炉外处理-PPT课件

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2) VD生产模拟
工部全景
生产模拟
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3) VD生产工艺
基本原理
真空处理
吹Ar制度
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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%

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。

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《炉外精炼操作与控制》
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炉外精炼操作与控制
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炉外精炼技术的发展历程
1. 1933年，法国派林应用专门配置的高碱度合成渣，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。
2. 1950年，联邦德国用真空处理脱除钢中的氢以防止产生白点。 3. 1956-1959年，研究成功了钢液真空提升脱气法DH和钢液真空循 环脱气法RH。 4. 1965年以来，真空电弧加热脱气炉VAD、真空吹氧脱碳炉VOD和 氩氧精炼炉AOD以及喂线法WF和LF、钢包喷粉法等先后出现。 5. 20世纪90年代以来，几十种炉外精炼方法用于工业生产。
2021/12/20
《炉外精炼操作与控制》
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炉外精炼技术的发展趋势
1. 多功能化。 多功能化是指由单一功能的炉外精炼设备发展为多种处理功能的设备 和将各种不同功能的装置组合到一起，建立了综合处理站。如LF-VD、 CAS-OB、RH-OB、RH-KTB装置中分别配备了喂合金线（铝线、稀土 线）、合金包芯线（Ca-Si、Fe-B）等装置。这种多功能化的特点，不仅 适应了不同品种生产的需要，提高了炉外精炼设备的适应性，还提高了设 备的利用率、作业率，缩短了流程，在生产中发挥了更加灵活、全面的作 用。
2021/12/20
《炉外精炼操作与控制》
4Байду номын сангаас
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(2)影响钢中铝含量波动的因素。
转炉终点控制：终点碳含量的高低和终点命中
率。
下渣量和终渣的氧化性：不同的炉次，不同的
转炉操作水平差别很大。 6(FeO)+4[Al]=2(Al2O3)+6[Fe] LF炉操作工艺：气氛控制、搅拌剧烈程度、炉 渣流动性、温度高低、精炼时间长短等。
4.连铸容易结瘤，影响连浇。
(1)影响水口结瘤的主要因素之一是钢液中Al2O3夹杂物量的多 少，最大限度去除Al2O3夹杂是最有效的办法，事实也证明大
量的Al镇静钢并不需要用Ca处理。
(2)Ca的加入量主要决定于钢液中Al2O3夹杂物的量，习惯上 用Ca/Al(s), Ca/Al(t), Al(s)/Al(t)来衡量钢液中需要加入的钙量 仅适用在某一特定工况条件下的经验公式，并不十分科学。用 Ca/T[O]可能更为合理一些。
a Al 2O 3 K 2 3 a Al aO
aO a Al 2O 3 /( K a )
3 2 Al
炉渣成分对钢中氧含量的影响
Si脱氧： [Si] + 2[O] = (SiO2)
aSiO2 K Si 2 aSi aO
aO aSiO2 /( K Si aSi )
MnO-Al2O3-SiO2渣系相图
精炼工艺特点:
夹杂物总量要低：夹杂物生成早；容易上浮；容易被顶渣吸 收。采用铝脱氧；高碱度造渣。
D类夹杂物(钙、镁铝酸盐，TiN)几乎没有：极低的钙含量；合 适的镁含量；极低的钛、氮含量；合理的炉渣碱度。 大颗粒夹杂：查明大颗粒夹杂物的性质和类型，分析其来源， 找出去除措施。
(2)高硫易切削非调质钢
CaO-Al2O3-SiO2渣系等硫容量图
2.高洁净度-炉渣吸附Al2O3夹杂物

快节奏的转炉生产车间。
LF精炼工艺流程： 转炉炼钢→挡渣出钢→钢包吊到钢包车上→进准备位→测 温→预吹氩→钢包入加热位→测温、定氧、取样→加热、造 渣→调成份→取样、测温、定氧→钢包入等待位→喂丝、软 吹氩→加保温剂→连铸。
2.2 LF精炼主要设备组成及功能 2.2.1 LF精炼炉主要设备组成
2 LF炉精炼技术
2.1 LF精炼工艺布置、流程 LF精炼工艺布置： 采用双钢包车电极旋转式钢包精炼炉，钢包从钢水接受跨
吊到钢包车上，每个钢包炉有两台钢包车，交替接受钢包过跨
运往出钢跨，钢包炉电极横臂可以旋转到任一钢包车上进行加 热精炼，两台钢包车交替处于精炼期和等待期，不处于精炼期 的钢包车可以在精炼位进行喂丝、吹氩、测温等处理，并可过 跨到钢水接受跨吊运钢包。这种形式可提高钢包精炼炉的工作
(3) 供电和电控系统设备：精炼变压器、高低压电控柜、操
作箱（台）等。 (4) 仪表和计算机设备。 (5) 液压系统设备：液压站和液压缸等。
2.2.2 LF精炼设施的主要功能 (1) 常压下电弧加热升温：精炼周期为28～35min，要求钢水 平均升温速度≥4℃/min； (2) 合成渣精炼（脱硫、脱氧、脱气、去除夹杂）；
事故1.6Mpa
4×（50～500）NL／min 99.9%
2.3.9 冷却水系统 供水压力 回水压力 进水温度 0.5~0.6 Mpa 0.2~0.3Mpa <35℃
回水温度
冷却水耗量 炉盖事故用水耗量 炉盖事故用水压力 2.3.10 压缩空气系统
<55℃
~470 m３／h 240 m３／h 0.2-0.3 Mpa
l一电极；2—合金料斗；3一还原气氛； 4一钢水；5一透气砖；6一滑动水口；7一炉渣

40－70mБайду номын сангаас，扒渣时间<3min。 • 扒渣完毕LF钢包入VD处理工位，接通氩气，调
节流量50－80NL/min，同时测温、取样，加入 硅石2 kg/mm，调整炉渣碱度R=1 .2－1 .5。 • 测温、取样后VD加盖密封，抽真空。 • 真空泵启动期间，调整氩气流量保持30 － 40NL/min。
CAS工艺操作过程
RH钢液循环脱气法
• 主要冶炼高质量产品，如轴承钢、LF钢、硅钢、 不锈钢、齿轮钢等。
• 特点:①反应速度快，表观脱碳速度常数kC可达
到3.5min-1。处理周期短，生产效率高，常与转 炉配套使用。②反应效率高，钢水直接在真空室 内进行反应，可生产H≤0.5×10-6，N≤25×10-6， C≤10×10-6的超纯净钢。③可进行吹氧脱碳和二 次燃烧进行热补偿，减少处理温降;④可进行喷粉 脱硫，生产[S]≤5×10-6的超低硫钢。
VD工艺
• 真空保持时间：真空启动后，工作压力达到67 Pa时，保持时间≥15min。
• 真空保持期间调整氩气流量 70NL/min左右，并 通过观察孔观察钢水沸腾情况，及时调整，保持 均匀沸腾。
• 终脱氧后解除真空、开盖、测温，软吹15－ 25min，氩气流量 70-100NL/min左右，控制 渣面微动为宜。
拌,进一步脱碳, 钢液温度达到1670-1750之间. • 6.加合金,微调成分,加铝吹氩搅拌几分 后,破真空浇铸.
AOD炉
AOD炉 主要是冶炼高质量的不锈 钢(C<20ppm,S,P<50ppm)使用更廉 价的原料(采用高碳铬代替低碳铬) 60%-70%的不锈钢产量 炉料:废钢,不锈钢返回料,高碳铬 铁,高碳镍铁 吹炼过程就是温度及氩氧比的控制 T=1680 O2:Ar=4:1(3:1)C下降为0.2% T=1700 O2:Ar=2;1 C下降为0.1% T=1730 O2:Ar=1;2 C下降为0.02% T=1750 O2:Ar=1:3 C下降为0.001%

2016年8月31日
2020/5/6
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一、锅炉水处理基础知识
1、锅炉：是利用燃料的化学能或其它能源的热能， 把锅内工 质加热到一定参数的热能转换设备。锅：汽水系统；炉：燃烧 系统。
2、锅炉水处理的任务
就是对锅炉用水进行正确的净化处理和严格的汽水质量监督， 保证锅炉水汽系统有良好的水质，防止锅炉及热力系统结垢、 积盐和腐蚀。
2020/5/6
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二、锅炉用水及其水中含有的杂质
1、水源
地表水：江、河 水、 库湖 水、 （海水） 地下水：井水、泉水
2、天然水中含有的杂质
天然水中的杂质，有的呈液态或气态，它们大多以分子态、离子态或胶体颗
粒存在于水中。如按其颗粒大小不同可以分为悬浮物、胶体和溶解物质三大类， 如表2-1所示。
粒径/mm
J D甲 酚基 酞P橙 ： 碱 pH 碱 度 8.度 3终 ： p（ 点 H 4 全 . 粉 无 4终 碱 色 点 度 黄 橙 ）黄色
（7）酸度（mmol/l） SD 是表示水中能与强碱（OH-）发生中和作用的物质的量。NaOH标液滴定
2020/5/6
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一、锅炉水处理基础知识
（8）*pH值：是表示溶液的酸碱性的指标。pH lg H
K SP3 C a C C 2 O a C3 2 O25℃时为8.7×10-8
当溶液中这两种离子的浓度的乘积等于该物质的KSP时，就开始出现沉 淀。因此，物质的KSP越小，沉淀就越易产生。
溶解度和溶度积是关系水溶液结垢的两个概念
2020/5/6
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一、锅炉水处理基础知识
4、水处理常用的水质指标
（1）悬浮物（mg/l）：指水样中能够用某种过滤材料分离出来的固形物。 测量方法 ① 将一定量水中的截留物在105～110℃下烘干称重而测得； ② 也可采用从浊度仪上直接读出读数来近似表示悬浮物的量。

(3)渣洗
• 是获得洁净钢并能适当进行脱氧、脱硫的最简
便的精炼手段。
合成渣倒入钢包内，借出钢时钢流的冲击作用，
使钢液与合成渣充分混合。
LF造泡沫白渣完成脱氧、脱硫和去夹杂等精炼
任务。
(4)真空
• 将钢水置于真空室内，由于真空作用使反
应向生成气相方向移动，达到脱气、脱氧、
脱碳等的目的。
(5)喷吹、喂线
炉外精炼技术特点
• 实现分阶段冶炼，创造最佳的热力学动力
学条件，保证钢水纯净度；
• 采用真空精炼，提高脱C脱气速率；
• 采用电弧加热，精确控制钢水温度； • 采用吹 氩搅拌工艺，精确控制钢水成分。
炉外精炼技术优点
• 提高钢水纯净度：[S]≤5ppm，[P]≤20ppm，
[N]≤15ppm，[H]≤1.5ppm，[T·O]≤10ppm，
化生产的专业生产线。从铁水到成品钢材的生
产周期将缩短到2.5～3小时。
• 炉外精炼的发展，大幅度提高了钢水净化度，
明显改善了产品的性能,为新一代钢铁材料的 发展打下坚实工艺基础。
炉外精炼含义
• 把炼钢炉炼出的成品钢或半成品钢，在炉 外设备中进行脱硫、脱氧、脱碳、去气、 去夹杂、调整化学成分和温度等处理，进 一步提高钢的质量和品质的工艺方法。
CAS工艺功能特点
• 调整钢水成份
• 加铝吹氧升温，升温速度可达7℃/min
• 氩气密封、合金收得率高且稳定
• 处理成本低
• 均衡转炉和连铸工序生产
LF炉主要功能及特点
• 采用电加热的物理升温方式，不污染钢水 • 白渣脱硫 • 调整钢水成份 • 喂丝对钢水进行钙化处理
• 纯净钢水
• 均衡转炉和连铸工序生产

找原因，提高热值
分析换热器后O2%，小于20%维修
调节空气阀或者改大烧嘴
调节空煤气阀
用钎子捅喷嘴，清理焦油渣
清除堵塞管道
定期放水
增加烟道阻力或改变烧嘴位置角度
配置大能力烧嘴
改善，修复
检修换热器
精品课件
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加热炉常见故障及排除
项目 炉膛温度 分布不均
炉膛压力 过大喷火
原因 烧嘴位置布置不合理
烧嘴工作不均衡 排烟口位置及尺寸不合理
清理烟道，排水 修改烟道截面积 开大煤气总阀和炉前煤气阀
精品课件
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加热炉常见故障及排除
项目
原因
排除方法
钢坯氧化 烧损严重
空气过剩系数过大 炉膛负压
钢坯加热时间过长（炉温偏低） 燃料含S量高
炉内局部温度过高 煤气控制阀门达不到要求
调整空气阀 调整烟道闸板或改变烧嘴位置角度
缩短高温段加热时间 清除S
精品课件
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气体成分表示方法和换算
精品课件
4
气体成分表示方法和换算
查不同温度下饱和水蒸气含量表可得。
精品课件
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燃气发热量的计算
精品课件
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按燃气热值分类
精品课件
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燃烧计算基本概念
精品课件
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燃烧计算基本概念
精品课件
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燃烧计算基本概念
精品课件
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精品课件
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气体燃料完全燃烧反应计算
精品课件
加热炉空煤气使用和配比量 的计算及异常情况判断处理
精品课件
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加热炉用燃料分类
固体：煤等
燃料
液体：重油等 气体：高炉煤气、焦炉煤气等

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〕