钢铁冶金概论炉外精炼

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。

炉外精炼精技术特点介绍炉外精炼是一种常用于金属加工过程中的精细处理技术，通过在金属液体状态下进行加热、冷却和添加剂的处理，实现对金属质量和性能的改善。

相比于传统的炉内精炼，炉外精炼具有以下几个显著的技术特点。

首先，炉外精炼可以有效减少气体和夹杂物的含量。

传统的炉内精炼常因空气中的氧气和氮气等气体的存在，导致金属表面容易氧化，从而污染金属的质量。

而炉外精炼则能通过在真空或者惰性气体环境下进行处理，有效地排除气体和夹杂物。

特别是对于高温金属的处理，炉外精炼可以避免金属与空气接触引发的二次污染和反应，从而提高金属的纯度和质量。

其次，炉外精炼可以实现金属的均质处理。

在炉外精炼中，可以通过对金属进行充分的搅拌和搅动，使其温度和质量更加均匀。

相比之下，传统的炉内精炼通常只能在局部区域进行处理，很难达到全局的均质效果。

而炉外精炼则通过先进的搅拌设备和技术，可以充分混合金属内部的各种元素，实现更均匀的温度和质量分布，从而提高金属的整体性能和稳定性。

再次，炉外精炼可以实现对金属的精确控制。

在炉外精炼中，可以通过控制加热、冷却和添加剂等处理参数，实现对金属液体的精确控制。

相比之下，传统的炉内精炼往往只能通过简单的加热或者冷却处理来改变金属的性质，对金属的控制程度有限。

而炉外精炼则可以通过精确控制温度、时间和添加剂的浓度等参数，对金属的成分和结构进行精确调控，从而实现更精细的处理和优化。

此外，炉外精炼还具有高效节能的特点。

传统的炉内精炼往往需要在高温气氛下进行处理，这不仅需要消耗大量的能源，还容易导致金属表面的氧化和污染。

而炉外精炼则可以通过真空或者惰性气氛下进行处理，消除了气体的干扰和污染，从而实现更高的能源利用效率和环境友好性。

同时，炉外精炼还可以利用先进的加热和冷却技术，对金属的温度进行精确控制，减少了能源的浪费和热量的散失。

综上所述，炉外精炼作为金属加工过程中的一种重要技术手段，具有气体和夹杂物的减少、金属的均质处理、精确控制和高效节能等突出的技术特点。

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。

炉外精炼工艺技术炉外精炼是一种金属冶炼过程中常用的工艺技术，其目的是提高金属的纯度和质量。

相比于传统的炉内冶炼方法，炉外精炼技术更为高效、环保和灵活。

炉外精炼的基本原理是通过物理、化学和机械作用，将金属中的杂质和其他不纯物质去除，从而使金属变得更加纯净。

这种工艺技术可以应用在各种金属冶炼中，如钢铁冶炼、铝冶炼、铜冶炼等。

常见的炉外精炼方法包括真空处理、气体精炼和湿法精炼等。

真空处理是指在高真空环境中对金属进行处理，通过排除气体和其他杂质，从而提高金属的纯度。

气体精炼则利用特定气体（如氢气）与金属中的杂质发生反应，形成易挥发的化合物，从而将杂质从金属中分离出来。

湿法精炼则是利用溶剂、酸、碱等化学试剂，通过溶解和沉淀的过程，将杂质从金属中去除。

炉外精炼技术的应用使得金属冶炼过程更加灵活。

传统的炉内冶炼方法往往需要针对特定金属和合金开发相应的冶炼设备，而炉外精炼技术则可以适应多种金属的冶炼需求。

此外，炉外精炼还可以对金属进行组分调整，以满足不同规格和要求的产品生产。

与此同时，炉外精炼技术也有助于改善金属产品的质量。

通过去除杂质和其他不纯物质，金属的机械性能、化学性质和物理性能都能得到提高，从而使得金属产品更加耐用和可靠。

除了提高金属产品的质量外，炉外精炼技术还可以减少环境污染。

传统的炉内冶炼方法往往会产生大量的废气、废水和废渣，对环境造成严重的污染。

而炉外精炼技术则通过控制冶炼过程中的气体、液体和固体排放，使得废气减少、废水得到处理和回收、废渣变废为宝，从而实现了资源的循环利用和环境保护。

总之，炉外精炼工艺技术是一种高效、环保和灵活的金属冶炼方法。

它通过利用物理、化学和机械作用，对金属中的杂质和其他不纯物质进行去除，从而提高金属的纯度和质量。

这种技术的应用不仅可以改善金属产品的质量，还可以减少环境污染，实现资源的循环利用。

炉外精炼工艺技术是金属冶炼领域中的一项重要技术手段，它能够在金属冶炼过程中去除杂质和不纯物质，提高金属的纯度和质量。

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。

（填空题）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。

（填空）决定脱气效果的是传质系数和比表面积。

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。

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。

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%。