冶金概论-5炉外精炼

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2、 电磁搅拌 、
对钢水施加一个交变磁场， 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 会产生感应电势， 载流钢液与磁场的相互作用产生电磁力， 流，载流钢液与磁场的相互作用产生电磁力，从而驱动 钢液运动，达到搅拌钢液的目的。 钢液运动，达到搅拌钢液的目的。
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5.2.3.3 真空
当冶金反应生成物为气体时， 当冶金反应生成物为气体时，通过减小反应体系的压力即 抽真空，可以使反应的平衡向着生成气态物质的方向移动。 抽真空，可以使反应的平衡向着生成气态物质的方向移动。 因此，在真空下，钢液将进一步脱气、脱碳及脱氧。 因此，在真空下，钢液将进一步脱气、脱碳及脱氧。
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5.2.3.1 渣洗
渣洗法是在出钢时利用钢流的冲击作用使钢包 渣洗法是在出钢时利用钢流的冲击作用使钢包 中的合成渣与钢液混合，精炼钢液。 中的合成渣与钢液混合，精炼钢液。
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5.2.3.2 搅拌
对反应容器中的钢液进行搅拌， 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。 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。 供动能，促使钢液在精炼反应器中对流运动。 钢液搅拌可改善冶金反应动力学条件，强化反应 钢液搅拌可改善冶金反应动力学条件， 体系的传质和传热，加速冶金反应， 体系的传质和传热，加速冶金反应，均匀钢液成 分和温度，有利于夹杂物聚合长大和上浮排除。 分和温度，有利于夹杂物聚合长大和上浮排除。
还有： 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、 操作方便、设备简单、基础投资和运行费用低
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5.2.2 精炼手段定义
精炼手段： 精炼手段： 具有独立性、作用时间可控、 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 称为精炼手段。 特定方法、措施称为精炼手段。
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炉外精炼的特点
任务、要求→常规炼钢炉不能满足→ 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 陷不足→改进办法→出现 特点： 特点： 二次冶金。创造最佳环境，提高效率、 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； 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， 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； 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， 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、 解决了已精炼钢水的再污染、工艺安排矛盾的 问题。 问题。
由于在喷吹法中精炼粉剂粒度小， 由于在喷吹法中精炼粉剂粒度小，进入钢 液后，与钢液的接触面积大大增加。因此， 液后，与钢液的接触面积大大增加。因此， 可以显著提高精炼效果。 可以显著提高精炼效果。
炉外精炼中钢液的精炼剂一类为以钙的化合物（ 炉外精炼中钢液的精炼剂一类为以钙的化合物（CaO 为基的粉剂或合成渣， 或CaC2）为基的粉剂或合成渣，另一类为合金元素如 Ca、Mg、Al、Si及稀土元素等。 及稀土元素等。 、 、 、 及稀土元素等 将精炼剂加入钢液中，可起到脱硫、脱氧， 将精炼剂加入钢液中，可起到脱硫、脱氧，去除夹杂 夹杂物变性处理以及合金成分调整的作用。 物，夹杂物变性处理以及合金成分调整的作用。
钢液在进行炉外精炼时，由于有热量损失， 钢液在进行炉外精炼时，由于有热量损失，造成温度 下降。若炉外精炼方法具有加热升温功能， 下降。若炉外精炼方法具有加热升温功能，可避免高 温出钢和保证钢液正常浇注， 温出钢和保证钢液正常浇注，增加炉外精炼工艺的灵 活性，精炼剂用量， 活性，精炼剂用量，钢液处理最终温度和处理时间均 可自由选择，以获得最佳的精炼效果。 可自由选择，以获得最佳的精炼效果。
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5.2 精炼手段
5.2.1 对精炼手段的要求 5.2.2 精炼手段定义 5.2.3 精炼手段的作用及代表方法
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5.2.1对精炼手段的要求 对精炼手段的要求
主要要求： 主要要求： 独立性－ 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
炉外精炼(Secondary Refining) 第五章 炉外精炼
主要内容
5.1 炉外精炼的特点 5.2 精炼手段 5.3 炉外精炼方法 5.3.1 RH 5.3.2 LF
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钢中杂质元素
钢中杂质元素是指 、 、 、 、 等非金属元 钢中杂质元素是指O、S、P、H、N等非金属元 是指 对某些钢种也包含C）及有色金属（ 、 素（对某些钢种也包含 ）及有色金属（Pb、 As、Sb、Bi、Cu、Sn等）。 、 、 、 、 等 这些溶解在钢中的元素用传统的炼钢方法是 很难除去的，不能达到纯净钢要求的标准。 很难除去的，不能达到纯净钢要求的标准。 由于真空技术的应用， 所引起的白点问题已 由于真空技术的应用，H所引起的白点问题已 基本解决。 基本解决。 P除利用高磷生铁或冶炼超低碳钢种外，多数 除利用高磷生铁或冶炼超低碳钢种外， 除利用高磷生铁或冶炼超低碳钢种外 钢种能达到[P]≤0.03%水平。 钢种能达到 水平。 水平
净化、均匀成分，促进其 所有精炼方法 净化、均匀成分， ⑶搅拌 （除了渣洗） 他冶金反应 除了渣洗） 调温、 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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炉外精炼共有5种精炼手段： 炉外精炼共有 种精炼手段： 种精炼手段 渣洗、真空、搅拌、加热、喷吹。 渣洗、真空、搅拌、加热、喷吹。
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5.2.3 精炼手段的功能及代表方法
精炼手段 功 能 代表方法 同炉、异炉、混合 同炉、异炉、混合VSR RH、DH 、
⑴渣洗 脱S、脱O、去夹杂 、 、 脱气、 ⑵真空 脱气、脱C、脱O 、
采用专门的真空装置，将钢液置于真空环境中精炼， 采用专门的真空装置，将钢液置于真空环境中精炼，可以 降低钢中气体、碳及氧含量。 降低钢中气体、碳及氧含量。 常用的真空装置主要有VD 、RH等。 常用的真空装置主要有 等
2012-4-16/喷吹
喷吹法是用载气（ ）将精炼粉剂流态化， 喷吹法是用载气（Ar）将精炼粉剂流态化，形成气 是用载气 固两相流，经过喷枪，直接将精炼剂送入钢液内部。 固两相流，经过喷枪，直接将精炼剂送入钢液内部。
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5.1 炉外精炼的定义及特点
炉外精炼S.R. (Secondary 炉外精炼 Refining) ：按传统工艺，将常规炼钢 按传统工艺， 中完成的精炼任务（ 炉（转、电）中完成的精炼任务（四脱 ），二去 （S、P、C、O），二去（气体、夹 、 、 、 ），二去（气体、 ），两调整 温度、成分））， 两调整（ ）），部分 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。 或全部地转移到钢包或其它容器中进行。
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C虽是一般钢种的有益元素，但在某些特殊钢 虽是一般钢种的有益元素， 虽是一般钢种的有益元素 中可成为有害元素，因此，要求含量很低. 中可成为有害元素，因此，要求含量很低 N在一般钢种中是有害元素，要求大力降低。 在一般钢种中是有害元素， 在一般钢种中是有害元素 要求大力降低。 O和S是钢中必须大量除去的主要杂质 少数 和 是钢中必须大量除去的主要杂质(少数 是钢中必须大量除去的主要杂质 钢种，如易切削钢等例外:一般低硫钢的 钢种，如易切削钢等例外 一般低硫钢的 S≤0.025％， 有的甚至S<0.01％； S≤0.025％， 有的甚至S<0.01％；中硫 ％；中硫 钢的S=0.04～0.09％；高硫钢的S=0.1～ ％；高硫钢的 钢的S=0.04～0.09％；高硫钢的S=0.1～ 0.3％ )。 ％ 。 钢实际上合金基体与非金属夹杂物组成的复 合材料。 合材料。 生产纯净钢必须进一歩大力降低钢中的w[O] 生产纯净钢必须进一歩大力降低钢中的 以下。 和w[S]，达到 ×10-3%以下。 ，达到5× 以下
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喂丝法是将易氧化，密度小的合金元素置于低 喂丝法是将易氧化， 是将易氧化 碳钢包裹线中，通过喂丝机将其送入钢液内部。 碳钢包裹线中，通过喂丝机将其送入钢液内部。 喂丝法的优点是， 喂丝法的优点是，可防止易氧化的元素被空 气和钢液面上的顶渣氧化， 气和钢液面上的顶渣氧化，准确控制合金元 素添加数量，提高和稳定合金元素的利用率； 素添加数量，提高和稳定合金元素的利用率； 添加过程无喷溅，避免了钢液再氧化； 添加过程无喷溅，避免了钢液再氧化； 精炼过程温降小； 精炼过程温降小； 设备投资少； 设备投资少； 处理成本低。 处理成本低。
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喷吹的功能及代表工艺
喷吹类型 Ar 单一气体喷吹 O2 Ar+O2 混合气体喷吹 H2O+O2 喷 粉 脱硫剂 合金 变性剂 反应剂 作 用 代表工艺 钢包底吹氩 VOD、RH-OB、 、 、 RH-KTB AOD CLU(法国 瑞典) CLU(法国、瑞典) 法国、