炉外精炼 加热讲解
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吹氧期间，铝首先被氧化，但是随着喷枪口 周围局部区域中铝的减少，钢中的硅、锰等 其他元素也会被氧化。硅、锰、铁等元素的 氧化物会与钢中剩余的铝进行反应，大多数 氧化物会被还原；未被还原的氧化物一部分 变成了烟尘，另一部分留在渣中。这种加热 方法的氧气利用率很高，几乎全部氧都直接 或间接地与铝作用，通常可较为准确预测钢 中铝含量的控制情况。
选用各种不同加热手段的炉外精炼方法 有：DH、SKF、LF、LFV、VAD、CAS—OB 等。
所用的加热方法主要是电弧加热，此外 还用过电阻加热，以及近年来发展起来 的化学加热，即所谓化学热法。
2．4．1 电弧加热
2．4．1 电弧加热
在钢包盖上有3 个电极孔、添加合金孔、废 气排放孔、取样和测温孔，如果有必要， 还需装设喷枪孔。它由专用的三相变压器 供电。整套供电系统、控制系统、检测和 保护系统，以及燃弧的方式相同于一般的 电弧炉，所不同的是配用的变压器单位容 量(平均每吨被精炼钢液的变压器容量)较 小，二次电压分级较多，电极直径较细， 电流密度大，对电极的质量要求高。
钢液的铝-氧加热法（AOH ）是化学热法 的一种，它是利用喷枪吹氧使钢中的溶 解铝氧化放出大量的化学热，而使钢液 迅速升温。该法具有许多优点：由于吹 氧时喷枪浸在钢水中，很少产生烟气； 由于氧气全都与钢水直接接触，可以准 确地预测升温结果；对钢包寿命没有影 响；能获得高洁净度的钢水。类似这种 方法还有CAS-OB 和RH-OB 等。
2．4．5 其他加热方法
可以作为加热精炼钢液的其他方法还有直 流电弧加热、电渣加热、感应加热、等离 子弧加热、电子轰击加热等。这些加热方 法在技术上都是成熟的，移植到精炼炉上 并与其他精炼手段相配合，也不会出现难 以克服的困难。但是，这些加热方法将在 不同程度上使设备复杂化，增加投资。
2．4．6 精炼加热工艺的选择
( 4 ）火焰中的水蒸气分压将会高于正常 情况下的水蒸气分压，特别是燃烧含有 碳氢化合物的燃料时，这样将增大被精 炼钢液增氢的可能性；
( 5 ）燃料燃烧之后的大量烟气（燃烧产 物），使得这种加热方法不便于与其他 精炼手段（特别是真空）配合使用。
2．4．4 电阻加热
利用石墨电阻棒作为发热元件，通以电 流，靠石墨棒的电阻热来加热钢液或精 炼容器的内衬。
正确选择精炼加热工艺，应结合工厂的 实际情况，重点考虑以下4 个因素：
( l ）加热功率 ( 2 ）升温幅度越大，精炼越灵活。 ( 3 ）从降低成本出发，化学加热法的升
温幅度不宜过大。 ( 4 ）对钢水质量的影响，应越小越好。
2．4．3 燃烧燃料加热
优点：设备简单，很容易与冶炼车间现 有设备配套使用；投资省、技术成熟容 易被烧的火焰是氧化性的，而炉外 精炼时总是希望钢液处在还原性气氛下， 这样钢液加热时，必然会使钢液和覆盖在 钢液面上的精炼渣的氧势提高，不利于脱 硫、脱氧这样一些精炼反应的进行；
2．4．1 电弧加热
常压下电弧加热的精炼方法，如SKF、LF、 VAD等，加热时间应尽量缩短，以减少钢 液二次吸气的时间。应该在耐火材料允 许的情况下，使精炼具有最大的升温速 率。
2．4．1 电弧加热
精炼炉冶炼过程温度控制的原则是： ( l ）初期：以造渣为主，宜采用低级电
压，中档电流加热至电弧稳定。 ( 2 ）升温：采用较高电压，较大电流。 ( 3 ）保温：采用低级电压，中小电流。 ( 4 ）降温：停电，吹氩。
2．4．2 化学热法
发热剂主要有两大类，一类是金属发热 剂，如铝、硅、锰等；另一类是合金发 热剂，如Si-Fe 、Si-Al 、Si-Ba-Ca 、 Si-Ca 等。铝、硅是首选的发热剂。发 热剂的加入方式，一般采用：一次加入 或分批加入；连续加入。连续加入方式 优于其他方式。
2．4．2 化学热法
2．4．2 化学热法
( l ）向钢液中加入足够数量的铝，并保证全 部溶解于钢中，或呈液态浮在钢液面上。加 铝方法可通过喂线，特别是喂薄钢皮包裹的 铝线。
( 2 ）向钢液吹入足够数量的氧气。 ( 3 ）钢液的搅拌是均匀熔池温度和成分、 促进氧化产物排出必不可少的措施。采用吹 氩搅拌。
2．4．2 化学热法
影响冷却速率的因素
钢包的容量；钢液面上熔渣覆盖的情况； 添加材料的种类和数量，搅拌的方法和强 度；以及钢包的结构(包壁的导热性，钢 包是否有盖）和使用前的烘烤温度等等。
无加热手段的炉外情炼装置，精炼过程中 钢液的降温常用以下两种办法来解决。一 是提高出钢温度，另一种是缩短炉外精炼 时间。
2．4 加热
本次课内容
加热的必要性 加热方法 燃烧燃料加热
电阻加热 电弧加热 化学热法 其他加热方法
精炼加热工艺的选择
加热的必要性
( l ）钢液从初炼炉到精炼炉过程钢液温降； ( 2 ）熔化造渣材料和合金材料需要热量； ( 3 ）真空脱气时的温降和吹氩搅拌时氩气吸热； ( 4 ）需要保证足够充裕的精炼时间和钢液温度； ( 5 ）需要保证钢液具有合适的浇注温度。
( 2 ）用氧化性火焰预热真空室或钢包炉时， 会使其内衬耐火材料处于氧化、还原的反 复交替作用下，从而使内衬的寿命降低；
( 3 ）真空室或钢包炉内衬上不可避免会 粘上一些残钢，当使用氧化性火焰预热 时，这些残钢的表面会被氧化，而在下 一炉精炼时，这些被氧化的残钢就成为 被精炼钢液二次氧化氧的来源之一；
2．4．2 化学热法
化学热法的基本原理是：利用氧枪吹入 氧气，与加入钢中的发热剂发生氧化反 应，产生化学热。燃烧热通过辐射、传 导、对流传给钢水，借助氩气搅拌将热 传向钢水深部。
2．4．2 化学热法
一般在化学加热法中多采用顶吹氧枪， 常见吹氧枪为消耗型，用双层不锈钢管 组成。外衬高铝耐火材料，套管间隙一 般为2～3mm 。外管通以氩气冷却，氩 气量大约占氧量的10 ％左右。氧枪的 烧损速度大约为50mm/次，寿命为20～ 30 次。
选用各种不同加热手段的炉外精炼方法 有：DH、SKF、LF、LFV、VAD、CAS—OB 等。
所用的加热方法主要是电弧加热，此外 还用过电阻加热，以及近年来发展起来 的化学加热，即所谓化学热法。
2．4．1 电弧加热
2．4．1 电弧加热
在钢包盖上有3 个电极孔、添加合金孔、废 气排放孔、取样和测温孔，如果有必要， 还需装设喷枪孔。它由专用的三相变压器 供电。整套供电系统、控制系统、检测和 保护系统，以及燃弧的方式相同于一般的 电弧炉，所不同的是配用的变压器单位容 量(平均每吨被精炼钢液的变压器容量)较 小，二次电压分级较多，电极直径较细， 电流密度大，对电极的质量要求高。
钢液的铝-氧加热法（AOH ）是化学热法 的一种，它是利用喷枪吹氧使钢中的溶 解铝氧化放出大量的化学热，而使钢液 迅速升温。该法具有许多优点：由于吹 氧时喷枪浸在钢水中，很少产生烟气； 由于氧气全都与钢水直接接触，可以准 确地预测升温结果；对钢包寿命没有影 响；能获得高洁净度的钢水。类似这种 方法还有CAS-OB 和RH-OB 等。
2．4．5 其他加热方法
可以作为加热精炼钢液的其他方法还有直 流电弧加热、电渣加热、感应加热、等离 子弧加热、电子轰击加热等。这些加热方 法在技术上都是成熟的，移植到精炼炉上 并与其他精炼手段相配合，也不会出现难 以克服的困难。但是，这些加热方法将在 不同程度上使设备复杂化，增加投资。
2．4．6 精炼加热工艺的选择
( 4 ）火焰中的水蒸气分压将会高于正常 情况下的水蒸气分压，特别是燃烧含有 碳氢化合物的燃料时，这样将增大被精 炼钢液增氢的可能性；
( 5 ）燃料燃烧之后的大量烟气（燃烧产 物），使得这种加热方法不便于与其他 精炼手段（特别是真空）配合使用。
2．4．4 电阻加热
利用石墨电阻棒作为发热元件，通以电 流，靠石墨棒的电阻热来加热钢液或精 炼容器的内衬。
正确选择精炼加热工艺，应结合工厂的 实际情况，重点考虑以下4 个因素：
( l ）加热功率 ( 2 ）升温幅度越大，精炼越灵活。 ( 3 ）从降低成本出发，化学加热法的升
温幅度不宜过大。 ( 4 ）对钢水质量的影响，应越小越好。
2．4．3 燃烧燃料加热
优点：设备简单，很容易与冶炼车间现 有设备配套使用；投资省、技术成熟容 易被烧的火焰是氧化性的，而炉外 精炼时总是希望钢液处在还原性气氛下， 这样钢液加热时，必然会使钢液和覆盖在 钢液面上的精炼渣的氧势提高，不利于脱 硫、脱氧这样一些精炼反应的进行；
2．4．1 电弧加热
常压下电弧加热的精炼方法，如SKF、LF、 VAD等，加热时间应尽量缩短，以减少钢 液二次吸气的时间。应该在耐火材料允 许的情况下，使精炼具有最大的升温速 率。
2．4．1 电弧加热
精炼炉冶炼过程温度控制的原则是： ( l ）初期：以造渣为主，宜采用低级电
压，中档电流加热至电弧稳定。 ( 2 ）升温：采用较高电压，较大电流。 ( 3 ）保温：采用低级电压，中小电流。 ( 4 ）降温：停电，吹氩。
2．4．2 化学热法
发热剂主要有两大类，一类是金属发热 剂，如铝、硅、锰等；另一类是合金发 热剂，如Si-Fe 、Si-Al 、Si-Ba-Ca 、 Si-Ca 等。铝、硅是首选的发热剂。发 热剂的加入方式，一般采用：一次加入 或分批加入；连续加入。连续加入方式 优于其他方式。
2．4．2 化学热法
2．4．2 化学热法
( l ）向钢液中加入足够数量的铝，并保证全 部溶解于钢中，或呈液态浮在钢液面上。加 铝方法可通过喂线，特别是喂薄钢皮包裹的 铝线。
( 2 ）向钢液吹入足够数量的氧气。 ( 3 ）钢液的搅拌是均匀熔池温度和成分、 促进氧化产物排出必不可少的措施。采用吹 氩搅拌。
2．4．2 化学热法
影响冷却速率的因素
钢包的容量；钢液面上熔渣覆盖的情况； 添加材料的种类和数量，搅拌的方法和强 度；以及钢包的结构(包壁的导热性，钢 包是否有盖）和使用前的烘烤温度等等。
无加热手段的炉外情炼装置，精炼过程中 钢液的降温常用以下两种办法来解决。一 是提高出钢温度，另一种是缩短炉外精炼 时间。
2．4 加热
本次课内容
加热的必要性 加热方法 燃烧燃料加热
电阻加热 电弧加热 化学热法 其他加热方法
精炼加热工艺的选择
加热的必要性
( l ）钢液从初炼炉到精炼炉过程钢液温降； ( 2 ）熔化造渣材料和合金材料需要热量； ( 3 ）真空脱气时的温降和吹氩搅拌时氩气吸热； ( 4 ）需要保证足够充裕的精炼时间和钢液温度； ( 5 ）需要保证钢液具有合适的浇注温度。
( 2 ）用氧化性火焰预热真空室或钢包炉时， 会使其内衬耐火材料处于氧化、还原的反 复交替作用下，从而使内衬的寿命降低；
( 3 ）真空室或钢包炉内衬上不可避免会 粘上一些残钢，当使用氧化性火焰预热 时，这些残钢的表面会被氧化，而在下 一炉精炼时，这些被氧化的残钢就成为 被精炼钢液二次氧化氧的来源之一；
2．4．2 化学热法
化学热法的基本原理是：利用氧枪吹入 氧气，与加入钢中的发热剂发生氧化反 应，产生化学热。燃烧热通过辐射、传 导、对流传给钢水，借助氩气搅拌将热 传向钢水深部。
2．4．2 化学热法
一般在化学加热法中多采用顶吹氧枪， 常见吹氧枪为消耗型，用双层不锈钢管 组成。外衬高铝耐火材料，套管间隙一 般为2～3mm 。外管通以氩气冷却，氩 气量大约占氧量的10 ％左右。氧枪的 烧损速度大约为50mm/次，寿命为20～ 30 次。