《炉外精炼》
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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%
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。
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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。
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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；
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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
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。
钢铁冶金概论炉外精炼
✓ 例如，电弧炉冶炼不锈钢的返回吹氧 法，在1873K下很难使[C]降至很 低的数值。而在AOD（氩氧精炼法 ） 法中，向钢液中吹入不断变换 Ar/O2比例的气体，可以降低碳氧 反应中产生的CO分压，从而使钢液 的[C]含量达到超低碳水平。
（4） 喷吹
喷吹法是用载气（Ar）将精炼粉剂流 态化，形成气固两相流，经过喷枪，直 接将精炼剂送入钢液内部的方法。 由于在喷吹法中精炼粉剂粒度小，进 入钢液后，与钢液的接触面积大大增 加。因此，可以显著提高精炼效果。
常用的加热方法有电加热和化学加热。
➢ 电加热方式主要有电弧加热和感应加 热。
➢ 电弧加热原理与电弧炉相似，采用石 墨电极，通电后，在电极与钢液间产 生电弧，依靠电弧的高温加热钢液。
✓ 由于电弧温度高，在加热过程中， 需控制电弧长度及造好发泡渣进行 埋弧加热，以防止电弧对耐火材料 产生高温侵蚀。
第五章 炉外精炼(Secondary Refining)
炉外精炼的定义及特点
炉外精炼S.R. (Secondary Refining) ： 按传统工艺，将常规炼钢炉（转、电）中完成 的精炼任务（四脱（S、P、C、O），二去 （气体、夹杂），两调整（温度、成分））， 部分或全部地转移到钢包或其它容器中进行精 炼的过程。
钢液搅拌可改善冶金反应动力学条件，强化 反应体系的传质和传热，加速冶金反应，均 匀钢液成分和温度，有利于夹杂物聚合长大 和上浮排除。
a 气体搅拌
气体搅拌主要用氩气，故又称氩气搅拌。 向钢液吹入氩气可以用顶枪插入法，也可 以用底部透气砖法。 ➢ 实践证明，从底部通过透气砖吹入氩气， 可充分发挥其搅拌作用，氩气利用率高 ➢ 目前，大多数的吹氩搅拌均采用透气砖 底吹法。
➢ 在精炼中，钢包内的搅拌是由真空室内 钢液注流进入钢包中引起的。
炉外精炼
炉外精炼？炉外精炼是把转炉中初炼的钢水移到钢包中进行精炼过程，也称二次精炼，为了均匀成分和温度，出现了钢包内气体搅拌工艺。
最引人注目的是二次精炼的采用，大大提高了钢的产量和质量。
二次精炼的主要任务和目的是什么呢？在出钢和连铸时分离钢水和炉渣、钢水脱氧、根据终点目标进行合金化、调整注温、改进钢水的洁净度•夹杂物变性•去除钢水中溶解的[H]和[N]、脱碳、脱硫、均匀钢水成分和温度。
1.2 炉外精炼的一些方法：方法1 、CAS 一钢包封闭式吹Ar 成分微调法，将钢包的渣面吹开，插入隔离罩，吹入Ar 搅拌，进行成分微调。
吹Ar 处理后，钢中[O]含量降低20％以上，[H] 含量降低20% , 非金属夹杂物降低30 一40 ％。
方法2 、电弧加热的钢包吹Ar 炉（LF ) , Ar 气搅拌。
加速钢一渣之间的反应，有利于脱[O]、[S]及夹杂物反上浮。
LF 炉三根电极插入渣层中进行加热，浸入渣中石墨与渣中氧化物反应：C + FeO →Fe + CO ↑: C + Mn 一Mne + CO↑等反应。
一般处理时间为45 分钟。
但对超低［C ］、[ N 」钢效果不理想。
但投资少、设备简单、操作灵活，因而得到广泛应用。
方法3 、RH 真空循环脱气：RH真空循环脱气法是德国蒂森的鲁尔公司（Ru h rstahl ）和海尔斯（Heraeus ）联合研制成功的。
它将真空炼钢与钢水循环流动结合起来，具有处理周期短，生产能力大和精炼效果好的优点，非常适合与大的转炉炼钢炉相配合。
世界上现有RH 处理设备150 多套，最大处理能量为360 吨。
RH工艺是一种用于生产优质钢的钢水二次精炼工艺。
整个钢水冶金反应是在砌有耐火衬的真空槽内进行的。
真空槽的下部是两个带耐火衬的浸渍管，上部装有热弯管，气体由热弯管、水冷弯头经气体冷却器至真空泵系统。
炉外精炼的发展趋势钢水将百分之百进行炉外精炼。
向组合化、多功能精炼方向发展。
1 , 以钢包吹Ar 为核心，加上喷粉、合金成分微调等技术相结合，主要与转炉一连铸生产相衔接。
炉外精炼
12.1 概述
要精确控制钢中的[C]、 、 、 、 要精确控制钢中的 、[P]、[N]、[H]、[0] 含量，在转炉或电炉中进行的精炼， 含量，在转炉或电炉中进行的精炼，对这些有 害元素的去除是有限的。为了提高精炼水平， 害元素的去除是有限的。为了提高精炼水平， 这些冶金操作将移到精炼炉中去进行。 这些冶金操作将移到精炼炉中去进行。早期的 炉外处理设备是钢包脱气， 炉外处理设备是钢包脱气，其目的在于减少钢 中的[H]和 ，德国于1956年发明了真空提升 中的 和[O]，德国于 年发明了真空提升 脱气法即DH法 脱气法即 法，莱茵钢冶金公司和海拉斯公司 合作开发了真空循环脱气法即RH法 合作开发了真空循环脱气法即 法，解决了传 统炼钢方法难以解决的脱氧、脱氮等问题。 统炼钢方法难以解决的脱氧、脱氮等问题。
进入60年代后， 进入 年代后，瑞典研制出具有感应搅 年代后 精炼炉。 拌和电弧加热功能的ASEA—SKF精炼炉。 精炼炉 拌和电弧加热功能的 1965年，德国又研制成真空吹氧脱碳法即 年 VOD法；1968年，美国研制成氩 氧精炼 法 年 美国研制成氩—氧精炼 炉即AOD法。70年代初，日本研制成具有 年代初， 炉即 法 年代初 电弧加热、氩气搅拌功能的钢包精炼炉即LF 电弧加热、氩气搅拌功能的钢包精炼炉即 炉。其质量也赶上或超过了有名的瑞典轴承 钢。日本山阳钢厂对不同氧含量的轴承钢进 行疲劳试验证明，当钢中[O]由 行疲劳试验证明，当钢中 由30ppm降到 降到 15ppm时，轴承钢的疲劳寿命增加 倍；降 时 轴承钢的疲劳寿命增加5倍 到5ppm，可提高 倍 ，可提高30倍
(1)真空铸锭法
• 真空铸锭法是把大气中冶炼的钢水注入锭模时进 行真空处理的方法，有脱氢及防止空气氧化等效 果。它是由钢包脱气法 钢包脱气法发展而来，进而发展成为 钢包脱气法 流滴脱气法及真空贮锭法。这三种方法都由德国 流滴脱气法及真空贮锭法 Bochumer Verein公司开发，称为Bochumer法。
1.炉外精炼概述
2 创造良好的冶炼反应的热力学和 动力学条件。
通过各种加热精炼手段补偿精炼过程中的温度 损失，使得需要在高温下的脱硫等反应得以顺利进 行。 炼钢过程中的各种冶金反应，多数是在高温下 进行的多相反应，通常化学反应本身进行较快，而 反应物传递到反应界面和生成物脱离反应界面较慢， 成为限制冶金反应速率的因素。通过搅拌、喷吹等 手段提高浓度梯度，增大反应界面，使各种冶金反 应得以顺利进行。
五 炉外精炼的手段
目前炉外精炼的手段有渣洗、真空、搅拌、喷吹和加热 五种。采用一种或几种不同手段的不同组合，就形成了某 一种精炼方法。 1 渣洗：获得洁净钢液并能适当进行脱氧、脱硫和去除 夹杂物的最简便的精炼手段。它是将事先配好的合成渣倒 入钢包内，借出钢时钢流的冲击作用，使钢液与合成渣混 合，从而完成脱氧、脱硫和去除夹杂等精炼任务。 2 真空：将钢液置于真空室内，由于真空作用使反应向 生成气相方向移动，达到脱气、脱氧、脱碳等目的。 3 搅拌：通过搅拌扩大反应界面，加速反应物质的传递 过程，提高反应速度。分为吹气搅拌和电磁搅拌。 4 加热：调节钢液温度的一项重要手段，使炼钢与连铸 更好地衔接。分为电弧加热法和化学加热法。 5 喷吹：用气体作载体将反应剂加入金属液内的一种手 段。喷吹的冶金功能取决于精炼剂的各类，它能完成不同 程度的脱硫、脱氧、合金化和控制夹杂物形态等精炼任务。
钢水炉外精炼概述
一 炉外精炼的产生原因
1 普通炼钢炉（转炉、电炉）冶炼出来 的钢液难以满足对钢的质量（如钢的纯净度 等）越来越高的要求。 2 为了提高生产率，缩短冶炼时间，把 炼钢的一部分任务移到炉外完成。 3 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。
二 炉外精炼的概念
3 炉外精炼在炼钢生产中的重要地 位和作用
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。
《炉外精炼操作与控制》课程标准
《炉外精炼操作与控制》课程标准一、课程性质和任务《炉外精炼操作与控制》课程是钢铁智能冶金技术专业的一门核心课程专业和专业必修课程。
本课程的功能是使学生了解炉外精炼的发展动态，掌握炉外精炼的理论基础，各种炉外精炼方法的工作原理、特点、工艺参数、精炼效果，根据冶炼方法和钢种选择适宜的炉外精炼方法，并能熟练地操作设备，对其进行检查、维护和一般故障的判断；具备精炼工的基本技能（包括原材料质量的判别能力、确定各种原料配比的能力、精炼过程操作和控制的能力、终点判断和控制的能力等），使学生初步具备高等技术人才应有的生产操作的技能、独立分析问题和解决现场实际问题的能力，以及组织安全生产的能力。
本课程为培养学生具备炉外精炼工的基本能力提供支撑，为学生胜任岗位工作提供技术支撑。
二、课程教学目标本课程是为培养和提高学生具备专业能力、方法能力、社会能力。
（一）知识教学目标：（1）掌握炉外精炼的理论基础；（2）掌握各种炉外精炼方法的工作原理、特点、工艺参数、精炼效果；（3）理解不同精炼炉的机械及电气设备功能及冶金功能；（4）掌握正确使用炉前工具的方法。
（二）能力培养目标：（1）熟练进行造渣操作；（2）熟练进行精炼炉的供电操作；（3）熟练进行合金成分调整操作；（4）熟练进行合理供气搅拌操作，组织、协调钢水的浇注准备；（5）熟练进行真空处理操作；（6）熟练进行终点的准确控制；（7）比较熟练地进行精炼炉设备的点检与维护；（8）培养和提高学生动手能力、仿真操作技能、观察及分析问题解决问题的能力，进一步培养学生综合利用所学知识解决钢水精炼实际问题的能力。
（三）素质教育目标：（1）具有较好的创新能力和实践能力；（2）具有严谨的科学态度和良好的职业道德；（3）在以操作为主的项目教学过程中，锻炼学生的团队合作能力；（4）采用项目化教学，按项目的不同采用任务驱动、项目导向等教学模式，培养专业技术交流的表达能力；制订工作计划的方法能力；获取新知识、新技能的学习能力；解决实际问题的工作能力。
炉外精炼复习题答案完整版
1概述1名词解释：长流程短流程炉外精炼长流程:以氧气转炉炼钢工艺为中心的钢铁联合企业生产流程短流程:以电炉炼钢工艺为中心的小钢厂生产流程炉外精炼: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2转炉炼钢和电弧炉炼钢的不足之处有哪些？(07级A)电炉炼钢的不足(1)还原渣有较强的脱硫能力，但炉内渣钢接触面积太小，脱硫能力不能充分利用。
氧化期出钢［S］0.02%〜0.04%(2)在氧化期H降低到2.5〜3ppm，在还原期又回升至5〜7ppm(3)在还原期OW80ppm,终脱氧后OW30ppm,出钢过程100〜200ppm(4)不能充分发挥超高功率电弧炉的作用转炉炼钢的不足(1)温度成分不均匀(2)一般出钢［C］$0.04%,很难将［C］控制在W0.02%下出钢⑶一般出钢［O］$500ppm，出钢合金化后［O］$100ppm(4)脱硫率为30%左右；若铁水［S］W0.03%，出钢［S］W0.02%；若铁水［S］0.002-0.005%，出钢［S］0.004-0.007%（5）脱磷率$90%，终点[P]0.005-0.015%,出钢过程中回磷（6）氧化性渣FeO$15%3炉外精炼的作用和地位？经济合理性有哪些？作用和地位：1提高质量扩大品种的主要手段2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3炼钢－炉外精炼－连铸－热装轧制工序衔接炉外精炼的经济合理性1提高初炼炉的生产率2缩短生产周期3降低产品成本4产品质量提高炉外精炼的任务？炉外精炼的三个特点对精炼手段的有哪些要求（07级A炉外精炼的任务1钢水成分和温度的均匀化2精确控制钢水成分和温度3脱氧脱硫脱磷脱碳4去除钢中气体（氢氮）及夹杂物5夹杂物形态控制炉外精炼的三个特点1二次精炼2创造较好的冶金反应的动力学条件3二次精炼的容器具有浇注的功能对精炼手段的要求1独立性2作用时间可以控制3作用能力可以控制4精炼手段的作用能力再现性要强5便于与其他精炼手段组合6操作方便、设备简单、基建投资和运行费用低5炉外精炼有哪5个基本手段并简述其作用？(06级)1渣洗：快速脱硫，脱氧以及去除夹杂2真空：对钢液的脱气，用碳脱氧，超低碳钢种的脱硫等反应产生影响3搅拌：可以均匀成分和温度，促进夹杂的上浮4加热：调节被精炼钢液温度，避免钢液回炉的救急措施5喷吹：喷吹是将反应剂加入冶金熔体的一种手段AOD(ArgonO某ygenDecarburizationVOD(VacuumO某ygenDecarburizationLF(LadelFurnace)LFV：LadelFurnaceVacuumDegaing2炉外精炼理论基础1名词解释：异炉渣洗同炉渣洗混合炼钢同化搅拌流态化技术非金属夹杂的变性处理钙处理AOD异炉渣洗:用专用炼渣炉炼渣，出钢时钢液冲进事先盛有液渣的钢包内同炉渣洗:液渣和钢液同一炉炼制混合炼钢:在一座电炉中按普碳钢的工艺冶炼半成品钢液，在另一座电炉中熔化合金和造还原渣，出钢混冲同化：渣洗工艺所用熔渣均是氧化物熔体，而夹杂大都也是氧化物，所以被渣吸附的夹杂比较容易熔解于渣滴中，这种熔化过程称为同化搅拌:就是向流体系统供应能量，使该系统内产生运动。
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
平炉： 平炉炼钢自1864年法国人P..马丁利用有蓄热室 的火焰炉 ， 用废钢、生铁成功地炼出钢 液起，直到1960年一直是世 界上的主要炼钢方法 ，从60 年代起平炉逐渐被氧气转炉 和电炉炼钢所代替。
1.2 炉外精炼的任务
1）降低钢中氧、硫、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，以提高合金收得率。 4）调整钢液温度到浇注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）作为炼钢与连铸间的缓冲，提高炼钢车间整体效率。
固态渣： 将固体的合成渣料在出钢前或在出钢过程中 加入钢包中。 固态渣分为： 机械混合渣、烧结渣
机械混合渣：直接将一定比例和粒度原材料 进行人工或机械混合，或者直接将原材料按 比例加入钢包内。 有点：便宜，方便 缺点：熔化速度慢、成分不均匀、易吸潮。
烧结渣： 将原来按一定比例和粒度混合后，在低于原 料熔点的情况下加热，使原料烧结在一起的 过程。 优点：混合均匀、稳定 缺点：密度小，气孔多，易吸气。
2）浮动塞挡渣 将挡渣物制成上为倒锥体下为棒状的塞。由 于其形状接近于漏斗形，可配合出钢时的钢 水流，故比挡渣球效率高。出钢时用专用机 械将挡渣塞吊置在出钢口上方，缓缓加到钢 水面上。挡渣塞能堵住出钢口而阻挡炉渣流 出。
3）气动吹气挡渣塞 4）虹吸出港口挡渣 5）偏心炉底出钢 优点： 1）可实现无渣出钢，易与炉外精炼配合 2）钢流短，无散流，缩短出钢时间，减少了钢水 二次氧化 3）减少了耐火材料的消耗
《工学炉外精炼》PPT课件
脱【P】 脱磷率≥90%，终点［P］0.010-0.015%，出钢 过程中回磷
炉外精炼的作用和地位
1 提高质量、扩大品种的主要手段
2 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
3 炼钢－炉外精炼－连铸－热装轧制工 序衔接
4 连铸工艺快速发展的需要
炉外精炼的经济合理性
1 提高初炼炉的生产率 2 缩短生产周期 3 降低产品成本 4 产品质量稳定与提高
钢或铬镍钢,以上所列的各种精炼方法都 不太适用.
出现了一些不锈钢的专用炉外精炼 方法.这些方法发展很快,不到十年就基本 上取代了质低价高的电弧炉吹氧冶炼不锈 钢方法.例如,1976年日本的不锈钢将近有 四分之三是由初炼炉+炉外精炼方法生产 的.1977年美国的所有不锈钢都由初炼炉+
低碳合金钢〔不锈钢〕钢液的精炼方法 <1> VOD<Vacuum Oxygen
炉外精炼的任务 1 钢水成分和温度的均匀化 2 精确控制钢水成分、温度 3 脱氧、脱硫、脱磷、脱碳 4 去除钢中气体〔氢、氮〕及夹杂物 5 夹杂物形态、成分控制
各种炉外精 炼方法及所 采用的精炼 手段
1.3 炉外精炼采用的基本手段
1 渣洗 2 真空 3 搅拌 4 加热 5 喷吹
1.3.1 渣洗 最早出现的炉外精炼方法：用合成
<1>DH法.由原西德的多特蒙特和豪特尔两公司联合 研制,故有此名.在我国又称提升脱气法或虹吸法.
<2>RH法.由原西德鲁尔钢铁公司<Ruhrstahl>和海拉 斯公司<Heraeus>联合研制,我国称真空循环脱气法.
<3>PM法〔Pulsating Mixing Process〕
炉外精炼基础理论
冶金概论 ------炉外精炼
1
主要内容
一.概 述 二.RH、LF及VD法简介
2
一、概 述
1.炉外精炼的概念和目的 2.炉外精炼的发展 3.炉外精炼的分类 4.炉外精炼的共同特点
3
1.炉外精炼的概念及目的
概念：
炉外精炼就是将转炉（或电炉）中初炼的钢 水移到另一反应器中进行精炼的过程，也称二次 精炼。
14
②钢 包 车
功 能：
用钢包车将炼钢 车间的钢水送到浇注 工段；
沿铺设的宽轨铁 路线运行，是自行台 车，有两套直流电机 驱动的运行机构。
15
4）RH过程生产工艺原理
当真空室抽真空后，插入管 插入钢液中，Ar经钢液加热膨胀， 形成向上流动的气泡，使上升管 内的钢液随之上升进入真空室。 气泡在真空室下突然膨胀，使钢 液溅成极细微粒呈喷泉状，增加 了钢液与真空接触面积，使钢液 充分脱气。
18
2.埋弧加热桶炉法（LF法）
1) LF概述 2) LF生产模拟 3) LF工艺原理 4) LF生产工艺 5) LF相关设备
19
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。
4
2.炉外精炼的发展
• 20世纪30年代 • 20世纪40年代 • 20世纪50年代 • 20世纪60,70年代 • 20世纪80年代
多的R（理包HD有（种精-HO循C形炼）BA环使渣高式）大泵真炉,S在钢理合在V,真发钢用C进,,问抽空；金低水O提真A空真展水高行D微S世速法真进升空处-空，质碱O调脱理真,蒸 用吹空行、B广脱D量及度S）（空H氩度脱泛汽 于温气；以合V,R、L处脱应度下气基A喷 钢HF成提D理，处用氧R钢对处础射 水H上、，
1
主要内容
一.概 述 二.RH、LF及VD法简介
2
一、概 述
1.炉外精炼的概念和目的 2.炉外精炼的发展 3.炉外精炼的分类 4.炉外精炼的共同特点
3
1.炉外精炼的概念及目的
概念：
炉外精炼就是将转炉（或电炉）中初炼的钢 水移到另一反应器中进行精炼的过程，也称二次 精炼。
14
②钢 包 车
功 能：
用钢包车将炼钢 车间的钢水送到浇注 工段；
沿铺设的宽轨铁 路线运行，是自行台 车，有两套直流电机 驱动的运行机构。
15
4）RH过程生产工艺原理
当真空室抽真空后，插入管 插入钢液中，Ar经钢液加热膨胀， 形成向上流动的气泡，使上升管 内的钢液随之上升进入真空室。 气泡在真空室下突然膨胀，使钢 液溅成极细微粒呈喷泉状，增加 了钢液与真空接触面积，使钢液 充分脱气。
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2.埋弧加热桶炉法（LF法）
1) LF概述 2) LF生产模拟 3) LF工艺原理 4) LF生产工艺 5) LF相关设备
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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。
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2.炉外精炼的发展
• 20世纪30年代 • 20世纪40年代 • 20世纪50年代 • 20世纪60,70年代 • 20世纪80年代
多的R（理包HD有（种精-HO循C形炼）BA环使渣高式）大泵真炉,S在钢理合在V,真发钢用C进,,问抽空；金低水O提真A空真展水高行D微S世速法真进升空处-空，质碱O调脱理真,蒸 用吹空行、B广脱D量及度S）（空H氩度脱泛汽 于温气；以合V,R、L处脱应度下气基A喷 钢HF成提D理，处用氧R钢对处础射 水H上、，
炉外精炼PPT课件
在初炼炉与连铸机之间设置的具有保持和调温的缓冲设 备—炉外精炼炉，则可显著地改善初炼炉和连铸机的配合，实现 多炉连浇，降低生产成本。
4）降低生产成本
提高生产率、改善钢的质量、扩大品种及实现多炉连浇都 可以降低产品成本。
此外，某些炉外精炼法允许初炼炉使用一些质量较差，或价 格便宜的原材料。如采用VOD或AOD生产超低碳不锈钢，就允许 初炼炉的炉料中配用高比例的同类钢种的返回钢或碳素铬铁，从 而显著地降低原材料的费用。
将这些精炼剂加入钢液中，可起到脱硫、脱氧、去除夹杂物、 夹杂物变性处理以及合金成分调整的作用。
添加方法: 合成渣洗法、喷吹法和喂线法。
1）渣洗法 是采用预制的合成渣，在出钢时利用钢流的冲
击作用使钢包中的合成渣与钢液混合，精炼钢液。
2021/6/30
东北大学/阎立懿
20
第20页/共33页
2）喷吹法 是用载气（Ar）将精炼粉剂流态化，形成气-固
一般可以提高电炉生产率25％左右。若与超高功率电炉相 配合，则可提高超高功率电炉生产率50%～100% 。
2）改善钢质量、扩大品种
炼钢炉与炉外精炼配合能生产出气体含量低、夹杂物含量
少的纯净钢，扩大生产的钢种，尤其是转炉生产的钢种可以与电
2021/6/30
炉竞争。
东北大学/阎立懿
第9页/共33页
9
3）调节炼-浇节奏，实现多炉连浇
因此，这种电炉炉衬砌筑、造渣、吹氧及供电等均与普
2021/6/30
通电炉有着很大的区别，第东必北2页大须学/共/予阎3立3以页懿 重视！
2
第六章 炉外精炼
炉外精炼概况 炉外精炼的基本手段
炉外精炼方法
第3页/共33页
6.1 炉外精炼的概况
4）降低生产成本
提高生产率、改善钢的质量、扩大品种及实现多炉连浇都 可以降低产品成本。
此外，某些炉外精炼法允许初炼炉使用一些质量较差，或价 格便宜的原材料。如采用VOD或AOD生产超低碳不锈钢，就允许 初炼炉的炉料中配用高比例的同类钢种的返回钢或碳素铬铁，从 而显著地降低原材料的费用。
将这些精炼剂加入钢液中，可起到脱硫、脱氧、去除夹杂物、 夹杂物变性处理以及合金成分调整的作用。
添加方法: 合成渣洗法、喷吹法和喂线法。
1）渣洗法 是采用预制的合成渣，在出钢时利用钢流的冲
击作用使钢包中的合成渣与钢液混合，精炼钢液。
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东北大学/阎立懿
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2）喷吹法 是用载气（Ar）将精炼粉剂流态化，形成气-固
一般可以提高电炉生产率25％左右。若与超高功率电炉相 配合，则可提高超高功率电炉生产率50%～100% 。
2）改善钢质量、扩大品种
炼钢炉与炉外精炼配合能生产出气体含量低、夹杂物含量
少的纯净钢，扩大生产的钢种，尤其是转炉生产的钢种可以与电
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炉竞争。
东北大学/阎立懿
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3）调节炼-浇节奏，实现多炉连浇
因此，这种电炉炉衬砌筑、造渣、吹氧及供电等均与普
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通电炉有着很大的区别，第东必北2页大须学/共/予阎3立3以页懿 重视！
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第六章 炉外精炼
炉外精炼概况 炉外精炼的基本手段
炉外精炼方法
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6.1 炉外精炼的概况
炉外精炼的内容
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。
《炉外精炼操作与控制》学习领域课程标准
《炉外精炼操作与控制》学习领域课程标准学习领域：炉外精炼操作与控制适用专业：冶金技术专业一、前言1、学习领域定位学习领域地位：本学习领域是高职高专冶金技术专业的一门核心课程和专业必修课程。
主要功能：本学习领域的功能是使学生了解炉外精炼的发展动态，掌握炉外精炼的理论基础，各种炉外精炼方法的工作原理、特点、工艺参数、精炼效果，根据冶炼方法和钢种选择适宜的炉外精炼方法，并能熟练地操作设备，对其进行检查、维护和一般故障的判断；具备精炼工的基本技能（包括原材料质量的判别能力、确定各种原料配比的能力、精炼过程操作和控制的能力、终点判断和控制的能力等），使学生初步具备高等技术人才应有的生产操作的技能、独立分析问题和解决现场实际问题的能力，以及组织安全生产的能力。
与其他课程关系：对应钢铁生产工艺流程，“炉外精炼操作与控制”与“烧结与球团生产操作与控制”、“高炉冶炼操作与控制”、“转炉炼钢操作与控制”、“电炉炼钢操作与控制”、“连续铸钢操作与控制”共同构成本专业基本操作技能课程，它们以“钢铁生产认知与体验”课程为基础，后序课程为“综合实训”和“顶岗实习”。
2、学习领域设计思路（1）学习领域开设依据与内容选择标准：炉外精炼生产是高职高专冶金技术专业学生就业后从事的主要岗位群之一，根据该岗位群中本专业面对的典型工作任务归纳形成的行动领域设置该课程。
本课程的主要功能是使学生懂得炉外精炼的基本理论、会操作维护主要生产设备、能编制冶炼操作工艺方案并能完成一炉钢炉外精炼完整的工艺操作，使之具备炉外精炼工的基本能力。
因此本课程在冶金技术专业中处于非常重要的地位，应当作为专业核心课程和必修课程。
本课程立足于实际能力培养，对课程内容的选择标准作了根本性改革，即参照炉外精炼工职业资格标准，紧紧围绕根据该岗位群典型工作任务对应的职业能力要求选择课程内容，以便更为有效的培养学生实际工作的能力，提高课程内容的实用性、与工作任务的相关性。
（2）学习领域载体设计：根据不同钢种的要求来确定围绕完成一炉钢的精炼工作任务，对学生进行岗位技能的训练。
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电炉为初炼炉时，提高生产率的效果最显著，因取消电炉的还原 期，甚至部分氧化期，故提高电炉的生产率。
一般可以提高电炉生产率25％左右。若与超高功率电炉相配合， 则可提高超高功率电炉生产率50%～100% 。
2）改善钢质量、扩大品种
炼钢炉与炉外精炼配合能生产出气体含量低、夹杂物含量少的纯 净钢，扩大生产的钢种，尤其是转炉生产的钢种可以与电炉竞争。
• 废钢预热技术：利用电炉排出的高温废气预热进行废钢预热，到目 前为止，世界范围废钢预热方法主要有料罐预热法、双壳电炉法、 竖窑电炉法以及炉料连续预热法等等。
• 工作原理及节能效果：其中效果最好、最有发展前途的是炉料连续 连续预热式电炉，实现了废钢连续加料、连续预热及连续熔化—— “三连续”，电弧加热熔池、熔池熔化废钢。
冶金学—炼钢篇
电炉炼钢及炉外精炼
阎立懿
东北大学钢铁冶金研究所
2008年10月29～11月24日沈阳
（No11）
主要内容
电炉炼钢及其发展 电炉炼钢设备及其电热特性 电炉炼钢原料及冶炼工艺 电炉新技术、新工艺 炉外处理——炉外精炼 中国钢铁与大型电炉现状
01.12.2020
.
2
上次介绍第五章“电炉废钢预热技术”的内容：
1）电炉的还原期钢液吸气严重
电炉的还原期为吸气过程，使钢中气体增加，影响钢的质量。对于防止 大断面合金结构钢和大锻件钢最敏感的缺陷——白点来说，要求把钢中的氢 降低到2.5～3.0ppm以下。
这在电炉冶炼的氧化期，经过激烈而均匀的碳-氧沸腾是完全可以达到的。 但是，紧接着的还原期，却又使钢中的氢回升到5～7ppm，而出钢、浇注后 则几乎回复到熔清时的水平。以往采取还原期密封电炉，保护出钢及浇注， 但效果也不明显。
2）出钢、浇注过程钢液二次氧化严重
电炉氧化期脱碳过程夹杂物的去除，还原期的脱氧及其夹杂物的上浮均 比较彻底。但在出钢、浇注过程中，由于钢液与大气接触，气体及[O]急剧升 高，影响钢的质量。在出钢过程中，如果钢液与大气接触达到平衡的话，[O] 就会回复到脱氧前的水平（100～200ppm），给浇注带来恶劣的后果。
01.12.2020
.
8
4）电炉炼钢的品种受限制
科技对钢材质量日益苛刻的要求：如纯净度高，各向异性小，合金
成分范围窄等方面。其中对钢的纯净度要求，即钢中C、S、P、T.O、N、
H杂质总量达到l00ppm。如此低的杂质含量，用传统电炉炼钢方法根本
达不到的。对于有些超低C、S、N等纯净钢种也不能冶炼。
01.12.2020
.
11
6.2 炉外精炼的基本手段
为创造最佳的冶金反应条件，炉外精炼所采用的基本手段：搅拌， 真空，加热，及渣洗、喷吹与喂丝等几种，以及这些基本手段的不同 组合。
6.2.1 搅拌
对反应容器中的金属液进行搅拌，是炉外精炼的最基本、最重要 的手段。它是采取某种措施给金属液提供动能，促使它在精炼反应器 中对流运动。
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.
7
3）电炉还原期的变压器利用率非常低
电炉的还原期钢液基本上处于保温与调温的状态，因而电炉的 还原过程需要的电功率很低（仅为变压器额定功率的1/3～1/6），而 且时间很长（约1/3），使变压器利用率非常低、生产率低、成本高。
尤其超高功率电炉技术的出现，高功率、强化用氧使废钢迅速熔 化、氧化，但钢液的还原仍然要在低功率、长时间下运行，这大大 降低了超高功率电炉的功率利用率，显然这是不合理的。
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10
3）调节炼-浇节奏，实现多炉连浇
在初炼炉与连铸机之间设置的具有保持和调温的缓冲设备—炉外 精炼炉，则可显著地改善初炼炉和连铸机的配合，实现多炉连浇，降 低生产成本。
4）降低生产成本
提高生产率、改善钢的质量、扩大品种及实现多炉连浇都可以降 低产品成பைடு நூலகம்。
此外，某些炉外精炼法允许初炼炉使用一些质量较差，或价格便 宜的原材料。如采用VOD或AOD生产超低碳不锈钢，就允许初炼炉的 炉料中配用高比例的同类钢种的返回钢或碳素铬铁，从而显著地降低 原材料的费用。
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3
第六章 炉外精炼
炉外精炼概况 炉外精炼的基本手段
炉外精炼方法
6.1 炉外精炼的概况
6.1.1 ～在现代炼钢流程中的位置
高炉——铁水预处理——转炉——钢水二次精炼——连铸 电炉——钢水二次精炼——连铸
其中铁水预处理与钢水二次精炼可统称为炉外处理或炉外精炼
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有与炉外精炼相配合，才能获得高效、节能，创造更大的利润。
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9
6.1.4 钢水炉外精炼的优越性
正是由于以上诸多原因，使得传统的炼钢法受到挑战，也促使电 炉功能分化。尤其是超高功率电炉很“自然地”与炉外精炼相配合。 炼钢炉（初炼炉）配炉外精炼的优越性如下：
1）缩短冶炼时间，提高生产率
.
5
6.1. 2 炉外精炼技术与目的
炉外精炼技术是在初炼炉（转炉、电炉）以外的钢 包或专用容器中，对钢液进行炉外处理的精炼方法。
炉外精炼的主要目的： 脱碳、脱气（H、N、CO）、脱氧、脱硫、去除夹杂物、 控制夹杂物的形态、调整成分及温度等等。
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6
6.1.3 传统炼钢存在的问题
搅拌可改善冶金反应动力学条件，强化反应体系的传质和传热， 加速冶金反应，均匀钢液成分和温度，有利于夹杂物聚合长大和上浮 排除。
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12
反应器的搅拌强度可以用单位金属液所得到的搅拌 能密度ε衡量，搅拌的效果通常用反应容器内的均匀混合 时间τ来反映。
• 操作特点：这种炉料连续预热式电炉，正常冶炼过程给电的一开始 就是“平熔池期”，所以平熔池持续时间长、渣线由下至上范围变 化大——为“变渣线”，这就使得电弧始终威胁大部分炉墙，2#区 域损坏最为严重，这将大大减少了炉衬寿命。 因此，这种电炉炉衬砌筑、造渣、吹氧及供电等均与普通电炉 有着很大的区别，必须予以重视！
另外，生产低碳高铬不锈钢时，铬的烧损严重、炉体寿命低等，使
得炼钢成本大为提高。
5）转炉炼钢法去硫困难
传统的炼钢方法中，转炉炼钢法钢中的气体含量低，但存在炼钢过
程去硫困难，对铁水中的硫等要求特别严格（常要求铁水炉外处理），
以及出钢沉淀脱氧，钢中夹杂物多，使得所炼钢种受到限制。
当UHP电炉出现发挥了炉外精炼的作用，就UHP电炉本身来说也只
一般可以提高电炉生产率25％左右。若与超高功率电炉相配合， 则可提高超高功率电炉生产率50%～100% 。
2）改善钢质量、扩大品种
炼钢炉与炉外精炼配合能生产出气体含量低、夹杂物含量少的纯 净钢，扩大生产的钢种，尤其是转炉生产的钢种可以与电炉竞争。
• 废钢预热技术：利用电炉排出的高温废气预热进行废钢预热，到目 前为止，世界范围废钢预热方法主要有料罐预热法、双壳电炉法、 竖窑电炉法以及炉料连续预热法等等。
• 工作原理及节能效果：其中效果最好、最有发展前途的是炉料连续 连续预热式电炉，实现了废钢连续加料、连续预热及连续熔化—— “三连续”，电弧加热熔池、熔池熔化废钢。
冶金学—炼钢篇
电炉炼钢及炉外精炼
阎立懿
东北大学钢铁冶金研究所
2008年10月29～11月24日沈阳
（No11）
主要内容
电炉炼钢及其发展 电炉炼钢设备及其电热特性 电炉炼钢原料及冶炼工艺 电炉新技术、新工艺 炉外处理——炉外精炼 中国钢铁与大型电炉现状
01.12.2020
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上次介绍第五章“电炉废钢预热技术”的内容：
1）电炉的还原期钢液吸气严重
电炉的还原期为吸气过程，使钢中气体增加，影响钢的质量。对于防止 大断面合金结构钢和大锻件钢最敏感的缺陷——白点来说，要求把钢中的氢 降低到2.5～3.0ppm以下。
这在电炉冶炼的氧化期，经过激烈而均匀的碳-氧沸腾是完全可以达到的。 但是，紧接着的还原期，却又使钢中的氢回升到5～7ppm，而出钢、浇注后 则几乎回复到熔清时的水平。以往采取还原期密封电炉，保护出钢及浇注， 但效果也不明显。
2）出钢、浇注过程钢液二次氧化严重
电炉氧化期脱碳过程夹杂物的去除，还原期的脱氧及其夹杂物的上浮均 比较彻底。但在出钢、浇注过程中，由于钢液与大气接触，气体及[O]急剧升 高，影响钢的质量。在出钢过程中，如果钢液与大气接触达到平衡的话，[O] 就会回复到脱氧前的水平（100～200ppm），给浇注带来恶劣的后果。
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4）电炉炼钢的品种受限制
科技对钢材质量日益苛刻的要求：如纯净度高，各向异性小，合金
成分范围窄等方面。其中对钢的纯净度要求，即钢中C、S、P、T.O、N、
H杂质总量达到l00ppm。如此低的杂质含量，用传统电炉炼钢方法根本
达不到的。对于有些超低C、S、N等纯净钢种也不能冶炼。
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6.2 炉外精炼的基本手段
为创造最佳的冶金反应条件，炉外精炼所采用的基本手段：搅拌， 真空，加热，及渣洗、喷吹与喂丝等几种，以及这些基本手段的不同 组合。
6.2.1 搅拌
对反应容器中的金属液进行搅拌，是炉外精炼的最基本、最重要 的手段。它是采取某种措施给金属液提供动能，促使它在精炼反应器 中对流运动。
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3）电炉还原期的变压器利用率非常低
电炉的还原期钢液基本上处于保温与调温的状态，因而电炉的 还原过程需要的电功率很低（仅为变压器额定功率的1/3～1/6），而 且时间很长（约1/3），使变压器利用率非常低、生产率低、成本高。
尤其超高功率电炉技术的出现，高功率、强化用氧使废钢迅速熔 化、氧化，但钢液的还原仍然要在低功率、长时间下运行，这大大 降低了超高功率电炉的功率利用率，显然这是不合理的。
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3）调节炼-浇节奏，实现多炉连浇
在初炼炉与连铸机之间设置的具有保持和调温的缓冲设备—炉外 精炼炉，则可显著地改善初炼炉和连铸机的配合，实现多炉连浇，降 低生产成本。
4）降低生产成本
提高生产率、改善钢的质量、扩大品种及实现多炉连浇都可以降 低产品成பைடு நூலகம்。
此外，某些炉外精炼法允许初炼炉使用一些质量较差，或价格便 宜的原材料。如采用VOD或AOD生产超低碳不锈钢，就允许初炼炉的 炉料中配用高比例的同类钢种的返回钢或碳素铬铁，从而显著地降低 原材料的费用。
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第六章 炉外精炼
炉外精炼概况 炉外精炼的基本手段
炉外精炼方法
6.1 炉外精炼的概况
6.1.1 ～在现代炼钢流程中的位置
高炉——铁水预处理——转炉——钢水二次精炼——连铸 电炉——钢水二次精炼——连铸
其中铁水预处理与钢水二次精炼可统称为炉外处理或炉外精炼
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有与炉外精炼相配合，才能获得高效、节能，创造更大的利润。
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6.1.4 钢水炉外精炼的优越性
正是由于以上诸多原因，使得传统的炼钢法受到挑战，也促使电 炉功能分化。尤其是超高功率电炉很“自然地”与炉外精炼相配合。 炼钢炉（初炼炉）配炉外精炼的优越性如下：
1）缩短冶炼时间，提高生产率
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6.1. 2 炉外精炼技术与目的
炉外精炼技术是在初炼炉（转炉、电炉）以外的钢 包或专用容器中，对钢液进行炉外处理的精炼方法。
炉外精炼的主要目的： 脱碳、脱气（H、N、CO）、脱氧、脱硫、去除夹杂物、 控制夹杂物的形态、调整成分及温度等等。
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6.1.3 传统炼钢存在的问题
搅拌可改善冶金反应动力学条件，强化反应体系的传质和传热， 加速冶金反应，均匀钢液成分和温度，有利于夹杂物聚合长大和上浮 排除。
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反应器的搅拌强度可以用单位金属液所得到的搅拌 能密度ε衡量，搅拌的效果通常用反应容器内的均匀混合 时间τ来反映。
• 操作特点：这种炉料连续预热式电炉，正常冶炼过程给电的一开始 就是“平熔池期”，所以平熔池持续时间长、渣线由下至上范围变 化大——为“变渣线”，这就使得电弧始终威胁大部分炉墙，2#区 域损坏最为严重，这将大大减少了炉衬寿命。 因此，这种电炉炉衬砌筑、造渣、吹氧及供电等均与普通电炉 有着很大的区别，必须予以重视！
另外，生产低碳高铬不锈钢时，铬的烧损严重、炉体寿命低等，使
得炼钢成本大为提高。
5）转炉炼钢法去硫困难
传统的炼钢方法中，转炉炼钢法钢中的气体含量低，但存在炼钢过
程去硫困难，对铁水中的硫等要求特别严格（常要求铁水炉外处理），
以及出钢沉淀脱氧，钢中夹杂物多，使得所炼钢种受到限制。
当UHP电炉出现发挥了炉外精炼的作用，就UHP电炉本身来说也只