炉外精炼发展历程

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我国炉外精练技术的发展前景和趋势分析

我国炉外精练技术的发展前景和趋势分析我国炉外精炼技术是冶金行业中一项重要的技术，它是指在冶炼过程中，将粗炼钢液通过炉外装置进行再处理，以提高钢液的质量和温度，减少杂质含量，从而得到更加优质的成品钢材。

随着我国工业化进程的加快和环保意识的提高，炉外精炼技术的发展前景和趋势备受关注。

一、炉外精炼技术的发展历程炉外精炼技术起源于20世纪60年代，当时主要应用于日本、美国等发达国家的钢铁企业。

最早的炉外精炼设备是气吹精炼炼钢炉（LD炉），它利用氧气吹入炉内，通过氧气的化学作用来脱除炼钢过程中产生的杂质和非金属夹杂物，提高成品钢的质量。

而后，随着技术的不断进步和创新，我国也开始引进和发展炉外精炼技术，并在80年代成功开发了自己的炉外精炼装置。

目前，我国的炉外精炼技术已经取得了长足的进步，主要体现在以下几个方面：1. 技术水平不断提升。

我国的炉外精炼技术已经从最初的气吹精炼炼钢炉（LD炉）发展到了RH、VOD、Ladle Furnace等多种不同类型的炉外精炼设备，每一种设备都具有自己的特点和优势，可以满足不同钢种的精炼需求。

2. 炉外精炼技术与自动化技术相结合。

随着我国制造业的智能化升级，炉外精炼技术也在不断引入自动化设备和智能控制系统，以提高生产效率和产品质量。

利用先进的传感技术和控制系统，可以实现对炉外精炼过程的精准监测和控制，确保精炼过程的稳定和可控性。

3. 绿色环保技术的应用。

在炉外精炼过程中，会产生大量的废气和废渣，而这些废气和废渣的排放会对环境造成严重的污染。

在炉外精炼技术的发展中，我国也加大了对绿色环保技术的研发和应用力度，致力于减少废物排放，提高资源利用率。

1. 技术持续创新。

随着科技的不断进步和需求的不断增长，炉外精炼技术将会继续进行技术升级和改造，以适应不同类型钢材的精炼要求。

未来，我国的炉外精炼技术有望实现更高效、更节能、更绿色的发展。

2. 非金属夹杂物的去除技术。

随着精细化钢铁品种的增多，我国的炉外精炼技术将更加注重去除非金属夹杂物的工艺研究和应用，以满足高端产品对钢材质量的严格要求。

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。

钢铁冶金学教程

工艺原理：工艺原理：
（1）将真空室下部的吸嘴插入钢液内，真空室抽成真空后，）将真空室下部的吸嘴插入钢液内，真空室抽成真空后，钢液沿吸嘴上升到真空室内脱气。钢液沿吸嘴上升到真空室内脱气。真空室内压力：真空室内压力：13.3～66Pa(0.1～0.5mmHg)，～～，提升的钢液高度： l.48m。提升的钢液高度：。（2）当钢包下降或真空室相对提升时，脱气后的钢液重新返）当钢包下降或真空室相对提升时，回到钢包内。当钢包上升或真空室下降时，回到钢包内。当钢包上升或真空室下降时，又有一批新的钢液进入真空室进行脱气。这样，钢液一次一次地进入真空室，真空室进行脱气。这样，钢液一次一次地进入真空室，直到处理结束为止。束为止。
1 Θ 2
, ω[ H ]% =
1 N 2 → [N ] 2
KN = f[ N ]ω[ N ]% ( PN2 / P )
1 Θ 2
− 564 lg K N = − 1.095 T
, ω[ N ]% =
K N ( PN2 / P ) f[ N ]
1 Θ 2
1 钢包脱气法内容提要
过程: 过程
（1）气体从钢液中逸出全靠真空室的负压作用）（2）伴随气体逸出，钢液产生沸腾，起到气体搅拌的作用，）其间可用加铝或调节真空室压力的方法控制带气相的反应。
炉外精炼的内容
脱氧；脱氧；脱硫；脱硫；脱气；脱气；去除夹杂和夹杂物变性处理；去除夹杂和夹杂物变性处理；合金化; 合金化调整钢液成分及温度。调整钢液成分及温度。
手段：渣洗、真空、搅拌、喷吹、加热，手段：渣洗、真空、搅拌、喷吹、加热，过滤等
广泛使用并得到公认的是LF 的是和 RH 法
2 钢液的滴流脱气精炼内容提要

第3章(炉外精炼)PPT课件

2)按精炼的主要用途分类
2）桶炉，VAD（VHD）和LF具备加热搅拌功能对温度控制灵活, 可去气、脱氧、去除夹杂和合金化;
3）DH、RH,不同形式的流滴去气法和真空吹Ar法,可脱除钢中气体、氧和夹杂,但无加热设备,适应于普通钢和中低合金钢的真空脱气处理;
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4）同炉渣洗法主要用于电炉出钢过程中对钢水脱S、脱O和去除夹杂。
喂丝设备：
松卷装置、喂丝器、导向系统构成；
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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第四节 VD法精炼工艺
1) VD概述 2) VD生产模拟 3) VD生产工艺 4) VD相关设备
6
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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第二节 RH法精炼工艺
RH 法
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危害：
破坏钢的组织连续性，从而降低钢的性能；
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
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4) LF生产工艺
供电制度
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吹
造
氩
渣
制整
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①供电制度
初期低功率供电造渣;泡沫渣造好后高功率埋弧精炼;连续加热10~15min后,停止加热2~5min,使钢液温度均匀,加热时间约 30min, 升温速度为 2-4 ℃ /min

LF精炼

LF精练技术精练技术
• LF炉(LADLE FURNACE)即钢包精炼炉，炉即的炉外精炼设备。 • LF炉一般指钢铁行业中的精炼炉。实炉一般指钢铁行业中的精炼炉。炉一般指钢铁行业中的精炼炉际就是电弧炉的一种特殊形式。际就是电弧炉的一种特殊形式。
LF炉主要任务
• • • • • ①脱硫 ②温度调节 ③精确的成分微调 ④改善钢水纯净度 ⑤造渣
LF炉用途
• LF炉是70年代初期出现的新型精炼设备，它具有下列用途： • (1)LF炉与电炉相连，加快了电炉的生产周期并提高电炉钢质量。 • (2)LF炉与LD转炉相连，可以对转炉钢还原精炼，因此能提高钢质量并可生 • 产出新钢种。 • (3)LF炉能严格调节钢液的成分和温度，对钢的淬透性和特殊钢的连铸有利。 • (4)LF炉能加热和对钢液保温并能长时间的存放钢液，可以保证连铸的顺利 • 进行，因此是连铸车间不可缺少的设备。 • (5)LF炉具有保温钢液的性能，可以利用小炉子生产大钢锭，或将一炉钢液 • 浇铸成数个成分不同的锭子。
LF炉的发展历史炉的发展历史
• LF钢包精炼炉是由日本大同钢铁公司率先开发使用的。该公司用LF炉冶炼取代了电弧炉的还原精炼期，从而减轻了电弧炉的精炼负担，提高了电弧炉的生产率。 LF炉发展初期仅用于生产高级钢，随着冶金、连铸及相关控制技术的发展，扩大了 LF炉的应用范围。由于LF炉具有投资少、用途广、精炼效果好等优点。
LF的处理效果
• 1. 脱硫率达到50%~70%，可以生产出w（s）≤0.01%的钢。 • 如果处理时间充分，甚至可达到w（s）≤0.005%的水平。 • 2 .可以生产高纯度钢，钢中夹杂物总量可降低50%，大颗粒夹杂物几乎全部去除；钢中含氧量可达到0.002%~0.003%的水平。 • 3 .钢水升温速度可以达到4~5℃/min • 4.温度控制精度±（3~5） ℃ • 5.钢水成分控制精度高，可以生产诸如w（c）±0.01%、w （si）±0.02%、w（mn）±0.02%等元素含量范围很窄的钢。

精选炉外精炼工艺

合成渣洗
根据要求将各种渣料配置成满足某种冶金功能的合成炉渣；
通过在专门的炼渣炉中熔炼，出钢时钢液与炉渣混合，实现脱硫及脱氧去夹杂功能；
不能去除钢中气体；必须将原炉渣去除；同炉渣洗、异炉渣洗。
真空处理
脱气的主要方法提高真空度可将钢中C、H、O降低；
日本真空技术，真空度到1 torr； C<10ppm,H<1ppm,O<5ppm
3.3 VD/VOD 炉
VD 的功能仅是真空加搅拌， VOD 是Vacuum and stir and injection
oxygen； VD主要应用于轴承钢脱氧； VOD 主要用于不锈钢冶炼；
V D / VOD
VD工艺
以轴承钢冶炼为例
轴承钢最重要的性能指标是疲劳寿命。
影响轴承钢寿命的重要指标是钢中氧含量，钢中[O]控制在10ppm为好。
3.5 CAS、CAS－OB精炼工艺
工艺优点： • 钢液升温和精确控制钢水温度 • 促进夹杂物上浮，提高钢水纯净度 • 精确控制钢液成分，实现窄成分控制 • 均匀钢水成分和温度 • 与喂线配合，可进行夹杂物的变性处理 • 冶炼节奏快，适合转炉的冶炼节奏。
CAS和CAS-OB
O2
CAS－OB的冶炼效果
加热；升温速度5－6℃/min；钢液成分：吹氧前后变化不大；钢水洁净度：[O]基本不变，可降低
[N]含量。
3.6 喷粉工艺
效果最好投资及使用成本最低也是最不好掌握的技术；可脱硫、脱磷、合金化、夹杂变性；
工艺参数：喷枪插入深度；h=H(钢液深)-hc(喷入深)；喷吹压力：大于钢液、炉渣及大气压；喷吹时间：喷粉设备及钢液容纳粉剂的能力；供料速度：设备能力及钢液化学反应速度；载气能力与粉气比。

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。

RH精炼工艺培训教材

RH精炼工艺培训教材2009年04月目录第一章炉外精炼概况 4 1.1、炉外精炼技术的发展历程 4 1.2、国内炉外精炼技术的发展 6 1.3、炉外精炼技术的发展前景 10 1.4、各国主要炉外精炼方法和装备 12 第二章 RH工作原理 13 2.1、RH法工作原理 13 2.2、RH法钢液运动特性 16 2.3、RH法的特征参数 16 第三章 RH生产工艺 19 3.1、真空冶金基础 20 3.2、RH处理目的及功能 22 3.3、RH处理模式 23 3.4、RH脱氢 24 3.5、RH脱碳 27 3.6、RH对[N]的控制 29 3.7、RH轻处理工艺 31 3.8、RH夹杂物去除 31 第四章 RH作业指导 32 4.1、RH温度管理 32 4.2、RH合金化与成分调整 354.3、RH环流气控制 37 4.4、吹氧化学升温计算 38 4.5、强制脱碳吹氧量计算 39第一章炉外精炼概况随着科学技术的发展，对炼钢的生产率、钢的成本、钢的纯净度以及使用性能，都提出了越来越高的要求。

传统的炼钢设备和炼钢工艺难以满足用户越来越高的要求。

20世纪60年代，在世界范围内，传统的炼钢方法发生了根本性的变化，即由原来单一设备初炼及精炼的一步炼钢法，变成由传统炼钢设备初炼，然后在炉外精炼的二步炼钢法。

因此，炉外精炼也称为二次精炼。

炉外精炼技术是指在冶炼炉（转炉，电炉）生产钢水的基础上，以更加经济、有效的方法，改善钢水的物理与化学性能的冶金技术。

它包括：在钢水包中，对钢水的温度、成分、气体、有害元素与夹杂进行进一步的调整、净化，达到洁净、均匀、稳定的目的；在中间包中促进气体与夹杂上浮，稳定全浇铸过程的钢水温度（也称中间包冶金）；在结晶器中去除钢中夹杂，促进形核，均匀结晶。

因此，经济有效的炉外精炼技术，不仅是钢铁产品最终质量保证的最重要的基础，也使生产流程变得时间更短、更能有效衔接匹配，从而更加高效化、紧凑化。

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

钢的炉外精炼

但是基本上都是CaO-Al O 渣系，其中CaO含量大都波动在45％－46％的范围，而Al O 的变动范围较宽。
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渣洗合成渣的选择
1）成分。为了取得最佳的精炼效果，要求合成渣具备相应的物理化学性质，而炉渣成分是炉渣物理化学性质的决定性因素。
2）熔点。在钢包内用合成渣精炼钢液时，一般都应用液态渣，因此渣的熔点应当低于被渣洗钢液的熔点。
●
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主要精炼装置的工艺目标
工艺
LF/VD AOD VOD ASEA-SKF VAD DH RH VD LF WF RH-OB/PB RH-KTB RH-MFB CaO粉铝氧化铝氧化铝氧化 ● ● ● ● ● ● 〇〇电热 CaO CaO CaO主要辅助原料CaO升温方法
脱气电热吹氧铝热电热电热 ● ● ● ● ● ● ● C 〇 ● ● 〇〇〇 P 〇
电磁搅拌——利用电磁感应的原理使钢液产生运动。要使钢
液能够产生电磁感应，靠近电磁感应搅拌线圈的部分钢包壳应由奥氏体不锈钢制造。五十年代以来，一些大吨位的电弧炉采用了电磁搅拌，以促进诸如脱硫、脱氧等精炼反应的进行，保证熔池内温度及成分的均匀。各种炉外精炼方法中，SKF采用了电磁搅拌，美国的ISLD也采用了电磁搅拌。电磁搅拌主要有以下作用：（1）均匀钢包温度和成分；（2）加速金属与熔渣之间的反应；（3）在搅拌处理过程中，Al、C、Mn含量可以调整到规定范围；（4）该工艺成本低，操作简单，处理时间短，热损失小；（5）电磁搅拌可以将非金属夹杂分离，提高钢液洁净度。
3）流动性。用作渣洗的合成渣，要求有较好的流动性，这样增大渣钢接触界面。

炼钢工艺和炉外精炼课件

炼钢工艺和炉外精炼课件
炼钢的发展历程炼钢方法（1）
• 最早出现的炼钢方法是1740年出现的坩埚法，它是将生铁和废铁装入由石墨和粘土制成的坩埚内，用火焰加热熔化炉料，之后将熔化的炉料浇成钢锭。此法几乎无杂质元素的氧化反应。
炼钢ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ方法（2）
• 1856年英国人亨利·贝塞麦发明了酸性空气底吹转炉炼钢法，也称为贝塞麦法，第一次解决了用铁水直接冶炼钢水的难题，从而使炼钢的质量得到提高，但此法要求铁水的硅含量大于0.8%，而且不能脱硫。目前已淘汰。
近年电炉短流程的发展及电炉钢产量的高速增长，也正是由于电炉短流程的经济效益与环境优势。
我国电炉钢成本高的原因：
◆ 之一废钢暂时短缺，北科大黄务涤指出：印度、韩国废钢存储量远不如中国，他们采取部分进口弥补不足，以发展电炉，即废钢不足不是理由；
◆ 之二是中国电价高的不合理，宝钢周渝生指出：美国电炉用电价格合0.25元/kWh，韩国从中国内地运煤去发电，电炉用电价格却比我们低，这才是问题的症结所在。还有不少国家对电炉用电出于环保原因，还有优惠政策等。
、热处理炉等。
钢的品种结构—实现“全方位竞争”
电炉钢不但在传统的特殊钢和高合金钢领域继续保持其相对优势，而且正在普钢领域表现出强劲的竞争态势。
在产品结构上，电炉钢几乎覆盖了整个长材生产领域，诸如圆钢、钢筋、线材、小型钢、无缝管，甚至部分中型钢材等。并且正在与转炉钢争夺板材（热轧板）市场。
水冷炉盖的材质均为钢质的。整个炉盖可由一个或5 ～6个水冷构件组成，
2.2.3 排烟与除尘排烟方法：
目前，世界范围电炉采用的排烟方法有：炉顶开孔排烟法（第四孔或第二孔）、车间屋顶大罩法、电炉封闭罩法，以及它们之间的结合法等，电炉排烟除尘方法见图2-8。

炉外精炼的工艺技术发展终稿

炉外精炼技术的发展摘要随着科学技术的迅速发展，钢材性能和质量越来越被重视，钢材质量主要包括钢材的洁净度、均匀性能和高的精度。

而各种炉外精炼方式恰是获得高纯度、高均匀性和高精度钢材的重要措施。

本文论述了炉外精炼技术过去的发展，现状及发展趋势，应用以及未来炉外精炼技术发展所面临的几个主要问题。

前言最近，随着时代的不断进步，炼钢炉容量不断扩大，超高功率电炉的普遍应用，直流电弧炉的出现，连续铸钢技术的迅速发展以及生产多种特殊钢和合金（超低碳不锈钢，超纯铁素体钢等）的需要，炼钢方法发生了巨大变化，由一步炼钢发展为两步炼钢，即炉内初炼和炉外精炼。

炉外精炼技术之所以有了较为迅猛的发展，是由于其能够提高钢质量和产量，降低成本，改善劳动条件等优点。

为了增强在国内和国外市场上的竞争力，发展新的工艺是有必要的。

这些工艺必须是经济的。

目前，典型的炼钢炉是一个废钢熔化装置，在炼低合金钢的情况下，在炉中脱碳和脱磷以及升温到符合出钢要求，其全部精炼过程都是在钢包中进行的，进而提高了炼钢设备的生产能力。

通过炉外精炼技术可冶炼出具有高质量特性的钢种满足实际需要，具体要求如下：①精确控制成分以保证力学性能的稳定。

②减少钢中硫、磷含量以改善冲击性能、抗层状拉裂性能、热脆性，并能减少中心偏析和防止连铸坯的表面缺陷。

③减少钢中氧、氢、氮含量以减少超声波探伤缺陷、条状裂纹等，并且能改善钢材的制管性能。

④使用先进技术精炼钢液以满足对钢质量的各种特殊需要。

例如，控制硫化物夹杂形态以防止轻质裂纹。

⑤控制夹杂物的形状以改善钢的深冲性能和钢的加工性能。

⑥脱碳到极低程度，以提高钢的深冲性能、电磁性能和耐腐蚀性能。

⑦防止钢水的二次氧化和重新吸气，以免炉外精炼的效果前功尽弃。

炉外精炼的产生和发展与国民经济的需要和科学技术的发展水平是分不开的。

在很早以前，人们就产生了利用真空去除钢中气体的想法，如1860年英国贝赛迈尔就曾有过罐内钢桶去气的设想，1884年英国艾特肯也曾提出过提升法（类似DH法）；1932年捷克人科贝尔曾提出并实现了带盖钢桶去气法。

炉外精炼

平炉：平炉炼钢自1864年法国人P..马丁利用有蓄热室的火焰炉，用废钢、生铁成功地炼出钢液起，直到1960年一直是世界上的主要炼钢方法，从60 年代起平炉逐渐被氧气转炉和电炉炼钢所代替。
1.2 炉外精炼的任务

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，以提高合金收得率。 4）调整钢液温度到浇注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）作为炼钢与连铸间的缓冲，提高炼钢车间整体效率。

固态渣：将固体的合成渣料在出钢前或在出钢过程中加入钢包中。固态渣分为：机械混合渣、烧结渣

机械混合渣：直接将一定比例和粒度原材料进行人工或机械混合，或者直接将原材料按比例加入钢包内。有点：便宜，方便缺点：熔化速度慢、成分不均匀、易吸潮。

烧结渣：将原来按一定比例和粒度混合后，在低于原料熔点的情况下加热，使原料烧结在一起的过程。优点：混合均匀、稳定缺点：密度小，气孔多，易吸气。
2）浮动塞挡渣将挡渣物制成上为倒锥体下为棒状的塞。由于其形状接近于漏斗形，可配合出钢时的钢水流，故比挡渣球效率高。出钢时用专用机械将挡渣塞吊置在出钢口上方，缓缓加到钢水面上。挡渣塞能堵住出钢口而阻挡炉渣流出。

3）气动吹气挡渣塞 4）虹吸出港口挡渣 5）偏心炉底出钢优点： 1）可实现无渣出钢，易与炉外精炼配合 2）钢流短，无散流，缩短出钢时间，减少了钢水二次氧化 3）减少了耐火材料的消耗

精炼概述

努力降低生产成本的要求。如：现代电炉采用超高功率供电、吹氧强化与偏心炉底出钢等技术措施，必须把还原精炼工序转移到炉外精炼中完成。
炉外精炼的任务
精确控制化学成分以保证机械性能的稳定减少钢中[P]、[S]含量以改善冲击性能、抗层状
拉裂性能、热脆性，并能减少偏析和防止连铸坯的表面缺陷减少[O]、[H]、[N]含量以减少超声探伤的缺陷、条状裂纹等，并能改善钢材的制管性能控制夹杂物的形态以洗精炼：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等方面。
真空精炼：真空条件下实现钢水提纯精炼。工作压力≤50Pa，使用于钢液脱气、脱碳和用碳脱氧等反应过程。
熔池搅拌：向反应体系提供一定能量，促使该系统内的熔体产生流动，加速熔体内传热、传质过程，达到混匀的效果。主要有气体搅拌、电磁搅拌和机械搅拌三种方法。
炉外精炼的工艺特点
有一个理想的精炼气氛条件，通常是应用真空、惰性气体或还原性气氛
搅动钢水，可采用电磁力，惰性气体或机械搅拌的方法为补偿精炼过程中钢水的温度损失，采用加热设施有电
弧加热，等离子加热或增加钢水中化学热等。 ➢ 炉外精炼一般可分为两类： • 钢包处理型，如DH、RH • 钢包精炼型，如VOD、LF
由于新技术的应用，经济效益大增。日本企业在广泛采用精炼后，吨钢能耗下降，而钢材的收得率大幅提高。
炉外精炼技术的发展与现状
我国于1957年开始研制钢液真空处理技术，由于多种原因，这项技术没有得到推广。我国真空装置为日本的1/3，且大大低于世界平均水平，而真空处理钢比例约占2%，为日本的1/25。目前我国的钢产量已跃居世界第一，生产效益也在提高，钢材品种扩大。已有的精炼装置包括 VD、RH、ASEA-SKF、VOD、AOD、LF、CAS （CAS-OB），钢包喷粉和喂丝等多种炉外精炼装置，但利用率很低。钢的质量水平，与发达国家相比，差距是巨大的。炉外精炼技术在我国是方兴未艾，正处于发展之中。

转炉炼钢、炉外精炼、连铸

1、转炉炼钢转炉炼钢（converter steelmaking）是以铁水、废钢、铁合金为主要原料，不借助外加能源，靠铁液本身的物理热和铁液组分间化学反应产生热量而在转炉中完成炼钢过程。

转炉按耐火材料分为酸性和碱性，按气体吹入炉内的部位有顶吹、底吹和侧吹；按气体种类为分空气转炉和氧气转炉。

碱性氧气顶吹和顶底复吹转炉由于其生产速度快、产量大，单炉产量高、成本低、投资少，为目前使用最普遍的炼钢设备。

转炉主要用于生产碳钢、合金钢及铜和镍的冶炼。

转炉炼钢-正文一种不需外加热源，主要以液态生铁为原料的炼钢方法。

转炉炼钢法的主要特点是：靠转炉内液态生铁的物理热和生铁内各组分（如碳、锰、硅、磷等）与送入炉内的氧进行化学反应所产生的热量，使金属达到出钢要求的成分和温度。

炉料主要为铁水和造渣料（如石灰、石英、萤石等），为调整温度，可加入废钢以及少量的冷生铁块和矿石等。

转炉按炉衬的耐火材料性质分为碱性（用镁砂或白云石为内衬）和酸性（用硅质材料为内衬）;按气体吹入炉内的部位分为底吹、顶吹和侧吹;按吹炼采用的气体，分为空气转炉和氧气转炉。

酸性转炉不能去除生铁中的硫和磷，须用优质生铁，因而应用范围受到限制。

碱性转炉适于用高磷生铁炼钢，曾在西欧得到较大发展。

空气吹炼的转炉钢，因含氮量高，质量不如平炉钢，且原料有局限性，又不能多配废钢，未能像平炉那样在世界范围内广泛采用。

1952年氧气顶吹转炉问世，逐渐取代空气吹炼的转炉和平炉，现在已经成为世界上主要炼钢方法。

简史1856年，英国贝塞麦(H.Bessemer)发明了底吹酸性转炉炼钢法，以后被称为贝塞麦转炉炼钢法。

从此开创了大规模炼钢的新时代。

1879年英国托马斯(S.G.Thomas)创造了碱性转炉炼钢法。

造碱性渣除磷,适用于西欧丰富的高磷铁矿的冶炼，一般称托马斯转炉炼钢法。

1891年，法国特罗佩纳(Tropenas)创造了侧面吹风的酸性侧吹转炉炼钢法，曾在铸钢厂得到应用。

用氧气代替空气的优越性早被认识，但因未能获得大量廉价的工业纯氧，长期未能实现。

LF炉的发展历史及现状

LF炉是70年代初期在日本发展起来的精炼设备。

由于它设备简单，投资费用低，操作灵活和精炼效果好而成为冶金行业的后起之秀，在日本得到了广泛的利用和发展，从1971年第一台LF炉开始到1989年己发展到42台，所产钢量超过1000万吨，全世界1989年己有LF炉68台。

LF炉精炼主要是在钢桶内造白渣，在低氧的气氛中(氧含量为5%)，由桶底吹氢气进行搅拌并由石墨电极对经过初炼炉的钢水加热而精炼。

由于氢气搅拌加速了渣一钢之间的化学反应，用电弧加热进行温度补偿，可以保证较长的精炼时间，从而可使钢中的氧，硫含量降低(大约为10ppm)，夹杂物按ASTM评级为0-0.1级。

LF炉可以与电炉配合，以取代电炉的还原期，还可以与氧气转炉(LD)配合，生产优质合金钢。

此外，LF炉还是连铸车间，特别是合金连铸生产线上不可缺少的控制成分，温度，及保存钢水的设备。

因此，LF炉的出现形成了LD-LF-RH-CC(连铸)新的生产优质钢的联合生产线。

在这种联合生产线上钢的还原精炼主要是靠LF炉来完成的。

估计采用这种方法生产的特殊钢，其产量将进一步增加。

LF炉由钢包，炉盖，电极和电极加热系统组成。

通过安装在钢包底部的透气砖吹入氢气对钢液进行搅拌以加速钢一渣之间的反应。

炉盖的作用是封闭精炼室以保持室内的还原气氛。

在炉盖上装有电极加热系统，在钢桶底部装有滑动水口以进行浇注。

LF炉采用真空系统对钢液进行脱气。

真空系统可以是专门与LF炉配套的，也可以采用其它的设备如RIJ或DH与之双联，对钢液进行脱气处理。

LF炉是将电弧加热、吹氢搅拌、渣精炼等工艺移至钢包中进行。

因此，就其完成精炼任务的本质而言，可以说是将电弧炉的还原期移到了钢包中，其精炼过程类似电炉冶炼的还原期。

LF炉往往与转炉、连铸相配合，能适应大部分钢种对精炼项目的要求。

由于LF法具有多种冶金功能和使用中的灵活性，在普钢厂也得到了广泛的应用。

目前LF炉精炼技术是在钢铁冶金方面发展最快的工艺方法之一。

炉外精炼发展史

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我国炉外精炼的发展
我国早在20世纪50年代末,60年代中期就在炼钢生产中采用高碱度合成渣在出钢过程中脱硫冶炼轴承钢、钢包静态脱气等初步精炼技术,但没有精炼的装备。60年代中期至70年代有些特钢企业(大冶、武钢等)引进一批真空精炼设备。80年代我国自行研制开发的精炼设备逐渐投入使用(如LF炉、喷粉、搅拌设备),黑龙江省冶金研究所等单位联合研制开发了喂线机、包芯线机和合金芯线,完善了炉外精炼技术的辅助技术。现在这项技术已经非常成熟,以炉外精炼技术为核心的“三位一体”短流程工艺广泛应用于国内各钢铁企业,取得了很好的效果。
20世纪3040年代合成渣洗真空模铸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rh6070年代高质量钢种的要求产生了各种精炼方法8090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21世纪更高节奏及超级钢的生产
炉外精炼发展史ຫໍສະໝຸດ 发展轨迹20世纪30－40年代，合成渣洗、 20世纪30－40年代，合成渣洗、真空模铸世纪30 年代 50年代大功率蒸汽喷射泵技术的突破，年代， 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) (DH)及循环脱气法钢包提升脱气法(DH)及循环脱气法(RH) 60－70年代高质量钢种的要求，年代， 60－70年代，高质量钢种的要求，产生了各种精炼方法 80－90年代连铸的发展，年代， 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 21世纪更高节奏及超级钢的生产。世纪， 21世纪，更高节奏及超级钢的生产。

精炼炉

钢包精炼炉LF(Ladle Furnace)精炼技术的研究始于1968年。

当时发现用电弧炉预造还原渣、钢渣混出、钢包吹氩处理，还原精炼效果显著，因此进行了以省略电弧炉还原期为目的的有电弧加热功能的钢包精炼技术的开发。

1971I年，日本大同特殊钢厂第一台钢包精炼炉(LF)投人使用。

1973年，新日铁八幡制铁所在转炉厂设置了LF。

目前电炉流程及转炉流程普遍采用的出钢后变渣处理工艺，即:电弧炉或转炉出钢→LF精炼(加铝、加渣料、加Ca-Si或加改渣剂)→铸造LF设置在电弧炉炼钢厂，减少了电弧炉还原时间，最终取消了电弧炉的还原期.缩短了电弧炉的冶炼周期，提高了电弧炉的生产率，同时在一定时间内为连铸提供符合温度、成分及洁净度要求的钢液，保证了电弧炉+ LF 精炼+连铸工艺的顺行，使电弧炉发展成为可以用普通废钢和生铁生产普通钢种的高效率的短流程炼钢方式，而不再仅仅是生产高质量钢种的设备。

电弧炉发展的第一阶段是包括熔化、氧化、还原的传统型电弧炉。

第二阶段是由于电弧炉炉型(出钢槽式电弧炉)的原因，为避免氧化渣污染钢液及发挥钢渣脱氧、脱硫的作用，在电弧炉内必须造好还原渣。

钢渣混出，由LF来完成进一步还原精炼的任务。

第三阶段是由于无渣出钢技术的开发，还原期全部由LF精炼来完成，也即形成了现代电弧炉炼钢流程EAF+LF+CC 的形式。

LF用于转炉流程生产特殊钢，淘汰了过去用炼钢方法来区别钢质量的方式，确立了“初炼(电炉或转炉)+LF精炼+连铸”的生产多品种、高质量钢的思想。

LF技术开发成功后，向多功能方向发展，1981年在日本钢管福山制铁所开发了NK-AP法.即擦入式喷枪代替透气砖进行气体搅拌法，1987年开发了有喷吹设备和真空设备的LF。

由于LF设备结构简单。

具有多种冶金功能和使用中的灵活性、精炼效果显著，具有较高的经济效益，成为钢铁生产流程中的重要设备。

LF快速造白渣工艺分析LF炉精炼是炉外精炼的主要方法之一，其关键在于快速造白渣。