RH、LF和VD炉外精炼技术
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LF和RH炉外精炼培训详解
进入60年代后，瑞典研制出具有感应搅 拌和电弧加热功能的ASEA—SKF精炼炉。 1965年，德国又研制成真空吹氧脱碳法即 VOD法；1968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 电弧加热、氩气搅拌功能的钢包精炼炉即LF 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30ppm降到 15ppm时，轴承钢的疲劳寿命增加5倍；降 到5ppm，可提高30倍
炉外精炼 主要有真 空处理， 吹氮或氩、 吹氧，电 磁搅拌， 加入渣料、 脱氧剂和 合金元素， 电弧加热 等。
流程分类 开发时间 代表性流 程 钢包吹气 1950年 Gazal 1975年 CAS 喷吹 1970年 喂丝 1960年 ＴＮ法 真空处理 1952年电弧加热 1964年 ASEASKF 处理 1967年 VAD 1971年 LF LFV 不锈钢精 1965年 VOD 炼 1968年 AOD
• 为实现上述冶金功能,各种炉外精炼设备一般均采用以下精 炼方法: • (1) 渣洗精炼:精确控制炉渣成分,通过渣钢反应实现对钢水 的提纯精炼。主要用于钢水脱氧脱硫和去除夹杂物等方面。 • (2) 真空精炼:在真空条件下实现钢水的提纯精炼。通常工作 压力≥50 Pa ,适用于对钢液脱气、脱碳和用碳脱氧等反应过 程。 • (3) 熔池搅拌:通常是向反应体系提供一定的能量,促使该系统 内的熔体产生流动。通过对流加速熔体内传热、传质过程, 达到混匀的效果。搅拌的方法主要有气体搅拌、电磁搅拌和 机械搅拌三种方法。 • (4) 喷射冶金:通过载气将固体颗粒反应物喷入熔池深处,造成 熔池的强烈搅拌并增大反应面积。固体颗粒上浮过程中发生 熔化、溶解,完成固—液反应,显著提高精炼效果。 • (5) 加热与控温:为了精确控制反应温度与终点钢水温度,多 炉炉外精炼设备采用了各种不同的加热功能,避免精炼过程 温降。主要的加热方法有:电弧加热、化学加热和脱碳二次 燃烧加热。
LF炉外精炼
LF炉外精炼随着现代科学技术的发展和工农业对钢材质量要求的提高,钢厂普遍采用了炉外精炼工艺流程,它已成为现代炼钢工艺中不可缺少的重要环节。
由于这种技术可以提高炼钢设备的生产能力,改善钢材质量,降低能耗,减少耐材、能源和铁合金消耗,因此,炉外精炼技术已成为当今世界钢铁冶金发展的方向。
对于炉外精炼技术存在的问题及发展方向有必要进行探讨。
随着炼钢技术的不断进步,炉外精炼在现代钢铁生产中已经占有重要地位,传统的生产流程(高炉→炼钢炉(电炉或转炉)→铸锭),已逐步被新的流程(高炉→铁水预处理→炼钢炉→炉外精炼→VD→连铸)所代替。
已成为国内外大型钢铁企业生产的主要工艺流程,尤其在特殊钢领域,精炼和连铸技术发展得日趋成熟。
精炼工序在整个流程中起到至关重要的作用,一方面通过这道工序可以提高钢的纯净度、去除有害夹杂、进行微合金化和夹杂物变性处理；另一方面,精炼又是一个缓冲环节,有利于连铸生产均衡地进行。
炉外精炼技术在生产中的应用目前得到公认并被广泛应用的炉外精炼方法有：LF法、RH法、VOD法。
而石钢采用的是LF炉外精炼。
LF是1971年由日本大同钢公司发明的,用电弧加热,包底吹氩搅拌。
一、LF炉的主体设备包括：1、变压器及二次回路；2、电极、电极提升柱及电极臂；3、炉盖及抽气罩；4、吹氩搅拌系统；5、钢包及钢包运输车；6、渣料、合金加入及称量系统。
二、炉外精炼技术的特点与功能炉外精炼是指在钢包中进行冶炼的过程,是将真空处理、吹氩搅拌、加热控温、喂线喷粉、微合金化等技术以不同形式组合起来,出钢前尽量除去氧化渣,在钢包内重新造还原渣,保持包内还原性气氛。
炉外精炼的目的是降低钢中的P、S、O、H、N、等元素在钢中的含量,以免产生偏析、白点、大颗粒夹杂物,降低钢的抗拉强度、韧性、疲劳强度、抗裂性等性能。
这些工作只有在精炼炉上进行,。
LF炉有如下独特的精炼功能：1、埋弧加热。
LF炉有3根石墨电极，加热时电极插入渣层中进行埋弧加热，因而辐射热小，减少对包衬的损坏，可减少电弧的热辐射损失,提高热效率，终点温度的精确度≤±5℃。
我国炉外精练技术的发展前景和趋势分析
我国炉外精练技术的发展前景和趋势分析我国炉外精炼技术是冶金行业中一项重要的技术，它是指在冶炼过程中，将粗炼钢液通过炉外装置进行再处理，以提高钢液的质量和温度，减少杂质含量，从而得到更加优质的成品钢材。
随着我国工业化进程的加快和环保意识的提高，炉外精炼技术的发展前景和趋势备受关注。
一、炉外精炼技术的发展历程炉外精炼技术起源于20世纪60年代，当时主要应用于日本、美国等发达国家的钢铁企业。
最早的炉外精炼设备是气吹精炼炼钢炉（LD炉），它利用氧气吹入炉内，通过氧气的化学作用来脱除炼钢过程中产生的杂质和非金属夹杂物，提高成品钢的质量。
而后，随着技术的不断进步和创新，我国也开始引进和发展炉外精炼技术，并在80年代成功开发了自己的炉外精炼装置。
目前，我国的炉外精炼技术已经取得了长足的进步，主要体现在以下几个方面：1. 技术水平不断提升。
我国的炉外精炼技术已经从最初的气吹精炼炼钢炉（LD炉）发展到了RH、VOD、Ladle Furnace等多种不同类型的炉外精炼设备，每一种设备都具有自己的特点和优势，可以满足不同钢种的精炼需求。
2. 炉外精炼技术与自动化技术相结合。
随着我国制造业的智能化升级，炉外精炼技术也在不断引入自动化设备和智能控制系统，以提高生产效率和产品质量。
利用先进的传感技术和控制系统，可以实现对炉外精炼过程的精准监测和控制，确保精炼过程的稳定和可控性。
3. 绿色环保技术的应用。
在炉外精炼过程中，会产生大量的废气和废渣，而这些废气和废渣的排放会对环境造成严重的污染。
在炉外精炼技术的发展中，我国也加大了对绿色环保技术的研发和应用力度，致力于减少废物排放，提高资源利用率。
1. 技术持续创新。
随着科技的不断进步和需求的不断增长，炉外精炼技术将会继续进行技术升级和改造，以适应不同类型钢材的精炼要求。
未来，我国的炉外精炼技术有望实现更高效、更节能、更绿色的发展。
2. 非金属夹杂物的去除技术。
随着精细化钢铁品种的增多，我国的炉外精炼技术将更加注重去除非金属夹杂物的工艺研究和应用，以满足高端产品对钢材质量的严格要求。
LF与VD
②脱
硫
目 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
③去 夹 杂
来 源：
脱氧产物、浇注及凝固反应 产物，混入熔渣及耐材；
危 害：
破坏钢的组织连续性；
措 施：
减少外部带入；强化冶炼； 提高耐材质量；出钢过程强化非金 属夹杂排除
钢包吹氩搅拌(Ladle argon stirring) 。
1) 2) 3) 4)
LF功能及优点 LF工艺原理 LF生产工艺 LF相关设备
LF法简介
LF用来加热钢水，吹氩用来均匀 钢水成份和温度。 将石墨电极降低到钢渣面以下， 可以使钢水以每分种3°C 的速 度升温。 LF炉的另外起到在转炉和连铸中 的一个缓冲作用。
④事故搅拌装置
作
用： 在透气砖不能工作情况下， 惰性气体通过顶枪吹入钢包， 进行事故搅拌； 结 构： 顶枪安装在支撑框架上， 支撑框架安装在炉盖侧面，顶 枪通过电动机和卷筒实现上下； 参 数： 顶枪压力：0.6-1.6MPa； 流量（max）：600NL/min
⑤测温取样装置
取样装置由固定钢结构 支撑，取样枪插入钢包预定深 度，停留数秒后抽出。取样枪 可使用钢水取样探头和测温热 电偶，也可使用测温和测氧含 量的混合型探头。
钢包脱气
VD（Vacuum Degassing）
钢包脱气用来脱除钢液中的气 体和硫。 脱硫主要依靠真空下的氩气搅 动，促进了钢渣反应。
1) 2) 3) 4)
VD概述 VD生产模拟 VD生产工艺 VD相关设备
1) VD概述
20世纪50年代由德国首先应用，用于生产低碳钢，可 严格控制成分和温度。 具有以下功能： ①有效的脱气，减少[H]、[N]； ②脱氧，通过C+[O]=CO去除[O]； ③通过碱性顶渣去[S]； ④通过合金微调及吹Ar控制化学成分和温度； ⑤通过吹Ar使夹杂无聚集上浮。 VD 主要与电弧炉和 LF 配合，用于生产管线钢， [S] ＜ 10ppm；[H] ＜ 1.5-2ppm；[N] ＜ 40ppm；[O] ＜ 20ppm。
RH-LF和 LF-VD 工艺生产管线钢洁净度的比较
RH-LF和LF-VD工艺生产管线钢洁净度的比较一、电弧炉炼钢的时代特点1、变为初炼炉进入20 世纪80年代后，随着炉外精炼技术、工艺、装备的快速发展，原冶炼工艺中在电弧炉内完成的合金钢、特殊钢的脱氧、合金化、除气、去夹杂的电炉“重头戏”移到炉外精炼炉去进行了。
电弧炉及转炉皆变为只须向炉外精炼炉提供含碳、硫、磷、温度、合金化合格或基本合格的钢水就算完成任务的炼钢初炼炉。
改变和结束了原电弧炉的熔时长（三个多小时）、老三期操作（熔化期、氧化期、还原期）以及产量低、渣量大、炉容小、成本高的状况。
2、炉容大型化随着电炉—炉外精炼—连铸—直接轧材工艺的发展，这种短流程（相对于焦化、烧结—高炉—转炉—炉外精炼炉—连铸—)轧材工艺而言的轧机产量要求电炉与之相匹配，例如长材年产50-80 万t、板材100-200 万t 、热轧卷年产200万t以上,因此单一匹配电炉的炉容量和生产率,生产速率必须与轧机相衔接.目前, 较多采用公称炉容量80-120万t 左右的电弧炉，从趋势看炉容量仍在提高。
变压器向超高功率发展（1000KV A/t)。
3 、电炉转炉化氧气顶吹转炉依靠铁水为原料，吹氧冶炼故冶炼周期短（20min左右），产量高，即获得了比电炉高的多的生产率和生产速率( 科技工作者在20 世纪50年代在电弧炉上吹氧（炉门和炉顶）兑入约30%~50%的铁水（EOF 炉），把转炉的工艺优势移植过来，电炉的冶炼周期大大缩短，目前均在45min 左右( 故电炉顶吹氧、热装铁水、电炉双炉壳很快得到推广。
4、电弧炉钢产量大幅增长在上述三项电炉自身工艺变化的同时，随着社会发电技术，能力的增长（核电站、水力发电等）及社会废钢量的增加，直接还原铁DRI、HBI、Fe3C 技术工艺的发展,都为电弧炉快速发展提供了条件. 因此,世界各国电弧炉钢产量由1950 年占世界总产钢量的6.5%增至1990 年的27.5% , 2003 年的36%.5、提质、降耗、防污染使电弧炉获得新的活力电弧炉使用废钢为原料与使用高炉铁水的转炉相比，总能耗是高炉-转炉工艺的1/2～1/3。
电炉、AOD炉、LF炉、VD真空炉的原理与作用
电炉、AOD炉、LF炉、VD真空炉的原理与作用电炉电炉炼钢法主要利用电弧热，在电弧作用区，温度高达4000℃。
冶炼过程一般分为熔化期、氧化期和还原期，在炉内不仅能造成氧化气氛，还能造成还原气氛，因此脱磷、脱硫的效率很高。
以废钢为原料的电炉炼钢，比之高炉转炉法基建投资少，同时由于直接还原的发展，为电炉提供金属化球团代替大部分废钢，因此就大大地推动了电炉炼钢。
作用：目前国内去中频炉较多，主要用于冶炼优质钢、合金钢与不锈钢钢水，属于冶炼不锈钢的第一道生产工艺，主要作用是化钢水和脱磷、脱硫。
电炉AOD炉AOD炉法（即氩氧脱碳法）是精炼不锈钢较先进的技术。
其具有设备简单、操作方便、适应性强、投资省、生产成本低等优点，而被广泛采用。
将高炉铁水和电炉上熔化的钢水，经钢包注入AOD炉，冶炼时吹入O2、Ar 或N2混合气体，对钢水脱碳，同时由加料系统加入还原剂、脱硫剂、铁合金或冷却剂等调整钢水成分和温度，冶炼出合格的不锈钢材料。
原理：精炼时混合气体的输送和调节是氩氧炉的主要系统之一。
由制氧车间生产的气体经管道分别输送入车间附近的贮气罐中，经计量、减压、调节、混合，最后按工艺要求的流量和比例的混合气体，通过侧枪送入炉内。
冶炼开始时由氧气是通过双层水冷吹氧管，由顶部炉口处吹入金属熔池进行脱碳。
精炼时用混合气体送入侧枪进入炉内（安装在出钢口侧对面、靠近炉底的侧壁上）。
当装料和出钢时，炉体前倾一定角度，（侧面）风口处于钢液面以上。
正常吹炼时，风口沉入溶池深部。
风口中心管吹入氧气与氩气或氮气的混合气体，通过调节氧氩比可以降低一氧化碳分压达到脱碳保铬目的。
AOD炉风口的型式是特有的，它是用气体冷却的消耗式风口。
风口采用双层套管结构，其外管只通氩气或氮气以冷却风口，内管通氧气和氮气、或氩气的混合气体。
通过风口罩环的流量控制以达到最佳的操作效果，风口罩环中心管和风口罩环的流量可在主控室进行控制。
采用三支侧枪技术。
可以增强供氧强度提高金属料收得率，该技术可缩短AOD 冶炼时间。
炉外精炼-RH
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炉与RH炉共轨冶炼装置研发
LF炉与RH炉共轨冶炼装置研发摘要：根据某钢厂宽厚板精炼车间现有LF炉与RH炉现状，针对其存在的问题。
研发了一套LF炉与RH炉共轨冶炼装置，适用于狭小空间内LF炉与RH炉共轨冶炼。
通过对实际运行情况及工作效率的测试，证明了本装置能有效提高钢水精炼效率。
关键词：LF炉、RH炉、共轨冶炼、冶炼效率0、引言LF炉即钢包精炼炉，是钢铁生产中主要的炉外精炼设备。
主要作用是对钢水脱硫、调节温度、精确调整钢水成份、改善钢水纯净度、造渣等。
RH炉是一种用于生产优质钢的钢水二次精炼工艺装备。
具有真空吹氧脱碳、二次燃烧、吹煤气加热、微调钢水成份、喂丝吹氩等功能。
经过LF+RH双联处理的钢水，可使钢中的总氧含量达到1×10-5。
LF炉精炼法和RH炉精炼法是两种常用的钢水精炼工艺，根据钢种类型有的单独采用一种精炼工艺，有的需两种工艺联合处理。
目前多数炼钢厂LF炉和RH炉大多采用独立布置方式，两个工序之间转运钢水一般采用行车吊运钢水罐实现。
存在行车作业率高，精炼炉等待时间长等问题，影响钢水精炼效率。
本文根据某钢厂宽厚板精炼车间现有LF炉与RH炉现状，分析其存在的问题，研发了一套LF炉与RH炉共轨冶炼装置。
适用于狭小空间内LF炉与RH炉共轨冶炼，并能有效提高钢水精炼效率。
1、现状分析某钢厂宽厚板精炼车间RH炉与3#LF炉在同一跨厂房内，成垂直方向布置在厂房端部。
3#LF炉为一字形双侧轨道各布置一台钢水罐车的双工位结构，RH炉为单侧轨道一台钢水罐车单工位结构。
现有布置详见图1。
进出两个精炼炉的钢水均采用行车吊运钢水罐转运。
因RH炉为一侧轨道一台钢包车，RH炉冶炼完钢水后用1、RH炉冶炼工位2、RH炉钢水罐车3、LF炉1#钢水罐车4、LF炉冶炼工位5、LF炉2#钢水罐车6、钢水罐图1 现有RH炉与3#LF炉布置图行车将钢水转至连铸机钢水罐回转平台，然后用行车从转炉或LF炉转运来一罐新的钢水送入RH炉冶炼。
上述钢水转运过程在15分钟左右，此时RH炉处于等待状态，影响RH炉冶炼效率。
炉外精炼 RH
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（H2、N2）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。
炉外精炼的种类是很多的。
常用的有：AOD、CAB、CAS、DH、RH、VAD、LF、LFV、VD、VOD等。
AOD氩氧精炼法、CAB钢包密封吹氩搅拌法、CAS钢包密封吹氩、调整成分精炼法、DH真空提升脱气法、RH真空循环脱气法、V AD真空、搅拌、电弧加热精炼法、LF具有加热和搅拌功能的钢包精炼法、LFV带真空的LF炉、VD具有真空和搅拌功能的钢包精炼法、VOD真空吹氧脱碳法我国RH真空精炼装置技术现状及国产化当前，国内外的钢铁冶炼工艺技术发展突飞猛进，很多新工艺、新技术在新建钢炼钢项目上得到了很好的应用，如铁水预处理技术、复吹转炉与溅渣护炉技术、钢水炉外精炼技术(LF、RH、CAS、VD、VOD等工艺)等。
钢铁行业不仅要满足经济发展对钢材数量的需求，而且要满足对质量、品种等的需求。
炼钢厂转炉LF精炼炉RH真空精炼炉连铸机等设备操作规程
炼钢厂转炉LF精炼炉RH真空精炼炉连铸机等设备操作规程炼钢厂是钢铁生产过程中重要的环节，需要运营多种设备来完成钢水的精炼和连铸。
如今，炼钢厂主要采用转炉、LF精炼炉、RH真空精炼炉和连铸机等设备来实现这些工序。
下面是这些设备操作规程的简要介绍，详细操作规程应根据具体炼钢厂的设备和工艺进行制定。
转炉操作规程：1.炉前准备：检查转炉设备是否完好，确保长管、氧枪、喷口等配件的完好性；2.炉内喷吹操作：根据钢种和操作要求设置喷吹剂量和气流速度，确保炉内气流均匀；3.废钢装入：根据炉型和炉口位置将废钢装入转炉；4.加料操作：根据生产工艺加入炉渣和合金料；5.加氧操作：控制好氧气的供应量，维持反应的进行；6.炉内温度控制：根据操作要求和炉中温度情况进行温度控制；7.出钢操作：通过倾炉将精炼后的钢水从转炉中倾出。
LF精炼炉操作规程：1.炉前准备：检查LF精炼炉设备是否完好，确保搅拌机械、合金仓等配件的完好性；2.铁水装入：将转炉出钢倒入LF炉，确保浇注过程中不溅出；3.加料操作：根据生产工艺加入炉渣和合金料；4.搅拌操作：通过搅拌装置对钢水进行搅拌，促进温度均匀和钢水中非金属夹杂物的脱硫；5.正压吹氩：用氩气正压吹炉，控制气体流速和方向，去除钢水中的氧和杂质；6.出钢操作：通过倾炉将精炼后的钢水从LF炉中倾出。
RH真空精炼炉操作规程：1.炉前准备：检查RH真空精炼炉设备是否完好，确保穿（撑、放）的件、电加热器和真空泵等配件的完好性；2.铁水转移：将LF炉出钢倒入RH炉，确保浇注过程中不溅出；3.充电操作：根据生产工艺加入炉渣和合金料；4.浇注搅拌：使用慢搅拌器进行钢水搅拌，帮助温度均匀和去除夹杂物；5.开始真空操作：关闭真空炉外的进气口，通过真空泵抽取炉内空气，建立真空环境；6.出钢操作：在真空下倾炉将精炼后的钢水从RH炉中倾出。
连铸机操作规程：1.炉前准备：检查连铸机设备是否完好，确保结晶器、急冷器、钢包和结晶拖、分流器等配件的完好性；2.预熔操作：把RH炉出钢倒入连铸机钢包，预熔部分钢水；3.倾铸操作：开启结晶器和急冷器，将倾注的钢水通过连铸机冷却后变为连铸坯；4.过渡操作：钢水变为连铸坯后，要进行过渡，确保连铸坯成形和连铸机过热系统的顺利工作；5.连铸操作：连铸坯进行连续冷却、防止结晶器阻塞、调整结晶器降板高度和急冷器喷水量等。
LF法与VD法
34
自动测温装置
其固定在真 空罐台车上。取 样枪插入预定深 度，停留数秒， 然后抽出，枪头 使用探头及热电
偶。
35
喂丝设备
组 成：
松卷装置、喂丝
机和导向装置构成；
丝线直径：5-18mm
喂丝速度：3-300m/min
36
VD精炼工艺及其效果 工艺流程：吊包入罐——启动吹氩——测温 取样——盖真空罐盖——开启真空泵—— 调节真空度和吹氩强度——保持真空—— 氮气破真空——移走罐盖——测温取样— —停吹氩、吊包出站。
VD法
天津大无缝钢管公司： 150吨电炉系统 由 150 吨超高功率电弧炉、 LF 炉外精炼 炉、 VD 真空脱气炉、 钢包底吹氧装置、喂丝 设备 和六流圆坯连铸设备等组成，全部设备从 德国曼内斯曼德马克公司成套引进 。可 提供 直径为 ￠ 400 、￠ 350 mm 、￠ 310 mm 、 ￠ 270mm 、￠ 210mm 五种规格连铸管坯。
VD法
90吨电炉系统 由 90 吨 超高功率电弧炉、 L F 炉外精炼炉 、 VD 真空脱气、钢包底吹氩装置、喂丝设备和 六流连铸方、圆坯等设备组成。主体设备由意大 利引进，其它设备均由国内制造。通过技术改造 增加 25T 中频感应炉融化合金母液， VD 变 VOD 满足脱碳保铬，尤其是生产低碳不锈钢的 需要。同时具有铸锭能力（高合金钢）。 可 提 供直径为 ￠ 270 mm 、￠ 251mm 、￠ 210 mm 、￠ 150 mm 和 150 mm * 15 0mm 方坯 五种规格钢坯 。
主要技术参数
真空室 真空室用于放置对钢水进行处理的钢包， 并对钢水进行真空处理。 水冷系统 吹氩搅拌系统 蒸汽供应系统 真空度测量 真空泵
自动测温装置
其固定在真 空罐台车上。取 样枪插入预定深 度，停留数秒， 然后抽出，枪头 使用探头及热电
偶。
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喂丝设备
组 成：
松卷装置、喂丝
机和导向装置构成；
丝线直径：5-18mm
喂丝速度：3-300m/min
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VD精炼工艺及其效果 工艺流程：吊包入罐——启动吹氩——测温 取样——盖真空罐盖——开启真空泵—— 调节真空度和吹氩强度——保持真空—— 氮气破真空——移走罐盖——测温取样— —停吹氩、吊包出站。
VD法
天津大无缝钢管公司： 150吨电炉系统 由 150 吨超高功率电弧炉、 LF 炉外精炼 炉、 VD 真空脱气炉、 钢包底吹氧装置、喂丝 设备 和六流圆坯连铸设备等组成，全部设备从 德国曼内斯曼德马克公司成套引进 。可 提供 直径为 ￠ 400 、￠ 350 mm 、￠ 310 mm 、 ￠ 270mm 、￠ 210mm 五种规格连铸管坯。
VD法
90吨电炉系统 由 90 吨 超高功率电弧炉、 L F 炉外精炼炉 、 VD 真空脱气、钢包底吹氩装置、喂丝设备和 六流连铸方、圆坯等设备组成。主体设备由意大 利引进，其它设备均由国内制造。通过技术改造 增加 25T 中频感应炉融化合金母液， VD 变 VOD 满足脱碳保铬，尤其是生产低碳不锈钢的 需要。同时具有铸锭能力（高合金钢）。 可 提 供直径为 ￠ 270 mm 、￠ 251mm 、￠ 210 mm 、￠ 150 mm 和 150 mm * 15 0mm 方坯 五种规格钢坯 。
主要技术参数
真空室 真空室用于放置对钢水进行处理的钢包， 并对钢水进行真空处理。 水冷系统 吹氩搅拌系统 蒸汽供应系统 真空度测量 真空泵
RH、LF和VD炉外精炼技术
加合金时,采用大流量 吹Ar,加速合金熔化 , 提高 收得率;
通电时,采用小流量吹 Ar,均匀温度又不引起大的 液面波动.
28
③造渣制度
目 的:
脱S、脱O、去夹杂； 提高炉衬寿命； 防止钢水二次氧化，提高合 金收得率。
基本制度:
渣料加入量8-10Kg/t; 分 批 加 入 , 出 钢 过 程 加 4050%,其余待化渣后分2-3次加入; 炉渣过稠加CaF2,炉渣过稀加 CaO.
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，处氧用R钢对 处础射 水H上、，
7
4.炉外精炼方法的共同特点
• ①理想的精炼气氛条件，通常应用真空、 惰性气氛或还原气氛；
• ②搅动钢水，采用电磁力、惰性气体或机 械搅拌的方法；
• ③为补偿精炼过程的钢水温度损失，采用 加热设施有电弧加热、等离子加热或增加 钢水中的化学热等。
8
二.RH、LF及VD法简介
RH 法 LF 法 VD 法
34
④事故搅拌装置
作 用：
在透气砖不能工作情况 下，惰性气体通过顶枪吹入 钢包，进行事故搅拌；
结 构：
顶枪安装在支撑框架上， 支撑框架安装在炉盖侧面， 顶枪通过电动机和卷筒实现 上下；
参 数：
顶枪压力：0.6-1.6MPa； 流量（max）：600NL/min
通电时,采用小流量吹 Ar,均匀温度又不引起大的 液面波动.
28
③造渣制度
目 的:
脱S、脱O、去夹杂； 提高炉衬寿命； 防止钢水二次氧化，提高合 金收得率。
基本制度:
渣料加入量8-10Kg/t; 分 批 加 入 , 出 钢 过 程 加 4050%,其余待化渣后分2-3次加入; 炉渣过稠加CaF2,炉渣过稀加 CaO.
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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，处氧用R钢对 处础射 水H上、，
7
4.炉外精炼方法的共同特点
• ①理想的精炼气氛条件，通常应用真空、 惰性气氛或还原气氛；
• ②搅动钢水，采用电磁力、惰性气体或机 械搅拌的方法；
• ③为补偿精炼过程的钢水温度损失，采用 加热设施有电弧加热、等离子加热或增加 钢水中的化学热等。
8
二.RH、LF及VD法简介
RH 法 LF 法 VD 法
34
④事故搅拌装置
作 用：
在透气砖不能工作情况 下，惰性气体通过顶枪吹入 钢包，进行事故搅拌；
结 构：
顶枪安装在支撑框架上， 支撑框架安装在炉盖侧面， 顶枪通过电动机和卷筒实现 上下；
参 数：
顶枪压力：0.6-1.6MPa； 流量（max）：600NL/min
RH精炼
4.RH真空精炼的冶金功能
在短时间就可达到较低的碳、氢、氧含量；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。最初RH装置主要是对钢水脱氢，随着RH真空精炼 实践和精炼技术的发展，其冶金功能得到了充分的发展。
1）脱氢 可生产[H]≤0.00015％，延长钢水精炼时间，可使 [H]≤0.00010％。 2）脱碳 在20min处理周期内可生产出[C]≤0.002％的超低碳钢水。在脱碳过程 中，钢水中的碳和氧反应形成一氧化碳并通过真空泵排出。如钢中氧含量不够， 可通过顶枪吹氧提供氧气。脱碳结束时，钢水通过加铝进行脱氧。 3）脱氧 RH真空精炼后T[O]量可≤0.0020％,如和 LF法配合，钢水T[O]可降到 0.0010％以下。
近年来，我国钢铁企业普遍对钢水炉外精炼技术的应 用较为重视，投入大量资金上马先进的炉外精炼技术装备， 炉外精炼已经不再是特大型钢铁企业或特钢企业的专利品。 炉外精炼在提高钢材产品质量、扩大品种、提高炼钢生产 能力、保障连铸顺行、降低成本、优化炼钢生产工艺等方 面发挥着极其重要的作用，甚至成为限制环节。而RH真空 处理又是炉外精炼领域的一个突出典型。铁水预处理-转炉 复合吹炼(或电弧炉冶炼)-炉外精炼(LF、VD、VOD、RH)-连 铸，已成为越来越多的钢铁企业炼钢厂的典型流程模式。
3.在真空条件进行精炼，脱碳、脱氧、脱硫、合金化、净化钢质，减少 钢中非金属夹杂物，提高合金收得率，减小成分波动范围。冶炼出一 般平炉电炉转炉中作不能冶炼的钢种，为冶炼很多新钢种提供了一个 新的工艺。 4.RH真空精炼可以实现计算机自动控制，从而使其精炼工艺过程实现高 度的自动化。 5.由于双真空室设备和计算机自动控制的应用，使得RH真空精炼设备的 作业率大幅度提高，从而达到了LD—RH—CC三者配合连续作业。
炉外精炼英文缩写
炉外精炼英文缩写AOD 氩氧精炼法ABS 钢包射铝弹脱氧法AIS 吹氩加感应搅拌法AOD-CB 转炉氩氧精炼法AP 电弧加热法ASEA-SKF 瑞典开发的钢包精炼炉APV 真空电弧加热法BV 真空浇铸法CAB 钢包密封吹氩搅拌法CAB 钢包吹氩喷粉脱硫法CAS 钢包密封吹氩、调整成分精炼法CAS-OB 钢包吹氧、吹氩、成分微调精炼法CLU 蒸汽、氧气混合精炼法DH 真空提升脱气法RH 真空循环脱气法RH-OB RH加吹氧脱碳法VAD 真空、搅拌、电弧加热精炼法AOH 钢包铝氧加热精炼法WF 喂丝法LF 具有加热和搅拌功能的钢包精炼法LFV 带真空的LF炉VHD 加热型真空脱气法IP 喷粉精炼法VC 真空浇铸脱气法SL 喷粉钢包精炼法TN 喷粉钢包精炼法SAB(CAS) 密封氩气搅拌法Finkle 真空钢包吹氩精炼法Republic 真空电磁搅拌脱气法SLD 倒包真空脱气法TD 出钢过程真空脱气法VD 具有真空和搅拌功能的钢包精炼法ISLD 真空感应搅拌钢包脱气法VSR 真空渣洗精炼法PM 真空脉动脱气精炼法GRAF 带有吹氩、喷粉、电弧加热的精炼法VOD 真空吹氧脱碳法SS-VOD 强搅拌的真空吹氧脱碳精炼法IRSID 法国开发的钢包喷粉精炼法顺便再列几个炼钢相关英文代号：氧气顶吹转炉(LD)氧气底吹法（OBM）顶部和底部联合吹氧(K-OBM)无硅铁水全量脱磷处理和转炉脱碳无渣炼钢法（ZSP）多功能转炉法（MURC）真空脱气钢（MGH）双真空钢（VIM+VAR）真空感应（VIM）电渣重熔(ESR)真空感应加电渣重熔(VIM+ESR)。
炉外精炼
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。
炼钢rh炉技术资料(第二期)
[H]<2ppm [N]<40ppm [O]<20~40ppm
原为钢水 脱氢开 发，短时 间内可使 [H] 降 到 远低于白 点敏感极 限以下
1972 年 新 日铁公司 名古屋厂
同 1，还可 同 1，并能 生 产 不 锈 吹氧脱碳、 钢，多用于 加热钢水 超 低 碳 钢
的生产
同 RH，并可使 终 点 [C] ≤ 35ppm
RH-O 工艺
1969 年德国蒂森公司第一次在 RH 处理室钢水表面吹氧，此称作 RH-O 工艺。 适应了钢水循环处理的需要，真空室上部脱碳后的钢水回流进入钢包中。
由于转炉复吹工艺的引进，为 RH 自然脱碳提供了更好的生产条件，德国蒂 森公司最终放弃了此工艺。
RH-OB 工艺
另一种改进过的工艺是用真空室侧壁双层套管给钢包液位之下的 RH 真空 室中喷吹氧气的办法，新日铁 70 年代开发了这种工艺，叫做 RH-OB 法，并授 予 SMS Mevac 使用权。
并申请专利。此顶枪系统使用脉冲气流，能对气体和固体的混合物进行喷吹；再
者，顶枪烧嘴可实现真空室耐材的加热与保温。
表 1 为几种 RH 真空精炼方法的持点比较。
表 1 RH 及多功能 RH 技术的特点
序 类型
号
1
RH
2 RH-OB 3 RH-PB(IJ)
代号意义
开发厂家 主要功能 适用钢种 处理效果
备注
开发了高级多功能顶枪系统。这些创新包括在高位置喷吹（称之为短枪），从而
减小了 RH 处理设施的高度。最近的创新表现在用同一套顶喷枪系统，结合现有
的技术开发其它工艺应用。
1995 年 1 月份比利时根特的 SIDMAR 公司，在其 RH 设施上使用了顶枪
RH、LF和VD炉外精炼技术
34
④事故搅拌装置
作 用：
在透气砖不能工作情况 下，惰性气体通过顶枪吹入 钢包，进行事故搅拌；
结
构：
顶枪安装在支撑框架上， 支撑框架安装在炉盖侧面， 顶枪通过电动机和卷筒实现 上下；
参
数：
顶枪压力：0.6-1.6MPa； 流量（max）：600NL/min
35
⑤测温取样装置
取样装置由固定 钢结构支撑，取样枪 插入钢包预定深度， 停留数秒后抽出。取 样枪可使用钢水取样 探头和测温热电偶， 也可使用测温和测氧 含量的混合型探头。
目的：
把传统的炼钢方法分为两步，即初炼 + 精炼。 初炼 — 在氧化性气氛下进行炉料的熔化、脱 P 、 脱 C 和合金化。精炼 — 在真空、惰性气体或可控 气氛的条件下进行深脱 C 、去气、脱氧、去夹杂 物和夹杂物变性处理，调整成分，控制钢水温度 等，从而优化工艺和产品结构、开发高附加值产 品、节能降耗、降低成本增加经济效益。
7
2)按精炼的主要用途分类
4.炉外精炼方法的共同特点
• ①理想的精炼气氛条件，通常应用真空、 惰性气氛或还原气氛；
• ②搅动钢水，采用电磁力、惰性气体或机 械搅拌的方法； • ③为补偿精炼过程的钢水温度损失，采用 加热设施有电弧加热、等离子加热或增加 钢水中的化学热等。
8
二.RH、LF及VD法简介
喂丝操作：
Al 丝在成分调整时喂入， Si、Ca-Si丝在LF处理后喂入。 喂丝时弱吹 Ar 搅拌，可自动设 定也可手动。
38
3.钢包真空脱气法（VD法）
1) 2) 3) 4) VD概述 VD生产模拟 VD生产工艺 VD相关设备
39
1) VD概述
20 世纪 50 年代由德国首先应用，用于生产低 碳钢，可严格控制成分和温度。 具有以下功能： ①有效的脱气，减少[H]、[N]； ②脱氧，通过C+[O]=CO去除[O]； ③通过碱性顶渣去[S]； ④通过合金微调及吹Ar控制化学成分和温度； ⑤通过吹Ar使夹杂无聚集上浮。 VD主要与电弧炉和LF配合，用于生产管线钢， [S]＜10ppm；[H] ＜ 1.5-2ppm；[N] ＜ 40ppm； [O] ＜ 20ppm。
④事故搅拌装置
作 用：
在透气砖不能工作情况 下，惰性气体通过顶枪吹入 钢包，进行事故搅拌；
结
构：
顶枪安装在支撑框架上， 支撑框架安装在炉盖侧面， 顶枪通过电动机和卷筒实现 上下；
参
数：
顶枪压力：0.6-1.6MPa； 流量（max）：600NL/min
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⑤测温取样装置
取样装置由固定 钢结构支撑，取样枪 插入钢包预定深度， 停留数秒后抽出。取 样枪可使用钢水取样 探头和测温热电偶， 也可使用测温和测氧 含量的混合型探头。
目的：
把传统的炼钢方法分为两步，即初炼 + 精炼。 初炼 — 在氧化性气氛下进行炉料的熔化、脱 P 、 脱 C 和合金化。精炼 — 在真空、惰性气体或可控 气氛的条件下进行深脱 C 、去气、脱氧、去夹杂 物和夹杂物变性处理，调整成分，控制钢水温度 等，从而优化工艺和产品结构、开发高附加值产 品、节能降耗、降低成本增加经济效益。
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2)按精炼的主要用途分类
4.炉外精炼方法的共同特点
• ①理想的精炼气氛条件，通常应用真空、 惰性气氛或还原气氛；
• ②搅动钢水，采用电磁力、惰性气体或机 械搅拌的方法； • ③为补偿精炼过程的钢水温度损失，采用 加热设施有电弧加热、等离子加热或增加 钢水中的化学热等。
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二.RH、LF及VD法简介
喂丝操作：
Al 丝在成分调整时喂入， Si、Ca-Si丝在LF处理后喂入。 喂丝时弱吹 Ar 搅拌，可自动设 定也可手动。
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3.钢包真空脱气法（VD法）
1) 2) 3) 4) VD概述 VD生产模拟 VD生产工艺 VD相关设备
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1) VD概述
20 世纪 50 年代由德国首先应用，用于生产低 碳钢，可严格控制成分和温度。 具有以下功能： ①有效的脱气，减少[H]、[N]； ②脱氧，通过C+[O]=CO去除[O]； ③通过碱性顶渣去[S]； ④通过合金微调及吹Ar控制化学成分和温度； ⑤通过吹Ar使夹杂无聚集上浮。 VD主要与电弧炉和LF配合，用于生产管线钢， [S]＜10ppm；[H] ＜ 1.5-2ppm；[N] ＜ 40ppm； [O] ＜ 20ppm。
VD精炼与RH精炼的投资、设备及工艺的比较
VD精炼与RH精炼的投资、设备及工艺的比较VD精炼与RH精炼的投资、设备及工艺的比较1.RH法脱气原理：它是在脱气室下部设有与其相通的两根环流管，脱气处理时，仅将环流管插入钢液，靠脱气室抽真空的压差使钢液进入脱气室中，分批连续地真空处理，并在脱气室内脱除气体。
2.RH工艺处理特点：a.脱气效果较好因进入脱气室的钢液量相对较小，或处于激烈沸腾状态，而大大增大了钢液脱气表面积，有利于脱气。
b.适于大量的钢液处理c.处理过程温降小，因钢液表面有炉渣覆盖，保温效果较好，一般处理后温降为30～50℃左右，通常处理周期为20min左右。
d.脱碳能力强，适用于低碳钢生产。
3.RH设备主要组成：脱气室本体；脱气室的支持装置及升降机构（随结构型式而定）以及移动台车等；加热装置，即对脱气室进行预热；加料系统，对钢液成分进行调整，加入脱氧剂等；真空泵及管道。
4.RH精炼效果RH精炼机能是真空冶炼和搅拌，由此产生主要效果为脱氢、脱氧和脱氮；成分、温度均匀化；去除非金属夹杂物。
a.脱氢：其脱氢率约在40～80%的范围，处理后的氢含量为1～3ppm，要达到＜2ppm以下的水平比较容易，b.脱氧：一般情况，处理前的氧含量水平低，则处理后的氧含量也较低，在强脱氧的条件下，可将精炼末期的全氧量降至20ppm以下。
c.脱氮：因氮的扩散速度小，所以，在钢中氮的变化不大，经过RH处理后，钢水中氮的含量在40ppm左右，其脱氮率约为25%。
d.去夹杂：经过RH处理后，能够显著地降低钢中夹杂物量（以及氧含量）e.合金收得率提高及钢村性能的改善。
5.RH操作的特点及耐材的消耗由于RH处理的脱气室处在高温、真空和钢液激烈冲刷下工作，所处的条件相当恶劣，特别是处理高合金钢时，处理时间延长，连铸时钢液温度提高等，使耐火材料使用寿命问题更为突出。
造成对真空处理费用增大，还对设备的操作和处理能力、处理效果造成影响。
另外，其钢液循流管因钢液对管子内壁的机械磨损很大，而且管外壁易粘附炉渣，去除时造成一些破损等，造成常影响生产的产量。
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4
2.炉外精炼的发展
• 20世纪30年代
• •
使用高碱度合成 多种形式发展，广泛应用 在低真空度下对 渣进行脱 S 以提 的有循环真空处理（ RH ， 20世纪40年代 钢水进行脱气处 RH-OB高钢水质量； ） ,提升真空处理 抽速蒸汽喷射 （DH）大 ,理； 合金微调及温度处 在真空脱气基础上， 20世纪50年代 泵 问 世 ,DH 、 RH 理（ CAS,CAS-OB ） ,LF 钢 VOD 、氩 VAD 于 钢 水、 包 精 炼真 炉 ,空 真法 空用 吹 脱 氧 20世纪60,70年代 （ VD ） ASEA 、 LFV ,真空 吹 氧脱 碳 、 脱气 , 减少了杂质 出现合金包丝线 RH-OB 蓬勃发展 ; （ VOD ） , 钢包喷粉（ KIP 、 数量； 20世纪80年代 丝法,不同功 TN、SL）喂 ,喂丝法、氩氧精 炼（AOD）等 . 能精炼设备的组 20世纪90年代-今 合使用;
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。
30
5) LF相关设备
供 电 系 统
钢 包 及 台 车
炉 盖 提 升 装 置
事 故 搅 拌 装 置
测 温 取 样 装 置
加 料 系 统
喂 丝 装 置
31
①供电系统
组 成：
电炉变压器和导电短 网组成，实现低电压大电 流输入至熔池； 参 数（150t）： 变压器功率：22MVA； 二次电压：335-315V； 三相交流：50Hz； 二次电流：48KA； 电极直径：457mm； 极心圆直径：750mm； 升温速度：2-4℃/min。
7
2)按精炼的主要用途分类
4.炉外精炼方法的共同特点
• ①理想的精炼气氛条件，通常应用真空、 惰性气氛或还原气氛；
• ②搅动钢水，采用电磁力、惰性气体或机 械搅拌的方法； • ③为补偿精炼过程的钢水温度损失，采用 加热设施有电弧加热、等离子加热或增加 钢水中的化学热等。
8
二.RH、LF及VD法简介
（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；
23
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
冶金概论 ------炉外精炼
主讲:冶金工程系 孙丽娜(教授)
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。
44
吹Ar精炼
通过钢包底部的 多孔塞将 Ar 吹入钢液， Ar 在 上 升 中 形 成 小 气 泡，对 H 、 N 而言为真 空室，因此向其中扩 散并带走。此外，吹 Ar 利 于 去 除 夹 杂 、 均 匀成分和温度，避免 钢液二次氧化。
36
⑥加料系统
组 成：
高位料仓皮带、储料 斗、溜槽和固定料槽；
动
作：
造渣材料和合金由上 位料仓经溜槽和固定料槽 进入钢包。 料仓共16个，分别为 铁合金、脱氧剂、造渣料 和增碳剂。
37
⑦喂丝装置
目 的：
借助喂丝机将易氧化、易 挥发合金制成包芯线输入钢液， 达到脱氧、脱S等目的；
喂丝设备：
松卷装置、喂丝器、导向 系统构成；
18
2.埋弧加热桶炉法（LF法）
1) 2) 3) 4) 5) LF概述 LF生产模拟 LF工艺原理 LF生产工艺 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。
24
③去 夹 杂
来 源：
脱氧产物、浇注及凝固 反应产物，混入熔渣及耐 材；
危 害：
破坏钢的组织连续性；
措 施：
减少外部带入；强化冶 炼；提高耐材质量；出钢 过程强化非金属夹杂排除
25
4) LF生产工艺
供 电 制 度
吹 氩 制 度
造 渣 制 度
成 分 调 整
26
①供电制度
初期低功率供电 造渣 ; 泡沫渣造好后高 功率埋弧精炼 ; 连续加 热10~15min 后, 停止加 热 2~5min, 使钢液温度 均匀,加热时间约 30min, 升温速度为 2-4 ℃ /min
32
②钢包及台车
炉 体： LF炉体为电弧炉 出钢用钢包； 钢包车：
钢板焊接结构， 由钢包支架、二台电 动机、电缆线、调速 器、防热罩构成。
33
③炉盖提升装置
结 构：
炉盖主要用于保温， 保持还原气氛，减少电极 氧化。内圈为耐材，外圈 为水冷管；电极孔周围为 耐材和绝缘材料；
炉盖提升装置：
提升液压缸安装在立 柱下，液压缸外壳与炉盖 立柱相固定，可实现炉盖 升降。
6
1） AOD、CLU、VOD、RHOB 和VODC适合冶炼低碳和超低碳 钢; 2）桶炉，VAD（VHD）和LF具 备加热搅拌功能对温度控制灵活, 可去气、脱氧、去除夹杂和合金 化; 3 ） DH 、 RH, 不同形式的流滴去 气法和真空吹Ar法,可脱除钢中气 体、氧和夹杂 , 但无加热设备 , 适 应于普通钢和中低合金钢的真空 脱气处理; 4 ）同炉渣洗法主要用于电炉出 钢过程中对钢水脱S、脱O和去除 夹杂。
27
②吹氩制度
原 则:
钢包到位后 , 采用中等 吹Ar量,均匀成分和温度; 化渣时采用大流量吹 Ar以尽快化渣; 加合金时 , 采用大流量 吹 Ar, 加速合金熔化 , 提高 收得率; 通电时 , 采用小流量吹 Ar,均匀温度又不引起大的 液面波动.
28
③造渣制度
目 的:
脱S、脱O、去夹杂； 提高炉衬寿命； 防止钢水二次氧化，提高合 金收得率。
脱气后的钢液汇集在真空室 底部，在密度差的作用下不断地 从下降管回到钢包中。如此循环 多次，达到精炼钢液的目的。
16
5) RH的主要功能与工艺参数
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%
5
•
•
•
3.炉外精炼的分类
渣洗法：合成渣洗、同炉渣洗 常压下处理法 合金添加和喷粉法：弹丸发射法、喂丝法、 喷粉法
Ar精炼法：Gazal、CAB、AOD、CLU 脱气为主:钢包除气法、DH、RH
真空精炼法 脱C、O、气为主:VOD、RH-OB、RH-PI
1)按精炼手段分类
真空和加热法： ASEA-SKF、VAD、LF
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④事故搅拌装置
作 用：
在透气砖不能工作情况 下，惰性气体通过顶枪吹入 钢包，进行事故搅拌；
结
构：
顶枪安装在支撑框架上， 支撑框架安装在炉盖侧面， 顶枪通过电动机和卷筒实现 上下；
参
数：
顶枪压力：0.6-1.6MPa； 流量（max）：600NL/min
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⑤测温取样装置
取样装置由固定 钢结构支撑，取样枪 插入钢包预定深度， 停留数秒后抽出。取 样枪可使用钢水取样 探头和测温热电偶， 也可使用测温和测氧 含量的混合型探头。
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2) LF生产模拟
工部全景
①脱 氧
②脱 硫
③去夹杂
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①脱
氧
目 的: 钢中过剩氧与 脱氧剂选择 : [C]反应产生气
脱 氧 元素 对 氧 的亲 和 力 沉淀脱氧 : ＞铁对氧的亲和力；脱氧产 Fe-Si 和 Al 等脱氧 剂与钢中 [O] 反应 , 脱氧产物上浮 , 达到脱氧 物在钢液中的溶解度尽可能 的目的.因产物在钢液内部以沉淀 形态产生 , 故称沉淀脱氧 . 优点 : 脱 小；残留钢中的脱氧元素对 氧速度快 , 操作简单 , 缺点 : 部分脱 钢性能不产生坏的影响；脱 氧产物成为非金属夹杂; 氧元素应在钢液中溶解快、 扩散脱氧 : C 、 Si 、 Mn 等脱氧元素以粉 均匀并经济。 末状加入渣中 ,与渣中（ FeO ）、
基本制度:
渣料加入量8-10Kg/t; 分 批 加 入 , 出 钢 过 程 加 4050%,其余待化渣后分2-3次加入; 炉渣过稠加CaF2,炉渣过稀加 CaO.
常用渣系：
CaO-CaF2；CaO-Al2O3； 碱度4-6
2.炉外精炼的发展
• 20世纪30年代
• •
使用高碱度合成 多种形式发展，广泛应用 在低真空度下对 渣进行脱 S 以提 的有循环真空处理（ RH ， 20世纪40年代 钢水进行脱气处 RH-OB高钢水质量； ） ,提升真空处理 抽速蒸汽喷射 （DH）大 ,理； 合金微调及温度处 在真空脱气基础上， 20世纪50年代 泵 问 世 ,DH 、 RH 理（ CAS,CAS-OB ） ,LF 钢 VOD 、氩 VAD 于 钢 水、 包 精 炼真 炉 ,空 真法 空用 吹 脱 氧 20世纪60,70年代 （ VD ） ASEA 、 LFV ,真空 吹 氧脱 碳 、 脱气 , 减少了杂质 出现合金包丝线 RH-OB 蓬勃发展 ; （ VOD ） , 钢包喷粉（ KIP 、 数量； 20世纪80年代 丝法,不同功 TN、SL）喂 ,喂丝法、氩氧精 炼（AOD）等 . 能精炼设备的组 20世纪90年代-今 合使用;
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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。
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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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5) LF相关设备
供 电 系 统
钢 包 及 台 车
炉 盖 提 升 装 置
事 故 搅 拌 装 置
测 温 取 样 装 置
加 料 系 统
喂 丝 装 置
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①供电系统
组 成：
电炉变压器和导电短 网组成，实现低电压大电 流输入至熔池； 参 数（150t）： 变压器功率：22MVA； 二次电压：335-315V； 三相交流：50Hz； 二次电流：48KA； 电极直径：457mm； 极心圆直径：750mm； 升温速度：2-4℃/min。
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2)按精炼的主要用途分类
4.炉外精炼方法的共同特点
• ①理想的精炼气氛条件，通常应用真空、 惰性气氛或还原气氛；
• ②搅动钢水，采用电磁力、惰性气体或机 械搅拌的方法； • ③为补偿精炼过程的钢水温度损失，采用 加热设施有电弧加热、等离子加热或增加 钢水中的化学热等。
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二.RH、LF及VD法简介
（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
冶金概论 ------炉外精炼
主讲:冶金工程系 孙丽娜(教授)
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
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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。
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吹Ar精炼
通过钢包底部的 多孔塞将 Ar 吹入钢液， Ar 在 上 升 中 形 成 小 气 泡，对 H 、 N 而言为真 空室，因此向其中扩 散并带走。此外，吹 Ar 利 于 去 除 夹 杂 、 均 匀成分和温度，避免 钢液二次氧化。
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⑥加料系统
组 成：
高位料仓皮带、储料 斗、溜槽和固定料槽；
动
作：
造渣材料和合金由上 位料仓经溜槽和固定料槽 进入钢包。 料仓共16个，分别为 铁合金、脱氧剂、造渣料 和增碳剂。
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⑦喂丝装置
目 的：
借助喂丝机将易氧化、易 挥发合金制成包芯线输入钢液， 达到脱氧、脱S等目的；
喂丝设备：
松卷装置、喂丝器、导向 系统构成；
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2.埋弧加热桶炉法（LF法）
1) 2) 3) 4) 5) LF概述 LF生产模拟 LF工艺原理 LF生产工艺 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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③去 夹 杂
来 源：
脱氧产物、浇注及凝固 反应产物，混入熔渣及耐 材；
危 害：
破坏钢的组织连续性；
措 施：
减少外部带入；强化冶 炼；提高耐材质量；出钢 过程强化非金属夹杂排除
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4) LF生产工艺
供 电 制 度
吹 氩 制 度
造 渣 制 度
成 分 调 整
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①供电制度
初期低功率供电 造渣 ; 泡沫渣造好后高 功率埋弧精炼 ; 连续加 热10~15min 后, 停止加 热 2~5min, 使钢液温度 均匀,加热时间约 30min, 升温速度为 2-4 ℃ /min
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②钢包及台车
炉 体： LF炉体为电弧炉 出钢用钢包； 钢包车：
钢板焊接结构， 由钢包支架、二台电 动机、电缆线、调速 器、防热罩构成。
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③炉盖提升装置
结 构：
炉盖主要用于保温， 保持还原气氛，减少电极 氧化。内圈为耐材，外圈 为水冷管；电极孔周围为 耐材和绝缘材料；
炉盖提升装置：
提升液压缸安装在立 柱下，液压缸外壳与炉盖 立柱相固定，可实现炉盖 升降。
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1） AOD、CLU、VOD、RHOB 和VODC适合冶炼低碳和超低碳 钢; 2）桶炉，VAD（VHD）和LF具 备加热搅拌功能对温度控制灵活, 可去气、脱氧、去除夹杂和合金 化; 3 ） DH 、 RH, 不同形式的流滴去 气法和真空吹Ar法,可脱除钢中气 体、氧和夹杂 , 但无加热设备 , 适 应于普通钢和中低合金钢的真空 脱气处理; 4 ）同炉渣洗法主要用于电炉出 钢过程中对钢水脱S、脱O和去除 夹杂。
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②吹氩制度
原 则:
钢包到位后 , 采用中等 吹Ar量,均匀成分和温度; 化渣时采用大流量吹 Ar以尽快化渣; 加合金时 , 采用大流量 吹 Ar, 加速合金熔化 , 提高 收得率; 通电时 , 采用小流量吹 Ar,均匀温度又不引起大的 液面波动.
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③造渣制度
目 的:
脱S、脱O、去夹杂； 提高炉衬寿命； 防止钢水二次氧化，提高合 金收得率。
脱气后的钢液汇集在真空室 底部，在密度差的作用下不断地 从下降管回到钢包中。如此循环 多次，达到精炼钢液的目的。
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5) RH的主要功能与工艺参数
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%
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•
•
•
3.炉外精炼的分类
渣洗法：合成渣洗、同炉渣洗 常压下处理法 合金添加和喷粉法：弹丸发射法、喂丝法、 喷粉法
Ar精炼法：Gazal、CAB、AOD、CLU 脱气为主:钢包除气法、DH、RH
真空精炼法 脱C、O、气为主:VOD、RH-OB、RH-PI
1)按精炼手段分类
真空和加热法： ASEA-SKF、VAD、LF
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④事故搅拌装置
作 用：
在透气砖不能工作情况 下，惰性气体通过顶枪吹入 钢包，进行事故搅拌；
结
构：
顶枪安装在支撑框架上， 支撑框架安装在炉盖侧面， 顶枪通过电动机和卷筒实现 上下；
参
数：
顶枪压力：0.6-1.6MPa； 流量（max）：600NL/min
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⑤测温取样装置
取样装置由固定 钢结构支撑，取样枪 插入钢包预定深度， 停留数秒后抽出。取 样枪可使用钢水取样 探头和测温热电偶， 也可使用测温和测氧 含量的混合型探头。
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2) LF生产模拟
工部全景
①脱 氧
②脱 硫
③去夹杂
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①脱
氧
目 的: 钢中过剩氧与 脱氧剂选择 : [C]反应产生气
脱 氧 元素 对 氧 的亲 和 力 沉淀脱氧 : ＞铁对氧的亲和力；脱氧产 Fe-Si 和 Al 等脱氧 剂与钢中 [O] 反应 , 脱氧产物上浮 , 达到脱氧 物在钢液中的溶解度尽可能 的目的.因产物在钢液内部以沉淀 形态产生 , 故称沉淀脱氧 . 优点 : 脱 小；残留钢中的脱氧元素对 氧速度快 , 操作简单 , 缺点 : 部分脱 钢性能不产生坏的影响；脱 氧产物成为非金属夹杂; 氧元素应在钢液中溶解快、 扩散脱氧 : C 、 Si 、 Mn 等脱氧元素以粉 均匀并经济。 末状加入渣中 ,与渣中（ FeO ）、
基本制度:
渣料加入量8-10Kg/t; 分 批 加 入 , 出 钢 过 程 加 4050%,其余待化渣后分2-3次加入; 炉渣过稠加CaF2,炉渣过稀加 CaO.
常用渣系：
CaO-CaF2；CaO-Al2O3； 碱度4-6