炉外精炼说课
第九章 炉外精炼
⑵ LF
LF是当代最主要的炉外精炼设备，以下工艺优点： ①精炼功能强，适宜生产超低硫、超低氧钢； ②具有电弧加热功能，热效率高，升温幅度大，温度控制精度
高等优点；
③具备搅拌和合金化功能，易于实现窄成分控制，提高产品的 稳定性；
④采用渣钢精炼工艺，精炼成本低；
⑤设备简单，投资较少。
LF的精炼工艺主要有三个部分：
钢液从初炼炉出钢，倒入钢包中，将钢包炉吊入搅拌器内， 除掉初炼炉 渣，加造渣料换新渣，电弧加热，待新渣化好与钢液温度合适后，盖上真空盖 进行真空脱气处理，钢包炉自从吊入搅拌器内就开始了对钢液的电磁搅拌。真 空脱气后，通过斜槽漏斗加人合金调整钢液成分，最后将钢液加热到合适的温 度，然后将钢包吊出，直接浇注。整个精炼时间一般在1.5~3.0h之间完成。
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。
⑵ CAS—OB 概念： 在CAS上增设顶吹吹氧枪和加铝九设备，通过溶人钢水内的铝
氧化发热，实现钢水升温，称为CAS—OB工艺。
RH法真空脱气原理
随着技术的进步，随后又开发出了RH-OB、 RH-KTB、 RHPB、 RH-PTB和RH-MFB等。
9.3.4 带有加热装置的炉外精炼
⑴ ASEA-SKF法
ASEA-SKF法是将加热、搅拌、真空等综合在一起的一种炉外精炼法。它是钢 液真空处理进一步发展的结果。
ASEA-SICF法的工艺流程：
① 因为是吹入气体进行精练，设备投资比VOD少2倍以上； ②工艺易掌握，易冶炼超低碳不锈钢； ③钢的质量高，与电炉相比，氢氧含量可分别降低25％～65％和 25％～30%，因是吹氩强搅拌，硫含量很低，可生产不大于 0.001%的超低硫不锈钢。
冶金概论5炉外精炼
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。
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炼钢技术的发展方向
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5.2.3.2 搅拌
搅拌：通过搅拌扩大反应界面，加 速反应物质的传递过 程，提高反应速度。搅拌方 法：吹气搅拌和电磁搅拌。 通常使用的方法有吹 氩搅拌，可以达到脱气（N、H）、 去除夹杂和脱 氧脱碳的目的。
对反应容器中的钢液进行搅拌，是炉外精炼的最基本、 最重要的手段。它采取某种措施给钢液提供动能，促使 钢液在精炼反应器中对流运动。
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5.2.1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
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同炉、异炉、混合VSR
⑵真空 脱气、脱C、脱O
RH、DH
⑶搅拌
净化、均匀成分，促进其 他冶金反应
所有精炼方法 （除了渣洗）
⑷加热 调温、保证精炼时间
LF、SKF、CAS-OB、 AOH
⑸喷吹 高效加入反应剂
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精 炼 的 作 用 及 方 法
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目前，大多数的吹氩搅拌均采用透气砖底吹法。
炉外精炼课件2014
钢包加热系统工艺示意图
1 炉外精炼概述
• ⑤过滤：随着技术的进步出现的一种新的 精炼手段，如利用陶瓷过滤器将中间包内 钢液中的氧化物夹杂等过滤掉。
1.4 炉外精炼方法的分类
• • • • • • • • • • • • 1.4炉外精炼方法的分类 （1）真空处理 真空滴流脱气法 真空吹氩法（VD） 真空提升脱气法（DH） 真空循环脱气法（RH） （2）钢包精炼法 钢包吹氩 CAS法（CAS－OB法和IR－UT法） ASEA－SKF法 VAD法 LF(V)法
1 炉外精炼概述
• 2）深脱碳，用于生产低碳或超低碳钢，可将碳脱到极低 的水平； • 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，提高合金收得率。 • 4）调整钢水温度到浇铸所要求的范围内，最大限度地减 小包内钢水的温度梯度； • 完成上述任务能达到提高质量、扩大品种、降低消耗和成 本、缩短冶炼时间、提高生产率、协调好炼钢和连铸生产 的配合等目的。但是，到目前为止，还没有任何一种炉外 精炼方法能完成上述所有任务，某一种方法只能完成其中 一项或几项任务。由于各厂条件和冶炼钢种的不同，一般 是根据不同吹氩流量，增大钢液的深度均可提高氩气对 钢液的搅拌能。 • 2、电磁搅拌 • 对钢水施加一个交变磁场，当磁场以一定速度切 割钢液时，会产生感应电势，这个电势可在钢液 中产生感应电流J，载流钢液与磁场的相互作用产 生电磁力f，从而驱动钢液运动，达到搅拌钢液的 目的。 • 电磁搅拌能主要决定于磁场强度。而要增大磁场 强度，必须增大输入感应线圈中的电流。
• • • • • • • •
（3）不锈钢液的精炼 真空脱碳法（VOD） 氩氧精炼法（AOD） RH-OB法 CLU法 （4）固定料的添加方法 喷射冶金 喂丝法（WF）
不锈钢的炉外精炼ppt课件
5.2.3.3脱气VOD法因为吹氧脱碳产生钢液沸腾，加上吹氩搅拌，为去 除钢中气体创造了良好的动力学条件。提高VOD脱气效果 的措施有：降低初炼钢液的氢、氮含量，提高冶炼过程的 真空度，增加有效脱碳速度，增大氩气流量，使用干燥的 原材料，尤其石灰应防止吸收水分，减少设备泄漏和浇铸 超低氮钢种时采取保护措施防止吸氮。5.2.3.4造渣、脱氧、脱硫、去夹杂VOD 法利用吹氧产生的高温熔化渣料，形成碱度1.5～2.5 流动性良好的炉渣，添加硅铁、铝、硅钙等颗粒脱氧剂，还原氧化铬同时对钢液进行脱氧、脱硫。 VOD法脱硫率为0～82%,平均为40.3%。不锈钢成品硫含量最低达到0.001 %。
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5.2.3 VOD法的基本功能· VOD具有吹氧脱碳、升温、氩气搅拌、真空脱气、造渣合 金化等冶金功能，适用于不锈钢、工业纯铁、精密合金、 高温合金和合金结构钢的冶炼，尤其是超低碳不锈钢和合 金的冶炼。· 5.2.3.1吹氧脱碳保铬· 真空吹氧脱碳过程可分为两个阶段：高碳区(C>0.05%～0.08%), 脱碳速度与钢中含碳量无关， 由供氧量大小决定。脱碳速度随温度升高、吹氧量增大、真空度提高、吹氧枪位降低而增加，因此，在温度和压力 一定时，可以通过增大供氧量、降低枪位，提高脱碳速度。 但过快的脱碳速度容易导致喷溅和溢钢事故，所以VOD在 高碳区脱碳速度一般控制在0.02%～0.03%/ min。
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· VOD法生产高纯净度不锈钢的技术措施有：· ①精料。初炼炉提供温度1580～1610℃, C:0.30%~0.50%。Si≤0.15%,S≤0.15% 的钢液， VOD 还原期不大量补加合金料。· ②提高冶炼过程真空度。· ③准确控制吹氧终点，杜绝过吹。·④进行真空碳脱氧操作，在温度允许情况下延长真空碳脱 氧时间。·⑤当吹后温度过高时，加冷却剂降温，使还原期不长于25min。·⑥除净初炼渣，合理使用脱氧剂种类和用量，保证高碱度 白渣精炼。
第一节 认识炉外精炼技术
任务2 炉外精炼技术发展的原因
氧气转炉炼钢、炉外精炼和连铸这三项技术被誉为现 代炼钢生产的三大关键技术，也有人称之为冶金史上的三 大技术革命。氧气转炉炼钢和连铸普及面比较广，目前已 具备了相当的规模；而炉外精炼起始于20世纪50年代，进 入80年代以后，直至现在，炉外精炼和铁水预处理技术水 平已成为现代钢铁生产流程水平与钢铁产品高质量水平的 标志，它的发展也朝着功能更全、效率更高、冶金效果更 佳的方向迅速完善。
• • •
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炼钢工作者通过炉外精炼技术可冶炼出具有高质量特 性的钢种以满足实际需要，具体要求如下： （1）精确控制化学成分以保证力学性能稳定。 （2）减少钢中磷、硫含量以改善冲击性能、抗层状拉裂 性能、热脆性，并能减少中心偏析和防止连铸坯的表面缺 陷。 （3）减少钢中氧、氢、氮含量以减少超声波探伤缺陷、 条状裂纹等，并且能改善钢材的制管性能。 （4）使用先进技术精炼钢液以满足对钢质量的各种特殊 需要。例如，控制硫化物夹杂形态以防止氢致裂纹。 （5）控制夹杂物的形状以改善钢的深冲性能和钢的加工 性能。
日本炉外精炼比和连铸比逐年增长的趋势图
中国炉外精炼比、连铸比和吹氩喂丝比逐年 增长的趋势图
早在1986年日本转炉钢的二次精炼比已达到 70.8％； 特殊钢生产的二次精炼比高达94％；现在日本、欧美等先 进的钢铁生产国家，炉外精炼比超过 90 ％， 2004 年日本 转炉钢真空处理比达到72.7%；而新建电炉短流程钢厂和 转炉炼钢厂100％采用二次精炼。
（一）科学技术进步要求提高钢材质量
钢轨、汽车板、钻杆和油井管 、锅炉管 、电机硅钢片 、 耐蚀耐高压钢材 、铅系易削钢、海上采油平台 、原子能 工业、导弹和军工。
提高钢材性能和质量的重点之一是钢的超纯化。提高 钢的纯净度即为降低硫、磷含量，氧化物夹杂量，氢、氮 气体含量和非金属以及微量杂质元素的含量等。对超低碳 钢，碳含量应尽力降低；以硫、磷为例：普通钢要求各低 于0.0低于0.010％甚至0.005％以下，有的还要求 [S]+[P]+[H)+[N]+[O]<70ppm。 钢水超纯化，就大大减轻了产生中心偏析、裂纹、大 型夹杂、气孔、白点和斑疤等缺陷的倾向，使钢组织致密 均匀，改善了连铸坯的表面及内部质量，使钢材性能大为 提高。
炉外精炼培训(LF炉)讲解
优 点：
1.从中间开始搅动，一致的搅拌； 2.最大的钢水静压力 ； 3.很好的钢渣接触，有利于脱硫，脱磷； 4.吸氮和吸氢不多 ，清洁钢水； 5.能够在任何地点搅动钢水 6.比电磁搅拌成本低。
缺 点：
1.耐材消耗多 2.对耐火砖要求严格 3.有底部漏钢的危险
钢包精炼炉水冷件漏水的征兆
1.阵发性地出现黄绿色火焰。 2.渣面上可出现小斑点。 3.炉渣难以还原造白，渣色变化极大。
向铝脱氧的钢液中喂入SiCa线，就能够改变铝氧化物夹杂的形态，钙是 强脱氧剂，进入钢液后很快成为蒸汽，在上浮过程中与钢中氧作用生成 钙的氧化物，CaO与Al2O3结合生成低熔点的钙铝化合物，而且密度变小， 在钢液中集聚上浮排入炉渣，因而可以改善钢液的浇铸性能和钢的质量。
钙处理的选择
1）、钙加人量不足，容易生成高熔点的铝酸钙 ，如 CaO·6Al203， CaO·2Al2 03和 CaO·Al2 03。 2）、钙加入量过多，则会在 CaO·Al203和MnO·A1203的基体上产生更加难 于解决的高熔点物质CaS或(Ca，Mn)S。 3）、为了使钙处理过程中大部分Al203能转变为流动性好的12CaO·7A12O3， 同时又不生成高熔点的CaS。合适的喂入量建议：0.25> [A1]/[Ca]>0.14。
扩散脱氧，是指利用加在炉渣中的脱氧剂与FeO 反应，减少内中FeO含量，破坏FeO在炉渣及钢液 中的浓度平衡，使钢中FeO向渣中扩散转移。也 称间接脱氧，它的优点是使钢液纯净。
炉渣物理性质：
1.炉渣粘度一定时，随着炉渣密度、表面张力的增大，炉渣起泡指数减小， 炉渣起泡性能减弱； 2.当炉渣密度、表面张力一定时，随着炉渣粘度的增大，炉渣起泡指数增， 炉渣起泡性能增强； 3.相对于密度、表面张力而言，炉渣粘度对炉渣起泡性能的影响更大。
《炉外精炼》课程标准
《炉外精炼》课程标准《炉外精炼》是冶金技术专业一门专业核心课程，学生通过学习本课程，了解炉外精炼技术的发展趋势，掌握炉外精炼技术的基本理论，掌握常用卢湾精炼工艺的种类及精炼功能，熟悉炉外精炼技术的实际应用，为今后从事本专业工作打下扎实的理论基础。
前导课程：《冶炼基础知识》、《冶金机械设备基础》、《冶金电气技术及应用》、《烧结矿与球团矿生产》、《高炉炼铁生产》、《炼钢生产》后续课程：《连续铸钢生产》二、课程目标能力目标：通过本课程的学习，使学生能够根据冶炼钢种的冶金要求选择合理的精炼设备，制定合理的精炼工艺，并能够实现炉外精炼工艺与炼钢、连铸生产的合理配合，培养学生分析问题解决问题的能力，使学生具备应用型人才所必须的知识和技能。
知识目标：知道炉外精炼的基本原理；了解炉外精炼的各种方法；理解炉外精炼各种方法的优点和缺点；掌握炉外精炼各种方法的步骤。
素质目标：1.掌握卢湾精炼方法的分类和炉外精炼的任务；2.掌握合成渣洗的精炼作用、顶渣控制和挡渣技术；3.掌握精炼工程中的加热、搅拌、真空处理、喷吹的方法；4.掌握炼钢常用炉外精炼工艺，并能够根据钢种要求确定合理的精炼工艺；5.掌握典型钢种的炉外精炼工艺；6.熟悉炉外精炼耐火材料的选用；7.熟悉与职业相关的劳动保护要求和安全操作规范等；8.能熟练查阅常用手册、国家及行业标准等。
1.师资要求⑴从事本课程教学的教师，应具备以下相关知识、能力和资源。
获得高校教师资格证（专任教师）；熟悉炼钢工艺及精练技术；熟悉相应行业标准和工艺规范。
⑵本课程师资由专兼职教师共同组成。
2.教学硬件设施及配备：多媒体教室1间；校外实习实训基地：2个；每名学生配备必要的劳保用品。
3.教学方法：教学实施过程中采用以学生为主体、以教学项目为载体、以行动为导向的有效教学方法，结合讲授、课件演示、讨论、工艺参观等方法进行教学。
六、课程考核建立过程考评与期末考评相结合的方法。
强调过程考评的重要性。
《工学炉外精炼》PPT课件
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〕
炉外精炼
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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第二节RH法精炼工艺
RH 法
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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。
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
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④成分调整
粗 调： 根据电炉钢水成 分分析确定合金加入 量； 细 调： 在白渣后进行， 此时钢液中各元素充 分均匀和平衡，合金 收得率稳定，易于命 中目标。
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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
第7章炉外精炼
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。
第六章 炉外精炼
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）。
最新22 炉外精炼的理论基础(真空)教学讲义PPT
γ—Fe是面心立方，点阵常数较大，达到0.356nm
氮在γ—Fe中的溶解度是例外，它随温度的降低而升高。这是因为此时有 氮化物(Fe4N)的折出，所以增加了氮的溶解度，又因为该反应是放热的，所以 随温度降低溶解度增大。
如果在铁内除溶解有氢(或氮)之外，还溶解有 其他元素，那么其他元素必然会影响气体的溶解。
22 炉外精炼的理论基础(真空)
2.2 真空 高压 ？？
主要内容
简介 钢液的真空脱气
◆ 钢液脱气的热力学 ◆ 钢液脱气的动力学 ◆ 降低钢中的气体可采取的措施
真空泵抽气能力的选定
溶解了气体的金属放出气体 G金属——G↑ 熔融金属脱气
金属与气体生成的化合物分解放出气体 MG——G↑十M 金属化合物热分解
b．气体原子由溶解状态转变为表面吸附状态； 速率非常快
高温下，
非常快 c．表面吸附的气体原子彼此相互作用，生成气体分子，
d．气体分子从钢液表面脱附；
e．气体分子扩散进入气相，并被真空泵抽出。
2)真空脱气的速率：
钢液脱气t时间后钢 液中的气体浓度
反应界面 积
脱气时间
钢液脱气前钢液中 的气体浓度
脱气钢液 的体积
由此可见，钢液中氢的含量主要取决于炉气中 水蒸汽的分压，并且已脱氧钢液比未脱氧钢液更容 易吸收氢。
如使用未经烘烤的铁合金或未经充分干燥的钢 包、流钢砖等，对于氢的增加就成为不可避免的了。
真空脱气时，因降低了气相分压，而使溶解在 钢液中的气体排出。
从热力学的角度，气相中氢或氮的分压为 l00~200Pa时，就能将气体含量降到很低水平。
真空对这些过程都有利，即加快了反应进 行的速度或是降低反应进行的温度。
钢液炉外精炼工艺课件
。
提高质量
通过炉外精炼工艺，可 以提高钢材的质量和稳 定性，降低生产成本。
02
钢液炉外精炼的种类与 原理
钢包精炼法
总结词
通过在钢包内对钢液进行加热、搅拌、合金化等操作，去除杂质和气体，提高钢 液质量。
详细描述
钢包精炼法是在钢包内通过加热、搅拌、真空脱气、合金化等手段对钢液进行精 炼的过程。通过去除钢液中的杂质和气体，可以提高钢液的纯净度和均匀性，从 而改善钢材的性能。
真空吹氧脱碳法
总结词
在真空条件下向钢液中吹入氧气，通过氧化反应将钢液中的碳含量降低至规定范围。
详细描述
真空吹氧脱碳法是一种通过向钢液中吹入氧气来降低碳含量的精炼工艺。在真空条件下，向钢液中吹 入氧气可以促进氧化反应，使钢液中的碳与氧气结合生成二氧化碳气体，从而达到降低碳含量的目的 。这种方法常用于生产高纯净度低碳钢材。
未来发展趋势
高效化
绿色化
随着能源和环保要求的提高，钢液炉 外精炼技术将向高效化发展，提高生 产效率和能源利用率。
环保要求将推动钢液炉外精炼技术向 绿色化发展，减少废弃物排放和能源 消耗，降低对环境的影响。
智能化
智能化技术将在钢液炉外精炼中得到 广泛应用，实现工艺参数的实时监测 和自动控制，提高产品质量和稳定性 。
应用案例二：建筑用钢的精炼
案例概述
通过钢液炉外精炼工艺，提高建 筑用钢的强度和延展性，满足高 层建筑、大跨度桥梁等建筑的建
造需求。
工艺流程
钢液→精炼处理→连铸→轧制→ 钢材产品。
技术特点
采用夹杂物去除、合金元素调整 等精炼技术，优化钢材的显微组 织和相组成，提高钢材的综合性
黑色冶金技术《炉外精炼教案7》
知识目标：1.熟悉VD法的开展历程2.掌握VD炉的设备组成3.理解LF炉与VD炉的衔接过程以及特点能力目标：通过对VD炉精炼进行学习，能够将LF炉与VD炉结合起来理解，并且将各种设备组合起来，通过不同的工艺来满足不同钢种的需要。
知识点和难点：知识点真空设备，VD设备，工艺流程，冶炼效果，LF 与VD法的配合难点工艺流程，冶炼效果学时要求:课堂讲授3学时，学生课下自学总结不少于3课时，并做简要课堂汇报。
一、课堂讨论：如何造成高温冶炼的真空环境？〔10分钟〕二、授课内容八、LF-VD〔一〕VD法1、早期的真空脱气设备早期精炼设备的使用目的就是使钢水脱气。
最早的真空脱气设备即为现在人们将其称为VD〔Vacuum Degassing〕的炉外精炼设备。
早期的这种真空脱气设备主要由钢包、真空室、真空系统组成。
根本功能就是使钢水脱气。
因为没有加热功能，所以出钢时要使钢水过热，过热温度根据炉容量的不同而不同。
较大的炉子过热温度可以小些；较小的炉子过热温度要大一些。
现在看起来这种钢水处理设备是比拟简单的，但是它却带来了一个炼钢技术的新时代，是人们掌握清洁钢生产技术的开始。
早期的钢包脱气设备存在的一个特别明显的问题是钢水没有搅拌和加热。
当钢水容量较大时，钢包底部的钢水难以自上而下的完全发生脱气反响。
钢中w与沸腾层高度H的关系见表19，它说明脱气反响确实发生在钢水外表层，因此较大容量的钢包处理效果较差。
向钢包内参加合金会产生较大的温度降，合金也难以均匀。
表19 钢包真空处理时钢中氧含量与沸腾层高度的关系〔残p＜20212、脱气设备的初步改良为了克服钢包不能搅拌的问题，钢包上安装了吹气用的塞棒。
更进一步的改良是在钢包底部安装了透气砖；在钢包上装配了电磁搅拌装置。
搅拌气体一般是氩气。
因为氩气不溶解于钢水，不会形成对钢质量有害的夹杂物。
当氩气吹入钢水时，氩气气流就会上升，带动钢液循环运动，保证钢液充分脱气。
参加钢水中的合金在这种搅拌的作用下很快均匀。
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知 识 、 能 力 、 素 质
课 程 体 系
专业基础课程
专业核心课程
专业拓展课程
业务规格
专业人才培养方案
专业建设委员会专家研讨
二、课程的地位和作用
1、课 专业方向课(专业核心 …… 课程) 技术平台课(专业基础 课程) 素质平台课(公共基础课程)
…… ……
……
教学方法与手段的运用
教学方法与手段
1、理论讲授
2、案例分析
3、课堂讨论
4、视频播放
3、课堂讨论 为了使学生更为主动的学习，更为积极的思考问题，充分利用移动互联网资源， 及时布置任务，由学生自己查找相应资源，在老师指导下，师生、同学之间互相 讨论回答问题，调动和培养学生自学能力，分析能力，协作能力。通过讨论，学 生对所思考的问题都有了深入地思考，很好的达到了教学目标
（1）培养学生的沟通能力及团队 协作精神。 （2）培养学生分析问题、解决问 题的能力。 （3）培养学生良好的职业道德和 吃苦耐劳的精神。 （4）培养学生的质量、成本、安 全意识。
四、教学内容、学情分析、教学 方法及考核方法
1.教学内容
教学内容的针对性
企业职业岗位要求 国家职业资格标准 后续课程学习要求
一个公共技术平台下的基础能力模块及职业基础能力模块+多个面向岗位(群)专业方向 (知识+技能)模块”
2、课程的性质
《炉外精炼》是冶金技术专业一门核心学习领域，是高职高专冶金 技术专业的一门专业必修课程。它构建于《冶金物理化学》、《金属 学》、《烧结矿与球团矿生产》、《炼铁原理与工艺》、《炼钢原理与 工艺》等学习领域基础上，后续学习领域为《连续铸钢生产》等。其对 应的工作任务是使学生了解炉外精炼的发展动态；掌握炉外精炼的理论 基础、各种炉外精炼方法的工作原理、特点、工艺参数、精炼效果；根 据冶炼方法和钢种选择适宜的炉外精炼方法，并能熟练地操作设备，对 其进行检查、维护和一般故障的判断；具备精炼工的基本技能；使学生 初步具备高等技术人才应有的生产操作的技能、独立分析问题和解决现 场实际问题的能力，以及组织安全生产的能力。该学习领域的实践性很 强，是冶金技术专业学生就业的主要工作领域，对学生毕业后工作具有 重要的作用。
5-2 教学方法与手段
教学方法与手段的运用
教学方法与手段
1、理论讲授
2、案例分析
3、课堂讨论
4、视频播放
4、视频播放 在操作炼钢实训软件的基础上，结合在工厂LF精炼炉的实习，播放几种典型精 炼设备渣洗的过程，虽然没有亲自动手操作，但是对他们快速掌握操作起到铺垫作 用。使学生在相关内容的应用能力方面得到了很大的提高，体现了这门课的实践运 用性。
《炉外精炼》 说课
教师：HSY
课程基本信息表
课程名称 课程性质
炉外精炼
必修
课 型
适用专业 学 分 学 时
理论
冶金技术
3 32
一、课程的产生及依据
主要
内容
二、课程的地位和作用
三、课程的教育目标 四、教学内容、学情、教法及考核
五、教学模块展示
一、课程的产生及依据
公共基础课程 企业 调研 毕业生 调研 培 养 目 标 及 就 业 岗 位
教学内容的适用性
职业素质、专业能力、学习 能力、工作态度、安全规范 操作、质量意识。
教学内容及课时分配
知识板块
课题1一 课题2 课题3 课题4 课题5 课题6 课题7 课题8
教学内容
炉外精炼概述 合成渣洗 加热 搅拌 真空处理 喷吹 五种手段动画模拟 典型精炼工艺
总时数
3 4 2 3 3 3 2 6
教学方法与手段
1、理论讲授
2、案例分析
3、课堂讨论
4、视频播放
2、案例分析 在教学中运用大量案例进行分析，对于一定成分的钢水，应用某种成分的合成 渣渣洗之后，能到到的效果是什么？通过案例教学使学生真正理解合成渣洗在精炼 中的作用，知道渣洗要遵循的原则和灵活性，体现了这门课的实践性。
5-2 教学方法与手段
五、教学模块展示
5-1、教学组织 教学模式教学过程
教学单元 1 3
教学目标：
课题2
合成渣洗
理解和掌握合成渣洗的原理和作用
2 3
内容定位： 合成渣洗是炉外精炼最早和最基本的手段， 对钢水的脱硫脱氧效果明显，灵活记忆重点掌握
3
实施步骤及时间分配（4学时）
4 3
组织方法
课题2 实施步骤及时间分配
合成渣洗
教学方法与手段
1、理论讲授
2、案例分析
3、课堂讨论
4、视频播放
1、理论讲授 对于合成渣洗的理论部分，包括概念、性能、组成、用途、图表等内容，主 要使用课堂理论讲授为主，应用多媒体设施，扩大信息量，提高其生动性，同时， 结合转炉炼钢造渣，分析其异同，体现知识的系统性，积极调动学生学习的积极 性。
5-2教学方法与手段 教学方法与手段的运用
理论课时数
3 4 2 3 3 3
4
课题9
炉外精炼的应用及复习
6
4
教材及教辅资料
普通高等教育“十一五”国家级规划教材（高职高专教育） 《炉外精炼》(第一版) 教学参考资料： 1、北京科技大学网络课程 2、网上下载的精品课程、视频 3、《炉外精炼500问》周兰花等主编
教学重点：
1、各种炉外精炼方法的操作工艺； 2、五种精炼手段的精炼原理。 教学难点：
教学单元
概念 分类 目的 基本操作
概述
合成渣洗
理化性能
几种典型合成渣成分 合成渣物理性能及特点 合成渣化学性能及特点
合成渣的精炼作用
乳化
脱硫
脱氧 去除夹杂物
5-2 教学方法与手段 教学方法与手段的运用
教学方法与手段
1、理论讲授
2、案例分析
3、课堂讨论
4、视频播放
5-2 教学方法与手段 教学方法与手段的运用
三、课程的教育目标
一 知识目标
1、能掌握炉外精炼的理论知识及各种炉外精炼方法的工作
原理、特点、工艺参数、精炼效果；
2、能根据工艺规程，正确进行吹氩搅拌、真空脱气、真空
脱碳、真空脱氧以及炉外精炼的加热、喷粉等精炼工艺操作；
3、能正确控制炉外精炼过程中钢液成分和温度； 4、能对炉外精炼生产设备进行正确的使用与维护； 5、能正确处理炉外精炼过程中常见故障、事故及质
3、教学组织 教学模式 教学过程
实习
教学 模式
理论讲授
多媒体
案例分析
4、考核方法
考核学生学习成绩应加强平时训练与考察。采用多 级测评，平时作业15%、考勤15%、课堂互动环节30%、 期末考试（开卷）占总成绩的40%。由于平时的训练和 考察加强了，因而在课程教学期间学生能投入其中， 较牢固地掌握所学知识，并能提高学生解决问题的能 力、拓展思维，在同学的相互讨论中取长补短。
感 谢 各位领导 的 聆 听 欢迎给出批评与指正
量问题；
二、 （1）具有对生产工艺 分析、展示、评价和解 决实际问题的能力； （3）具有自学能力、 自我发展能力和开拓创新 精神；
能力目标
（2）具有获取、分析、 归纳、交流、使用信息 和新技术的能力； （4）具有根据炉况， 合理调整操作参数的能 力；
理论知识的实际应用
三、
素质目标
基 于 企 业 文 化 的 综 合 素 质 分 解
1、五种精炼手段的精炼原理
2.学情分析
学情 分析 1、学生基础较 差，还有部分 文科生理解和 接受抽象知识的 能力较差。 2、大多数学生 学习态度较端正， 但学习自觉性差， 容易走神。 学习 难度 1、抽象思维的 建立。 2、学习兴趣的 培养。 学习 方法 1、自主探究法： 课前要求学生 先预习，自主 学习新知识。 2、勤劳多练法： 上课认真听； 独立完成作业
3、专业常识的 累积。
在教学过程中重视学法的指导。让学生从机械的“学答”向“学 问”转变，从“学会”向“会学”转变，成为学习的主人。
本课程理论知识多，学生的学习积极性不大。针对此种情况 ，处理方法如下：
启发式教学 师生互动、充分利用互联网资源
发起企业参观、现场调查活动
提 高 学 生 综 合 素 质