LF和RH炉外精炼培训详解
LF精炼全解析
LF精炼知识1.炉外精炼发展历程♦20世纪30－40年代，合成渣洗、真空模铸。
1933年，法国佩兰（R.Perrin)应用高碱度合成渣，对钢液进行“渣洗脱硫”—现代炉外精练技术的萌芽；♦50年代，大功率蒸汽喷射泵技术的突破，发明了钢包提升脱气法(DH)及循环脱气法(RH)♦1935年H.Schenck 确定大型钢锻件中的白点缺陷是由氢引起的-氢脆。
♦1950年，德国Bochumer Verein (伯施莫尔-威林）真空铸锭。
♦1953年以来，美国的10万千瓦以上的发电厂中，都发现了电机轴或叶片折损的事故。
1954年，钢包真空脱气。
♦1956年，真空循环脱气（DH、RH）。
♦60－70年代，高质量钢种的要求，产生了各种精炼方法♦60、70年代是炉外精炼多种方法分明的繁荣时期♦与60年代起纯净钢生产概念的提出、连铸生产工艺稳定和连铸品种扩大的强烈要求密切相关♦此时，炉外精炼正式形成了真空和非真空两大系列不同功能的系统技术，同时铁水预处理技术也得到迅速发展，它和钢水精炼技术前后呼应，经济分工，形成系统的炉外处理技术体系，使钢铁生产流程的优化重组基本完成。
♦这个时期，还基本奠定了吹氩技术作为各种炉外精炼技术基础的地位和作用。
♦这一时期发展的技术：VOD－VAD、ASEA－SKF、RH－OB、LF、喷射冶金技术（SL、TN、KTS、KIP）、合金包芯线技术、加盖和加浸渍罩的吹氩技术（SAB、CAB、CAS）♦80－90年代，连铸的发展，连铸坯对质量的要求及炼钢炉与连铸的衔接，RH－KTB、RH－MFP、RH－OB；RH－IJ（真空深脱磷），RH－PB、WPB（真空深脱硫）、V－KIP、SRP脱磷♦21世纪，更高节奏及超级钢的生产。
2.炉外精炼作用和地位♦提高冶金产品质量，扩大钢铁生产品种不可缺少的手段；♦是优化冶金生产工艺流程，进一步提高生产效率、节能强耗、降低生产成本的有力手段。
♦保证炼钢－连铸－连铸坯热送热装和直接轧制高温连接优化的必要工艺手段♦优化重组的钢铁生产工艺流程中独立的，不可替代的生产工序3.LF精炼工艺优点●精炼功能强，适宜生产超低硫、超低氧钢；●具备电弧加热功能，热效率高，升温幅度大，温度控制精度高；●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；●采用渣钢精炼工艺，精炼成本较低；●设备简单，投资较少。
炉外精炼-RH
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。
LF精炼炉培训教材
LF钢包精炼炉培训教材冶二车间2010年4月目录1 精炼炉的常识及功能 (3)2 精炼炉设备的认知 (5)2.1 布局形式 (5)2.2 主要工艺参数 (5)2.3 钢包炉盖 (5)2.4 LF钢包精炼炉用耐火材料 (6)3 LF对炉前钢水的要求 (8)4 LF炉生产工艺和操作技术 (9)4.1 处理过程 (9)4.2 造渣技术 (10)4.3 发泡和埋弧技术 (15)4.4 供电技术 (16)4.5 脱硫技术 (17)4.6 铝含量控制技术 (18)4.7 温度控制技术 (19)4.8 喂线技术 (19)4.9 钢中气体控制技术 (22)4.10 吹氩技术 (23)4.11 夹杂物控制技术 (24)4.12 热态钢渣循环利用技术 (27)4.13 防止增碳技术 (28)1 精炼炉的常识及功能LF炉(ladle refining furnace )起源常称钢包精炼炉或钢包炉，是由日本特殊钢公司于1971年研制成功的。
开发初意是把EAF中的还原操作移到钢包中进行。
LF炉特点LF炉是一种特殊的精炼容器，多采用埋弧精炼操作。
其特点主要有：将初炼炉内熔炼的钢水送入钢包，再将电极插入钢包钢水上部炉渣内并产生电弧，加入合成渣，形成高碱度白渣，用氩气搅拌，使钢包内保持强还原性气氛，进行所谓埋弧精炼（如图1-1所示）。
由于氩气搅拌加速了渣－钢之间的化学反应，用电弧加热进行温度补偿，可以保证较长的精炼时间，从而使钢中的氧、硫含量降低（硫大约最低可到10ppm，总氧可到25ppm以下）。
LF钢包精炼炉设备投资少，可显著提高车间产量。
最近，此法广泛应用于转炉炼钢车间，与转炉配合生产，可以在浇注（铸）前有效地均匀和调节钢水温度、成份，从而使得转炉炼钢厂可以较低的成本生产质量极高的钢材产品。
LF炉分类按电极加热方式分：交流钢包炉和直流钢包炉(≤50t)。
直流钢包炉包括单电极直流钢包炉、双电极直流钢包炉、三电极直流电弧电渣钢包炉。
项目5 炉外精炼认知实训
项目五炉外精炼认知实训一、教学目标1.熟悉常用的炉外精炼方法,知道常用炉外精炼设备的名称2.能根据冶炼需求选择合适的炉外精炼设备。
3.掌握LF(V)精炼设备的作用,熟悉主要设备的类型、参数,了解设备类型、参数对生产的影响。
4.会使用LF(V)精炼设备,并能进行日常的检修与维护。
5.掌握RH精炼设备的作用，熟悉主要设备的类型、参数，了解设备类型、参数对生产的影响。
6.会使用RH精炼设备，并能进行日常的检修与维护。
二、课时分配本项目共3个任务，安排5课时。
三、教学重点熟悉常用的精炼手段，并会根据精炼技术的特点选择精炼设备；在LF连铸主要设备结构、工艺操作的基础上,学习如何使用及维护LF(V)精炼设备；在掌握RH主要设备结构、工艺操作的基础上,学习如何使用及维护RH精炼设备。
四、教学难点掌握常用的精炼手段、选择精炼设备的方法、LF(V)精炼设备和RH精炼设备的使用及维护。
五、教学内容任务一认识炉外精炼生产相关知识一、炉外精炼定义所谓炉外精炼,就是把常规炼钢炉(转炉、电炉)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,亦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)和夹杂变性、成分和温度的调整和均匀化等任务,部分或全部地移到钢包或其他容器中进行,把一步炼钢法变为二步炼钢法,即初炼加精炼。
国外也称之为二次精炼、二次炼钢和钢包冶金。
二、炉外精炼的产生与发展1933年,法国派林应用专门配制的高碱度合成渣,在出钢过程中对钢液进行“渣洗脱硫”,这是炉外精炼技术的萌芽。
1950年,联邦德国用真空处理脱除钢中的氢以防止“白点”,此后各种炉外精炼方法相继问世。
1956~1959年,研究成功了钢液真空提升脱气(DH)法和钢液真空循环脱气(RH)法。
1965年以来,真空电弧加热脱气(VAD)炉、真空吹氧脱碳(VOD)炉和氩氧精炼(AOD)炉以及喂线(WF)法和LF钢包炉、钢包喷粉法等先后出现。
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。
精炼设备培训(LF炉)
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华菱湘潭钢铁集团有限公司
HUNAN VALIN XIANGTAN IRON&STEEL Co.Ltd
LF炉主要设备
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• 1、电极升降机构： 电极升降机构主要由导电横臂（包括电极放松缸）、电 极夹头、电极抱闸、立柱、立柱与导电横臂之间的绝缘件及 升降油缸等组成。导电横臂制成夹层结构，夹层中通水冷却 。为了保证密封性、长期使用的可靠性，在导电横臂内的油 管均为整根不锈无逢管，没有接头。在三相导电横臂的前端 矩形截面内，各安装有电极放松缸。通过电极夹头、电极抱 闸采用蝶形弹簧恢复力抱紧电极；液压油缸压缩碟形弹簧推 开电极抱闸放松电极。 电极放松缸具有互换性，是特殊设计的专用油缸，内装 有蝶形弹簧。电极夹头是关键件，用螺栓固定在导电横臂上 。电极抱闸采用非导磁奥氏体不锈钢制作，防止因强磁形成 通路使之发热。
LF炉钢水精炼过程
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吊车将钢水包吊到钢包车的吊包工位，此时接通氩气管路自动和手动接通， 进行吹氩。然后将钢包车开至加热工位，钢包盖下降，测温加渣料，电极下降， 开始通电加热（根据测温选择供电制度）在加热的过程中采用较小的吹氩量进行 搅拌，第一阶段通电时间约为8min，基本达到热平衡，钢液温度不再下降，这时 停止通电，提起电极，进行测温取样，同时进行底吹Ar搅拌，以使钢水成份及温 度均匀。之后进行测温取样。在等待快速化验结果的同时，继续进行通电加热。 当试样分析结果出来后，自动传送至的主操作室及计算机系统内，LF的计算 机系统根据化验分析值与钢种目标值之间的差距，通过计算机数字模型进行计算 ，计算出需要加入的合金料的种类和数量，并将指令发送到上料系统PLC。 该系统根据LF计算机的指令，在规定的时间内将规定牌号和数量的铁合金料 ，经上料系统选择、称量、输送到LF的合金受料斗，此时断电将电极升起，打开 受料斗阀门，合金料即可加入钢包中，从而达到合金微调的目的。加入合金料后 ，增大吹氩强度，加速成份的均匀，选择二次电压和电流以最佳能量输入方式继 续加热，使钢水的成份和温度达到规定的目标，此时进行最后一次测温取样，使 加热处理后的钢水在加热工位进行喂丝处理，采用四线喂丝喂入铝线或铁钙线或 碳线，进行终脱氧、脱硫，作夹杂物的变性处理。在喂丝过程中用较小的氩气量 搅拌，在喂丝装置上设有显示喂入长度的计数器和速度控制器，当以一定的速度 喂入预定长度时，喂丝机会自动停止喂丝。然后包盖升起，钢包车开至吊包工位 。 华菱湘潭钢铁集团有限公司
RH、LF和VD炉外精炼技术
通电时,采用小流量吹 Ar,均匀温度又不引起大的 液面波动.
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③造渣制度
目 的:
脱S、脱O、去夹杂； 提高炉衬寿命； 防止钢水二次氧化，提高合 金收得率。
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.
4
2.炉外精炼的发展
• 20世纪30年代 • 20世纪40年代 • 20世纪50年代 • 20世纪60,70年代 • 20世纪80年代
多的R（理包HD有（种精-HO循C形炼）BA环使渣高式）大泵真炉,S在钢理合在V,真发钢用C进,,问抽空；金低水O提真A空真展水高行D微S世速法真进升空处-空，质碱O调脱理真,蒸 用吹空 行、B广脱D量及度S）（空H氩度 脱泛汽 于温气；以合V,R、L处脱应度下 气基A喷 钢HF成提D理，处氧用R钢对 处础射 水H上、，
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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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二.RH、LF及VD法简介
RH 法 LF 法 VD 法
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④事故搅拌装置
作 用：
在透气砖不能工作情况 下，惰性气体通过顶枪吹入 钢包，进行事故搅拌；
结 构：
顶枪安装在支撑框架上， 支撑框架安装在炉盖侧面， 顶枪通过电动机和卷筒实现 上下；
参 数：
顶枪压力：0.6-1.6MPa； 流量（max）：600NL/min
《LF精炼培训课件》课件
产品不纯
如果产品中含有杂质或不纯物，会影响其使用性能。解决 方法是检查原材料是否纯净，并对 LF精炼炉进行定期清 理和维护。
CHAPTER 03
LF精炼的工艺控制
原料的选择和处理
总结词
原料选择是LF精炼工艺控制的关键环节，必须严格筛选。
详细描述
在LF精炼过程中，原料的选择和处理是至关重要的。首先，要确保使用高质量的原料，这可以确保精炼过程的稳 定性和产品的质量。其次，原料处理包括破碎、混合、干燥等步骤，这些步骤可以确保原料的均匀性和干燥程度 ，从而保证精炼过程的顺利进行。
CHAPTER 02
LF精炼操作技术
开炉前的准备
确认原材料
确保所使用的原材料符合规格要求， 并准备好足够的数量。
检查设备
对LF精炼炉进行全面检查，确保其处 于良好的工作状态，包括机械、电气 和液压系统等。
清理现场
确保工作现场整洁、有序，消除安全 隐患。
制定操作计划
根据生产任务和原材料情况，制定详 细的LF精炼操作计划。
CHAPTER 05
LF精炼的经济效益分析
LF精炼的成本分析
原材料成本
分析LF精炼过程中所需的原材料成本，如铁矿石、煤炭、电力等。
人工成本
评估LF精炼过程中所需的人工数量及相应的工资待遇。
设备折旧
考虑设备折旧费用，包括设备购置、维修和更换零部件等。
运输和物流
分析原材料和产品的运输和物流成本。
LF精炼的产品质量和效益提升
LF精炼过程中，电弧加热产生的高温使生铁中的杂质充分熔解，同时炉内衬材料中 的活性组元与生铁中的杂质发生化学反应，降低了杂质含量。
LF精炼的另一个重要特点是通过合金元素的加入，调整生铁的化学成分，以满足不 同用途的要求。
LF精炼工艺及操作解读
4.2、吹氩、送电、造渣
1.确保氩气管道接通，钢包车开进精炼位后送电并 同时加入石灰、萤石、复合脱氧剂、铝粒等快速 造渣。 2.根据冶炼进度、炉况随时调节氩气量、电流档位、 渣的黏度。 3. 吹氩分软吹和硬吹，以不裸露钢水为宜。 4. 造渣制度：白渣法、电石渣法、酸性渣法。
4.3 成分调整及温度控制
1-电极；2-合金料斗；3-透气砖； 4-滑动水口
精炼功能强，适宜生产超 低硫、超低氧钢； 具备电弧加热功能，热效 率高，升温幅度大，温度 控制精度高，控温准确度 可达5K； 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； 采用渣钢精炼工艺，精炼 成本较低； 设备简单，投资较少。
（2）白渣精炼工艺 利用白渣进行精炼，实现脱硫、脱氧、生产超低 硫和低氧钢。白渣精炼是LF炉工艺操作的核心： 出钢挡渣，控制下渣量5kg/t 钢包渣改质，控制R2.5，渣中 w(TFe+MnO)3.0％ 白渣精炼，一般采用Al2O3-CaO-SiO2系炉渣，控 制R4，渣中w(TFe+MnO)1.0％ 控制炉内气氛为弱氧化性，避免炉渣再氧化 适当搅拌，避免钢液面裸露，并保证熔池内具 有较高的传质速度。
（3）合金微调于窄成分控制 在线建立快速分析设施，保证分析相应 时间3min 精确估算钢水重量和合金收得率 钢水脱氧良好，实现白渣精炼 计算机在线准确计算各种合金加入量， 保证钢水成分的准确性与稳定性。
4）吹氩工艺 从钢包进入LF站开始，就要进行全程吹 氩操作; 并且在冶炼过程中，要选择不同的氩气 流量，尤其是在冶炼中期，要创造深脱硫 的动力学条件，又要防止钢液增碳及吸氮 ，氩气流量控制在生产中尤其重要。
《LF精炼培训课件》课件
个案分析
针对学员实际需求，提供个案分析 ，指导学员解决实际问题。
培训特色
系统性
实用性
本课件内容全面、系统，涵盖了LF精炼的 各个方面，帮助学员建立起完整的知识体系 。
本课件注重实用性和可操作性，通过实例和 案例分析，使学员能够迅速掌握实际操作技 巧。针对性Fra bibliotek专业性
本课件针对不同级别的学员提供不同难度和 针对性的内容，以满足不同学员的需求。
增强团队凝聚力
员工通过lf精炼培训相互学习和交流，可以增强团队凝聚力和合作精神，有利于企业整体 发展。
培训反馈与评价
01
员工参与度
通过观察和评估员工在lf精炼培训中的参与度，可以了解员工的学习
积极性和兴趣程度。
02
培训质量评估
通过问卷调查和面谈等方式，对培训质量进行评估，了解员工对培训
内容和培训方法的评价和建议。
03
LF精炼培训课件在编写过程中采用了理论与实践相结合的方法，将理论知识与 实际操作相结合，使员工能够更好地理解和掌握LF精炼工艺。
展望
加强培训内容与生产实践的结合，不断提高员工 的实际操作能力和事故处理能力。
加强培训效果的评估和反馈，及时发现和解决培 训中存在的问题和不足，提高培训质量和效果。
加强培训课件的更新和维护，及时跟进企业生产 工艺的变化和设备更新，使员工能够掌握最新的 精炼技术和操作规程。
本课件由经验丰富的LF精炼专家授课，保 证教学质量和效果。
04
培训时间与安排
培训时间
第一阶段
3月1日-3月5日，共计五天， 每天6小时；
第二阶段
3月15日-3月19日，共计五天， 每天6小时；
第三阶段
4月1日-4月5日，共计五天，每天 6小时。
LF精炼培训ppt课件
LF精炼工艺流程： 转炉炼钢→挡渣出钢→钢包吊到钢包车上→进准备位→测 温→预吹氩→钢包入加热位→测温、定氧、取样→加热、造 渣→调成份→取样、测温、定氧→钢包入等待位→喂丝、软 吹氩→加保温剂→连铸。
2.2 LF精炼主要设备组成及功能 2.2.1 LF精炼炉主要设备组成
2 LF炉精炼技术
2.1 LF精炼工艺布置、流程 LF精炼工艺布置： 采用双钢包车电极旋转式钢包精炼炉，钢包从钢水接受跨
吊到钢包车上，每个钢包炉有两台钢包车，交替接受钢包过跨
运往出钢跨，钢包炉电极横臂可以旋转到任一钢包车上进行加 热精炼，两台钢包车交替处于精炼期和等待期，不处于精炼期 的钢包车可以在精炼位进行喂丝、吹氩、测温等处理，并可过 跨到钢水接受跨吊运钢包。这种形式可提高钢包精炼炉的工作
(3) 供电和电控系统设备：精炼变压器、高低压电控柜、操
作箱（台）等。 (4) 仪表和计算机设备。 (5) 液压系统设备：液压站和液压缸等。
2.2.2 LF精炼设施的主要功能 (1) 常压下电弧加热升温：精炼周期为28～35min，要求钢水 平均升温速度≥4℃/min； (2) 合成渣精炼（脱硫、脱氧、脱气、去除夹杂）；
事故1.6Mpa
4×（50～500）NL／min 99.9%
2.3.9 冷却水系统 供水压力 回水压力 进水温度 0.5~0.6 Mpa 0.2~0.3Mpa <35℃
回水温度
冷却水耗量 炉盖事故用水耗量 炉盖事故用水压力 2.3.10 压缩空气系统
<55℃
~470 m３／h 240 m３／h 0.2-0.3 Mpa
l一电极；2—合金料斗；3一还原气氛； 4一钢水；5一透气砖；6一滑动水口；7一炉渣
炉外精炼及新技术培训手册
使铝的脱氧能力提高
与不同铝含量相平衡的氧含量（T=1873K）
[Al%] 0.001 0.01 0.02 0.03 0.05 0.10 [O]P,ppm 36.658 8.092 5.237 4.105 3.082 2.221
♀
脱硫
(CaO) 十 [FeS] ＝ (CaS) 十 (FeO)
CaO-Al2O3系相图
2 渣洗
固体渣的优点：
成本相对预熔渣较低；
原材料容易获得；
操作简单。
固体渣的缺点：
渣不易完全熔化； 易产生偏析，性能不稳定； 易水化，影响精炼效果；
使钢液[H]增加，引起质量问题。
2 渣洗
预熔渣的优点：
成分均匀，性能稳定； 储存时不易吸水； 成渣均匀，速度快； 粉尘少，对环境污染小；
LF精炼渣的作用
采用高碱度、高还原性渣进一步脱除钢中硫、氧； 保护包衬，提高热效率； 吸收钢中夹杂物，净化钢液；
隔绝空气，防止钢液吸收气体；
对夹杂物进行变性处理。
3 LF
LF精炼渣概述 通常精炼渣分为高碱度渣和低碱度渣，一般碱度
(CaO/SiO2)大于2为高碱度渣，高碱度渣适用于一般 铝镇静钢二次精炼，在钢水脱硫等方面具有较好的效 果。对于具有特殊要求的钢种，如帘线钢、钢丝绳钢 、轴承钢等，需采用低碱度渣。在这些钢中为了避免 在脱氧过程中生成过多氧化铝夹杂，大多采用Si-Mn
作用
调节渣的碱度，脱硫剂 调节渣的碱度和粘度 调整CaO-SiO2-Al2O3三元系渣处于低熔点位置
CaCO3
MaCO3 BaCO3 Na2CO3
脱硫剂发泡剂
发泡剂，分解后产生MgO对包衬起保护作用 发泡剂，并可抑制钢液回磷 脱硫剂和发泡剂，助熔
RH、LF和VD炉外精炼技术
④事故搅拌装置
作 用：
在透气砖不能工作情况 下，惰性气体通过顶枪吹入 钢包，进行事故搅拌；
结
构：
顶枪安装在支撑框架上， 支撑框架安装在炉盖侧面， 顶枪通过电动机和卷筒实现 上下；
参
数：
顶枪压力：0.6-1.6MPa； 流量（max）：600NL/min
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⑤测温取样装置
取样装置由固定 钢结构支撑，取样枪 插入钢包预定深度， 停留数秒后抽出。取 样枪可使用钢水取样 探头和测温热电偶， 也可使用测温和测氧 含量的混合型探头。
目的：
把传统的炼钢方法分为两步，即初炼 + 精炼。 初炼 — 在氧化性气氛下进行炉料的熔化、脱 P 、 脱 C 和合金化。精炼 — 在真空、惰性气体或可控 气氛的条件下进行深脱 C 、去气、脱氧、去夹杂 物和夹杂物变性处理，调整成分，控制钢水温度 等，从而优化工艺和产品结构、开发高附加值产 品、节能降耗、降低成本增加经济效益。
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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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二.RH、LF及VD法简介
喂丝操作：
Al 丝在成分调整时喂入， Si、Ca-Si丝在LF处理后喂入。 喂丝时弱吹 Ar 搅拌，可自动设 定也可手动。
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3.钢包真空脱气法（VD法）
1) 2) 3) 4) VD概述 VD生产模拟 VD生产工艺 VD相关设备
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1) VD概述
20 世纪 50 年代由德国首先应用，用于生产低 碳钢，可严格控制成分和温度。 具有以下功能： ①有效的脱气，减少[H]、[N]； ②脱氧，通过C+[O]=CO去除[O]； ③通过碱性顶渣去[S]； ④通过合金微调及吹Ar控制化学成分和温度； ⑤通过吹Ar使夹杂无聚集上浮。 VD主要与电弧炉和LF配合，用于生产管线钢， [S]＜10ppm；[H] ＜ 1.5-2ppm；[N] ＜ 40ppm； [O] ＜ 20ppm。
炉外精炼LF
炼钢工艺过程造渣：调整钢、铁生产中熔渣成分、碱度和粘度及其反应能力的操作。
目的是通过渣——金属反应炼出具有所要求成分和温度的金属。
例如氧气顶吹转炉造渣和吹氧操作是为了生成有足够流动性和碱度的熔渣，以便把硫、磷降到计划钢种的上限以下，并使吹氧时喷溅和溢渣的量减至最小。
出渣：电弧炉炼钢时根据不同冶炼条件和目的在冶炼过程中所采取的放渣或扒渣操作。
如用单渣法冶炼时，氧化末期须扒氧化渣；用双渣法造还原渣时，原来的氧化渣必须彻底放出，以防回磷等。
熔池搅拌：向金属熔池供应能量，使金属液和熔渣产生运动，以改善冶金反应的动力学条件。
熔池搅拌可藉助于气体、机械、电磁感应等方法来实现。
电炉底吹：通过置于炉底的喷嘴将N2、Ar、CO2、CO、CH4、O2等气体根据工艺要求吹入炉内熔池以达到加速熔化，促进冶金反应过程的目的。
采用底吹工艺可缩短冶炼时间，降低电耗，改善脱磷、脱硫操作，提高钢中残锰量，提高金属和合金收得率。
并能使钢水成分、温度更均匀，从而改善钢质量，降低成本，提高生产率。
熔化期：炼钢的熔化期主要是对平炉和电炉炼钢而言。
电弧炉炼钢从通电开始到炉料全部熔清为止、平炉炼钢从兑完铁水到炉料全部化完为止都称熔化期。
熔化期的任务是尽快将炉料熔化及升温，并造好熔化期的炉渣。
氧化期和脱炭期：普通功率电弧炉炼钢的氧化期，通常指炉料溶清、取样分析到扒完氧化渣这一工艺阶段。
也有认为是从吹氧或加矿脱碳开始的。
氧化期的主要任务是氧化钢液中的碳、磷；去除气体及夹杂物；使钢液均匀加热升温。
脱碳是氧化期的一项重要操作工艺。
为了保证钢的纯净度，要求脱碳量大于0.2％左右。
随着炉外精炼技术的发展，电弧炉的氧化精炼大多移到钢包或精炼炉中进行。
精炼期：炼钢过程通过造渣和其他方法把对钢的质量有害的一些元素和化合物，经化学反应选入气相或排、浮入渣中，使之从钢液中排除的工艺操作期。
还原期：普通功率电弧炉炼钢操作中，通常把氧化末期扒渣完毕到出钢这段时间称为还原期。
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进入60年代后，瑞典研制出具有感应搅 拌和电弧加热功能的ASEA—SKF精炼炉。 1965年，德国又研制成真空吹氧脱碳法即 VOD法；1968年，美国研制成氩—氧精炼 炉即AOD法。70年代初，日本研制成具有 电弧加热、氩气搅拌功能的钢包精炼炉即LF 炉。其质量也赶上或超过了有名的瑞典轴承 钢。日本山阳钢厂对不同氧含量的轴承钢进 行疲劳试验证明，当钢中[O]由30ppm降到 15ppm时，轴承钢的疲劳寿命增加5倍；降 到5ppm，可提高30倍
炉外精炼 主要有真 空处理， 吹氮或氩、 吹氧，电 磁搅拌， 加入渣料、 脱氧剂和 合金元素， 电弧加热 等。
流程分类 开发时间 代表性流 程 钢包吹气 1950年 Gazal 1975年 CAS 喷吹 1970年 喂丝 1960年 ＴＮ法 真空处理 1952年电弧加热 1964年 ASEASKF 处理 1967年 VAD 1971年 LF LFV 不锈钢精 1965年 VOD 炼 1968年 AOD
• 为实现上述冶金功能,各种炉外精炼设备一般均采用以下精 炼方法: • (1) 渣洗精炼:精确控制炉渣成分,通过渣钢反应实现对钢水 的提纯精炼。主要用于钢水脱氧脱硫和去除夹杂物等方面。 • (2) 真空精炼:在真空条件下实现钢水的提纯精炼。通常工作 压力≥50 Pa ,适用于对钢液脱气、脱碳和用碳脱氧等反应过 程。 • (3) 熔池搅拌:通常是向反应体系提供一定的能量,促使该系统 内的熔体产生流动。通过对流加速熔体内传热、传质过程, 达到混匀的效果。搅拌的方法主要有气体搅拌、电磁搅拌和 机械搅拌三种方法。 • (4) 喷射冶金:通过载气将固体颗粒反应物喷入熔池深处,造成 熔池的强烈搅拌并增大反应面积。固体颗粒上浮过程中发生 熔化、溶解,完成固—液反应,显著提高精炼效果。 • (5) 加热与控温:为了精确控制反应温度与终点钢水温度,多 炉炉外精炼设备采用了各种不同的加热功能,避免精炼过程 温降。主要的加热方法有:电弧加热、化学加热和脱碳二次 燃烧加热。
(2) 微合金化加入合金元素
将B、Ti、Nb、V和Zr这些元素少量地加入到钢水中， 可提高钢的强度和韧性，在钢筋业和汽车行业中都显示了 微合金化的作用。在钢筋业中，具有高屈服强度的低碳钢 筋是很受欢迎的，因为这些钢筋易于焊接和加工，通过微 合金化方法加入Nb和V后，很容易使低碳钢筋获得高屈服 强度。在汽车工业中使用大量钢卷，要求炼钢各炉之间， 各卷之间，甚至同一卷中前后部分的屈服强度的差别很小。 为此，需通过炉后钢包喂丝方法来控制合金的加入量，以 得到满足上述要求的钢，并可使机械性能进一步提高。由 于微合金化元素本身也是强脱氧剂，因此钢中微合金化元 素的最终含量极不易控制准确，有时会造成贵重的微合金 元素的浪费，所以在加入微合金化元素前一定要先脱好氧。 目前用喂丝机将合金丝插入钢水中的方法，大大提高了合 金的收得率。
12.1 概述
要精确控制钢中的[C]、[P]、[N]、[H]、[0] 含量，在转炉或电炉中进行的精炼，对这些有 害元素的去除是有限的。为了提高精炼水平， 这些冶金操作将移到精炼炉中去进行。早期的 炉外处理设备是钢包脱气，其目的在于减少钢 中的[H]和[O]，德国于1956年发明了真空提升 脱气法即DH法，莱茵钢冶金公司和海拉斯公司 合作开发了真空循环脱气法即RH法，解决了传 统炼钢方法难以解决的脱氧、脱氮等问题。
气氛 大气 Ａr 大气 大气 真空 真空 真空 真空 真空 真空 Ａr 真空 减压 Ar
搅拌方 加热方 精炼功能 法 法 气体 — 脱氧 气体 (Al升温） 脱氧、硫 气体 — 脱氧、硫 气体 — 脱氧、硫 — — 脱氢 吸上 — 脱H、Ｎ、Ｏ、Ｃ 环流 (Al升温） 脱H、Ｎ、Ｏ、Ｃ 气体 — 脱H、Ｎ、Ｏ、Ｃ 气体 电弧 脱H、Ｎ、Ｏ、Ｃ 气体 气体 气体 气体 气体 电弧 电弧 电弧 — — 脱H、Ｎ、Ｏ、Ｃ 脱Ｏ、S 脱H、Ｎ、Ｏ、Ｃ 脱H、Ｎ、Ｏ、Ｃ 脱Ｎ、Ｏ、Ｃ、S
12.2 炉后处理技术
在任何炉外精炼方法操作过程中，最重要的一环是脱 氧。合理地脱氧可以最大程度地回收微合金化元素，如果 钢水脱氧不彻底，那就可能损失掉一部分较为贵重的微合 金元素。钢包中进行脱氧和用喂丝法加入微合金元素。 (1)钢水的脱氧。 众所周知，钢中氧的含量是随着钢中碳的减少和温 度的升高而增加的，很明显，在低碳范围内(0.2％C以下)， 处于与[C]平衡的[O]含量急剧增加。铝在生产中是应用广 泛的一种脱氧剂，这是因为铝与氧的亲和力很强，且易于 加入，反应快，相对成本也较低和具有细化晶粒的作用， 故铝是一种有效的脱氧剂。在平衡条件下，钢中溶入0.04 ％Al，通常可使约含500ppm的最高含氧量(低碳钢)降到 极限值。根据下列反应铝与氧生成A12O3： 2A1十3[O]→Al2O3
12 炉外精炼
• 炉外精炼又称钢包精炼，可分为两种： • 一种是高炉-炼钢炉之间对铁水进行预处理，其 主要目的是：脱硫、脱磷、脱硅。 • 另一种是在炼钢炉-连铸之间处理钢水的二次精 炼，其主要目的是：脱气（H、N、CO）；脱硫、 脱碳、脱氧、
炉外精炼的特点
• 各种炉外精炼设备都具备高效精炼的特点,适宜冶炼各类纯 净钢、超纯净钢。其原因在于各种炉外精炼设备的工艺与设 备设计能满足以下冶金特点: • (1) 改善冶金化学反应的热力学条件。如炼钢中脱碳、脱气 反应,反应产物为气体。降低气相压力,提高真空度,有利于反 应继续进行。 • (2) 加速熔池传质速度,对于多数冶金反应,液相传质是反应速 度的限制环节。各种精炼设备采用不同的搅拌方式,强化熔 池搅拌,加速混匀过程,提高化学反应速度。 • (3) 增大渣钢反应面积,对各种炉外精炼设备均采用各种搅拌 或喷粉工艺,造成钢渣乳化、颗粒气泡上浮、碰撞、聚合等 现象,显著增加渣钢反应面积,提高反应速度。 • (4) 精确控制反应条件,均匀钢水成分、温度。多数炉外精炼 设备,配备了各种不同的加热功能,可以精确控制反应温度。 同时,通过搅拌均匀钢水成分,精确调整成分,实现成分微调。 精确控制化学反应条件,使各种冶金反应更趋近平衡。 • (5) 健全在线检测设施,对精炼过程实现计算机自动控制。保 证精炼终点的命中率和控制精度,提高产品质量的稳定性。