冶金工业概论 炉外精炼

一、理论基础所谓炉外精炼，就是将在转炉或电炉内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，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)、调整和均匀成分和温度的任务，部分或全部地移到钢包或其他容器中进行，变一步炼钢法为二步炼钢，即把传统的炼钢过程分为初炼和精炼两步进行。

国外也称之为二次精炼(Secondary Refining)、二次炼钢(Secondary steelmaking)、钢包冶金(Ladle Metallurgy)。

炉外精炼可以完成下列任务：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，使其分布均匀，降低合金的消耗，以提高合金收得率。

④调整钢水温度到浇注所要求的范围内，减小包内钢水的温度梯度。

①渣洗：将事先配好(在专门炼渣炉中熔炼)的合成渣倒入钢包内，借出钢时钢流的冲击作用，使钢液与合成渣充分混合，从而完成脱氧、脱硫和去除夹杂等精炼任务。

合成渣洗的主要目的是降低钢中的氧、硫和非金属夹杂物含量，可以把W[O]降到0.002%、W[S]降至0.005%。

1．工艺流程：渣料加入钢包底→挡渣出钢→吹氩、喂线→浇铸2．加入量：控制在0.3~0.5%即可保证一定的脱硫率且不会因合成渣的大量加入而使出钢温降增大，确保浇铸顺利。

3．操作要求：（1）合成渣应预热以充分去除渣中水分；（2）采用挡渣出钢技术，做到少下渣或不下渣；（3）做到红包出钢且钢包干净，无残钢残渣；（4）出钢后进行吹氩处理。

4.合成渣冶金效果：(1)脱硫脱硫反应式：[S]+（CaO）=[O]+（CaS）平衡常数K= [O](CaS)/ [S] (CaO)由于合成渣中有较高的CaO，出钢过程深度脱氧，挡渣出钢，出钢过程吹氩充分搅拌，有利于上式反应的进行，因而有较好的脱硫效果，脱硫率可达20~30%。

冶金工业炉外精炼(LF)的应用分析山西通才工贸有限公司山西临汾 043409摘要：钢液精炼是钢铁生产过程中的重要环节，因为它可以降低氧化合金的利用率。

这意味着，通过精炼，可以减少废料的产生，同时提高钢材的质量。

在过去，精炼通常在转炉内进行，但是，这种方法存在一些问题，例如回收率不均衡等。

为了解决这些问题，炉外精炼(LF)技术被广泛采用。

这种技术可以显著改善钢液的纯度，从而提高钢材的质量。

除了提高钢材的质量，炉外精炼(LF)技术还可以减少转炉内渣量到5%，这意味着这种技术可以提高炉渣的浮率。

这对于钢铁生产是非常重要的，因为高浮率可以减少废料的产生。

炉外精炼(LF)技术在保证钢材稳定生产方面起着举足轻重的作用。

这种技术可以确保钢铁生产的过程中不会出现问题，从而保证钢材的质量和数量。

关键词：冶金工业炉；外精炼(LF)；应用1冶金工业中炉外精炼(LF)的应用意义炉外精炼技术在冶金行业中的应用越来越广泛，它在钢铁生产过程中扮演着至关重要的角色。

炉外精炼可以改进热力条件，降低气体压力，改善真空现象。

这样，就可以保证炼钢过程中的温度、压力和气氛等因素的稳定性，从而提高冶金反应速度，保证炼钢过程的均匀性。

此外，炉外精炼可以提高渣钢的反应面积，加快反应速度。

在炉外精炼的过程中，通过对渣钢进行预处理和加入适当的精炼剂，可以提高渣钢的反应活性，使其与精炼剂充分混合，从而促进反应的进行，提高反应效率和产量。

炉外精炼装置具有加热功能，可以精确控制反应条件，满足各阶段的供热要求，实现精细的配方调整。

这样，就可以根据不同的生产需求，对炉外精炼装置进行精细的调节和控制，从而实现最佳的生产效果。

总的来说，炉外精炼技术的应用，不仅可以提高钢铁生产的效率和产品质量，而且可以降低能源消耗和环境污染，具有非常重要的经济和社会效益。

因此，在未来的钢铁生产中，炉外精炼技术将会得到更加广泛的应用和推广。

2炉外精炼(LF)简介钢铁生产是工业生产中非常重要的一环。

炉外精炼炉外精炼或钢包冶金的含义:就是按传统工艺，将在常规炼钢炉中完成的精炼任务，如去除杂质，成分和温度的调整和均匀等任务，部分或全部地移到钢包或其他容器中进行。

因此，炉外精炼也称二次精炼或钢包冶金( Secondary Refining /Ladle Metallurgy )。

炉外精炼的目的和手段炉外精炼的目的：在真空、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，不可缺少的工序，成为现代炼钢、连铸生产中的重要环节。

为了创造最佳的冶金反应条件，到目前为止，炉外精炼的基本手段有搅拌、渣洗、加热、真空、喷吹等5种。

钢水精炼设备选择的依据钢种的质量要求；连铸机生产对钢水的质量要求；转炉与连铸机生产的作业协调要求。

钢包吹氩搅拌的作用钢包吹氩搅拌是最基本也是最普通的炉外处理工艺。

钢包吹氩搅拌的作用是：均匀钢水温度。

由于包衬吸热和钢包表面散热，包衬周围钢水温度较低，中心区域温度较高，钢包上、下部钢水温度较低，而中间温度较高，这种温度差异导致中间包浇注过程钢水温度前后期低，中期高。

钢包吹氩搅拌促使钢包钢水温度稳定均匀，有利于提高铸坯内部质量，使结晶器内坯壳生长均匀，避免开浇水口冻钢断流。

均匀钢水成分。

出钢是在钢包内加入大量的铁合金，成分不均匀，吹氩搅拌过程中可根据快速分析提供的钢水成分而进行成分微调，以使钢的成分控制范围更窄，以确保钢材性能均匀。

促使夹杂物上浮，搅动的钢水促使了钢种非金属夹杂物碰幢长大，上浮的氩气泡能够吸收钢中的气体，同时粘附悬浮与钢水中的夹杂物并带至钢水表面被渣层所吸收。

生产实践表明，吹氩搅拌后钢水氧含量有明显降低，其降低幅度与脱氧程度有关，一般可降低20%以上，但脱氮效果不明显，并要注意减少增氮。

吹氩搅拌排除的夹杂物数量与钢水液面上覆盖渣层FeO含量有关，渣中的FeO含量越低，吹氩搅拌夹杂物排除的量越多。

炉外精炼的定义是什么？钢液的炉外精炼是把一般炼钢炉中要完成的精炼任务，如脱硫、脱氧、除气、去除非金属夹杂物、调整钢的成分和钢液温度等，炉外的“钢包”或者专用的容器中进行。

这样就把原来的炼钢工艺分成两步进行：第一，在一般炼钢炉中进行熔化和初炼，称为初炼炉；第二，在钢包或专用的精炼容器中进行精炼。

这些“钢包”或者专用的容器称为精炼炉。

炉外精炼的形式有哪些？炉外精炼按真空、非真空和其他进行分类、概括起来可分为：(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(GAIAL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)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LF炉外精炼法的发展过程有哪些？1971年日本特殊钢（现大同特殊钢）公司开发并实际应用LF炉外精炼法，其后在世界上许多国家和地区的公司得到应用。

LF精炼法的发展，是使其功能能适应电炉生产率飞速提高和用户对高质量、高可靠的要求。

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。

钢水炉外精炼含义炉外精炼是把转炉、平炉或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。

炉外精炼把传统的炼钢分为两步。

(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。

从60年代以来，各种炉外精炼方法相继出现。

目前，全世界已有500多台炉外精炼设备在钢厂投入工业生产。

炉外精炼在现代化的钢铁生产流程中已成为一个不可缺少的环节。

尤其是炉外精炼与连铸相配合，是保证连铸生产顺行、扩大连铸品种、提高铸坯质量的重要手段。

在炼钢生产流程中，采用转炉(电炉)→炉外精炼→连铸已成为钢厂技术改造的普遍模式。

炉外精炼工艺特点和冶金作用各种炉外精炼方法的工艺各异，共同特点是：(1)有一个理想的精炼气氛，如真空、惰性气体或还原性气体。

(2)采用电磁力、吹惰性气体搅拌钢水。

(3)为补偿精炼过程中的钢水温降损失，采用电弧、等离子、化学法等加热方法。

炉外精炼主要是在钢包内完成的。

总的来说，有以下冶金作用：—钢水温度和成分均匀化。

—微调成分使成品钢的化学成分范围非常窄。

—把钢中硫含量降到非常低(如S<0.005％)。

—降低钢中的氢氮含量(如H<2ppm)。

—改变钢中夹杂物形态和组成。

—去除有害元素。

—调整温度。

钢包精炼方法不同，采用的工艺操作也不相同，所达到的冶金效果也不一样。

要结合生产的钢种、产品质量来选择合适的炉外精炼方法。

选择与连铸相匹配的炉外精炼的要求与连铸相匹配的钢包精炼，在于提高铸坯质量和保证连铸工艺的稳定性。

选择合适的炉外精炼方法是连铸钢水准备、提供合格质量钢水的重要手段。

为此结合产品质量要求，选择钢包精炼设备应满足以下基本要求：(1)调节钢水温度，达到连铸所要求的浇注温度。

(2)提高钢水清洁度，特别是减少钢中大型夹杂物的含量。

(3)降低钢中气体(如氢)含量。

名词解释：1炉外精炼：炉外精炼是将在常规炼钢炉中完成的精炼任务，如去除杂质，成分和温度的均匀化等任务，部分或全部的移到钢包或其他容器中进行。

因此，炉外精炼也成为二次精炼或钢包冶炼。

2铁水预处理：铁水兑入炼钢炉之前对其进行去除杂质元素或从铁水中回收有价值的元素的一种铁水处理工艺。

3渣洗：渣洗就是在出钢时利用钢流的冲击作用是钢包中的合成渣与钢液混合，精炼钢液。

4临界含碳量：吹氧脱碳的特征与钢液中含碳量有关。

当钢中的含碳量大于临界值时，脱碳的反应由氧的传递控制；当钢中含碳量小于临界值时碳原子向钢液气相界面的传递将成为脱碳速率的限制性环节，其中这个临界值就叫做临界含碳量。

5钢包炉：采用多种精炼手段，功能比较齐全的精炼方法和设备，通常统称为钢包炉。

6循环因素：循环因素又称循环次数，是指通过真空室钢液量与处理容量之比。

u=Wt/V7真空度：处于真空状态下的气体的稀薄程度称为真空度，通常用气体的压强来表示。

1炉外精炼的发展的主要原因是什么？主要目地、任务、技术特点原因：传统炼钢工艺无法满足用户对钢材质量日益严格的要求，传统工艺还难以适应炼钢领域所出现的一系列新技术目地：为了充分发挥超高功率技术的优越性，只有改革电炉炼钢工艺，使大部分精炼任务不再在炉内完成，尽量提高熔化时间占整个冶炼时间的比例。

任务：提高初炼炉的生产率；缩短生产周期；降低产品成本；产品质量的提高。

技术特点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2炉外精炼对精炼手段有什么要求？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3精炼手段种类及作用手段：1渣洗2真空3搅拌4加热5喷吹作用：脱S 脱O 去夹杂减轻二次氧化4合成渣的性能指标答：成分、熔点、流动性、表面张力、还原性5渣洗的精炼作用答：1合成渣的乳化和上浮2合成渣对钢中元素脱氧能力的影响3扩散脱氧4夹杂的去除5脱硫6合成渣对钢中脱氧元素能力的影响答：在渣洗过程中，随着钢液温度下降，脱氧反应的平衡向脱氧方向移动，同时出钢过程中钢液的二次氧化使溶解在钢液中的氧量增加，所以钢中的合金元素与钢中的氧继续反应，进行脱氧。

第六章炉外精炼主要内容6.1炉外精炼的定义及特点6.2精炼手段6.3RH6.4LF6.1 炉外精炼的定义及特点炉外精炼S.R. (SecondaryRefine) ：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。

炉外精炼的特点任务、要求→常规炼钢炉不能满足→常规炉缺陷不足→改进办法→出现S.R特点：二次冶金。

创造最佳环境，提高效率、解决难创造最佳条件和效率低的问题；具备各种类型的搅拌，改善了动力学条件，解决了优越性不能发挥的问题；具备浇注功能（钢包炉、容器）省略出钢过程，解决了已精炼钢水的再污染、工艺安排矛盾的问题。

6.2精炼手段6.2.1 对精炼手段的要求6.2.2 精炼手段定义6.2.3 精炼手段的作用及代表方法6.2.1对精炼手段的要求主要要求：独立性－不是伴随其他冶金过程出现的一种现象作用时间可控作用强度可调还有：作用的能力重现性好便于与其他精炼手段配合操作方便、设备简单、基础投资和运行费用低6.2.2 精炼手段定义精炼手段：具有独立性、作用时间可控、作用强度可调的特定方法、措施称为精炼手段。

炉外精炼共有5种精炼手段：渣洗、真空、搅拌、加热、喷吹6.3.1 RH 概述运用了真空、搅拌两种精炼手段；功能：脱气、成分的微调。

6.3.2 RH工艺流程①准备工作；②装料；③钢包中测温取样；④钢包上升；⑤启动真空泵；钢液上升，上升管输入驱动气体；⑥RH循环处理钢水。

6.3.3 RH的发展6.3.3.1 RH-OB6.3.3.2 RH-KTB6.3.3.3 RH-IJ、RH-PB6.3.3.1 RH-OB1972年，新日铁的室兰厂提出，吹氧脱碳以精炼不锈钢。

特点：生产率高、Cr收得率高。

6.3.3.2 RH-KTB日本川崎钢铁公司千叶厂开发对RH进行如下改进：①顶部吹氧（垂直氧枪）；②插入管改为垂直圆筒形；③真空室高度↑；④增大上升管内径；⑤双管→三管，两根上升，一根下降；⑥弥散型吹氩环改为数根不锈钢吹氩管（φ3mm），并装于上升管的两处（相距300～450mm）。