LF和RH炉外精炼培训详解
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LF精炼知识1.炉外精炼发展历程♦20世纪30-40年代,合成渣洗、真空模铸。
1933年,法国佩兰(R.Perrin)应用高碱度合成渣,对钢液进行“渣洗脱硫”—现代炉外精练技术的萌芽;♦50年代,大功率蒸汽喷射泵技术的突破,发明了钢包提升脱气法(DH)及循环脱气法(RH)♦1935年H.Schenck 确定大型钢锻件中的白点缺陷是由氢引起的-氢脆。
♦1950年,德国Bochumer Verein (伯施莫尔-威林)真空铸锭。
♦1953年以来,美国的10万千瓦以上的发电厂中,都发现了电机轴或叶片折损的事故。
1954年,钢包真空脱气。
♦1956年,真空循环脱气(DH、RH)。
♦60-70年代,高质量钢种的要求,产生了各种精炼方法♦60、70年代是炉外精炼多种方法分明的繁荣时期♦与60年代起纯净钢生产概念的提出、连铸生产工艺稳定和连铸品种扩大的强烈要求密切相关♦此时,炉外精炼正式形成了真空和非真空两大系列不同功能的系统技术,同时铁水预处理技术也得到迅速发展,它和钢水精炼技术前后呼应,经济分工,形成系统的炉外处理技术体系,使钢铁生产流程的优化重组基本完成。
♦这个时期,还基本奠定了吹氩技术作为各种炉外精炼技术基础的地位和作用。
♦这一时期发展的技术:VOD-VAD、ASEA-SKF、RH-OB、LF、喷射冶金技术(SL、TN、KTS、KIP)、合金包芯线技术、加盖和加浸渍罩的吹氩技术(SAB、CAB、CAS)♦80-90年代,连铸的发展,连铸坯对质量的要求及炼钢炉与连铸的衔接,RH-KTB、RH-MFP、RH-OB;RH-IJ(真空深脱磷),RH-PB、WPB(真空深脱硫)、V-KIP、SRP脱磷♦21世纪,更高节奏及超级钢的生产。
2.炉外精炼作用和地位♦提高冶金产品质量,扩大钢铁生产品种不可缺少的手段;♦是优化冶金生产工艺流程,进一步提高生产效率、节能强耗、降低生产成本的有力手段。
♦保证炼钢-连铸-连铸坯热送热装和直接轧制高温连接优化的必要工艺手段♦优化重组的钢铁生产工艺流程中独立的,不可替代的生产工序3.LF精炼工艺优点●精炼功能强,适宜生产超低硫、超低氧钢;●具备电弧加热功能,热效率高,升温幅度大,温度控制精度高;●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;●采用渣钢精炼工艺,精炼成本较低;●设备简单,投资较少。
炉外精炼的基本原理:(1)吹氩的基本原理:氩气是一种惰性气体,从钢包底部吹入钢液中,形成大量小气泡,其气泡对钢液中的有害气体来说,相当于一个真空室,使钢中[H][N]进入气泡,使其含量降低,并可进一步除去钢中的[O],同时,氩气气泡在钢液中上沲而引起钢液强烈搅拌,提供了气相成核和夹杂物颗粒碰撞的机会,有利于气体和夹杂物的排除,并使钢液的温度和成分均匀。
(2)真空脱气的原理:钢中气体的溶解度与金属液上该气体分压的平方根成正比,只要降低该气体的分压力,则溶解在钢液中气体的含量随着降低。
(3)LF炉脱氧和脱硫的原理:炉外精炼的任务:炉外精炼是把由炼钢炉初炼的钢水倒入钢包或专用容器内进一步精炼的一种方法,即把一步炼钢法变为二步炼钢法。
炉外精炼可以完成下列任务:(1)降低钢中的硫、氧、氢、氮和非金属夹杂物含量,改变夹杂物形态,以提高钢的纯净度,改善钢的机械性能;(2)深脱碳,在特定条件下把碳降到极低含量,满足低碳和超低碳钢的要求;(3)微调合金成分,将成分控制在很窄的范围内,并使其分布均匀,降低合金消耗,提高合金元素收得率;将钢水温度调整到浇铸所需要的范围内,减少包内钢水的温度梯度。
RH真空循环脱气法LF具有加热和搅拌功能的钢包精炼法处理过程:用钢包车将钢包送入处理位,使真空室下降或使钢包提升,以便使吸嘴浸入钢包内的钢液以下500mm。
然后启动真空泵。
由于真空室内压力下降,钢包内钢水被吸入真空室中。
由于吸嘴中的一个喷入氩气,另一个没有,钢水便开始反复循环。
这时就可采取各种处理措施,例如脱气、吹氧、化学成分及温度调整等。
处理结束时使系统破真空。
随后退出吸嘴,将钢包送至后处理位置或交接位置。
冶金效果:在短时间就可达到较低的碳(<15ppm)、氢(<1.5ppm)、氧含量(<40ppm);仅有略微的温度损失;不用采取专门的渣对策;可准确调整化学成分,Al,Si等合金收得率在90~97%。
汽车钢板以及电工钢等是RH钢生产的典型产品。
LF钢包精炼炉培训教材冶二车间2010年4月目录1 精炼炉的常识及功能 (3)2 精炼炉设备的认知 (5)2.1 布局形式 (5)2.2 主要工艺参数 (5)2.3 钢包炉盖 (5)2.4 LF钢包精炼炉用耐火材料 (6)3 LF对炉前钢水的要求 (8)4 LF炉生产工艺和操作技术 (9)4.1 处理过程 (9)4.2 造渣技术 (10)4.3 发泡和埋弧技术 (15)4.4 供电技术 (16)4.5 脱硫技术 (17)4.6 铝含量控制技术 (18)4.7 温度控制技术 (19)4.8 喂线技术 (19)4.9 钢中气体控制技术 (22)4.10 吹氩技术 (23)4.11 夹杂物控制技术 (24)4.12 热态钢渣循环利用技术 (27)4.13 防止增碳技术 (28)1 精炼炉的常识及功能LF炉(ladle refining furnace )起源常称钢包精炼炉或钢包炉,是由日本特殊钢公司于1971年研制成功的。
开发初意是把EAF中的还原操作移到钢包中进行。
LF炉特点LF炉是一种特殊的精炼容器,多采用埋弧精炼操作。
其特点主要有:将初炼炉内熔炼的钢水送入钢包,再将电极插入钢包钢水上部炉渣内并产生电弧,加入合成渣,形成高碱度白渣,用氩气搅拌,使钢包内保持强还原性气氛,进行所谓埋弧精炼(如图1-1所示)。
由于氩气搅拌加速了渣-钢之间的化学反应,用电弧加热进行温度补偿,可以保证较长的精炼时间,从而使钢中的氧、硫含量降低(硫大约最低可到10ppm,总氧可到25ppm以下)。
LF钢包精炼炉设备投资少,可显著提高车间产量。
最近,此法广泛应用于转炉炼钢车间,与转炉配合生产,可以在浇注(铸)前有效地均匀和调节钢水温度、成份,从而使得转炉炼钢厂可以较低的成本生产质量极高的钢材产品。
LF炉分类按电极加热方式分:交流钢包炉和直流钢包炉(≤50t)。
直流钢包炉包括单电极直流钢包炉、双电极直流钢包炉、三电极直流电弧电渣钢包炉。
项目五炉外精炼认知实训一、教学目标1.熟悉常用的炉外精炼方法,知道常用炉外精炼设备的名称2.能根据冶炼需求选择合适的炉外精炼设备。
3.掌握LF(V)精炼设备的作用,熟悉主要设备的类型、参数,了解设备类型、参数对生产的影响。
4.会使用LF(V)精炼设备,并能进行日常的检修与维护。
5.掌握RH精炼设备的作用,熟悉主要设备的类型、参数,了解设备类型、参数对生产的影响。
6.会使用RH精炼设备,并能进行日常的检修与维护。
二、课时分配本项目共3个任务,安排5课时。
三、教学重点熟悉常用的精炼手段,并会根据精炼技术的特点选择精炼设备;在LF连铸主要设备结构、工艺操作的基础上,学习如何使用及维护LF(V)精炼设备;在掌握RH主要设备结构、工艺操作的基础上,学习如何使用及维护RH精炼设备。
四、教学难点掌握常用的精炼手段、选择精炼设备的方法、LF(V)精炼设备和RH精炼设备的使用及维护。
五、教学内容任务一认识炉外精炼生产相关知识一、炉外精炼定义所谓炉外精炼,就是把常规炼钢炉(转炉、电炉)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、去除非金属夹杂物和调整钢液成分及温度,以达到进一步冶炼目的的炼钢工艺,亦即将在常规炼钢炉中完成的精炼任务,如去除杂质(包括不需要的元素、气体和夹杂)和夹杂变性、成分和温度的调整和均匀化等任务,部分或全部地移到钢包或其他容器中进行,把一步炼钢法变为二步炼钢法,即初炼加精炼。
国外也称之为二次精炼、二次炼钢和钢包冶金。
二、炉外精炼的产生与发展1933年,法国派林应用专门配制的高碱度合成渣,在出钢过程中对钢液进行“渣洗脱硫”,这是炉外精炼技术的萌芽。
1950年,联邦德国用真空处理脱除钢中的氢以防止“白点”,此后各种炉外精炼方法相继问世。
1956~1959年,研究成功了钢液真空提升脱气(DH)法和钢液真空循环脱气(RH)法。
1965年以来,真空电弧加热脱气(VAD)炉、真空吹氧脱碳(VOD)炉和氩氧精炼(AOD)炉以及喂线(WF)法和LF钢包炉、钢包喷粉法等先后出现。
炼钢工艺过程造渣:调整钢、铁生产中熔渣成分、碱度和粘度及其反应能力的操作。
目的是通过渣——金属反应炼出具有所要求成分和温度的金属。
例如氧气顶吹转炉造渣和吹氧操作是为了生成有足够流动性和碱度的熔渣,以便把硫、磷降到计划钢种的上限以下,并使吹氧时喷溅和溢渣的量减至最小。
出渣:电弧炉炼钢时根据不同冶炼条件和目的在冶炼过程中所采取的放渣或扒渣操作。
如用单渣法冶炼时,氧化末期须扒氧化渣;用双渣法造还原渣时,原来的氧化渣必须彻底放出,以防回磷等。
熔池搅拌:向金属熔池供应能量,使金属液和熔渣产生运动,以改善冶金反应的动力学条件。
熔池搅拌可藉助于气体、机械、电磁感应等方法来实现。
电炉底吹:通过置于炉底的喷嘴将N2、Ar、CO2、CO、CH4、O2等气体根据工艺要求吹入炉内熔池以达到加速熔化,促进冶金反应过程的目的。
采用底吹工艺可缩短冶炼时间,降低电耗,改善脱磷、脱硫操作,提高钢中残锰量,提高金属和合金收得率。
并能使钢水成分、温度更均匀,从而改善钢质量,降低成本,提高生产率。
熔化期:炼钢的熔化期主要是对平炉和电炉炼钢而言。
电弧炉炼钢从通电开始到炉料全部熔清为止、平炉炼钢从兑完铁水到炉料全部化完为止都称熔化期。
熔化期的任务是尽快将炉料熔化及升温,并造好熔化期的炉渣。
氧化期和脱炭期:普通功率电弧炉炼钢的氧化期,通常指炉料溶清、取样分析到扒完氧化渣这一工艺阶段。
也有认为是从吹氧或加矿脱碳开始的。
氧化期的主要任务是氧化钢液中的碳、磷;去除气体及夹杂物;使钢液均匀加热升温。
脱碳是氧化期的一项重要操作工艺。
为了保证钢的纯净度,要求脱碳量大于0.2%左右。
随着炉外精炼技术的发展,电弧炉的氧化精炼大多移到钢包或精炼炉中进行。
精炼期:炼钢过程通过造渣和其他方法把对钢的质量有害的一些元素和化合物,经化学反应选入气相或排、浮入渣中,使之从钢液中排除的工艺操作期。
还原期:普通功率电弧炉炼钢操作中,通常把氧化末期扒渣完毕到出钢这段时间称为还原期。