炉外精炼概述

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炉外精炼

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2) VD生产模拟
工部全景
生产模拟
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3) VD生产工艺
基本原理
真空处理
吹Ar制度
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真空脱气
原理：基于H、N在钢液中溶解服从平方根定律，当VD抽真空时，真空室内压力降低，使[H]、[N]随之降低，达到去除目的。散而一起去除。
真空度→保持达到VD
处理要求→反抽气破
坏真空。
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吹Ar制度
钢包到工位即吹Ar，不吹破渣面，防止透气砖堵塞；加合金采用大流量吹 Ar，吹开渣面，使合金直接进入钢液，提高收得率；高真空处理时小流量吹Ar，防喷溅；喂丝时，小流量吹 Ar ，防止增[N]和二次氧化。
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1) LF概述
LF是日本大同制钢公司于1971年开发，特点是将电弧炉炼钢还原期任务移到专用的钢包内进行。在利用电弧加热钢水的同时，向钢液内吹入惰性气体（Ar），以实现在非氧化性气氛下精炼，从而达到钢液脱硫、脱氧、去气、去夹杂物的效果。经 LF 处理的钢水，钢中 [O]10-30ppm 、 [N]20ppm、[H]1.5-2.5ppm。
（MnO）、（Fe2O3）及[O]在钢渣界面进行反应,使[O]降低，脱氧产物直接溶于渣中,不污染钢液；
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泡,将造成凝固组织不致密;
②脱
目
硫
的: S在钢中产生”热脆”并降低钢的抗腐蚀性、延展性和韧性；原理: （FeS）+（CaO）= （FeO）+（CaS）条件: 高碱度、还原气氛、高温、大渣量
4) RH的主要功能
功能:
① 脱 H: 对完全脱氧钢液脱氢效率 ≮60%,对未完全脱氧钢液,由于CO 反应剧烈 , ＞ 70%. 脱气时间 15~20min,[H]＜2ppm. ② 脱 N:N 易形成 N- 化物 , 脱氮效率 0~10%; ③脱O:∑[O]0.002~0.005% ④脱碳:对初始[C]有要求,处理15min, 可使[C]＜0.002%; ⑤脱S:效率50~75%; ⑥减少非金属夹杂:改善钢水纯净度; ⑦成分微调:合金元素控制精度为 ±0.003~0.010%

炉外精炼

ASEA-SKF法的特点：将炼钢过程分为两步：由初炼炉(如电炉、转炉)熔化钢铁料，调整含碳量和温度；然后在钢包炉内，在电磁搅拌的条件下，进行电弧加热、真空脱气、除渣和造新渣、脱硫、真空脱氧和脱碳、调整成分与温度，最后吊出钢包进行浇注。
ASEA-SKF法的主要设备： ① 钢包由非磁性材料制成，有滑动水口，可直接用于浇注； ② 电磁感应搅拌器使钢水产生搅拌作用； ③ 真空炉顶及电气设备； ④ 电视—摄影及其他辅助设备如钢包移动装置，原料加入装置和集尘装置等。
形式： ⑴ 底吹。是通过安装在钢包底部一定位置的透气砖(或其他形式的喷口)，将氩气吹入钢液。 ⑵ 顶吹。吹氩喷枪插入钢包内的钢液中，在接近包低处将氩气吹入钢液。
最常见的有两种：CAS和CAS—OB。 ⑴ CAS 概念：采用强吹氩工艺将渣液面吹开后，将封闭的浸渍钟罩内迅速形成氩气保护气氛，避免了钢水氧化的工艺称为CAS法，又称SAB法。
9.1 炉外精炼概述
概念：凡是在熔炼炉(如转炉、电炉)以外进行的，旨在进一步扩大品种提高钢的质量，降低钢的成本所采用的冶金过程统称为炉外精炼，也称为二次精炼。
任务 ⑴ 钢水成分和温度的均匀化； ⑵ 精确控制钢水成分和温度； ⑶ 脱氧脱硫脱磷脱碳； ⑷ 去除钢中气体(氢和氮)； ⑸去除夹杂物及夹杂物形态控制。
基本手段 (1) 渣洗；(合成渣渣洗) (2) 搅拌；(CAS钢包吹氩精炼) (3) 真空；(RH真空循环脱碳法) (4) 加热；(LF) (5) 喷吹。(WF喂丝法)
主要作用 ⑴ 提高质量扩大品种的主要手段； ⑵ 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； ⑶ 炼钢—炉外精练—连铸—热装轧制工序衔接。
幻灯片 12
特点： ⑴ 除底部吹氩外，在钢包液面上加一沉入罩，罩内充有从钢液中排出的或专门导人的氩气。 ⑵ 通过罩上方的加料口，可添加合成渣料和微调钢液成分用的合金。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。

炉外精炼基础知识

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%。

钢铁冶金概论炉外精炼

✓ 例如，电弧炉冶炼不锈钢的返回吹氧法，在1873K下很难使[C]降至很低的数值。而在AOD（氩氧精炼法）法中，向钢液中吹入不断变换 Ar/O2比例的气体，可以降低碳氧反应中产生的CO分压，从而使钢液的[C]含量达到超低碳水平。
（4）喷吹
喷吹法是用载气（Ar）将精炼粉剂流态化，形成气固两相流，经过喷枪，直接将精炼剂送入钢液内部的方法。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，可以显著提高精炼效果。
常用的加热方法有电加热和化学加热。
➢ 电加热方式主要有电弧加热和感应加热。
➢ 电弧加热原理与电弧炉相似，采用石墨电极，通电后，在电极与钢液间产生电弧，依靠电弧的高温加热钢液。
✓ 由于电弧温度高，在加热过程中，需控制电弧长度及造好发泡渣进行埋弧加热，以防止电弧对耐火材料产生高温侵蚀。
第五章炉外精炼(Secondary Refining)
炉外精炼的定义及特点
炉外精炼S.R. (Secondary Refining) ：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精炼的过程。
钢液搅拌可改善冶金反应动力学条件，强化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。
a 气体搅拌
气体搅拌主要用氩气，故又称氩气搅拌。向钢液吹入氩气可以用顶枪插入法，也可以用底部透气砖法。 ➢ 实践证明，从底部通过透气砖吹入氩气，可充分发挥其搅拌作用，氩气利用率高 ➢ 目前，大多数的吹氩搅拌均采用透气砖底吹法。
➢ 在精炼中，钢包内的搅拌是由真空室内钢液注流进入钢包中引起的。

炉外精炼工艺技术

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。

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）

炉外精炼

炉外精炼？炉外精炼是把转炉中初炼的钢水移到钢包中进行精炼过程，也称二次精炼，为了均匀成分和温度，出现了钢包内气体搅拌工艺。

最引人注目的是二次精炼的采用，大大提高了钢的产量和质量。

二次精炼的主要任务和目的是什么呢？在出钢和连铸时分离钢水和炉渣、钢水脱氧、根据终点目标进行合金化、调整注温、改进钢水的洁净度•夹杂物变性•去除钢水中溶解的[H]和[N]、脱碳、脱硫、均匀钢水成分和温度。

1.2 炉外精炼的一些方法：方法1 、CAS 一钢包封闭式吹Ar 成分微调法，将钢包的渣面吹开，插入隔离罩，吹入Ar 搅拌，进行成分微调。

吹Ar 处理后，钢中[O]含量降低20％以上，[H] 含量降低20% , 非金属夹杂物降低30 一40 ％。

方法2 、电弧加热的钢包吹Ar 炉（LF ) , Ar 气搅拌。

加速钢一渣之间的反应，有利于脱[O]、[S]及夹杂物反上浮。

LF 炉三根电极插入渣层中进行加热，浸入渣中石墨与渣中氧化物反应：C + FeO →Fe + CO ↑: C + Mn 一Mne + CO↑等反应。

一般处理时间为45 分钟。

但对超低［C ］、[ N 」钢效果不理想。

但投资少、设备简单、操作灵活，因而得到广泛应用。

方法3 、RH 真空循环脱气：RH真空循环脱气法是德国蒂森的鲁尔公司（Ru h rstahl ）和海尔斯（Heraeus ）联合研制成功的。

它将真空炼钢与钢水循环流动结合起来，具有处理周期短，生产能力大和精炼效果好的优点，非常适合与大的转炉炼钢炉相配合。

世界上现有RH 处理设备150 多套，最大处理能量为360 吨。

RH工艺是一种用于生产优质钢的钢水二次精炼工艺。

整个钢水冶金反应是在砌有耐火衬的真空槽内进行的。

真空槽的下部是两个带耐火衬的浸渍管，上部装有热弯管，气体由热弯管、水冷弯头经气体冷却器至真空泵系统。

炉外精炼的发展趋势钢水将百分之百进行炉外精炼。

向组合化、多功能精炼方向发展。

1 , 以钢包吹Ar 为核心，加上喷粉、合金成分微调等技术相结合，主要与转炉一连铸生产相衔接。

炉外精炼

12.1 概述
要精确控制钢中的[C]、、、、要精确控制钢中的、[P]、[N]、[H]、[0] 含量，在转炉或电炉中进行的精炼，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，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。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，炉外处理设备是钢包脱气，其目的在于减少钢中的[H]和，德国于1956年发明了真空提升中的和[O]，德国于年发明了真空提升脱气法即DH法脱气法即法，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法合作开发了真空循环脱气法即法，解决了传统炼钢方法难以解决的脱氧、脱氮等问题。统炼钢方法难以解决的脱氧、脱氮等问题。
进入60年代后，进入年代后，瑞典研制出具有感应搅年代后精炼炉。拌和电弧加热功能的ASEA—SKF精炼炉。精炼炉拌和电弧加热功能的 1965年，德国又研制成真空吹氧脱碳法即年 VOD法；1968年，美国研制成氩氧精炼法年美国研制成氩—氧精炼炉即AOD法。70年代初，日本研制成具有年代初，炉即法年代初电弧加热、氩气搅拌功能的钢包精炼炉即LF 电弧加热、氩气搅拌功能的钢包精炼炉即炉。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]由行疲劳试验证明，当钢中由30ppm降到降到 15ppm时，轴承钢的疲劳寿命增加倍；降时轴承钢的疲劳寿命增加5倍到5ppm，可提高倍，可提高30倍
(1)真空铸锭法
• 真空铸锭法是把大气中冶炼的钢水注入锭模时进行真空处理的方法，有脱氢及防止空气氧化等效果。它是由钢包脱气法钢包脱气法发展而来，进而发展成为钢包脱气法流滴脱气法及真空贮锭法。这三种方法都由德国流滴脱气法及真空贮锭法 Bochumer Verein公司开发，称为Bochumer法。

炉外精炼

LF法 9.1 LF法
LF LF LLeabharlann LF炉精炼
原
理
2、LF的精炼操作 LF的精炼操作将石灰、萤石按不同比例分批加入钢包中，将石灰、萤石按不同比例分批加入钢包中，加入量为钢水量的1 2%，造高碱度合成渣脱硫，然后用硅铁粉、钢水量的1-2%，造高碱度合成渣脱硫，然后用硅铁粉、硅钙粉和铝粉或炭粉按一定比例混合直接加入钢水面或采取喷吹的方法加入钢水中形成流动性良好的炉渣。采取喷吹的方法加入钢水中形成流动性良好的炉渣。
3）可进行吹氧脱碳和二次燃烧进行热补偿，减少处理可进行吹氧脱碳和二次燃烧进行热补偿，温降；温降；可进行喷粉脱硫，生产[S]≤5 10- 的超低硫钢。 [S]≤5× 4）可进行喷粉脱硫，生产[S]≤5×10-6的超低硫钢。 RH真空工艺过程 2、 RH真空工艺过程出钢后，钢包测温取样； 1）出钢后，钢包测温取样；下降真空室，插入深度为150 200mm； 1502）下降真空室，插入深度为150-200mm；起动真空泵，一根插入管输入驱动气体； 3）起动真空泵，一根插入管输入驱动气体；真空室的压力降到26 10kpa后循环加剧； 26－压力降到26－10kpa后，循环加剧；钢水上升速度为 5m/s、下降速度为1 2m/s； 5m/s、下降速度为1－2m/s；气泡在钢液中将气体及夹杂带出。 4）气泡在钢液中将气体及夹杂带出。如此反复循环3 次后达到脱气要求， 5）如此反复循环3-4次后达到脱气要求，处理时间约 20分钟分钟。为20分钟。
VD/VOD炉 9.2 VD/VOD炉
VD 的功能仅是真空加搅拌，的功能仅是真空加搅拌， VOD 是真空吹氧精炼法；是真空吹氧精炼法； VD主要应用于轴承钢脱氧；主要应用于轴承钢脱氧；主要应用于轴承钢脱氧 VOD 主要用于不锈钢冶炼；主要用于不锈钢冶炼；

1.炉外精炼概述

2 创造良好的冶炼反应的热力学和动力学条件。
通过各种加热精炼手段补偿精炼过程中的温度损失，使得需要在高温下的脱硫等反应得以顺利进行。炼钢过程中的各种冶金反应，多数是在高温下进行的多相反应，通常化学反应本身进行较快，而反应物传递到反应界面和生成物脱离反应界面较慢，成为限制冶金反应速率的因素。通过搅拌、喷吹等手段提高浓度梯度，增大反应界面，使各种冶金反应得以顺利进行。
五炉外精炼的手段
目前炉外精炼的手段有渣洗、真空、搅拌、喷吹和加热五种。采用一种或几种不同手段的不同组合，就形成了某一种精炼方法。 1 渣洗：获得洁净钢液并能适当进行脱氧、脱硫和去除夹杂物的最简便的精炼手段。它是将事先配好的合成渣倒入钢包内，借出钢时钢流的冲击作用，使钢液与合成渣混合，从而完成脱氧、脱硫和去除夹杂等精炼任务。 2 真空：将钢液置于真空室内，由于真空作用使反应向生成气相方向移动，达到脱气、脱氧、脱碳等目的。 3 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。分为吹气搅拌和电磁搅拌。 4 加热：调节钢液温度的一项重要手段，使炼钢与连铸更好地衔接。分为电弧加热法和化学加热法。 5 喷吹：用气体作载体将反应剂加入金属液内的一种手段。喷吹的冶金功能取决于精炼剂的各类，它能完成不同程度的脱硫、脱氧、合金化和控制夹杂物形态等精炼任务。
钢水炉外精炼概述
一炉外精炼的产生原因
1 普通炼钢炉（转炉、电炉）冶炼出来的钢液难以满足对钢的质量（如钢的纯净度等）越来越高的要求。 2 为了提高生产率，缩短冶炼时间，把炼钢的一部分任务移到炉外完成。 3 连铸技术的发展，对钢液的成分、温度和气体的含量等也提出了严格的要求。
二炉外精炼的概念
3 炉外精炼在炼钢生产中的重要地位和作用

炉外精炼

炉外精炼炉外精炼是把转炉、电炉中所炼的钢水移到另一个容器中(主要是钢包) 进行精炼的过程。

也叫“二次炼钢”或钢包精炼。

炉外精炼把传统炼钢分为两步：(1)初炼：在氧化性气氛下进行炉料的熔化、脱磷、脱碳和主合金化。

(2)精炼：在真空、惰性气氛或可控气氛下进行脱氧、脱硫、去除夹杂、夹杂物变性、微调成分、控制钢水温度等。

目前，炉外精炼设备已成为连铸过程不可缺少的手段。

在炼钢生产中，采用转炉(电炉)一炉外精炼一连铸已成为目前钢厂通常采用的工艺流程。

;炉外精炼可分为真空、非真空和其他：<;/P>(1)真空精炼法真空吹氩法(Finkl法和Gazid法，美国、法国1958-1963年开发)真空电磁搅拌去气法(ISID法，美国1962年开发)钢包精炼炉法(ASEA-SKF法，瑞典1965年开发)真空电弧加热精炼法(Finkl-VAD法，美国1962年开发)埋弧加热钢包精炼法(L-F法，日本1971年开发)真空吹氧脱碳精炼法(VOD法，西德1965年开发)强搅拌真空吹氧脱碳精炼法(SSVOD法，日本1977年开发)转炉真空吹氧脱碳法(VODK法，西德1976年开发)(2)非真空精炼法氩氧炉脱碳精炼法(AOD法，美国1968年开发)气氧炉脱碳精炼法(CLU法，法国和瑞典1973年开发) 钢包吹氩法(GA IAL法，加拿大1950年开发)密封吹氩法(SAB法，日本1965年开发)带盖钢包吹氩法(CAB法，日本1965年开发)(3)其他精炼法法国钢铁研究法(IRSID法，法国1963年开发)蒂森法(TN法，西德1974年开发)<;o:p>氏兰法(SL喷粉法，瑞典1976年开发)弹丸发射法(ABS法，日本1973年开发)喂丝加添法(WF法，日本1967年开发)合成渣洗法(RERRIN法，法国1933年开发)同炉渣洗法。

炉外精炼知识点

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。

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。

决定脱气效果的是传质系数和比表面积。

13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。

钢铁冶金概论炉外精炼

钢铁冶金概论炉外精炼炉外精炼是现代钢铁冶金中一个非常重要的工艺阶段，它能够对已经经过高炉冶炼出来的熔融铁液进行进一步的处理和提纯，以得到更高品质的钢材。

本文将详细介绍炉外精炼的过程、方法以及其在钢铁冶金中的重要性。

炉外精炼的过程主要包括除氧、脱硫、还原剂控制等步骤。

首先是除氧过程，其目的是通过添加合适的除氧剂，将铁液中的氧气去除，以减少氧化和损耗。

通常使用的除氧剂有铝、硅及铝硅合金等。

除氧剂能与铁液中的氧气反应生成气体，如气体呈气泡状排出，并生成含铝或含硅的化合物，从而减少氧含量。

接下来是脱硫过程，铁液中的硫是一种有害的杂质，会导致钢材成品的脆化和性能下降。

因此，脱硫是炉外精炼过程中非常重要的一步。

常见的脱硫方法有氧化法和还原法。

氧化法主要是通过向铁液中添加氧化剂，使硫与氧化剂反应生成气体，如硫化氢，从而排出铁液中的硫。

还原法则是通过添加还原剂，通常是含碳的物质，使其与硫反应生成硫化物，再由硫化物降解和沉淀，从而实现脱硫目的。

此外，还需要对还原剂进行控制。

还原剂的控制是为了保持炉外精炼环境的还原性，从而有利于脱硫、除氧等反应的进行。

一般来说，还原剂的添加量应该合理，过多会导致过量还原，出现大量一氧化碳和游离碳的气体产生，而过少则会导致还原不充分，无法完全去除硫。

炉外精炼在钢铁冶金中的重要性不言而喻。

通过炉外精炼，可以进一步提高钢材的质量。

首先，炉外精炼可以去除铁液中的氧和硫等有害元素，减少钢材的夹杂物含量，提高了钢材的纯度和机械性能。

其次，炉外精炼还能调整钢液的成分，包括碳含量、合金元素含量等，使得钢材具有更好的性能和应用范围。

另外，炉外精炼中的控制参数对钢材的性能也有很大影响，合理地控制还原剂的添加量、操作温度、反应时间等，将会进一步提高钢材的质量。

总之，炉外精炼是现代钢铁冶金过程中一项非常重要的工艺阶段。

通过除氧、脱硫和还原剂控制等步骤，可以对铁液进行进一步的处理和提纯，最终得到高品质的钢材。

炉外精炼

LF炉
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炉工艺操作
电炉EBT出钢，出钢过程加合金、加渣料(石灰、萤石等2%)，底吹氩、通电升温、化渣，10分钟取样分析，加渣料(1％)，测温取样，加合金看脱氧，准备出钢。
炉外精炼技术
郭海生主讲
炉外精炼
炉外精炼就是将转炉或电炉初炼的钢水移到另一反应器进行精炼的过程，也称二次精炼太钢的二次精炼设备主要有：AOD、LF、 VOD、K-、惰性气氛或可控气氛的条件下进行深脱碳、脱硫、脱氧、除气、调整成分(微合金化)和调整温度并使其均匀化，去除夹杂物，改变夹杂物形态和组成等。钢水炉外精炼是为适应钢的品种质量的提高，生产新钢种以及生产过程合理化，为连铸对钢水成分、温度、纯净度和时间等衔接的严格要求，不可缺少的工序，成为现代炼钢、连铸生产中的重要环节。
AOD工艺过程
炉料：废钢、不锈钢返回料、高碳铬铁、高碳镍铁吹炼过程温度及氩氧比的控制分不同温度及碳含量控制吹炼氩氧比: O2：Ar=4:1(3:1)，C下降为0.2%、T＝1680℃； O2：Ar=2:1， C下降为0.1%、T＝1700℃； O2：Ar=1:2， C下降为0.02%、T＝1730℃； O2：Ar=1:3， C下降为0.01%、T＝1750℃；
CLU
GOR
底部
底部
O2、H2O(蒸汽)、N2、 O2、N2、Ar Ar
O2、N2、Ar、碳氢化合物 O2、N2、Ar
1
1.3~1.5
AOD-VCR
VOD/SSVOD
侧部
底部
O2、N2、Ar
O2、Ar O2

炉外精炼

炉外精炼：所谓炉外精炼就是按传统工艺，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），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铁水预处理：铁水在进入炼钢炉进行冶炼前，为除去某种有害成分或回收某种有益成分的处理过程渣洗：最早出现的炉外精炼方法要算用合成渣来处理钢液，即为渣洗真空度：真空处理中，真空室内可以达到并且保持的最低压力示循环因数：循环因数c即循环次数，是处理过程中通过真空室的总钢液量与处理容量Q之比。

可用下式表示c=ω﹡t∕Q 式中ω—循环流量，t∕min t—脱气时间，min1炉外精炼的主要目的和任务是什么？（1）承担精炼原有的部分精炼功能，在最佳的热力学和动力学条件下完成部分炼钢反应，提高单体设备的生产能力（2）均匀钢水，控制钢种成分（3）精确控制钢水温度，适应连珠生产的要求（4）进一步提高钢水的纯净度，适应连铸生产的要求（5）作为炼钢与连铸间的缓冲，提高炼钢车间整体效果2炉外精炼技术具有哪些特点？（1）二次精炼钢液，在不同程度上完成脱碳、脱磷、脱氧、脱硫、去除气体、去除夹杂、调整温度和成分等冶金任务（2）创造良好的冶金反应的动力学条件，如真空、吹氩、脱气、喷粉，增大反应界面面积，应用各种搅拌方式增大传质系数，扩大反应界面等（3）二次精炼设备具有教主功能3炉外精炼对精炼手段有哪些？对精炼手段有哪些要求？基本手段有：渣洗、真空、搅拌、加热、喷吹等五种要求：（1）独立性（2）作用施加可以控制（3）作用能力可以控制（4）精炼手段的作用能力再现性要强（5）便于与其他精炼手段组合（6）操作方便、设备简单、基建投资和运行费用低4合成渣的考虑指标？（1）成分（2）熔点（3）流动性（4）表面张力（5）还原性5渣洗有哪些精炼作用？（1）合成渣的乳化和上浮（2）合成渣中元素脱氧能力的影响（3）扩散脱氧（4）夹杂的去除（5）脱硫6合成渣对钢中脱氧元素有何影响？在渣洗过程中，随着钢液温度的下降，脱氧反应的平衡向脱氧方向移动，同时出港过程中钢液的二次氧化使溶解在钢液中的氧量增加，所以钢中的合金元素与钢中的氧继续反应，进行脱氧7简述渣洗夹杂去除原理？渣洗过程中夹杂的去除，主要靠两方面作用：（1）钢中原有的夹杂与乳化液滴碰撞，被渣滴吸附、同化而随渣滴上浮而去除（2）足进了二次反应产物的排出，从而使成品钢中夹杂数量减少8渣洗脱硫影响因素？（1）渣的成分（2）炉渣的流动性9真空脱气时为了降低钢中气体可采取哪些措施？（1）使用干燥的原材料和耐火材料（2）降低与钢液接触的气相中气体的分压（3）在脱气过程中增加钢液的比表面积（4）提高传质系数（5）适当地延长脱气时间（6）利用生成的氮化物被去除以脱氧10从热力学分析脱碳保铬？铬不锈钢的炉外精炼过程中铬氧化产物为Cr2O3，对应的脱氧保铬反应可用以下式表达： 3[C]+（Cr2O3）=3[Cr]+3﹛CO ﹜ΔrG θT=934706---617.22T J/mol反应的平衡常数K θ=α3Cr*P 3co/α3c*αCr 2O 3由于Cr2O3在渣中接近于饱和，所以可取αCr 2O 3=1，得：)/3(3θααK c Pco c r =上式表明，只要熔池温度升高，K θ值增大，就可使平衡碳的活度降低。

炉外精炼名词解释

炉外精炼名词解释
高校与高等教育——炉外精炼
在高等教育领域，“炉外精炼”一词指的是一种形式融合以及功能定位重组而
形成的协同模式。

炉外精炼指的是一种从高校外部接收精致人材资源，以促进高校内部的学习、
研究并共同创新的形式融合功能定位重组模式。

它鼓励新生参与各类新专业活动，例如实习、会议和分析研究，以增强专业实践能力；建立尖端实验室结合先进技术实施体系和加强质量控制；实施国际学位计划，鼓励学生走出去探索与时俱进；倡导双师型教学，开拓双向、多元化教学模式；充分发挥学生发现学生实践能力，发展学生实践活动。

炉外精炼，将新鲜血液注入高校精英的脉络中，从而拓展形式融合的教学理念，重构教育功能定位，实现动态联网。

高校火炉外的智能化拼搏，触动知识聚集的本质，从而让高等教育融入发展主体之中，参与到整体性发展中来。

此外，炉外精炼对高校终身学习模式界定了新的范畴，历史文化积淀与先进思
想更好地联系，而新课程设计与推进相关技术实施赋能更强，它能够实现学习者多渠道传播，通过肢解知识要素的范式，有效落地到精准的针对目标教学实施，树立全新的学习理念，使高校打造更可依赖的形式融合学习环境。

综上所述，炉外精炼为高校与高等教育提供了崭新而可行的模式，从而使得各
类智库资源可以有效转化，使打破传统主体范式，提升唯实践可信赖的教学模式，进而提高学生走向世界的能力，助力高校的发展。

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。

炉外精炼(炼钢工艺)

3）合成渣洗 4）喷粉精炼 5）钢水加热电弧加热化学加热（铝热法、硅热发、CO燃烧法燃烧法）化学加热（铝热法、硅热发、CO燃烧法）
钢包加热系统工艺示意图
合金的喂入与喷粉工艺示意图
分类
真空精炼法惰性气体稀释法渣洗精炼法
AOD
CLU
8.2 炉外精炼方法及冶金效果
AOD
VCR
利用真空和吹氩，进一步脱碳
AOD-VCR
8.3 炉外精炼技术发展趋势
1.钢水百分之百地进行处理； 1.钢水百分之百地进行处理；钢水百分之百地进行处理 2.促使钢铁工业有粗放型向集约型发展促使钢铁工业有粗放型向集约型发展； 2.促使钢铁工业有粗放型向集约型发展； 3.向组合多功能化方向发展；向组合、 3.向组合、多功能化方向发展； 4.对不同规模、不同产品配备不同精炼技术： 4.对不同规模、不同产品配备不同精炼技术：对不同规模生产板带钢材企业，应配备CAS OB和RH精炼站 CAS精炼站。 1）生产板带钢材企业，应配备CAS-OB和RH精炼站。生产棒材的企业，应配备LF炉和喂线手段。 LF炉和喂线手段 2）生产棒材的企业，应配备LF炉和喂线手段。 3）对电弧炉特殊钢厂生产不锈钢采用EF→AOD→VCR工艺； EF→AOD→VCR工艺生产不锈钢采用EF→AOD→VCR工艺；生产轴承钢采用EF→LF→RH→CC工艺； EF→LF→RH→CC工艺生产轴承钢采用EF→LF→RH→CC工艺；生产超纯结构钢采用EF→VAR工艺。 EF→VAR工艺生产超纯结构钢采用EF→VAR工艺。
8.2 炉外精炼方法及冶金效果
四、循环真空脱气法
RH-KTB RH
RH-OB
8.2 炉外精炼方法及冶金效果
五、真空钢包处理