RH-LF 和LF-VD 工艺生产管线钢洁净度的比较
LF与VD
②脱
硫
目 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
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
钢包吹氩搅拌(Ladle argon stirring) 。
1) 2) 3) 4)
LF功能及优点 LF工艺原理 LF生产工艺 LF相关设备
LF法简介
LF用来加热钢水，吹氩用来均匀 钢水成份和温度。 将石墨电极降低到钢渣面以下， 可以使钢水以每分种3°C 的速 度升温。 LF炉的另外起到在转炉和连铸中 的一个缓冲作用。
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
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。
钢包脱气
VD（Vacuum Degassing）
钢包脱气用来脱除钢液中的气 体和硫。 脱硫主要依靠真空下的氩气搅 动，促进了钢渣反应。
1) 2) 3) 4)
VD概述 VD生产模拟 VD生产工艺 VD相关设备
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。
RH-LF和 LF-VD 工艺生产管线钢洁净度的比较
RH-LF和LF-VD工艺生产管线钢洁净度的比较一、电弧炉炼钢的时代特点1、变为初炼炉进入20 世纪80年代后，随着炉外精炼技术、工艺、装备的快速发展，原冶炼工艺中在电弧炉内完成的合金钢、特殊钢的脱氧、合金化、除气、去夹杂的电炉“重头戏”移到炉外精炼炉去进行了。
电弧炉及转炉皆变为只须向炉外精炼炉提供含碳、硫、磷、温度、合金化合格或基本合格的钢水就算完成任务的炼钢初炼炉。
改变和结束了原电弧炉的熔时长（三个多小时）、老三期操作（熔化期、氧化期、还原期）以及产量低、渣量大、炉容小、成本高的状况。
2、炉容大型化随着电炉—炉外精炼—连铸—直接轧材工艺的发展，这种短流程（相对于焦化、烧结—高炉—转炉—炉外精炼炉—连铸—)轧材工艺而言的轧机产量要求电炉与之相匹配，例如长材年产50-80 万t、板材100-200 万t 、热轧卷年产200万t以上,因此单一匹配电炉的炉容量和生产率,生产速率必须与轧机相衔接.目前, 较多采用公称炉容量80-120万t 左右的电弧炉，从趋势看炉容量仍在提高。
变压器向超高功率发展（1000KV A/t)。
3 、电炉转炉化氧气顶吹转炉依靠铁水为原料，吹氧冶炼故冶炼周期短（20min左右），产量高，即获得了比电炉高的多的生产率和生产速率( 科技工作者在20 世纪50年代在电弧炉上吹氧（炉门和炉顶）兑入约30%~50%的铁水（EOF 炉），把转炉的工艺优势移植过来，电炉的冶炼周期大大缩短，目前均在45min 左右( 故电炉顶吹氧、热装铁水、电炉双炉壳很快得到推广。
4、电弧炉钢产量大幅增长在上述三项电炉自身工艺变化的同时，随着社会发电技术，能力的增长（核电站、水力发电等）及社会废钢量的增加，直接还原铁DRI、HBI、Fe3C 技术工艺的发展,都为电弧炉快速发展提供了条件. 因此,世界各国电弧炉钢产量由1950 年占世界总产钢量的6.5%增至1990 年的27.5% , 2003 年的36%.5、提质、降耗、防污染使电弧炉获得新的活力电弧炉使用废钢为原料与使用高炉铁水的转炉相比，总能耗是高炉-转炉工艺的1/2～1/3。
请教各位炼钢的转炉、RF炉、VD炉的作用及区别
请教各位炼钢的转炉、RF炉、VD炉的作用及区别
LF、VD、RH要求的钢包空包高度不同，LF、RH为300～600mm，VD是1000mm左右；一般RH要求钢包盛钢量在100吨以上，而LF和VD对盛钢量没有限制。
VD炉与VOD炉功能不同，构造也有差异。
一般有氧枪和真空加料系统的是VOD。
如果RH有氧枪和真空加料系统则成为RH-OB。
一般VOD只生产不锈钢，RH-OB用来生产低碳、超低碳氮普碳钢。
转炉炼钢中VD和RH精炼钢包之间的区别：
1、VD处理时是带渣操作，会发泡，因此要求钢包要有一定的净空，一般在1000mm左右，可以防止钢水溢出。
所以钢包最好为瘦长型。
2、RH处理时要求真空槽能进入钢包内，使得环流管插入钢水中。
由于钢包是倒梯形的，所以真空槽不能无限度下降的。
因此要求钢包净空短，一般在300mm左右就可。
所以钢包最好为矮胖型。
3、LF对钢包没有特别要求。
工艺区别：
1、VD主要用来脱气，脱硫，VOD还可以脱碳。
属于真空精炼设备。
处理时间长，一般和电炉匹配。
2、RH主要用来脱气和脱碳。
属于真空精炼设备。
处理时间短，一般和转炉匹配。
3、LF主要用来脱硫和调温，转、电炉均可以配。
钢铁冶炼中精益生产管理的运用-生产管理论文-管理学论文
钢铁冶炼中精益生产管理的运用-生产管理论文-管理学论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——摘要：面对钢铁行业高成本、微利润的经济形势, 企业竞争日益加剧, 降低成本成为各钢企共同追求的目标。
在炼钢工序生产过程中, 利用精益生产管理理念, 清除诸多制约因素影响。
从建立生产时刻表、优化工艺路线和产品专线化生产、借助钢包管理系统和炼钢MES系统方面进行生产组织, 围绕降本增效开展各项工作, 保证产线高质量、高效率、低成本地稳定运行。
关键词：降成本; 精益生产; 生产管理; 炼钢MES系统;Abstract：In the face of high cost and micro profit economic situation in iron and steel industry, the competition of enterprises is intensified and the reduction of the cost has become the common goal for the steelmaking companies.In the steelmaking production process, the lean production management concept is used to clear the influence of many constraint factors.Through the establishment of the production schedule, the optimization of process routes and product dedicated production, and the help of ladle management system and MES system for steelmaking production organization etc, various works were focused on the cost decreasing and benefit increasing to ensure the stable operation of the production line of high quality, high efficiency and low cost.Keyword：reducing costs; lean production; production management; MES system for steelmaking;在竞争激烈的市场环境下, 高效率低成本生产、提高产品质量和客户满意度成为钢铁企业提高竞争力的重要手段。
X70管线钢180tLF深脱硫精炼工艺的优化
Ｏｐｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ １ ８ ０ ｔ ＬＦ Ｄｅ ｅ ｐ Ｄｅ ｓ ｕ ｌ ｐ ｈ ｕ ｒ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｒｅ ｉｎ ｆ ｉ ｎ ｇ
．
Ｐｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｆ ｏ ｒ Ｐｉ ｐ ｅ ｌ ｉ ｎ ｅ Ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ Ｘ７ ０
Ｚ ｏ ｕ Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｄ ｏ ｎ ｇ ，Ｚ ｈ ａ ｏ Ｊ ｉ ａ ｑ ｉ ，Ｚ ｈ ｏ ｕ Ｙａ ｎ ｚ ｈ ａ ｏ ，Ｇ ｅ ｎ ｇ Ｔ ａ ｏ ａ ｎ ｄ Ｄｉ ｎ ｇ Ｚ ｈ ｅ ｎ ｔ ａ ｏ （ １ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｉ ｒ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ， ２ Ｈ ｏ ｎ ｇ ｆ ａ Ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｍ ａ ｋ ｉ ｎ ｇ Ｗｏ ｒ ｋ ｓ ， Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｓ ｕ Ｓ ｈ ａ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ， Ｚ ｈ ａ ｎ ｇ ｊ ｉ ａ ｇ ａ ｎ ｇ ２ １ ５ ６ ２（ ４ ０ ０— ７ ０ ０ Ｌ ／ ａｉ ｒ ｎ ） 对终点 ［ Ｓ ］ 的影响 ， 制定 了 Ｌ Ｆ深脱硫工艺 。生产试验结果 表明 ， 通 过控制精炼渣成 分（ ／ ％） ４ ５～ ５ ５ Ｃ ａ ０、 ３ ０～４ ０ Ａ １ Ｏ ３ 、 ≤１ ０ Ｓ ｉ Ｏ ２ 、 ≤ｌ Ｏ Ｍｇ Ｏ、 ≤１ ． ５ （ Ｔ Ｆ ｅ＋Ｍｎ Ｏ） ， 造渣 时分 两批 （ 首 次出 钢过程第二批 Ｌ Ｆ到站加入 ） 或多批加入石灰 ， 精 炼过程根据炉渣情况适 当调渣 ， Ｌ Ｆ精炼脱 硫期 的底 吹气体流 量为 ５ ０ ０— ７ ０ ０ Ｌ ／ ｍ ｉ ｎ ， 可在 ４ ０ ｍ ｉ ｎ内将钢液 ［ Ｓ ］ 降低 到 １ ０×１ ０ 以下 ， 满足了管线钢快速深脱硫 的需求 。 关键词 １ ８ ０ ｔ Ｌ Ｆ精 炼 Ｘ ７ ０管线钢 深脱硫 底 吹气体 流量 工 艺优 化
不同钢类的RH精炼装置和工艺特点分析
搅拌工艺（图６），可以将［ｓ］脱除至０．０００５％以下。
皇 盘 矗 、一 Ｐ＇
警
时间（ｍｉｎ）
图６神户制钢开发的极低硫钢精炼装置示意图‘力 图７
ＲＨ精炼过程钢水Ｉ－ＨＩ含量变化跚
部分热轧钢板（尤其厚板）钢种须进行真空脱氢处理。对于高炉一转炉流程钢厂，由于钢水初始［ＨＩ含 量较低，采用ＲＨ等真空精炼设备对钢水进行脱氢并不困难。既便是较早期ＲＨ装置，也能够较快地完成 钢水脱氢处理，将［Ｈ］脱除至１．５ｐｐｍ以下（图７）。 优质热轧钢板钢种的炼钢工艺流程大多为：铁水脱硫预处理一转炉炼钢一ＬＦ精炼一真空脱气一连铸， 其中ＬＦ精炼由于须进行深脱硫，周期大多均在４０ｍｉｎ～５０ｍｉｎ以上，而热轧钢板钢种的ＲＨ真空脱气一般 均可在３０ｍｉｎ内完成，因此不会成为生产流程中的“瓶颈”。 根据以上分析可知，以热轧钢板为主要产品的钢厂，其加炼钢生产流程的瓶颈为“ＬＦ”精炼，因此也没有 必要过度追求增大真空能力、浸渍管内径、提升气体流量和采用双精炼工位等。但是，一些钢厂生产热轧钢 种与ＩＦ钢共用一台ＲＨ装置，为满足ＩＦ钢精炼需要，这些钢厂有必要选用高效化ＲＨ精炼装置。 常规ＲＨ精炼装置不具备脱硫功能，既便采用ＲＨ喷粉工艺（ＲＨ—ＰＢ、ＲＨ—ＰＴＢ等），脱硫能力也有 限。上文论述到，在低硫含量情况下，受钢包炉底吹搅拌强度所限，ＬＦ精炼脱硫反应速率会显著减慢。如在 ＬＦ精炼后采用ＶＤ进行真空脱气处理，由于能够对钢水与炉渣一起进行搅动，因而可以获得进一步脱硫。 如德国Ｄｉｌｌｉｎｇｅｎ钢铁公司，在氧气转炉冶炼后对钢水直接采用ＶＤ进行精炼处理，采用在ＶＤ真空室内向 钢液插入喷枪吹氩进行强搅拌，能够将［ｓ］由０．０１％左右脱除至０．０００５％以下。作者认为Ｄｉｌｌｉｎｇｅｎ生产极 低硫钢的工艺值得参考借鉴，对于主要生产热轧钢板的企业，更宜选择ＶＤ精炼工艺方法。 ４
RH前后钙处理对高钛高强钢夹杂物的影响
面积率、最大夹杂物的尺寸和大于20 Jim的夹杂 的夹杂物的数量较LF喂线工艺多,尺寸也较大。
物数量均小于RH喂线工艺。 这是因为经过LF白渣精炼脱硫和弱搅拌，钢
2.3夹杂物类型及其成分 试验炉次的夹杂物主要类型为Ti析出物、CaO
水的洁净度已经较高，喂线后，钢中大多数A12O3
-Al2O3,CaS-MnS,Al2O3和MnS,各类夹杂物所占
0.0022 0.0004
0.0008 0.0028
0.0006 0.0020
0.1078 0.1021
0.1038 0.0956
0.0004 0.0025 0.0022 0.1087 0.1004
0.0004 0.0024 0.0018 0.1008 0.0911
RH破空 T.0% 0.0024 0.0021 0.0022 0.0017 0.0028 0.0026 0.0023
1试验条件
2试验结果与讨论
2.1钢水［Ca］、［Ti］和T.0含量变化 试验炉次钢水［Ca］、［ Ti ］和T. 0含量如表1
所示。
(1)试验钢种主要成分为0.060C%-0.0030S%
钙处理 序号
场所 1 2
LF结束 3 4 5
RH破空 6 7
喂线量 /m 444 389 389 389 670 670 670
15.0
1.3
由表3可以看出：在LF结束喂线钙处理工艺 的热轧板中的Ti析出物比例为70.5%、CaS-MnS
总第92期
舒宏富，熊华报，霍俊:RH前后钙处理对高钛高强钢夹杂物的影响
•3•
类夹杂物比例为23.6%；而RH破空后钙处理工艺 的热轧板中的两类夹杂物比例分别为36.4%和56. 5%。由此说明，在RH前钙处理的热轧板中Ti析
LF法与VD法
3.1.3.3 造渣
A LF 精炼渣的功能组成 LF 精炼渣的基本功能：深脱硫；深脱氧， 起泡埋弧；去非金属夹杂，净化钢液；改变 夹杂物的形态；防止钢液二次氧化和保温。 LF 精炼渣由基础渣、脱硫剂、发泡剂和助 熔剂等部分组成。
LF基础渣作用是控制渣碱度。多选用CaO-SiO2 A12O3 精炼渣的成分及作用：CaO调整渣碱度及脱硫； SiO2调整渣碱度及粘度；A12O3 调整三元渣系处于 低熔点位置；CaCO3 脱硫剂、发泡剂；MgCO3 、 BaCO3 、Na2 CO3 脱硫剂、发泡剂、助熔；Al 粒 强脱氧剂；Si-Fe 脱氧剂；RE 脱氧剂、脱硫剂； CaC2 、SiC 、C 脱氧剂及发泡剂；CaF2 助熔、调 粘度。
vd法150吨超高功率电弧炉lf炉外精炼炉vd真空脱气炉钢包底吹氧装置喂丝设备和六流圆坯连铸设备等组成全部设备从德国曼内斯曼德马克公司成套引进提供直径为350mm310mm炉外精炼炉vd真空脱气钢包底吹氩装置喂丝设备和六流连铸方圆坯等设备组成
3.1 LF法与VD法
本次课内容
LF概念 LF设备 LF工艺制度 LF处理效果 VD LF与VD配合
出钢
( l ）根据不同钢种、加入渣量和合金确定出钢温 度。 ( 2 ）要挡渣出钢，控制下渣量。 ( 3 ）需要深脱硫的钢种在出钢过程中可以向出钢 钢流中加入合成渣料。 ( 4 ）当钢水出至三分之一时，开始吹氩搅拌。钢 水面裸露lm 左右。 ( 5 ）当钢水出至四分之三时，将氩气流量降低， 钢水面裸露0.5mm左右, 以防过度降温。
B 精炼炉熔渣的泡沫化 实现埋弧精炼，以减少高温电弧对炉衬耐 火材料和炉盖的辐射所引起的热损失。
影响熔渣发泡效果的主要因素
RHLF和LFVD工艺生产管线钢洁净度的比较
・５４・特殊钢第３０卷晕、■缸簟壬墨冶炼流程备工位图３ＲＨ—ＬＦ（ａ）和ＬＦ・ＶＤ（ｂ）流程钢中磷含量Ｆｉｇ．３Ａｖｅｒｇｅｐｈｏｓｐｈｏｒｏｕ８ｃｏｎｔｅｎｔｉｎｓｔｅｅｌｄｕｒｉｎｇＲＨ—ＬＦ（ａ）ａｎｄＬＦ－ＶＤ（ｂ）ｐｒｏｃｅｓｓ磷含量平均为０．００９０％。
ＲＨ—ＬＦ精炼流程ＬＦ吊包时渣碱度平均为３．７３，ＬＦ—ＶＤ过程渣碱度高，出ＶＤ时渣碱度平均为９．０２，有利于控制合金中带入的磷，连铸时ＬＦ．ＶＤ工艺比ＲＨ—ＬＦ工艺磷含量平均低０．００１Ｏ％，ＬＦ－ＶＤ过程磷含量控制要优于ＲＨ—ＬＦ精炼过程。
２．４夹杂物控制管线钢对钢中夹杂物控制要求较高，ＬＦ－ＶＤ流程中夹杂物在ＶＤ处理后期弱搅拌上浮去除；ＲＨ－ＬＦ工艺流程中ＲＨ循环搅拌提高了夹杂物去除的动力学条件，在Ｌｆ＇流程钙处理有效地促进了夹杂物球化；ＬＦ・ＶＤ精炼工艺流程钢中夹杂物总量可以控制到２ｍｇ／１０ｋｇ，ＲＨ－ＬＦ精炼工艺钢中夹杂物总量可以控制到４．５ｒａｇ／１０ｋｇ。
ＲＨ－ＬＦ精炼工艺夹杂物偏高，因为Ⅱ’・ＶＤ流程ＬＦ、ＶＤ能弱搅拌以促进夹杂物上浮，而ＲＨ－ＬＦ精炼工艺中，ＬＦ脱氧生成的夹杂物仅在Ⅱ．流程弱搅拌后就进人连铸工序，上浮去除的时间比ＬＦ－ＶＤ工艺少了ＶＤ处理时间。
图４（ａ，ｂ）为夹杂物类型分布图，由图４（ａ，ｂ）中可知，ＲＨ—ＬＦ和ＬＦ－ＶＤ工艺钢中夹杂物以钙铝酸盐或钙铝酸盐的复合物为主，ＲＨ－ＬＦ工艺有部分二氧化硅，ＬＦ—ＶＤ工艺有部分氧化铝夹杂物。
图４（Ｃ，ｄ）为显微夹杂物尺寸分布图，由图４（Ｃ，ｄ）中可知，ＲＨ－ＬＦ夹杂物尺寸主要为５～１０岬，而ＬＦ—ＶＤ工艺显微夹杂物尺寸偏大一些主要集中在５—２０岬。
图４ＲＨ—ＬＦ（ａ）和ＬＦ・ＶＤ（ｂ）工艺钢中夹杂物分布；ＲＨ．ＬＦ（ｃ）和ＬＦ－ＶＤ（ｄ）工艺钢中夹杂物尺寸分布Ｆｉｇ．４ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓｉｎｓｔｅｅｌｒｅｆｉｎｅｄｂｙＲＨ—ＬＦ（ａ）ａｎｄＬＦ・ＶＤ（ｂ）ｐｒｏｃｅｓｓ；ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｓｉｚｅｓｏｆｉｎｃｌｕｓｉｏｎｉｎｓｔｅｅｌｒｅ－ｆｉｎｅｄｂｙＲＨ—ＬＦ（Ｃ）ａｎｄＬＦ—ＶＤ（ｄ）ｐｒｏｃｅｓｓ３结论（１）ＬＦ．ＶＤ流程控制钢中氮的效果稍优于ＲＨ－ＬＦ流程，钢中全氧含量均能控制在０．００１Ｏ％内。
分析生产高质量管线钢
分析生产高质量管线钢通常，有两种基本的工艺来生产这种钢材：（1）传统的“转炉—钢包炉—VD”工艺，某些钢厂应用该流程生产各自的产品；（2）“电弧炉/转炉—钢包炉—RH”工艺，某些钢厂已经使用了这种新的流程。
两种工艺有各自的优缺点。
根据用户的具体要求，选择不同的优化方案。
根据最终产品的所需特性和冶金要求，制定了一系列标准。
利用新的“电弧炉/转炉—钢包炉—RH”工艺生产高质量管线钢时，经过顶渣脱硫后，可以得到与VD炉脱硫效果相当的最终硫含量。
但是，其结果是增加了钢水中氮含量，因此，在RH后续的脱气过程中需要进一步脱氮，以满足钢材性能要求。
因此，应用不同的工艺流程可以得到相同的效果，但是需要根据具体情况来正确评估优化方案。
4 利用RH和VD生产特殊钢RH工艺主要用于高产条件下实现快速脱碳和较短的循环时间。
在RH炉内的真空环境下，CO大量生成，炉内的钢水飞溅强烈，这将导致钢水在炉内结壳，降低产量。
保持炉内的耐火材料较高的温度可以有效减少钢水结壳。
许多年前SMS Mavac已经成功证实，通过弯曲的热排管可以从气体冷却过程中吸热。
然后，炉顶的喷枪加热装置可进一步加热RH炉。
人们希望钢水在RH炉内的循环次数越少越好，因此，钢水喷射用的真空泵吸入量必须越来越大。
虽然RH炉具有上文所述的特点，然而在实际生产中的脱碳初期，真空条件下钢水的飞溅降低了脱碳速率。
为了优化该工艺，RH炉内的真空度必须加以控制。
通常来讲，泄露装置的引入可以用于控制炉内的真空度。
如果操作正确，脱碳初期的钢水飞溅可以随时控制在可接受范围内。
但是，必须充分考虑错误的漏气分析和漏气测量带来的负面影响。
自SMS Mevac引入吸入量可调节的钢水喷射装置后，很好地解决了该问题。
值得注意的是，影响RH炉内的钢水飞溅因素主要有以下几点：（1）钢水中碳元素和氧元素在钢水中的溶解度；（2）RH炉内真空度下降速率；（3）气体循环量；（4）排气管道的物理形状。
当前，现代RH装置配备了可调真空泵。
首钢京唐公司全三脱冶炼技术
传统洁净钢流程
12~17 28~45 25~30 10000
0.008~0.020 0.008~0.015 <0.0003 <0.0020 0.025~0.030
60~70
100~120 50 1085
标准(1.0) 2.5~3.5
节铁(吨铁2000元计算) 节约合金 减少渣量 其它（备品件及人工） 总计
生产效率 洁净度（%） 消耗 成本
技术经济指标
供氧时间(min) 冶炼周期(min) 日产炉数(炉/座) 生产能力(t/公称t·年)
转炉终点[P] [S] [H] [N] [P+S]
石 灰 (kg/t)( 铁 水 [Si]≤0.4%) 渣量(kg/t) 氧耗(Nm3/t) 钢铁料消耗(kg/t)(转炉) 锰铁消耗(kg/t) 铝耗(kg/t)
随着科学研究的不断深化，钢铁制造流程的不 断创新，逐步认识到必须注意对炼钢炉的功能进 行解析与集成，淘汰一些不适合炼钢炉承担的功 能（例如脱硫功能等），开发、集成一些优化的 功能（例如快速脱碳
• 遵循物理化学原理来优化选择化学冶金功能 ，兼顾质量、成本和效率；
“全三脱”流程是洁净钢生产新流程的理论 基础，其特点是在最佳的热力学条件下单独进行 脱硫、脱硅、脱磷、脱碳等反应，大幅度提高反 应效率，以达到提高生产效率、降低生产成本和 提高钢水洁净度的目标。洁净钢生产新流程以铁 水预处理作为钢水提纯的重点，转炉成为洁净钢 生产的主体。通过减少渣量和实现炉渣循环降低 生产成本。
脱碳转炉不加废钢，导致熔池温度快速上升，含 有大量CO的烟气迅速产生。合理控制前烧期确保 产生足量的“不可爆气体”烟气会变得困难，这 将是造成转炉开吹“卸爆”的根源。
宝钢二炼钢厂吹炼由鱼雷罐处理的“全三脱” 铁水时“卸爆”显著增多的事实已经证明了我们 的分析和担忧。这首先是技术问题，同时也是实 践问题，需要从理论和实践两个方面入手，如果 解决不好将会制约整个生产的顺行和达产、达效 。
EAF—LF／VD—HCC工艺生产管线钢洁净度的分析
关键词 ： 管线钢； 夹杂物 ； 短流程 ；Ｆ精 炼 Ｌ
中图分类号 ：Ｆ ３ Ｔ ０ ３ 文献标 志码 ： Ａ 文章编号 ：６ ２— ００ ２０ ）６— ５ ８～ ４ １７ ３ ９ （０ ６ ０ ０ ４ ０
Ａｎ ｌ ｓ ｆＣｌａ ｌ ｅ ｓｏ ｉ ｅｉ ｅ Ｓ ｅ ｌＰ ｏ ｕ ｅ ｙ ａ ｙ ｉ ｏ ｅ ｎ ｉ ｓ ｆＰ ｐ ｌ ｔ ｅ ｒ ｄ ｃ ｄ ｂ ｓ ｎ ｎ
行 了系统研 究。研 究结果表明 ， 炼过程脱 氧幅度 为 ２． × ０。 精 炼处理后到轧 管过程钢 中 Ｗ 大幅度增 精 ８０ １ 。， 。 。
加 ； Ｄ后到 中间 包过程钢 水吸 氮最严 重 ， ｌ ． Ｖ 为 ２ ３×１ ０一。精炼过程去 除夹杂的效果 比较 明显 ． 处理前后 显微 夹杂物 分别 为 ｌ．５ ／ 和 ８９ Ｏ ８ ｍｍ ．３个／ ｍ ， ｍ 大型 夹杂物分别 为 ６ ，４ｍ．１ ｇ和 ２ ．Ｏｍ．１ ｇ精 炼过 ５ ７ ｅ ０ｋ ／ ４ ５ ｅ ０ｋ ， ／ 程 夹杂物改性效果不 显。
ｔｎ ｉ ｕ ｄｓ ｈ， ｗ ｉｈ ｒ ａ ｈ ｓ １ ． ｈ ｃ ｅ ｃ ｅ ３× １ ２ ０ ； ａ ｄ ｔ ｅ ｉ ｃｕ ｉｎ ｒ ｍｏ ａ ｓｅ ｃ ｅ ｔ ｗ ｔ ｈ ｃ ｏ ｉ ｃｕ ｉ ｎ ｔ ｎ ｈ ｎ ｌ ｓｏ ｅ ｖ ｌｉ ｆ ｉｎ ， ｉ ｔ ｅ ｍｉｒ ． ｌ ｓ ｓ ａ ｉ ｈ ｎ ｏ
Ｖｏ ． ９， ｏ ６ １２ Ｎ ． Ｄｅ ． ０ ６ ｃ２ ０
Ｅ ＦＬ ／ ＤＨＣ Ａ —Ｆ Ｖ — Ｃ工 艺 管 线钢 洁 净 度 的分 析 生产
彭其春 李源源 左 ， ， 著 汤敬华 吕士忠 ， ，
（ ．武汉科技大学钢铁 冶金及资源利 用省部共建教育部重点实验室 ， １ 湖北 武汉 ，３０ １ ４０８ ；
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.
28
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、，
7
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。
8
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
第二炼钢厂炼钢工艺简介
转炉冶炼过程简介
在转炉内加入废钢和铁块，再兑入铁水，然后下氧 枪吹炼。吹炼过程是脱碳及造渣的过程，脱碳是将铁水 中高的碳含量降低到钢种合适的碳含量，造渣是通过加 入相关的渣料，通过造渣来进行脱P、脱S。供氧时间一 般为13分钟左右，当温度和碳、磷、硫成分达到要求 时，进行倒炉测温、取样，确认合适后，进入出钢阶 段。 出钢过程加入各种合金，合金加入量根据所炼钢种 进行初步计算，再结合实践经验进行。同时，根据终点 碳情况，炉后补加增碳剂和脱氧剂。出钢时间一般为4-6 分钟，合金和增碳剂随钢水流加入钢包，出钢完毕由钢 包车将钢水输送到吹氩站或精炼炉。
1-氧枪； 2-气-钢-渣乳化相； 3-CO气泡； 4-金属熔池； 5-火点； 6-金属液滴； 7-CO气流； 8-飞溅出的金属液滴； 9-烟尘
供氧操作是指调节氧压或枪位，达
到调节氧气流量、喷头出口气流压力
及射流与熔池的相互作用程度，以控
制化学反应进程的操作。 供氧操作分为恒压变枪、恒枪变 压和分阶段恒压变枪几种方法。国内 多采用第三种操作法。
工艺流程
120 t 转 炉 4
LF炉 5
炼 铁 铁水
脱硫站
RH炉 1
热 轧 带 钢 厂
板坯热送 板坯连 铸 机 5台
码垛、外销
产能情况
二炼钢目前已具备年产能800万吨的能力。
产量（万吨）
900 800 700 600 500 400 300 200 100 0
779.59
691.84
704.58
部回收利用，煤气、蒸汽回收发电，水循环利用，废水“
零排放”，实现节能、环保、循环经济。
组织机构
第二炼钢厂共设8个车间、6个科（室），分别为原料车 间、转炉车间、精炼车间、板坯一车间、板坯二车间、维修 车间、天车车间、运转车间、生产科、机动科、技术科、安
VD精炼与RH精炼的投资、设备及工艺的比较
VD精炼与RH精炼的投资、设备及工艺的比较VD精炼与RH精炼的投资、设备及工艺的比较1.RH法脱气原理：它是在脱气室下部设有与其相通的两根环流管，脱气处理时，仅将环流管插入钢液，靠脱气室抽真空的压差使钢液进入脱气室中，分批连续地真空处理，并在脱气室内脱除气体。
2.RH工艺处理特点：a.脱气效果较好因进入脱气室的钢液量相对较小，或处于激烈沸腾状态，而大大增大了钢液脱气表面积，有利于脱气。
b.适于大量的钢液处理c.处理过程温降小，因钢液表面有炉渣覆盖，保温效果较好，一般处理后温降为30～50℃左右，通常处理周期为20min左右。
d.脱碳能力强，适用于低碳钢生产。
3.RH设备主要组成：脱气室本体；脱气室的支持装置及升降机构（随结构型式而定）以及移动台车等；加热装置，即对脱气室进行预热；加料系统，对钢液成分进行调整，加入脱氧剂等；真空泵及管道。
4.RH精炼效果RH精炼机能是真空冶炼和搅拌，由此产生主要效果为脱氢、脱氧和脱氮；成分、温度均匀化；去除非金属夹杂物。
a.脱氢：其脱氢率约在40～80%的范围，处理后的氢含量为1～3ppm，要达到＜2ppm以下的水平比较容易，b.脱氧：一般情况，处理前的氧含量水平低，则处理后的氧含量也较低，在强脱氧的条件下，可将精炼末期的全氧量降至20ppm以下。
c.脱氮：因氮的扩散速度小，所以，在钢中氮的变化不大，经过RH处理后，钢水中氮的含量在40ppm左右，其脱氮率约为25%。
d.去夹杂：经过RH处理后，能够显著地降低钢中夹杂物量（以及氧含量）e.合金收得率提高及钢村性能的改善。
5.RH操作的特点及耐材的消耗由于RH处理的脱气室处在高温、真空和钢液激烈冲刷下工作，所处的条件相当恶劣，特别是处理高合金钢时，处理时间延长，连铸时钢液温度提高等，使耐火材料使用寿命问题更为突出。
造成对真空处理费用增大，还对设备的操作和处理能力、处理效果造成影响。
另外，其钢液循流管因钢液对管子内壁的机械磨损很大，而且管外壁易粘附炉渣，去除时造成一些破损等，造成常影响生产的产量。
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RH-LF和LF-VD工艺生产管线钢洁净度的比较一、电弧炉炼钢的时代特点1、变为初炼炉进入20 世纪80年代后，随着炉外精炼技术、工艺、装备的快速发展，原冶炼工艺中在电弧炉内完成的合金钢、特殊钢的脱氧、合金化、除气、去夹杂的电炉“重头戏”移到炉外精炼炉去进行了。
电弧炉及转炉皆变为只须向炉外精炼炉提供含碳、硫、磷、温度、合金化合格或基本合格的钢水就算完成任务的炼钢初炼炉。
改变和结束了原电弧炉的熔时长（三个多小时）、老三期操作（熔化期、氧化期、还原期）以及产量低、渣量大、炉容小、成本高的状况。
2、炉容大型化随着电炉—炉外精炼—连铸—直接轧材工艺的发展，这种短流程（相对于焦化、烧结—高炉—转炉—炉外精炼炉—连铸—)轧材工艺而言的轧机产量要求电炉与之相匹配，例如长材年产50-80 万t、板材100-200 万t 、热轧卷年产200万t以上,因此单一匹配电炉的炉容量和生产率,生产速率必须与轧机相衔接.目前, 较多采用公称炉容量80-120万t 左右的电弧炉，从趋势看炉容量仍在提高。
变压器向超高功率发展（1000KV A/t)。
3 、电炉转炉化氧气顶吹转炉依靠铁水为原料，吹氧冶炼故冶炼周期短（20min左右），产量高，即获得了比电炉高的多的生产率和生产速率( 科技工作者在20 世纪50年代在电弧炉上吹氧（炉门和炉顶）兑入约30%~50%的铁水（EOF 炉），把转炉的工艺优势移植过来，电炉的冶炼周期大大缩短，目前均在45min 左右( 故电炉顶吹氧、热装铁水、电炉双炉壳很快得到推广。
4、电弧炉钢产量大幅增长在上述三项电炉自身工艺变化的同时，随着社会发电技术，能力的增长（核电站、水力发电等）及社会废钢量的增加，直接还原铁DRI、HBI、Fe3C 技术工艺的发展,都为电弧炉快速发展提供了条件. 因此,世界各国电弧炉钢产量由1950 年占世界总产钢量的6.5%增至1990 年的27.5% , 2003 年的36%.5、提质、降耗、防污染使电弧炉获得新的活力电弧炉使用废钢为原料与使用高炉铁水的转炉相比，总能耗是高炉-转炉工艺的1/2～1/3。
从两种工艺排放出的CO2气体污染源的数量看，电弧炉为641kg/t钢, 高炉-转炉工艺为1922kg/t钢,是高炉-转炉工艺的1/3.电弧炉在上述优势的基础上,近几年加之采用的钢水搅拌(电磁搅拌、底吹Ar 气、直流炉等）、炉底出钢（EBT和RBT）等新技术，使电弧炉终点钢水的气体含量（N.H.O)、非金属夹杂物含量也大幅下降，无疑提高了钢水的质量。
新的电弧炉废钢预热技术（SSF 坚式电炉、con-steel 康钢电炉、 danieei丹尼利电炉)降低电炉电极消耗的直流炉、高阻抗交流炉及泡沫渣等技术、氧焰烧嘴技术、超高功率等技术的投入使电弧炉冶炼电耗一般降至400Kh/t 左右, 电极消耗从原4-5Kg/t 降至1-2Kg/t、冶炼周期一般在50min 以下.随着环保治理从控制污染排放总量和末端治理阶段已进入实施清洁生产阶段，要求电弧炉采取措施使废气、烟尘、燥声达标之外，还应减少污染源及对CO、NOX、二恶英、SO2的治理措施( 在采用直流电弧炉和高阻抗低电流的技术后使电弧炉闪烁、高次谐波的电网污染也大大减少。
二、电弧炉近期目标及技术措施1、目标：生产率达7000 炉次/年，通电时间缩短到20～25min,冶炼周期≤45min ,冶炼电耗(全废钢) ≤350KWh/t, 电极消耗≤1Kg/t.2、措施：超高功率供电，比功率达到1000KV A/t,强化冶炼,供O2强度达到0.8-1.0Nm3/t.min,提高化学能输入。
废钢预热，平均预热温度≥600℃。
连续加料，缩短加料时间。
提高炉龄，缩短补炉时间。
炉外精炼炉外精炼概述炉外精炼是指在电弧炉、转炉之外的钢包内完成对钢水的精炼提纯任务(AOD 炉不是在钢包内进行) ,故又可将电弧炉、转炉成为初炼炉。
精炼炉始于电弧炉外的钢包精炼炉, 20 世纪90 年代推广于氧气顶吹转炉的钢包精炼炉。
近20 年工业发达国家要求提高钢材的纯净度改善钢材的性能, 例如: 为提高轴承钢的疲劳寿命, 要求控制钢中T[O]≤10×10- 6;为保证深冲钢的深冲性,要求控制钢中C+N≤50×10- 6; 为提高输油管抗H2S腐蚀能力, 要求控制钢中[S]≤5×10- 6 等。
大量生产这些高附加值纯净钢仅依靠电弧炉、转炉是非常困难的。
因此, 炉外精炼工艺与装备迅速普及推广。
在日本、欧洲先进的钢铁生产国家, 炉外精炼比超过90%，其中真空精炼比超过50%, 有些钢厂已达到100%。
近十多年我国的钢铁企业已基本装备了各种不同类型的精炼炉。
一、炉外精炼的冶金功能及精炼技术1 、冶金功能(1) 熔池搅拌功能, 均匀钢水成分和温度, 保证钢材质量均匀。
可通过惰性气体、电磁、机械等方法搅拌。
(2) 提纯精炼功能, 通过钢渣反应, 真空冶炼以及喷射冶金等方法, 去除钢中S、P、C、N、H、O 等杂质和夹杂物, 提高钢水纯净度。
(3) 钢水升温和控温功能, 精确控制钢水温度。
(4)合金化功能, 对钢水实现窄成分控制。
(5) 生产调节功能, 均衡、衔接炼钢———连铸的节奏。
2 、精炼技术(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、脱硫和去除钢中夹杂物。
渣洗精炼可分为炉渣改质( 加入炉渣改质剂, 如CaO- Al 系或CaO- CaC2- Al 系) 及合成渣洗。
可使钢水[S]%控制在10×10- 6 以下。
(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) 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、熔解, 完成固—液反应, 提高精炼效果。
当渣中Fe<0.5%, 炉渣碱度R≥8 时,钢—渣间硫的分配比可达500, 脱硫率达80%以上, 处理终点硫可<10×10- 6。
二、炉外精炼设备的选型及配置条件1 选型原则1.1 以钢种为中心, 正确选择精炼设备CAS- OB 是最简单的非真空精炼设备, 多适用于普碳钢、低合金钢等以化学成分交货的钢种。
LF有很强的清洗精炼和加热功能, 适宜冶炼低氧钢、低硫钢和高合金钢。
VD脱碳能力弱( 受钢包净高度的限制) , 具备一定的钢渣精炼功能, 适宜生产重轨、轴承、齿轮等气体含量和夹杂物要求严格的优质钢种。
RH脱碳能力强, 适宜大量生产超低碳钢、IF 钢( 低N 无间隙钢) 。
VOD、AOD 等门用于生产不锈钢。
此外, 经常采用不同功能的精炼炉组合使用, 如CAS- RH LF- RH LF- VD AOD- VOD。
1.2 初炼炉———精炼炉———连铸生产能力匹配转炉因生产周期短、节奏快、适宜选用CAS 或RH电炉冶炼, 周期一般60 min, 可选用LF 或VD。
1.3 提高炉外精炼比针对目前多数钢厂增设了炉外精炼设备后使用率不高的问题, 因此对非真空精炼的LF 炉、CAS- OB炉设备日历作业率应>90%, 真空精炼设备的RH、VD等设备作业率应>60%。
而整个炼钢厂炉外精炼比应>95%, 当然应注意钢种适路、生产节奏匹配, 设备维修和生产成本。
2 炉外精炼设备的配套条件2.1 出钢挡渣工艺, 要求钢包下渣量<30 mm 厚。
2.2 出钢时钢包渣改质技术, 要求炉渣改质后包渣碱度R≥2.5, ( FeO+MnO) ≤3%, 注意Al2O3 夹杂物的数量、颗粒度。
2.3 钢包全程保护浇注技术, 防止钢水二次氧化、吸N2。
2.4 钢水保温技术, 大包、中包高温烘烤, 加盖加保温剂。
2.5 大包自动开浇, 一次开浇率≥90%, 底吹Ar 开吹率≥95%。
2.6 耐火材料、保护渣配套, 防止钢水吸O2, 吸N2 和增碳。
三、洁净钢精炼1 低氧钢精炼1.1 硬线钢丝、钢轨、轴承钢、弹簧钢等中、高碳合金钢、优质钢, 对钢中夹杂物有严格的要求, 为保证钢材质量, 必须采用低氧钢精炼工艺, 要求;(1) 严格控制钢中总氧含量T[O]≤25×10- 6, 对轴承钢为提高钢材的疲劳寿命, 要求T[O]≤10×10- 6。
(2) 严格控制夹杂物形态, 避免出现脆性Al2O3 夹杂物。
如, 硬线钢要求控制钢中Al2O3≤25%, 为此需控制钢水含Al 量≤4×10- 6, 即采用无铝脱氧工艺。
(3) 严格控制夹杂物的粒度, 避免大型夹杂物出现。
1.2 低氧钢精炼工艺。
(1) 精确控制炼钢终点, 实现高碳出钢, 防止钢水过氧化。
(2) 严格控制出钢下渣量, 碱度R≥3.5, 渣中Al2O3为25%～30%, ( FeO+MnO) ≤1.0%( 最好<0.5%) , 实现炉渣对钢水的扩散脱氧, 同时完成脱硫任务。
(3) 白渣精炼后, 喂入Si- Ca 线。
(4) 冶炼轴承钢等超低氧钢( T[O]<10×10-6) 时, LF 炉白渣精炼后应采用VD炉真空脱气, 脱硫之后加Al 深脱氧, 喂Si-Ca线变性处理。
(5) 连铸钢水过热度≤20℃, 波动在≤±10℃, 防止中心疏松和成分偏析。
(6) 连铸全程保护浇注, 使用低粘度保温性能好的速溶保护渣, 控制液面高度, 防止卷渣。
2 超低氮钢精炼氮在钢中的作用具有二重性: 做为固溶强化元素提高钢材的强度; 做为间隙原子显著降低钢的塑性。
对于深冲钢, 一般要求控制[N]≤25×10- 6。
冶炼超低N 钢主要依靠真空脱气, 但真空脱N 效率不高。
对于RH 生产[N]≤30×10- 6 的超低N 钢有很大困难, 采用以下措施有利于提高真空脱N 效率;(1) 提高钢水纯净度, 降低钢中S、O 含量, 因表面活性元素S、O 的存在会明显降低脱N 效率。
(2) 改善RH 真空密封结构, 防止大气中N2 向钢中渗透、扩散。
(3) 喷吹还原气体如H2, 有利于提高脱N 速度。
(4) 喷吹细小Fe2O3 粉末, 有利于真空脱N。
由于真空脱N 的效率不高, 因此超低N 钢的冶炼必须通过炼钢全流程进行控制, 特别是生产[N]≤20×10-6 的超低N 钢应综合采取下述措施:(1) 提高转炉脱碳强度, 保持炉内微正压, 用CO 洗涤钢水, 实现脱N。
(2) 改善终点操作, 提高终点脱碳速度和终点命中率, 减少倒炉次数。
(3) 沸腾出钢, 防止出钢时钢水吸N2。
(4) 真空下进一步降低钢水S、O 含量, 采取措施提高真空脱N 的效率。