炉外精炼问答题提纲

炉外精炼问答题提纲（结合参考书及课堂笔记）-1.炉外精炼的目的、任务及功能有哪些？答：1）目的：在真空、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。

2）炉外精炼的任务：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（氢氮）及夹杂；⑸夹杂物形态控制。

或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。

）炉外精炼设备具备以下功能：①熔池搅拌功能，均匀钢水成分和温度，促进夹杂物上浮和钢渣反应；②钢水升温和控温功能，精确控制钢水温度，最大限度地减小包内钢水的温度梯度；③精炼功能，包括脱气、脱碳、脱硫、去除夹杂和夹杂物变性处理等；④合金化功能，对钢水实现窄成分控制，并使其分布均匀；⑤生产调节功能，均衡炼钢—连铸生产。

2.简述RH脱气过程：答：插入管插到钢液内，启动真空泵;随着压力的降低，钢液沿着两根插入管上升;向一根插入管1/3处吹入驱动气体；由于高温和低压的作用，气体的膨胀功推动钢液在上升管中快速提升，钢液呈喷泉状进入真空室；钢中气体在真空环境下被脱除；脱气后的钢液，在重力的作用下，经下降管返回钢包；不断循环若干次，以达到去气目的。

3.炉外精炼的搅拌方式有几种？工艺上有何不同特点？答：两种：吹氩搅拌和电磁搅拌⑴吹氩搅拌：优点：①气体入口正上方，流速最高，搅拌强烈（搅拌强度大），不受处理容量限制；②促使夹杂物上浮（能去夹杂），能脱气；③设备投资较低。

局限性：①对大钢包（300～350t）包底四周有低流速的“死点”－死区（有死角），难以有效控制；②夹杂物的上浮排出不好（强烈的搅拌不利于上浮，且顶渣卷入或冲刷炉衬耐材，产生新夹杂源，喷口上方搅拌强烈，顶渣影响较大），可能回磷、有二次氧化；③电弧加热会增碳（增碳倾向较大），不适于超低碳钢的精炼；④降温程度较大（气体带走一部分，主要为液面搅动强烈，增加热辐射）。

⑵电磁搅拌：优点：①搅拌强度比吹氩搅拌小，包内各点比前者搅拌均匀些、较弱些、无死角，且易控，可靠性较强；②夹杂物的上浮排出较好，回磷少、二次氧化少，适于纯洁度要求很高的钢；③电弧加热增碳少；④降温较小。

⑤运行操作简单、运行费用低（不考虑设备折旧和备品备件）。

局限性：①脱气不好。

②设备复杂、投资较高、运行维护工作量较大、技术要求高。

多少？与化学加4.LF炉具有的主要冶金功能和采用的精炼手段有哪些？LF炉提温速率一般为热法相比有何不同特点？答：1）LF炉具有的主要冶金功能：⑴钢水升温、调温及保温功能；⑵强化脱氧、脱硫功能；⑶合金微调功能⑷协调生产组织（在转炉和连铸之间起到缓冲器作用）2）采用的精炼手段：⑴吹氩搅拌；⑵埋弧加热；⑶造强还原气氛；⑷造碱性合成渣或该炉采用碱性合成渣，埋弧加热，吹氩搅拌，在还原气氛下精炼或①埋弧加热/电极埋弧加热进行钢水提温；②氩气搅拌/底吹氩搅拌；③炉内还原气氛；④白渣精炼/还原渣精炼或LF炉有如下4个独特的精炼功能：（1）埋弧加热；（2）氩气搅拌；（3）炉内还原气氛；（4）白渣精炼。

3～5℃/min。

3）LF炉提温速率一般为4）与化学加热法相比的不同特点：最常用的加热方法有电弧加热、感应加热和利用电阻的辐射加热。

此外，也可以利用等离子弧、燃烧嘴及化学热。

主要比较电弧加热和化学加热。

在转炉、连铸车间应用这类加热方法，可有效提高连铸比，同时还可降低转炉的出钢温度，提高转炉的炉衬寿命。

⑴电弧加热：原理：将电能转变成热能来加热钢液的。

优点：①精炼功能强，精炼成本低（采用渣钢精炼工艺）。

脱氧、脱硫、净化钢水效果好，钢的质量显著提高；适宜生产超低硫、超低氧钢种；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。

②电弧加热热效率较高，升温幅度大/升温快，温度控制精度高。

③钢水温度易于控制（温度控制精度高）。

④对钢质量影响较小（钢水污染小）。

⑤工艺灵活性强，且便于与其他精炼手段配合使用，应用广。

⑥设备简单，投资较少。

局限性：①对电极的性能要求高；②电弧距钢包内衬距离近，包衬寿命短（包衬易蚀损）；③常压下电弧加热促进钢液吸气（易吸气）。

④基建设备投资、操作的适应性、成本等方面不够经济。

⑵化学加热（钢液铝氧加热法）（2.5分）原理：利用放热反应产生的化学热来加热钢液的优点：①热效率高，升温速度大/快；②氧气利用率高（用浸入式氧枪）；③耐火材料热负荷小，设备简单、投资和操作费用低、操作方便、成本低而效率高；④可有效提高连铸比，降低出钢温度。

是一种简便快速有效的预热装置也称简易钢包快速升温法。

局限性：①铝和合金的消耗率↑；②因钢中硅、锰的氧化，使熔渣的碱度下降或氧势增加，导致钢液纯洁度下降；易回磷、易回硫，氧化后夹杂物会有部分残留钢液中（铝热法和硅热法若操作不当，易产生氧化物夹杂）。

③可适用的钢种有限；④加热速度小（2～6℃/min），升温幅度小，不利于提高生产率。

4.0℃/min解决措施：①操作中，应加强搅拌（要求有一定强度的钢液搅拌，即存在一个最小的吹氩强度；顶吹氧气流股对钢液的穿透深度越大，越能促进钢中铝的氧化），促进铝的氧化，抑制硅和锰的氧化。

②升温后保证一定时间的弱吹氩搅拌，促进夹杂物上浮。

5.固体料加入的目的和原则是什么？举例说明固体料的添加方法及特点。

答：1）固体料加入的目的和原则：⑴目的：为了完成某种冶金任务，如脱碳、脱硫、脱氧、合金化、控制夹杂物性态，以及达到净化钢液、提高合金吸收率；改善钢水的可浇性，往往需要加入一些固态反应剂。

⑵原则：要求所加入的反应剂的利用率尽可能高。

因而在反应剂加入时，①使反应剂直接加入反应区，②与反应物有尽可能大的接触界面，③尽量减少反应剂参与反应前的损失。

2）方法：为达上述要求，在生产条件下对反应剂的加入方法作了一系列的改进，提出了一些行之有效的措施。

这些措施基本上可分为二种类型。

⑴将块状的反应剂变成粉剂，用气体载流喷入液态熔池中；（用载流气体将参与精炼反应的熔剂，通过浸入式的喷枪，吹入被精炼的钢液中，如SL或TN）⑵将具有较大反应界面的反应剂用机械的方法，使其迅速地穿过渣层而进入液态熔池中（反应剂以较高的速度直接加入熔体中，如喂丝和喷丸）。

固体料的这些加入方法，单独地或与其他精练手段组合成一系列新的炉外精炼方法。

炉外精炼中金属液的精炼剂添加方法有:合成渣洗法、喷吹/粉法（TN法、SL法）、喂线法（WF法，Wire Feeding）、弹丸发射法（ABS法，Aluminum Ball Shoot）等。

以钙合金的加入方法为例，金属液添加物料法异同点：相同点：将钙合金以不同的形式加入钢液中，均可起到脱硫、脱氧、去除夹杂物、夹杂物变性处理以及合金成分调整的作用。

不同点：⑴喷吹法：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。

由于精炼粉剂粒度小，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。

喷粉法的实质就是用气体作载体，向钢液内喷吹精炼剂、增碳剂、合成渣或合金。

喷粉法不仅有较好的脱硫、脱氧、减少夹杂、改善夹杂形态等效果。

⑵喂丝喂丝法一般是把Ca或Al加工成外有保护层的丝状或是将易氧化、比重轻的合金元素置于低碳钢包芯线中，通过喂丝机将其送入钢液内部。

优点：①可防止易氧化的元素被空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；②添加过程无喷溅，避免了钢液再氧化；③精炼过程温降小；④设备投资少；⑤处理成本低。

喂线冶金效果:①合金及铝的收得率高。

②钢中氧及氧化物夹杂含量降低。

③钢中夹杂物变性。

④脱硫作用。

喂线钢水由于出钢过程加入脱氧剂或合成渣，脱硫条件好，钢水温度越高，吹氩搅拌强度越大越有利于脱硫。

6.试述不锈钢炉外精炼的种类，AOD与VOD法各自特点，解释“降碳保铬”的含义。

答：1）不锈钢的冶炼方法：①电炉或转炉＋VOD；②电炉；③电炉或转炉＋AOD2）“降碳保铬”的含义：不锈钢的特点是含有较高的铬、较低的碳，因不锈钢的碳降低了钢的耐腐蚀性能，对于大部分不锈钢，其含碳量是较低的。

不锈钢的冶炼关键在于“去碳保铬”，近年来超低碳不锈钢日益增多，在不锈钢生产中必然面对髙铬钢液的脱碳问题。

为降低不锈钢生产成本，希望充分利用不锈钢的返回料和含碳较多的铬铁。

冶炼中希望尽可能降低钢中碳而铬少氧化，使铬的氧化损失保持在尽可能低的水平。

当钢中铬含量一定时，要脱除碳有两个途径，一是提高钢水温度，二是要降低钢液气泡中一氧化碳分压Pco。

由于在常压和低碳条件下[Cr]将比[C]先氧化，所以在EAF或转炉中不能容易地生产低碳不锈钢。

这会导致过大的Cr产率损失，并需要使用高成本的低碳铁铬合金。

在真空条件下，从钢水中进行脱碳（和脱氧）是以压力对化学反应的影响为基础的。

其中一氧化碳分压的下降可以促进脱碳过程。

AOD法与真空脱碳相似，但它不是利用真空使P CO降低，而是利用气体稀释的方法使P CO 降低。

AOD法可以在不高的冶炼温度和常压下将高铬钢液中的碳降到基地的水平，而铬有没有明显的烧损。

VOD利用真空使P CO降低，在真空条件下吹氧去碳，易将钢液中的碳和氧降到很低的水平。

AOD为是氩氧脱碳法。

在精炼不锈钢时，标况下，向钢水吹氧的同时，吹入惰性气体（Ar，N2），通过降低CO分压，达到假真空的效果，从而使碳含量降到很低的水平，促进C-O反应正向进行，有效抑制钢中铬的氧化。

VOD是通过真空技术将炉内抽真空，以降低炉内的CO分压，以此促进碳氧反应正向进行，从而达到去碳的目的。

两者的本质是通过降低炉内CO反应的分压，以使C优先于Cr 反应，而达到保护钢种的铬的目的。

3）AOD与VOD法各自特点比较AOD⑴原理：AOD法与真空脱碳相似，但它不是利用真空使P CO降低，而是利用气体稀释的方法使P CO降低，即将氩氧混合气体吹入钢液中，氧首先与钢中碳起反应生成CO，降低钢中的碳含量。

此时生成的CO分压较高，氩气进入后，分压较高的CO即扩散到氩气泡中，降低了碳氧反应所生成的CO分压，这样又促进了碳氧化反应的继续进行，从而使钢中碳含量进一步降低，以非常接近C－Cr－T－PCO平衡的条件脱碳精炼，使高铬钢液在温度不太高的情况下“降碳保铬”，由此可获得超低碳的钢液。

VOD利用真空使P CO降低，在真空条件下吹氧去碳，易将钢液中的碳和氧降到很低的水平。