LF钢包精炼炉最优经济配料研究
LF精炼炉技术资料简介
国内电炉钢厂在引进大型电弧炉的同 时也引进或增建了与电炉相匹配的LF精炼 炉装置,其目的在于增产扩产。电炉传统工 艺(熔化→氧化→还原→出钢）的冶炼周期 过长,影响电炉的生产能力和电炉的全连铸 生产。匹配LF以后,电炉的主要任务是: 熔 化及氧化,而还原期的脱氧、脱硫、调温、 合金化及去除夹杂物五大任务,将由LF精炼 炉完成。从而解放了电炉生产力,为电炉厂 全连铸生产创造了良好的工序协调条件。
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主要工艺特点： 工艺特点： 工艺特点 深脱硫功能： 深脱硫功能：成品 〔S〕≤10ppm 深脱氧功能：成品 深脱氧功能： 〔O〕≤15ppm 控制夹杂物形态： 控制夹杂物形态： 钢帘线处理 电极升温： 电极升温：降低转 炉出钢温度， 炉出钢温度，协调 工序物流
设计的主要功能： 设计的主要功能：
德国 中国 中国 日本 英国 德国
蒂森克虏伯
400 300
武钢 京浜 British Steel Teeside Ekostahi
250 250 265 245
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LF炉精炼钢水的基 本原理如图所示，在保 持钢包内还原性气氛条 件下，用电弧加热高碱 度炉渣，边造渣边完成 脱氧、脱硫等一系列炉 渣精炼，该工艺不仅能 精确地控制化学成分和 温度，而且通过合成渣 精炼具有脱硫、脱氧及 夹杂物变性等功能。
具备深脱硫及深脱氧功能， 可批量生产［ 1 、 具备深脱硫及深脱氧功能 ， 可批量生产 ［ S ］ 20ppm [O]≤30ppm的钢种 ppm、 30ppm ≤20ppm、[O]≤30ppm的钢种 2、设备上具备防止增氮的措施 3、具备减少钢中夹杂物和控制夹杂物形态的功能 4、主电回路设计中考虑了保护系统，确保电网安全 主电回路设计中考虑了保护系统， 并配有先进的自动化配置和相应的环保措施 5、具有确保连铸连浇和调节炼钢生产节奏的功能 6、高的劳动生产率和最低的LF处理精炼成本 高的劳动生产率和最低的LF处理精炼成本 LF
低碳含铝钢LF炉精炼工艺及精炼渣的优化
第29卷 增刊1 北 京 科 技 大 学 学 报 Vol.29 Suppl.12007年 6月Journal of University of Science and Technology BeijingJun 2007收稿日期：2007−03−06 修回日期：2007−04−10 作者简介：王谦(1966⎯)，男，教授，博士低碳含铝钢LF 炉精炼工艺及精炼渣的优化王 谦 何生平重庆大学材料科学与工程学院，重庆400044摘 要 针对低碳含铝钢转炉生产的粗钢水[O]含量高和钢水[C]低的特点，提出了采用CaO-Al 2O 3的LF 炉精炼渣系．为兼顾脱硫和吸收同化夹杂的需求，可选取(质量分数)CaO=55%∼60%, SiO 2=4%-7%, Al 2O 3=28%∼32%, MgO=4%∼8%, CaO/Al 2O 3=1.7∼1.9作为LF 炉精炼终渣组成．出钢过程中采用渣洗工艺向钢包内加入大部分精炼渣、出钢末期对转炉下渣还原处理的造渣模式，结合足够的软吹Ar 时间，对16MnR 进行精炼，得到了脱硫率为61.8%，铸坯T[O]为22×10−6，铸坯中大型夹杂总量为15.68 mg/10 kg 钢的良好冶金效果． 关键词 LF 炉；精炼；低碳钢 分类号 TF777.1随着连铸技术的发展和对钢质量要求的不断提高，钢包精炼炉（LF 炉）在炼钢工艺中起到越来越重要的作用．钢包精炼炉除了采用还原气氛埋弧加热、透气砖吹氩搅拌等技术外，还引用了合成渣精炼技术，达到对初炼钢水进一步调质的作用[1-2]．通过采用高碱度、高还原性精炼渣料可以进一步脱除钢中硫、氧[3]；合成渣料熔化成渣后形成部分泡沫渣，可对电弧进行埋弧加热操作，减少了电弧对包衬和包盖耐火材料的损坏；LF 炉通过底部吹氩搅拌，促使钢中杂物聚集上浮，与熔渣接触被吸收，可以精炼和净化钢液；电弧加热过程电极周围空气中的水分子、氮气极易电离而进入钢液使气体含量增加，通过渣层覆盖钢液，可以有效地防止吸入气体；与脱氧制度配合，对夹杂物进行变性和无害化处理．但是，要充分发挥精炼渣的作用，必须针对不同的钢种，合理设计精炼渣成分，并且在精炼渣的加入制度、LF 精炼炉操作工艺方面协调配合，才能达到预期效果．近年来许多钢厂采用LF 炉生产低碳含铝钢，如08Al 、ML08Al 、16MnR 等钢种，常反映出钢水脱硫效率较低、铸坯夹杂总量较高、脆性夹杂较多、钢水增氮较多等问题．从表象看来，LF 炉及其精炼渣似乎未发挥出应有的作用．针对这些问题，本文结合生产试验研究，提出相应的解决办法．1 低碳含铝钢粗钢水特点08Al 或ML08Al 是最典型的低碳含铝钢，成品钢[C]＝0.06%∼0.08% (质量分数)，钢中酸溶铝[Al]=0.02%∼0.06%，而16MnR 、A36等钢种，虽然[C]=0.15%∼0.18%，而酸溶铝含量也在上述范围内．这些钢中含有一定量的酸溶铝，主要是为了细化晶粒、提高韧性[4]．采用转炉冶炼这些钢种，出钢时的粗钢水具有以下特点：(1) 转炉出钢钢水[C]含量较低，[O]含量较高，常达到500×10−6∼800×10−6．要将钢水氧脱至较低的水平，则需脱除的氧多，生成的脱氧产物量也多．(2) 转炉终渣FeO 高，若下渣量过大则对后续精炼造白渣工艺带来很大的危害．(3) 在允许增碳量很少的限制下，出钢过程或LF 炉内很少采用电石、碳化硅脱氧，主要采用铝锰铁、钢芯铝、铝块等脱氧，部分钢种允许较高硅含量则采用硅铁或硅锰合金脱氧．若脱氧剂配置不当，使脱氧反应生成的脱氧产物为高熔点固相夹杂，未充分上浮排除，则残留在钢水中危害较大．(4) 粗钢水中作为表面活性元素的[O]含量高，有利于减少出钢过程钢水吸氮[5]，避免大幅度增[N]，因此，对于[N]含量要求较低的钢种，出钢过程不宜大量采用强脱氧剂．更不宜采用电解铝生产过程中产生的铝灰等渣剂，因其氮含量较高．另外，从下式可知，为了加强钢水脱硫，需要Vol.29 Suppl.1王谦等：低碳含铝钢LF 炉精炼工艺及精炼渣的优化 • 15 •尽快对钢水脱氧并造好还原性精炼渣，以降低氧活度α0，同时采用硫容量较高的精炼渣系．除此之外，通过分析钢水成分对硫活度系数f S 的影响，发现钢中[C]对[S]的活度相互作用系数CS ε=6.45，即钢中[C]含量越高，硫活度系数f S 越高，反之就越低，因此与中高碳钢相比低碳钢精炼过程脱硫难度更大．若要求成品钢中[S]较低，则最好采用预脱硫铁水冶炼或对钢水进行专门的深脱硫处理．S lg lg{(%S)/[%S]}L ==S S 0lg lg lg 465/964C f T α+−−− (1)其中，L S 为硫的分配比，C S 为精炼渣硫容量，T 为绝对温度(单位：K)．根据低碳含铝钢的上述特点，应有针对性地设置LF 炉精炼工艺和精炼渣．2 LF 炉精炼渣终渣的设定范围LF 炉常用的精炼渣有CaO-CaF 2、CaO-SiO 2、CaO-Al 2O 3等渣系．由于CaO-SiO 2渣系脱硫能力较弱，并且低碳含铝钢中酸溶铝较高，对渣中(SiO 2)有还原作用，因此在低碳含铝钢上难于采用CaO-SiO 2渣系．由铝脱氧生成的Al 2O 3较多，这些产物在精炼渣中可达到10%以上的含量．因此，低碳含铝钢精炼渣也不太可能采用CaO-CaF 2渣系，而是更多地倾向于采用CaO-Al 2O 3渣系．为了使精炼渣具有较好的脱硫效果和有利于对上浮Al 2O 3等脱氧产物的同化和吸收，常将精炼终渣成分选定在CaO-Al 2O 3-SiO 2相图的12CaO ⋅7Al 2O 3生成区域，在该区域(见图1[6])，Al 2O 3含量为30%左右或CaO%/Al 2O 3=1.8左右时存在L S 较高的区域，并且在该区域精炼渣熔点较低，有利于与夹杂的结合．更重要的是，在这种渣系条件下由SiO 2引起的钢水中[Al]的再氧化趋势能得到抑制．所以，设计精炼终渣组成为：CaO=55%∼60%, SiO 2=4%∼7%, Al 2O 3=28%∼32%, CaO/Al 2O 3=1.7%∼1.9%．本文采用上述方法设计ML08Al 精炼终渣组成，统计了30炉生产数据，LF 终渣成分为： 51%∼62%, SiO 2=4%∼8%, Al 2O 3=24%∼32%, MgO=5%∼8%，基本处于设计范围．从精炼过程看，化渣情况良好，脱硫率平均为62%，LF 出站钢水[S]平均为13×10−6，达到钢种对硫含量控制的要求．3 LF 炉精炼渣造渣方式及精炼工艺制度的优化配套在转炉－LF 炉－连铸生产流程中，生产节奏都相对较快，一般LF 炉处理钢水的节奏允许时间为25∼45 min ．在短时间内要使精炼渣充分熔化、形成还原性白渣，达到脱硫和吸收Al 2O 3脱氧产物的目的，就需要充分利用出钢及精炼过程的各种条件为上述反应创造良好的动力学条件．图1 CaO-Al 2O 3-SiO 2三元渣系硫分配比(1600°C ，[Al]=300×10−6,(MgO)=5%)[6]为了获得上述精炼终渣成分，通常需要向钢包中添加含CaO 、Al 2O 3的造渣材料．常用的造渣材料有石灰、铝矾土、废碎耐火砖块、铝酸钙预熔料等．选择造渣材料的基本原则是：(1) 造渣材料尽可能含有精炼渣所需的各种组分、熔点较低，便于快速成渣．使用铝酸钙预熔料或含P 、S 较低的精炼渣返回料是较好的选择.(2) 在不产生粉尘的前提下，尽量避免使用块度大的材料.(3) 少用或不用在钢水中溶化成渣速度慢的材料.(4) 来源方便、价格合理、对包衬浸蚀弱和不污染环境的材料．根据钢水[O]含量和脱氧剂用量可以估算出生成的脱氧产物数量，并在统计获得的转炉下渣量基础上，按终渣总量（脱硫和覆盖钢液面需要）和成分要求粗略计算出各种造渣材料用量，然后经过取样分析和修正，就能得到合理的造渣材料用量配比．为了加快成渣速度，为脱硫和吸收及排除夹杂提供足够的时间，采用出钢渣洗是一个较好的方案[7]．在出钢末期加入还原剂对转炉下渣作还原处理．这样，在出钢结束或LF 处理初期就能很快形成白渣，对脱硫和吸收夹杂均有利．在钢水经过8∼15 min 的加热升温后，钢中[S]得到了有效的去除，精炼工艺就可转入软吹镇静阶段．表1列出了本文研究的某厂生产16MnR 时的精炼渣终渣成分．表2为不同精炼模式，即不同造渣方式和软吹Ar 弱搅制度下钢水及铸坯质量的试验对比结果．表2中，软吹Ar 时间、钢水和铸坯T[O]及钢水脱硫率（根据转炉终点和LF 出站钢水• 16 •北 京 科 技 大 学 学 报 2007年 增刊1硫含量数据计算）各统计了56炉钢的数据，钢水及铸坯夹杂总量各抽取和测试了5炉钢的数据．从表2中可以看到，改进造渣制度以及增加软吹时间后，LF 炉出站钢中T[O]为29×10−6，较改进前下降60%左右；铸坯T[O]为22×10−6，较改进前下降42%；铸坯中大型夹杂总量为15.68 mg/10 kg 钢，较改进前下降约67%，从脱硫看，优化精炼渣组成和改进造渣制度后，钢包渣结块现象消失，脱硫率也提高45%；铸坯和钢水质量得到提高，连铸过程较改进之前更为顺畅．表1 16MnR 不同精炼模式下LF 炉终渣成分(质量分数) % 精炼模式 CaO SiO 2 Al 2O 3 MgO FeO+MnO S 模式1 50.81∼53.72 12.02∼15.93 24.13∼31.77 4.21∼7.42 0.78∼2.36 0.20∼0.29 模式250.69∼61.82 4.54∼8.73 26.43∼33.56 4.53∼11.21 0.56∼2.40 0.43∼0.85表2 某钢厂16MnR 钢水及铸坯质量T[O] / 10−6夹杂总量 / (mg ⋅(10 kg 钢)−1) 精炼 模式 造渣 方式 软吹Ar 时间 / min 进站 出站 铸坯 进站 出站 铸坯 脱硫率 / ％模式1LF 处 加入 5∼8117 78∼157 73 67∼88 38 19∼59 ⎯91.8 31∼152 47.41 10.8∼146.2 33.8 24.4∼44.4 模式2 出钢 加入12∼18 35.7 27∼4229.8 20∼4422 18∼29⎯⎯15.68 8.25∼25.5661.8 29.4∼71.8备注：LF 钢水量为75∼80 t ，表中分子数据为平均值，分母数据为统计的数据变化范围．4 结论(1) 设计低碳含铝钢精炼渣时，应考虑转炉出钢粗钢水[O]含量较高导致脱氧产物生成量多、钢水[C]含量较低对脱硫不利等因素，确保净化钢水和脱硫的需要．(2) CaO-Al 2O 3渣系较适合作为低碳含铝钢的精炼渣，兼顾脱硫和吸收Al 2O 3夹杂的要求时可选取CaO=55%∼60%, SiO 2=4%∼7%, Al 2O 3=28%∼32%, MgO=4%∼8%, CaO/Al 2O 3 =1.7∼1.9作为LF 炉精炼终渣组成．(3) 在出钢过程中采用渣洗工艺向钢包内加入大部分精炼渣、出钢末期对转炉下渣还原处理的造渣模式，结合足够的软吹Ar 时间，对低碳含铝钢可达到良好的精炼效果．用该工艺精炼16MnR ，得到了脱硫率为61.8%，铸坯T[O]为22×10−6，铸坯中大型夹杂总量为15.68 mg/10 kg 的冶金效果．参 考 文 献[1] 刘浏. 炉外精炼工艺技术的发展. 炼钢，2001, 17(4): 1 [2] 汪学瑶．二次精炼－钢包精炼. 特殊钢，1998, 19(4): 1 [3] 王展宏．钢包炉(LF)精炼渣的作用和特性分析．钢铁研究，1996,(3): 11[4] 孙珍宝，朱谱藩，林慧国，等．合金钢手册(上册)．北京：冶金工业出版社，1984[5] 傅杰．钢冶金过程动力学．北京：冶金工业出版社，2001 [6] Riboud P V and Vasse R. Cleanness assessment of high qualitysteels produced by RH treatment. Rev. de Métallurgie-CIT , 1985, 82: 801[7] 曾加庆, 罗廷樑, 刘浏，等．转炉出钢过程中脱硫及钢中夹杂物改性．钢铁研究学报，2005, 17(2): 12Optimization of LF refining process and slag for low carbon aluminum containing steelWANG Qian , HE ShengpingCollege of Materials Science and Engineering, Chongqing University, Chongqing 400044, ChinaABSTRACT Ladle furnace (LF) refining slag plays an important role in desulfurizing and inclusion removal from steel. According to the high [O] content and low [C] in the initial liquid steel from BOF (basic oxygen fur-nace) furnace, the CaO-Al 2O 3 slag system was suggested to use in the LF refining of low carbon aluminum con-Vol.29 Suppl.1王谦等：低碳含铝钢LF炉精炼工艺及精炼渣的优化• 17 •taining steel. To enhance the desulfurizing and inclusion absorption for the liquid steel, the compositions of the final refining slag in LF can be chosen as: CaO=55%-60%, SiO2=4%-7%, Al2O3=28%-32%, MgO=4%-8% (mass fraction), and CaO/Al2O3=1.7-1.9. During the tapping, most of the refining slag was added into the ladle to real-ize slag filtration. The oxidizing slag tapped into the ladle from BOF was reduced in the end of tapping. And enough time was kept to killing the liquid steel with Ar soft blowing. By all of above methods, the steel grade of 16MnR was refined with a better result as: the desulfurizing ratio was 61.8%, the total oxygen content T[O] in slab decreased to 22×10−6, and the macro inclusions (≥50 µm) in slab also dropped down to 15.68 mg/10 kg steel. KEY WORDS ladle furnace (LF); refining; low carbon steel。
LF精炼工艺和效果的研究
LF精炼工艺和效果的研究摘要：炉外精炼技术能使传统炼钢法难以生产的许多高质量钢种、各种特殊用途钢都可以以非常经济的方法大量生产, 并使钢内气体含量、夹杂物含量与形态、成分偏差等影响质量的因素均达到前所未有的水平, 进而大大改善了钢的化学与机械性能, 取得巨大的经济效益, 发展极为迅速。
炼钢生产过程中，LF 炉精炼后的钢渣具有自由CaO 含量大、碱度高和还原性强的特点，回收LF 炉热态余渣用于脱硫，渣中硫含量会有所升高，说明LF 炉精炼后的热态钢渣硫含量仍可提高，仍具有一定硫容量。
本文分析了LF精炼工艺和效果。
关键词：LF；精炼工艺；效果；LF 炉由于工艺流程简便, 精炼成本相对较低,已成为开发品种、提高质量的主要精炼设备之一。
国内大量厂家采用转炉-LF 炉-连铸的生产工艺路线, 但发挥LF 炉精炼作用的却不多, 仅用其均匀成分和升温。
某钢厂结合自身生产工艺实际, 采用合理控制精炼周期、快速造白渣、精确调整成份等手段, 在较短的时间内使LF 炉充分发挥其精炼效果, 钢材实物质量达到国内先进水平, 有效的实现了转炉-LF 炉-连铸低成本生产优质钢的新生产模式。
一、LF 炉精炼工艺流程及周期控制1.工艺流程。
到精炼站、加第一批渣料、脱氧剂、送电7min 、取样、测温、加第二批渣料、脱氧剂、送电10～15 min 、取样、测温、调整成分、升温至合格温度、氧含量、出站钙处理、连铸。
2.LF 炉处理周期。
LF 炉的处理周期是指钢包进入加热位至精炼完毕钢包离站所用的全部时间。
处理周期不仅受钢水条件的影响, 同时也受上下工序的制约。
LF 炉的处理周期包括处理时间和缓冲时间目前, 国内LF 炉处理周期一般在40～60min 。
我厂由于LF 炉布局问题, 辅助时间较长,且连铸能力远远大于LF 炉, LF 炉周期必须控制在25～35min 以内, 才能使连铸拉速维持在正常水平。
因此, 为保证与连铸匹配和精炼钢水质量,就得采取各种措施来缩短LF处理周期:一是进站钢水的条件稳定, 温度和带渣量符合标准;二是控制好处理时间, 其关键是统筹兼顾、合理安排。
预熔型LF钢包炉精炼渣研究
长效缓式脱氧剂
作用:可同时代替 起弧渣 LF炉精炼渣 大部分铝,碳等脱氧剂 • 深脱氧 深脱硫 大量去除夹杂 • 加入方法:从高位料仓分期加入 • 加入量:3～5Kg/T.S
强、弱长效缓释脱氧剂
• 用途:深脱氧脱硫钢及特殊钢生产时应用 • 缓释脱氧剂的理化性能指标: 强缓: (%) Al CaO Al2O3 MgO CaF2 SiO2 C 烧减 25~30 23~27 12~16 8~10 3~5 ≤5 ~5 ≥ 5 弱缓( %) 7~10 24~28 18~22 8~10 3~5 ≤5 10~15 ≥25 堆比重:≯1.0g/cm3 粒度:经造球处理后的粒度为5~20mm
开发预熔精炼渣的目的和意义
(1) 熔化温度明显低于机械混合渣，且具有低熔 点，高熔速，起泡性能好的特点。 (2) 仅吸收很少的能量就可快速形成液态渣，具 有良好的铺展性，覆盖钢液面，使钢液与空 气隔离，减少了钢水吸收H2-O2-N2 。 (3) 它允许根据各厂现场条件用石灰准确调整炉 渣，以形成高碱度的液态石灰饱和渣。 (4) 避免使用萤石(它对环境及耐材都有害)
预熔型LF钢包炉精炼渣研究
背景资料
• 以前国内外以采用CaO-CaF2二元渣系或CaOCaF2-SiO2三元渣系为主。 前者成渣迅速并能 较好脱硫，但对钢包内衬的侵蚀严重，降低钢 包的使用寿命，其埋弧效果不理想，氟化物对 环境的污染也不可忽视。后者也是在前者的基 础上为解决质量问题发展起来的。 • CaF2 与CaO 作用形成低熔点(1362℃) 的共晶 体，并能降低CaO· SiO2 熔点和炉渣粘度，增 加渣的流动性，因此，促进了炼钢初期渣早形 成，提高了去S 率。
这种固体合成渣存在两个缺陷： (1) 这种渣的熔点很高，熔速慢，在初炼 炉出钢过程加入时不易成渣，需靠提高 出钢温度或LF炉电弧加热化渣，影响生 产节奏；并且深脱硫效果不理想。 (2) 渣料中石灰活性度较高，容易吸收水 分、二氧化碳等变质，造成运输和储藏 上的不便。
5号LF精炼炉自动配料模型的设计与应用
试验中对使用挡渣锥测试转炉的挡下渣量。 出钢时用挡渣车将挡渣锥吊置出钢口上方，在 钢水出到约3/4时，缓缓加到钢液面上，在钢水 出完时堵住出钢口而阻挡炉渣流出。现场测试 钢种为DC01-1R,试验炉次为50炉，其下渣量 的测量范围为2.0 ~ 8.0 kg/t,平均值为5 kg/t。 计算中取转炉下渣量为5 kg/t。
（3）AI2O3含量的计算时，现场实际检测 结果和目标成分相比，理论计算值总体略偏低,
2019年第2期117
柳翔禅授--------------------
主要是因为在计算过程中为使计算简单化，部 分因素没考虑，如转炉下渣渣量及A12O3成分的 波动、耐火材料的影响、钢包残渣、钢渣间A1 脱氧产物的计算过于简单等。因此，在实际控 制中，要根据现场情况进行不断的修正。
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⑥研发动态
•关于AI2O3的计算 由式2可以看出，渣中AI2O3的来源主要有
钢液脱氧产物形成的AI2O3 （2、渣脱氧产物形 成的AI2O3 （Ny）和加入渣料带入的AI2O3。
钢液脱氧产物生成AI2O3的量，根据实际生 产情况，钢液中脱掉氧量为A[O]（计算时取A [0] = 400x10^）时形成的AI2O3的量为俺：
中FeO量的差值。从现场采集了部分转炉渣和LF
LF炉脱硫精炼渣的研究
LF炉脱硫精炼渣的研究摘要：LF钢包精炼炉是冶炼优质钢的常见设备，具有满意的生产能力，在本次研究中，本文通过分析影响LF炉脱硫的相关因素之后，通过开展实证分析的方法，进一步论证了CaO、氧化亚铁、氧化铝、二氧化硅等物质的影响进行阐述，希望为保证钢铁生产顺利进行奠定基础。
关键词：LF炉；脱硫精炼渣；实证分析前言：目前大气污染问题已经得到全社会的广泛关注，而硫则是大气污染的主要物质，为实现可持续发展的目标，很多钢铁企业都在对生产工艺进行完善，其中LF钢精炼炉可以保持炉内的还原环境，其中的合成渣精炼可以更好的实现脱硫脱氧，其中合成渣精炼效果与生产工艺之间存在之间关系，值得关注。
1.影响脱硫效果的相关因素分析1.1 CaO对脱硫率的影响在脱硫渣中，CaO是影响脱硫的重要因素，这是因为LF炉以CaO作为反应的原料直接完成脱硫，在与炉中的硫元素发生化学反应之后可以形成硫化钙，且随着反应的继续，该物质的脱硫率会有进一步提升，生产实践证明，随着炉渣中碱度较低的情况下，无论氧化铝以及二氧化硅等含量多高，其脱硫率的增长缓慢；但是随着碱度的上升，氧化铝以及二氧化硅的含量提升则可以显著提升脱硫率，其原因为：在二氧化硅以及氧化铝的含量增加可以改善炉渣粘度，最终有效改善脱硫动力学水平。
所以在理想的工况下，CaO的含量应控制在60%以上[1]。
1.2氧化铝与二氧化硅的影响根据上文介绍的内容可知，氧化铝以及二氧化硅会对CaO的脱硫效果产生影响，其中二氧化硅作为离子晶体，该物质含量的增加则可以显著提升渣中的F（-）离子水平，该物质与网状硅酸盐产生化学反应之后可以加快脱硫效率；再加之二氧化硅具有改善渣粘度的效果，可以提供理想的脱硫动力学条件。
同时在渣中添加二氧化硅后可以促进硫化钙的固体破坏提升液相，最终优化脱硫条件。
同时在特定的炉渣成分下，随着氧化铝的水平提升，则炉渣的流动性进一步增强，随着脱硫反应的深入，氧化铝水平与脱硫效果正相关。
LF脱硫精炼渣的研究与开发
LF脱硫精炼渣的研究与开发李平，孟劲松，刘承军，张大勇，姜茂发东北大学 材料与冶金学院 辽宁 沈阳 110004Email:neu_liping@摘 要：论述了精炼炉（LF）精炼渣的组成及其冶金功能，对目前几种常用的脱硫渣系CaO-CaF2、CaO-Al2O3、CaO-Al2O3-CaF2、BaO- MgO-Al2O3- SiO2进行了介绍，并建议开发含铝灰的精炼脱硫渣系。
此外，本文还着重分析了精炼渣碱度、渣中Al2O3含量、CaF2含量、MgO含量及渣氧化性对脱硫效果的影响。
通过对LF精炼渣组分、性能等全方位的研究与探讨，对精炼渣的发展前景和方向作出展望，为以后精炼渣的开发研究提供了依据和参考。
关键词：精炼炉（LF）；精炼渣；脱硫；碱度；铝灰LF钢包精炼炉具有保持炉内还原气氛、氩气搅拌、埋弧加热和合成渣精炼等独特的精炼功能，不但可以为连铸提供温度成分准确均匀的钢水、协调炼钢与连铸节奏、还可开发合金含量较高的钢种。
向精炼炉（LF）中加精炼渣于钢液脱硫、脱氧、去夹杂等作用显著。
目前，已在国内外大中型钢铁企业得到广泛应用[1,2]。
1.合成精炼渣的冶金功能合成精炼渣具有如下冶金功能：①脱硫；②脱氧；③吸收钢中夹杂物，净化钢液；④隔绝空气，防止钢液吸收气体；⑤对夹杂物进行变性处理。
其中脱硫是LF合成精炼渣的核心功能之一。
脱硫反应方程式如下：分子理论：（CaO）＋[S]＝（CaS）＋[O](1)△1o=109000-29.25T J/molG离子理论：（O2-）+[S]＝（S2-）+[O](2)△2o =71965-38T J/molG人们通常使用C S（Sulphide Capasity）来表示合成精炼渣脱硫能力的大小，C S称为熔渣的硫容量。
它是熔渣中以重量％浓度表示的硫浓度与一定氧分压和硫分压平衡的关系式。
定1义硫容C S 为：()2122222%⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛×=×=−−S O S O S P P S a K C γ (3)式中和分别为溶解于金属液中氧和硫的蒸气压。
冶金工业炉外精炼(LF)的应用分析
冶金工业炉外精炼(LF)的应用分析山西通才工贸有限公司山西临汾 043409摘要：钢液精炼是钢铁生产过程中的重要环节，因为它可以降低氧化合金的利用率。
这意味着，通过精炼，可以减少废料的产生，同时提高钢材的质量。
在过去，精炼通常在转炉内进行，但是，这种方法存在一些问题，例如回收率不均衡等。
为了解决这些问题，炉外精炼(LF)技术被广泛采用。
这种技术可以显著改善钢液的纯度，从而提高钢材的质量。
除了提高钢材的质量，炉外精炼(LF)技术还可以减少转炉内渣量到5%，这意味着这种技术可以提高炉渣的浮率。
这对于钢铁生产是非常重要的，因为高浮率可以减少废料的产生。
炉外精炼(LF)技术在保证钢材稳定生产方面起着举足轻重的作用。
这种技术可以确保钢铁生产的过程中不会出现问题，从而保证钢材的质量和数量。
关键词：冶金工业炉；外精炼(LF)；应用1冶金工业中炉外精炼(LF)的应用意义炉外精炼技术在冶金行业中的应用越来越广泛，它在钢铁生产过程中扮演着至关重要的角色。
炉外精炼可以改进热力条件，降低气体压力，改善真空现象。
这样，就可以保证炼钢过程中的温度、压力和气氛等因素的稳定性，从而提高冶金反应速度，保证炼钢过程的均匀性。
此外，炉外精炼可以提高渣钢的反应面积，加快反应速度。
在炉外精炼的过程中，通过对渣钢进行预处理和加入适当的精炼剂，可以提高渣钢的反应活性，使其与精炼剂充分混合，从而促进反应的进行，提高反应效率和产量。
炉外精炼装置具有加热功能，可以精确控制反应条件，满足各阶段的供热要求，实现精细的配方调整。
这样，就可以根据不同的生产需求，对炉外精炼装置进行精细的调节和控制，从而实现最佳的生产效果。
总的来说，炉外精炼技术的应用，不仅可以提高钢铁生产的效率和产品质量，而且可以降低能源消耗和环境污染，具有非常重要的经济和社会效益。
因此，在未来的钢铁生产中，炉外精炼技术将会得到更加广泛的应用和推广。
2炉外精炼(LF)简介钢铁生产是工业生产中非常重要的一环。
LF炉精炼工艺机理优化研究与生产实践
序 号 １ ２ ３ ４
５
项 目 容 量 型 式 变压器公称容量 平 均 处 理 钢 水 量
钢 水 处 理 时 间
表３ Ｌ Ｆ精炼炉主要技术参数 单 位 ｔ Ｍ Ｖ Ａ ｔ
ｍ １ ● ｎ
数 值 ７ ０ 交流、三臂 １ ５ ５ ５
时 间 尺寸 ／ｕ ｍ
Ｍ Ｌ３ ５ ６ ０ ７ ０ Ｋ５ １ Ｏ Ｌ ５ Ｏ ～１ ０ ０ ５ ０ ～１ ０ ０ ５ ０～ １ ０ ０ ５ ０～ １ ０ ０
优化前 数量／ 颗
４ ５ ３ ９ ４ ２ ４ ７
平 均
８ ９
４ ３ ． ３
优 化 前
炉数 中心偏析 缩孔 角部裂纹
缺陷级别 ／ 级 中心裂纹 皮下气泡
非金属夹杂物
Ｏ ． ５ ～１ ． ５
１ ２ ０ ０ ． ５ Ｏ ． ５ ～１ ． Ｏ Ｏ ． ５ ０ ． ５ ～１ ． ５ Ｏ ． ５ 表２ Ｌ Ｆ工艺优化前开发生产 Ｍ Ｌ ３ ５ 、６ ０ 、７ ０ 、Ｋ ５ １ ０ Ｌ钢铸坯低倍硫 印夹杂物抽样检验情况
工 业 技 术
Ｌ Ｆ炉精炼工艺机理优化研究与生产实技创新部 云南 昆明 ６ ５ ０ ３ ０ ２
摘要：本 文针对 昆钢 Ｌ Ｆ炉精炼工艺投入使 用初期， 出现精炼过程 质量 控制不理想 、精炼效果不佳 ，限制着精炼冶金功能的发挥，钢水质 量受到较 大 影响 的突出问题 ，通过对 Ｌ Ｆ炉精炼原理及冶金功能进行研究分析，对 昆钢 Ｌ Ｆ炉精炼工艺控制过 程进行 了优化 ，达到理顺精炼生产工艺，改善了 钢水洁净度 的冶金功能 ，实现 品种钢铸坯实物质量改善和 经济技 术指标 的提升 。 关键词 ：Ｌ Ｆ 炉 精炼工艺 优化研究 生产实践
８ ～４ ０
宣钢180tLF炉精炼渣的优化
摘要随着冶金技术的不断发展，对炼钢生产率、炼钢成本、钢的纯净度以及使用性能等方面，都提出了越来越高的要求。
这使传统的炼钢设备和炼钢工艺难以满足需求。
LF炉作为炉外精炼设备的一种，具有优异的综合性能，经过LF炉的二次处理，钢的质量可以得到显著提高。
本文以宣钢炼钢厂180t LF炉的精炼渣系为研究对象，以渣系本身性能的优化为内容。
收集了关于180t LF精炼炉的生产现状，尤其是精炼渣系冶金效果的大量数据。
针对生产实际，对其工艺参数进行了研究和优化。
通过生产试验对比表明，经过优化的LF炉精炼渣，其发泡埋弧效果、脱硫能力均优于先用渣系。
关键词：LF 精炼渣脱硫目录摘要 (1)1绪论 (3)1.1 LF炉外精炼技术的发展 (3)1.2 LF精炼炉主要冶金功能 (4)1.3渣系研究现状。
(4)1.3.1精炼渣的发展方向 (5)1.3.2目前 LF炉常用精炼渣系 (5)2 宣钢180t LF炉精炼工艺现状 (6)2.1宣钢180t LF炉设备性能参数 (6)2.2宣钢180t LF炉工艺流程 (6)2.2.1 LF 炉的入炉要求 (7)2.2.2 LF 炉的工艺要点 (7)2.3 LF炉精炼渣的调查与分析 (8)2.4 课题背景及研究内容 (9)3、LF炉精炼渣的优化研究 (9)3.1 精炼炉渣组分的作用 (9)3.2 LF炉精炼渣系的选择 (12)3.3 优化后主要材料及理化指标 (136)5 结论、 (17)参考文献 (17)1绪论1.1 LF炉外精炼技术的发展炉外精炼又称为“二次精炼”，把传统的炼钢流程分为两步：初炼和精炼。
并在真空、惰性气氛或可控气氛下进行脱氧、脱硫、去气去夹杂、成分微调、控制钢水温度等。
炉外精炼的目的是：脱硫、脱碳、脱气、合金化、夹杂物形态控制和去除、均匀钢水成分和温度、钢水升温等。
最初的炉外精炼用于冶炼高品质特殊钢，1933年Perrin用高碱度合成渣进行炉外脱硫，开创了炉外精炼的先河。
钢包炉_LF_精炼用渣的功能和配制
Si2Fe 脱氧剂 ,净化钢液
脱氧剂 ,脱硫剂 ,脱硫生成高熔点稀土硫化物几乎不 RE 回硫 ,并能提高粉剂重度
CaC2 脱氧剂 ,其脱氧产物使熔渣前期发泡 SiC 脱氧剂 ,其脱氧产物使熔渣前期发泡
C 脱氧剂 ,其脱氧产物使熔渣前期发泡
Al2O3 ] (s) + 2Π3X[Al ] 生成的铝酸盐夹杂浮出钢液 ,达到 Al2O3 变 性处理的目的 。
精炼渣的脱硫反应受渣中 FeO + MnO 含量的 影响很大 ,它与硫分配常数 K 的关系见图 3[3] ,因 此 ,精炼渣中 MnO 、FeO 要尽量的低 。
配制精炼渣常用的基础渣原料 、脱硫剂 、发泡 剂 、还原剂 、助熔剂及其作用见表 1 。 精炼渣通常有粉剂和颗粒状剂 。粉剂多为机 械混合物 ,使用过程中粉尘大 。颗粒状剂加入钢 包时 ,不会产生粉尘飞扬而污染环境和使物料损 失 。另外 ,颗粒状物料流动性好 ,可以迅速在钢水 表面形成覆盖层 。目前有的连铸生产线 LF 精炼 时间不允许太长 ,为了使精炼渣加入钢包后快速 均匀熔化 ,以缩短精炼时间 ,也常常采用预熔型精 炼渣 ,但成本有所提高 。
1996. 68 2 袁伟霞 ,等. LF 炉埋弧渣的开发及应用研究. 中国金属学会炼
钢学会编. 第九届全国炼钢学术会议论文集 ,1996 ,11 ,423 3 张 鉴. 炉 外 精 炼 的 理 论 与 实 践. 北 京 : 冶 金 工 业 出 版 社 ,
1993. 532 4 金振坚 ,等. 钙合金及其合成渣用于镇静钢的脱氧. 中国稀土
学院冶金系 ,从事铸造 、连铸保护渣 、电渣研究 ,曾获多项 国家和部级奖励及国家发明专利 。
钢包精炼炉(LF)工艺与自动化技术
恒阻抗控制削弱三相之间的耦合
A相电极弧长突然加长：
A
B
C
三相平衡电路，一相负
载突然增加，其他两相
A相 U
负载电压减小
B、C相 U
R
R
R
I
I
ia ib ic 0
L
L
L
Ra
Rb Rc
Ra＝
U I
大
Rb、c＝
U I
变化小
۩ 在下一章的仿真图中，也能看出同样的变化趋势。
吹氩控制
出钢车吹氩控制系统用于钢包底吹氩，其主要设备包括： 氩气正常回路打开电磁阀1个、氩气高压回路打开电磁阀1 个、氩气管路流量控制调节阀1个以及相关限位。
电极升降控制
35kV母线
1
2
abc
测量环节
设定值
3
-
控制器
4
6
5
7
10 8 9
11
控制策略的分析与比较
电极控制策略概述 控制策略的选择 两种恒阻抗控制策略的比较
电极控制策略概述
电极控制的最终目的是想通过控制电弧的弧长来调节电弧 电流，而弧长在工业现场是无法检测到的，所以提出以下三种 控制策略，这些控制策略实质上都是控制电弧的弧长。
恒功率控制
在两种截然不同的电流下（A，B两点），其所产生 的电弧功率却是相同的。若电弧炉在点弧阶段即电极短 路时（相当于C点），调节器能将电极引至相当于B点的 位置，而不是A点。但从效率、功率因数及变压器负荷的 观点来看，工作在A点要比B点更符合要求，因此一般情 况下不选择恒功率控制。
η Cosφ A
液压电气动作表
液压站控制
液压控制系统是整个电炉动作控制的动力源，液压控制系 统指液压泵的控制。主要设备包括：液压泵3台、卸压电 磁阀3个及相关限位。由于液压泵为75kW，容量较大，采 用软启动器进行启动控制。
LF炉精炼冶炼超低碳钢时增碳的研究
LF炉精炼冶炼超低碳钢时增碳的研究摘要针对LF炉精炼冶炼超低碳钢（碳≤0.06%）时容易出现碳含量增加的问题，对LF的整个冶炼过程进行分析后，制定了相应控制措施，LF炉外精炼冶炼低碳钢时增碳的情况得到了明显的改善。
关键词LF炉；低碳钢；增碳前言在冶炼超低碳钢时，在LF炉精炼过程中常常发生碳含量增加较多，甚至造成最终碳含量超标的情况，针对这一情况我们进行了分析总结，并制定了相应的措施。
1 LF精炼炉的一些内容1.1 历史和发展LF炉是70年代初期在日本发展起来的钢包精炼设备。
由于它投资少，操作灵活和冶金效果好等特点，很快得到了广泛应用。
在1975年我国从瑞典第一次引进钢包精炼炉，到2000年左右我国已经拥有100多台钢包精炼炉[1]。
1.2 LF精炼钢水的基本原理LF由装有底吹氩搅拌装置的钢包，水冷炉盖，电极加热系统及除尘等系统组成。
在钢包内保持还原气氛的条件下，用电弧加热高碱度炉渣，边造渣边完成脱氧，脱硫等一系列炉渣精炼。
1.3 LF精炼主要任务造渣；脱氧脱硫；温度调节；精确的成分微调；去气去夹杂。
1.4 LF炉工艺的主要优点（1）炉内气氛。
在精炼时加热石墨电极与渣中的FeO、MnO、Cr2O3等氧化物作用生成CO气体，增加了炉气的还原性。
有利于钢液进一步脱氧、脱硫及去除非金属夹杂物，有利于钢液质量的提高。
（2）氩气搅拌。
氩气搅拌有利于钢—渣之间的化学反应，加速物质传递，有利于钢液脱氧、脱硫及去除非金属夹杂物，还能均匀成分和温度。
此外还能加速氧化物的还原，对回收有价值的合金元素有利。
（3）埋弧加热。
LF采用的是三根电极埋弧加热，这种方法辐射小，对炉衬有保护作用，并且热效率高，热利用率好。
（4）白渣精炼。
白渣在LF内具有很强的还原性，这是LF炉内良好的还原气氛和氩气搅拌的结果。
通过白渣的精炼作用，可以降低钢液中氧、硫及非金属夹杂物的含量。
1.5 LF炉工艺的基本工艺过程将转炉或电炉氧化末期的钢水经过扒渣，在LF炉加入合成渣量及脱氧剂，在还原气氛下，通过电极埋弧造渣，完成钢液的脱氧、脱硫、合金化、温度及夹杂物控制。
lf钢包精炼炉的冶金效果分析
曹大龙，毕恩君
（本钢炼钢厂精炼作业区，辽宁 本溪 117000）
摘 要 ：LF 钢包精炼炉在电炉短流程生产线——电炉、精炼炉和连铸中的冶金效果，并依据实际生产过程中搜集到的相关数据
进行工艺分析，从而得出 LF 钢包精炼炉具有优越的造渣控制、LF 炉精炼指标实现、氢气的控制、温度控制以及成分改善的效果。
精炼周期 / min
15~77 39.7
16~45 28.3
26~79 39.0
首先在加热时间和精炼周期上，表 1 列出了 Q235B、SPHC
和管线钢的过分统计数据。表 1 中各类钢种的 LF 钢包精炼炉的
1 LF钢包精炼炉的冶金效果分析 1.1 造渣控制
LF 钢包精炼炉的冶金效果中的造渣控制主要包括两方面内 容，即渣系选择和渣量控制 [2]。
关键词 ：LF 钢包精炼炉 ；冶金 ；温度控制 ；成分
中图分类号 ：TF769.2
文献标识码 ：A
文章编号 ：11-5004（2019）11-0180-2
以高效率—炉外精炼—连续铸造为代表的短流程工艺凭借 指标的完成。虽然 Q235B 并不属于必须进行 LF 精炼的钢种，可
其节能、高效、技术手段先进等一系列优势而得以在社会上大规 模推广应用。钢水炉外精炼，实际上是将传统炼钢炉专炉或电弧
脱气处理时，氩气量必须控制在 50L/min，以防真空环境下发生
钢液喷溅，同时如果吹氩量小于 30L/min 时，也会影响其脱气效
果。所以在 LF 钢包精炼炉的冶金过程中，氩气的控制是极其关
收稿日期 ：2019-11 作者简介 ：曹大龙，男，生于 1976 年，汉族，辽宁铁岭人，本科，技师，研究方向 ： 炉外精炼 LF、RH 工艺研究。
键而必须的。
LF钢包精炼炉烟气参数的理论分析与计算
·34·钢铁技术2005 年第6 期LF 钢包精炼炉烟气参数的理论分析与计算马世立(中冶赛迪公司热力通风设计室, 重庆400013)[摘要]对LF 钢包精炼炉炉气量、炉盖烟气量、炉盖烟气温度等参数结合冶炼工艺及炉盖结构进行了理论分析，总结出确定以上参数的计算公式，以此可指导LF炉的工艺设计、炉盖设备设计以及除尘系统的设计与实践。
[关键词]LF炉烟气除尘2 前言目前国内外对LF 炉钢包精炼炉的炉气量、烟气量和烟气温度等参数的确定基本上是靠估计和参考类似工程的实践，带有很大的盲目性和不确定性。
而且设计者不可能有全部各种吨位的LF 炉的设计和工程实践经验，在工程实践中的成功与失败也未能或没有条件进行系统的分析和总结。
LF 炉的炉气量、烟气量、烟气温度本应指导炉盖的结构设计，现炉盖结构的设计基本上没有考虑与烟气量和烟气温度的关系。
其后果就是除尘系统运行烟气温度与估计温度差别很大，甚至是成倍的差距，给除尘系统的正常运行造成很大影响，影响除尘系统的除尘效果和投资。
有时LF 炉炉内气氛保证了，但环保效果很难保证，甚至保证不了；或者保证了环保效果，但LF 炉炉内工艺气氛不能保证，影响精炼处理效果。
本文就LF 炉炉气量、炉盖烟气量、炉盖烟气温度等参数结合冶炼工艺及炉盖结构进行理论分析，总结出确定以上参数的计算公式。
以此指导LF炉炉工艺设计、炉盖设备设计以及除尘系统的设计与实践。
3 LF 炉炉气量的确定LF 炉冶炼时由炉盖处插入电极进行升温冶炼，同时对钢包内的钢水进行搅拌。
底部吹气搅拌和电磁搅拌是LF 炉精炼采用最多的两种搅拌方法，对于电磁搅拌方法LF 炉无原始炉气量。
吹气搅拌普遍采用钢包底部通过透气砖向钢液吹氩气，吹氩搅拌可以使钢液的成份和温度均匀，加速反应物和反应产物的传输，控制冶金反应，同时促进钢中杂质的聚集和上浮。
吹入钢包中的Ar 在钢液中温度迅速升高并上浮，由于出钢液面处与吹入的Ar 标况量相等，LF炉原始炉气量就是吹入钢包中的Ar 标况量，工况下的量由下式确定：⋅++×=10 1t 273t 273L L （1）式中，L1 为钢液面处的炉气量(m3/h)；L0 为吹入钢包中的Ar 气量(m3/h)；t1 为钢液面处的烟气温度（℃），可采用钢液的温度；t0 为吹入钢包的Ar温度(℃)。
钢包炉LF用预熔精炼渣的研究和应用
3.2 组分选择
CaO是冶金生产中造渣、脱磷、脱硫等 必不可少的成分，为保证良好的脱硫效果， 要求精炼渣系中含有较高的自由态CaO。
Al2O3，一方面，其量的增加，炉渣粘度 降低，促进渣钢反应，有利于脱硫；而另一 方面，其增加降低了CaO 活度，抑制脱硫的 进行。 Al2O3属于表面活性物质有利于泡沫渣 的维持。
3 预熔精炼渣的设计
在LF精炼过程中，精炼渣的熔化是冶 炼开始的一项重要任务。工艺要求精炼渣 在尽量短的时间内熔化，形成粘度适宜， 流动性、铺展性和起泡性能好的液态渣。 传统的精炼渣是由活性石灰、高铝熟料等 高熔点物质机械混合而成，一般需要有助 熔剂才能熔化，或者靠氧化性的炉内气氛 熔化。
3.1 精炼剂渣系的选择
(1) 这种渣的熔点很高，熔速慢，在 初炼炉出钢过程加入时不易成渣，需靠 提高出钢温度或LF炉电弧加热化渣，影 响生产节奏；并且深脱硫效果不理想。
(2) 渣料中石灰活性度较高，容易吸 收水分、二氧化碳等变质，造成运输和 储藏上的不便。
预熔精炼渣概念
预熔精炼渣，就是在精炼工艺之前用一 定的化渣装置将造渣原料进行提前熔融化合 所得到的产物。它不再是机械的混合物，而 是在化渣装置中通过复杂的物理化学反应所 形成的复杂化和物，并且成分均匀稳定，无 水分，成渣迅速，与目前广泛使用的传统固 体合成渣有本质上的区别。
牛四通等人通过正交试验的离差分
析法和计算工程平均值法，得出了低碱 度、中碱度、高碱度范围内的具有最佳 发泡指数的精炼渣组成。
项目 碱度 CaO SiO2 MgO Al2O3 CaF2 低碱度 1.6 41.23 25.11 8 15 10
中碱度 2.6 47.67 18.33 9 10 15
高碱度 3.6 55.64 16.36 8
LF-20t钢包精炼炉技术参数、主要设备
LF-20t钢包精炼炉技术参数、主要设备LF-20t钢包精炼炉设备配置及技术规格书⼀、⼯艺说明LF精炼炉具有常压下电弧加热，包底吹氩⽓搅拌，包内造还原渣功能。
在LF 炉精炼过程中，使冶⾦反应的冶⾦热⼒学，冶⾦动⼒学得以充分发挥，提⾼精炼效率，提⾼钢液的纯净度，降低能耗。
LF炉的加热原理与电弧三期操作的还原相同，都是通过电弧加热对液态钢液进⾏升温或保温。
LF炉的加热⽅式及效果：1、埋弧加热，全程保持还原渣；2、保持还原⽓氛；3、尽量减少热量损失，提⾼热效率；4、优化导电系统，提⾼电效率；LF炉变压器额定容量为3500kVA，⼀次电压33kV，据此估算，升温速度可达3℃/min，LF炉精炼周期为48min（含⼯艺准备时间）。
LF炉的炉体是钢包，对钢包的形状有特殊要求，直径与深度（D/H）⽐值，⼀般为0.9～1.1锥度4-8°。
电极升降系统，采⽤三臂结构。
采⽤此结构的最⼤优点是可以减⼩电极⼼圆直径。
提⾼耐⽕材料寿命。
LF炉加热盖，采⽤管式⽔冷炉盖，有利于保持钢包内的还原⽓，有利于精炼。
为了提⾼易损件的使⽤寿命，⼀是从设计下⼿，优化结构；⼆是从材质选择，导电块采⽤铬青铜锻造，使⽤寿命保证⼀年以上。
钢包底吹氩⽓搅拌，钢包径深⽐D/H=0.9～1.1。
由此可知相同钢⽔量在钢包中的钢液深度⽐电炉要深两倍左右，仅单靠电弧加热的电磁搅拌是远远不够的，会造成钢包中上部钢液和钢渣过热，⽽包钢液可能冷凝。
吹氩搅拌始终贯穿于整个精炼全过程。
是炼钢⼯艺的重要环节，氩⽓系统压⼒≤1.0Mpa，纯度99.99%。
LF型钢包精炼炉是⽬前世界上使⽤最为⼴泛的炉外精炼设备之⼀。
它具有投资少，设备简单，精炼品种多，质量好等优点。
LF-20t钢包精炼炉具有加热升温，合⾦成分微调，氩⽓搅拌，侧温取样，脱硫、去杂质，喂丝等功能。
⽤于钢⽔成分微调，升温等。
⼆、设备结构特点：LF-20t钢包精炼炉总体结构采⽤钢包车移动⽅案。
由机械设备和电⽓设备两个部分组成。
钢包炉_LF_渣的功能和选用
炼 钢 St eel ma ki n g
Oct . 2006 Vol . 22 No . 5
钢包炉( L F) 渣的功能和选用
卢盛意
(北京科技大学 冶金与生态工程学院 ,北京 100083)
摘 要 : 介绍了 Al 镇静和 Si 镇静多钢种 L F 渣的选用 。在引入 L F 精炼后 ,可以降低[ S]和[ O ] ,还可以 用 Si 脱氧取代 Al 脱氧 ,因而可以减少水口堵塞 。 关键词 : 钢包渣 ; Al 镇静钢 ; Si 镇静钢 中图分类号 : TF769. 2 文献标识码 : C 文章编号 : 100221043 (2006) 0520046206
Abstract : The p resent paper describes t he f unctio ns and selectio n of L F slag for a variet y of Al2killed and Si2killed steel s. Since t he int roductio n of L F refining , not o nly [ S ]and [ O ] can be reduced but t he Al2killed p rocess can al so be replaced by Si2killed p rocess , t herefore t he SEN clogging has been dramatically lessened. Key words : L F slag ; Al2killed steel ; Si2killed steel
表 1 VAI 各种出钢方式的下渣量
挡渣措施 不用挡渣塞棒 用 VA I2con 挡渣塞棒 VA I2co n 挡渣塞棒 + 下渣指示装置
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下限。 1 - 3 . 2 目标函数 合金配料成本最低：
k
Rl^
, 2 lI=1a>
-----------^ R
h
( 1)
2 模型求解
I =1
( )
6
式 中 为 熔 渣 碱 度 （ 二元碱度） 上、 下限。 (2 ) 熔 渣 中 MgO 含量约束 火材料寿命的保证。
2. 1
渣料模型求解 式（ 1) ~ (4)化为标准线性规划问题求解。
L F 钢包精炼炉作为转炉炉外精炼设备，配
以合金加料（ 含 喂 丝 ） 通 过 埋 弧 加 热 、吹氩搅 拌对转炉来的钢水进行成分微调。合金加料的准 确与否直接影响成品钢的性能。 根据转炉钢水中合金含量、温度、钢水重量 等 ，应用数学建模，确定满足精炼要求的各种合 金加入的量，使合金加入后终点合金元素的成分 满足特定钢种的国家标准或企业内定标准。建模 方 法 一 般 有 R B F 网 络 模 型 ，经验公式系数待定 文章基于线性规划建立以配料成本最低为目 标的配料优化模型。
1
LF 炉 合 金 （ 含 喂 丝 ）化学成分和价格及加
入量见表2 。其 中 合 金 （ 含喂丝）化学成分和价 格为已知量，加入量为待求未知量。 合金中化学元素收得率见表 3 。收得率为已 知量。
表1
渔料 渣料1 渣料2 渣料左
淹料化学成分和价格
法 ，基于反应机理的 L F 炉加料控制模型等。
CaO ai,i a2，l
Mg
2,… ， m)
+ I[1 -1(1
1
cA
+
^
vJl bKixKl
n
~ V i ) b t, A x b,t
^
CH ,.i (j
= 1, (5)
式 中 :C ~ 、 Ci， ， 为合金元素化学成分 j 国家标准上、
为 保 障 炉 渣 流 动 性 ，熔 渣 碱 度 （ 二元碱度 Ca0 / Si0 2) 应该控制在一定范围内。
Vol. 36 No. 4 July. 2017
ENERGY FOR METALLURGICAL INDUSTRY
冶 金 能 源
61
L F
钢包精炼炉最优经济配料研究
任铁良1 王卫红1 胡小刚2
( 1 . 中钢集团鞍山热能研究院有限公司，2 . 湖北新冶钢有限公司）
摘 要 对 L F 生产实际数据进行仿真验证，获得的配料成本降低明显，无需增添自动化硬件 设备便可实现优化配料。 关 键 词 LF钢包精炼炉配料成本线性规划
m
价格 元
Pb,i Pb,2 Pb ,n
/kg
加入量
xb,i xb,i Xb，n
kg
an,2
bn，m
注 ：合金中含喂丝
62
限为已知量。
表3
收得率
ENERGY FOR METALLURGICAL INDUSTRY
目标钢水化学成分见表4 。化学成分上、下 由上式解出义
冶 金 能 源
Vol. 36 No. 4 July. 2017
ak，l
表
2
Si0 2
al ,2 a2,2
化学成分/ %
MgO al ， 3 a2,3
ak， 3
A120 3
al ,4 a2,4 ak,4
价格 元
Pa，i Pa， 2 Pa,k
/kg
加入量
kg &，i Xa， 2
Xa，k
ak， 2
LF炉最优经济配料模型建立
合金化学成分和价格
成分
^
LF 炉渣料化学成分和价格及加入量见表1。
Study on optimum and economical ingredients of LF ladle refining
Ren Tieliang1 Wang Weihong1 Hu Xiaogang2 (1. Sinosteel Anshan Research Institute of Thermo - Energy C o . ， Ltd .， 2. Hubei New Metallurgical Steel Co. , L td .) Abstract Through the simulation of the actual data of LF production, the cost of raw material is re
熔 渣 中 合 适 的 MgO 含量是提高钢包炉衬耐
I=1 k
⑵
式 中 : 为 渣 中
CL ，m c H,m Cm
CaO、Si0 2、MgO、Al20 3 密度， kg/ m3。p o =3350, p a, 2 =2600, p a, 3 = 3580,
渣料配料成本最低：
CH,1
CH,2
为钢包内部深度，m ; 0 为钢 包 侧 面 半 锥 角 ，弧 度。 1 . 1 模型简化 (1) 略不计。 (2)
duced obviously, and no additional hardware equipment is needed. The optimal ingredients are a chieved. Keywords LF ladle refining furnace ingredients cost linear programming
其中渣料化学成分和价格为已知量，加入量为待 求未知量。
收稿日期:2017 - 02 - 07 任铁良（ 1962 - ) ， 教授级高工;114044辽宁省鞍山市。
口金 合金1 合金2 合金^
成分1 61， 1 ^2,1 乂， 1
化学成分 成分2
^1,2 62, 2 . . . … . . .
l,m ^2,m
d2
合金中化学元素收得率
成分2 成分 • "
成分1
Vi
V2
Vm
m
为保证埋弧操作， 熔渣线上部渣层厚度不低
于 hL
(3)
表4
标准下限 标准上限 初始钢水
目标钢水标准和初始钢水化学成分
成分Biblioteka CL， 1C11
成分2
CL,2
C2
• • • • . . .. . • "
成分
m
式 中 乳 力 = 1 ,2 , 3 , 4 ) 为 =3960。 1 . 2 . 2 目标函数
钢 包 几 何 参 数 ：^为 钢 包 底 部 内 径 ，m ;
A
I=1
1.3. 1 约束条件
八 ，
（ 4)
1 . 3 合金最优经济配料模型 由 转炉来的钢包中，钢渣渣层厚度忽 合 金 中 元 素 除 标 明 的 收 得 率 外 ，其它 钢水合金元素化学成分约束
CL,J ^
元素均全部进入钢相中。 1 . 2 渣料最优经济配料模型 1. 2. 1 约束条件 熔渣碱度（ 二元碱度）约束 (1)