炉外精炼--钢包炉精炼法

lf炉外精炼工艺流程
LF炉外精炼工艺流程是一种钢铁冶炼过程中的重要工艺，它可以有效地去除钢水中的杂质，提高钢水的质量，从而生产出高质量的钢材。

下面我们来详细了解一下LF炉外精炼工艺流程。

钢水从转炉中倒入LF炉中，LF炉是一种垂直放置的圆筒形炉体，内部有一根垂直的钢包，钢水通过钢包进入LF炉内。

在钢水进入LF炉后，首先进行的是钢水的加热，这是为了使钢水达到适宜的温度，便于后续的精炼操作。

接下来是钢水的精炼操作，LF炉外精炼主要是通过氧化还原反应来去除钢水中的杂质。

在精炼过程中，首先加入氧化剂，如氧气、氮气等，使钢水中的杂质被氧化，然后再加入还原剂，如铝、硅等，使氧化后的杂质被还原，从而达到去除杂质的目的。

在精炼过程中，还需要进行钢水的搅拌，这是为了使钢水中的杂质更加均匀地分布在钢水中，便于精炼操作的进行。

搅拌可以通过气体喷吹、机械搅拌等方式进行。

精炼完成后，需要对钢水进行取样检测，以确保钢水的质量符合要求。

如果发现钢水中仍有杂质，需要进行再次精炼，直到钢水的质量符合要求为止。

LF炉外精炼工艺流程是一种重要的钢铁冶炼工艺，它可以有效地去除钢水中的杂质，提高钢水的质量，从而生产出高质量的钢材。

在实际生产中，需要严格按照工艺流程进行操作，确保钢水的质量符合要求。

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。

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。

炉外精炼介绍炉外精炼技术20 世纪炼钢技术中的革新，主要是纯氧顶吹转炉炼钢法和连续铸钢法。

由于这些实用技术的采用，炼钢生产率飞速提高。

炉外精炼技术是设置在转炉和连续铸钢间的连接工序，这一技术的实用化，大大提高并完善亨利贝塞麦发明的液态炼钢法。

要提高铸钢生产的质量和产量，同样离不开冶金冶炼技术的发展。

炉外精炼技术就是铸件生产中的适用技术之一。

1炉外精炼技术的功能①脱氢、②脱氧、③脱碳、④脱硫、⑤非金属夹杂物的形态控制、⑥成分调整（添加合金）、⑦钢液成分及温度的微调及均匀化、⑧脱氮、⑨脱磷。

针对上述功能，衍生出LF 法、VD法、VOD法、RH法、SKF'法等炉外精炼设备。

但对于各生产厂家具体使用哪种精炼设备，他们会综合考虑冶炼的钢种、生产量、粗/ 精炼的组合等，选择最适合的炉外精练法。

2电炉加钢包精炼炉双联工艺法简介目前，电弧炉炼钢是铸钢件生产中最广泛的炼钢方法之一。

这种方法是利用电弧产生的高温和热能熔化固体炉料，实现冶炼的目的。

在电弧炉炼钢中为了清除钢液中的气体和夹杂物，通常通过脱碳反应形成钢液沸腾，对钢液激烈氧化。

在下一步为了去除钢液中残余的氧，又需要对钢液进行脱氧，因此产生大量的夹杂物，这是电弧炉炼钢难以解决的矛盾。

为了解决这一问题，经过冶金工作者多年努力，摸索出双联工艺法方案。

即将原电弧炉炼钢的两大期-- 氧化期及还原期分别放在电弧炉和钢包精炼中进行，各自独立操作，以达到提高钢液的冶炼质量，提高生产率的目的。

下面是双联工艺法的工艺流程：电炉加料-- 熔化-- 氧化-- 升温-- 出钢--LF 炉接钢液-- 精炼还原-- 微调成分，调整温度-- 出钢-- 喂丝-- 钢液测温-- 钢液浇注。

3双联工艺法的产品质量0.0l%对几个采用双联工艺法的铸钢厂产品质量跟踪：①气体含量：[H]3.5ppm ，[O]40ppm，[N]80ppm；②杂质含量：内。

4材料性能屈服强度增加7%~1l%；抗拉强度增加3%~6%，冲击韧度增加20%一45%；断面收缩率、伸长率基本无变化。

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。

LF 是一种拥有电弧加热装置的炉外精炼方法，于 1971 年由日本特殊钢公司提出，它也被叫做钢包加热炉。

LF 主体是一个带有底吹氩的钢包，来自转炉或者电炉的钢液(无渣)注入到该钢包内，然后钢包被吊车吊运到钢包车上，运往 LF 处理工位。

在水冷炉盖下方提供三相电极，盖上水冷炉盖，加入高碱度的复合渣，然后通电，那末常压下即可达到埋弧加热的效果。

由于 LF 处理方法提供电弧加热、复合渣精炼，吹氩搅拌和合金微调等功能，因此 LF 精炼可达到以下冶金目的：1)通过还原气氛中高碱度复合渣的精炼， LF 有很高的脱硫和脱氧能力，钢液中硫含量和溶解氧可降低到 20PPm 以下，此外夹杂物也可有效的去除。

2) 钢液电弧加热调整钢液温度，加速复合渣熔化；3) 底吹氩方式达到钢液成份和温度的混匀；4) 依靠自动加料系统对钢液进行成份微调。

转炉出钢1) 钢包条件钢包应当干净，不附带任何残存炉渣；此外，换包周期不能多于4 小时，否则钢包必须烘烤加热到 1000-1200℃。

钢包内残存钢液或者炉渣会引起钢包温降，失去的热量需 LF 处理补偿，这些因素在 LF 电脑模型中都需要考虑进去。

2) 挡渣转炉出钢需要进行挡渣，众所周知转炉顶吹终点，钢液中存在一定含量的溶解氧，它与渣中氧保持平衡。

渣中FeO 和 P O 含量很高。

2 5当还原剂加入钢包钢液中溶解氧含量降低，钢渣间的氧平衡被打破，渣中 FeO 含量减小。

因为炉渣的氧化性降低，发生回磷现象。

因此为了阻挠钢液回磷和保证稳定的 LF 加热过程，转炉出钢要求挡渣。

3)合金和造渣剂的添加为保证钢液成份，出钢过程中需加入合金和还原剂。

LF 加热过程钢包精炼工艺包括几个过程，彼此间相互关联。

对于不同钢种，加热操作不尽相同，且处理过程参数均有相关的标准计算模型。

步骤 A：搅拌当钢包抵达 LF 处理位，接通自动快换接头向钢包提供氩气，根据钢种选择不同的吹氩模式。

a) 吹氩量： 150~300Nl/min步骤 B：混匀依据钢种提供不同的混匀方法a) 吹氩量： 300~600Nl/minb) 还原剂：硅铁，铝丸不同混匀模式中，还原剂用量是一定的 (~TS).这个步骤分为两个加热阶段，第一阶段持续 1 分钟，加热速度越慢越好，温度上升大约3℃/min，这是起弧阶段。

第七章 钢的炉外精炼7.1炉外精炼的定义炉外精炼一般是指把转炉、电弧炉中初炼的钢水移到另一个容器中(一般是钢包)，为得到比初炼更高的生产率、更高的质量，而进行的冶金操作。

也称为“二次精炼”。

炉外精炼的冶金操作一般包括：①脱硫；②脱碳；③脱氧（去除氧化物）④非金属夹杂物的形态控制；⑤脱气(包括氢、氮、氧)；⑥成分调整（合金化）；⑦钢水成分及温度的微调及均匀化；⑧脱磷。

为了进行上述的冶金操作，炉外精炼设备具有：①搅拌（气体、电磁力、机械）；②气氛调整（密闭）；③减压或真空；④渣成分调整（添加熔剂）；⑤加热（化学加热和电加热）；⑥添加合金；⑦喷入（粉体吹入）等功能。

表7.1是炉外精炼技术的发展和特点。

表7.1 炉外精炼技术的发展及特点名称技术特点开发年代合成渣渣洗 60%CaO＋40%Al2O3液渣冲混 30年代SAB,CAB,CAS 钢包加盖（罩），吹氩，加合金1974CAS-OB CAS基础上的Al-O2反应提温1983VID 钢包（钢流、出钢）真空脱气 50年代初DH 提升真空脱气1956RH 循环真空脱气1959RH-OB RH真空槽下部增加吹氧1972RH-KTB RH真空槽内顶吹氧1988VOD 真空下吹氧脱碳1965AOD Ar-O2混吹脱碳19681968VAD 低压下电弧加热，吹氩，钢包脱气ASEA-SKF 电磁搅拌，常压下电弧加热，钢1965包脱气LF 常压下埋弧加热，底吹氩1971喷粉（TN,SL）浸入式喷吹渣粉或合金粉 70年代初喂线高速喂入包芯线（合金料） 70年代初SRP 转炉双联-渣金逆流式铁水预处理1982炉外精炼一般可分为两大类：一是钢包处理型炉外精炼法，如RH、钢包喷粉和喂线、CAS 等；二是钢包精炼型炉外精炼炉，如VOD、LF 和AOD 炉等。

炉外精炼技术的特征见图7.1和炉外精炼的功能和工艺目标见表7.2、表7.3。

表7.2 主要精炼装置的功能 工 艺 加热 真空 搅拌合金调整渣精炼 吹氧精炼LF/VD ● ● 〇 ● ● ASEA-SKF ● ● 〇 ● ● VAD ● ● 〇 ● ● ● VOD 〇 ● 〇 〇 ● DH ● ● 〇 RH ● ● 〇 RH-OB 〇 ● ● 〇 〇 ● RH-KTB 〇 ● ● 〇 〇 ● RH-MFB 〇 ●●〇 ●注：：●－精炼功能强；〇－精炼功能弱。