炉所炼的同 钢种要低。夹杂物主要是由钙硅酸盐组成，其颗粒细小，分布 均匀； ⑶ 脱硫。还原阶段，具有极为优越的脱硫条件。对于超低硫的 钢种，采用双渣法，可将钢中的硫脱到10×10-6以下； ⑷ 有害微量元素的去除。能够有效地去除诸如铅、铋、锑、锡 等有害的微量元素，一般都在10×10-6以下。
9.1 炉外精炼概述
概念：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。也称为二次精炼
主要作用：
⑴ 提高质量扩大品种的主要手段； ⑵ 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； ⑶ 炼钢—炉外精练—连铸—热装轧制工序衔接。
工作原理： 是在一个密闭、惰性、无渣的环境下，通过钢的氧化反应放热 使钢水升温，并在此惰性气氛下加入合金。
9.3.3 真空循环脱气法—RH
基本工作原理：
真空脱气设备由真空室和抽气装置组成，真空室下端有两根分别用 作上吸钢水和排放钢水的上升管和下降管，脱气处理时，将这两根管子 插入钢水中，通过真空室抽成真空，使钢水从两根管内上升到压差高度 约1. 5m，同时从上升管下部三分之一处吹入作为驱动气体的氮气，使上 升管内的钢水中充满气泡，氩气经高温钢水加热，加之钢中气体向Ar气 泡内扩散，使其体积迅速膨胀，膨胀的气泡使上升管内的钢水密度变小， 气泡带动钢水上升，当钢水进入真空室时，流速高达5m/s左右，氩气泡 在真空下突然膨胀，使钢水呈雨滴状喷起，从面大大增加了脱气表面积， 加速了钢液脱气过程，脱气后的钢水进入下降管，因其比重相对较大， 以1~2m/s的速度返回钢包中，如此周而复始多次循环.钢水顺次进入真 空室，在真空下完成脱气过程。
(3)真空炉顶及电气设备；
(4)电视—摄影及其他辅助设备如钢包移动装置，原料加入装置和集尘装置 等。
ASEA-SKF精炼炉示意图 (a) 固定式钢水包炉(精炼炉)；(b) 移动式钢水包护(精炼炉)

ASEA-SKF法的精炼效果：
(1)脱气实践表明，该法的脱氧、脱氢效果基本上和DH法、RH法相同。而在 脱氮方面的效果比较差。 (2)脱硫和去夹杂物由于造渣容易再加上强有力的搅拌，该法 的脱硫能力和去夹杂物的能力都很强。因此钢液十分洁净，从而使钢的力 学性能大大提高。 (3)钢液成分和温度控制钢液成分稳定而均匀，诸多元素都能 精确地控制在要求范围内，合金收得率几乎为100%，钢液温度能精确控制。
① 加热与温度控制 LF采用电弧加热，对钢水加热效率一般≥60％，高于电炉升温热效
率。吨钢水平均升温1℃耗电0.5～0.8kW· h。
LF升温速度可达到
3～5 ℃/min，采用埋弧泡沫技术．可减轻电弧的辐射热损失。采 用计算机动态控制终点温度，可保证终点温度的控制摆度不大于
±5 ℃ 。
② 白渣精炼工艺 LF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。 白渣精炼的工艺要点是：
9.3.6 喷粉及特殊材料添加
WF(喂线法)
喂线技术是将合金芯线通过喂线机，用每分钟80~300m 速度插入钢液中，以达到脱氧、脱硫、合金微调和控制夹杂 物形态的目的。
钢液的熔点，为1400℃以下；具有较好的流性。
9.3.2 钢包吹氩精炼法
钢包内喷吹惰性气体(Ar气)搅拌工艺(底吹或顶吹法)，又称“钢包吹 氩”技术。其主要冶金功能是均匀钢水成分、温度、促进夹杂物上浮。
通常钢包吹氩的气体搅拌强度为0.003～0.01m3/(t· min)
作用： ⑴ 调温：主要是冷却钢液。
任务：
基本手段有： (1)渣洗； (2)真空；
⑴ 钢水成分和温度的均匀化 ⑵ 精确控制钢水成分和温度，
⑶ 脱氧脱硫脱磷脱碳；
⑷ 去除钢中气体(氢和氮)
(3)搅拌；
(4)加热；
⑸去除夹杂物及夹杂物形态控制。
(5)喷吹
9.2 炉外精炼方法分类
具体方法有30多种，各自侧重点不同，如：脱硫、脱碳、 脱氮、脱氧，减少非金屑夹杂物，改变夹杂物形态，均匀浇 铸温度和微调成分等。
实现了低碳不锈钢冶炼的必要的热力学和动力学的条件—高温、真
空、搅拌。
适用范围： 不锈钢、工业纯铁、精密合金、高温合金和合金结构钢的冶炼。
基本功能：
⑴吹氧、升温、脱碳保铬；
⑵脱气；
⑶造渣、脱氧、脱硫、去夹杂； ⑷合金化。
⑵ AOD(氩、氧混吹脱碳法)
AOD是一种冶炼高铬不锈钢的专用方法，其主要优点是：
⑵ 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。 ⑶ 净化：上浮的氩气泡不仅能够吸收钢中的气体．还会黏附悬浮于钢
液中的夹杂．把这些黏附的夹杂带至钢液表面被渣层所吸收。
形式：
⑴ 底吹。是通过安装在钢包底部一定位置的透气砖(或其他形式 的喷口)，将包气入钢液。
9.3 几种常用的炉外精炼方法
9.3.1 渣洗 概念：在转炉或电弧炉出钢过程中通过钢液对合成渣的冲洗， 进一步提高钢质的一种炉外精炼方法。 目前转炉和电弧炉在出钢过程中普遍采用预熔渣渣洗。预熔渣
是指将石灰和铝矾土预先熔化，冷却破碎后直接用于炼钢生产。
渣洗过程没有固定的设备和装置。 作用：可以快速脱硫，能有效地脱氧和去除夹杂，减轻出钢过 程中二次氧化。 用于渣洗的合成渣一般为CaO—Al2O3渣系。其熔点低于被渣洗
第九章
炉外精炼
炉外精炼的必要性
现代科学技术的进步和工业的发展，对钢的质量（如钢的纯 净度）的要求越来越高；用普通炼钢炉（转炉、电炉）冶炼出来 的钢液已经难以满足其质量的要求：为了提高生产率，缩短冶炼
时间，也希望能把炼钢的一部分任务移到炉外去完成；另外，连
铸技术的发展，对钢液的成分、温度和气体的含量等也提出了严 格的要求。总之，几方面的因素迫使炼钢工作者寻求一种新的炼 钢工艺，于是就产生了炉外精炼方法。