炉外精炼(炼钢工艺)
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SAB法（Sealed Argon Bubbling）
CAB法（Capped Argon Bubbling）
合成渣成分为 : CaO : SiO2 : Al2O3 = 40 : 40 : 20
8.2 炉外精炼方法及冶金效果
封闭式吹氩成分微调法
CAS法
CAS-OB法
8.2 炉外精炼方法及冶金效果
带电弧加热的钢包吹氩 LF炉具有4个功能： LF炉具有4个功能： 炉具有 a.还原气氛(石墨电极反应) a.还原气氛(石墨电极反应) 还原气氛 b.氩气搅拌 b.氩气搅拌 c.埋弧加热 c.埋弧加热 d.白渣精炼 d.白渣精炼 LF炉与超高功率电弧炉配合 炉与超高功率电弧炉配合， LF炉与超高功率电弧炉配合， 除提高钢质量外， 除提高钢质量外，可提高生产 15-20%。 率15-20%。
具有真空脱气、电弧加热、电磁搅拌功能
8.2 炉外精炼方法及冶金效果
VAD炉 VAD炉
具有电弧加热、吹氩搅拌、 具有电弧加热、吹氩搅拌、 真空脱气、包内造渣、 真空脱气、包内造渣、合金 化等多种精炼手段。 化等多种精炼手段。 VAD可实现以下功能 可实现以下功能： VAD可实现以下功能： 有效杜绝炉渣回磷； （1）有效杜绝炉渣回磷； 脱硫率高； （2）脱硫率高； 脱氧良好； （3）脱氧良好； 脱氢良好； （4）脱氢良好； 去氮率高； （5）去氮率高； （6）有效去除夹杂物； 有效去除夹杂物；
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
三、喂线技术
80年代出现的喂线技术， 80年代出现的喂线技术，逐 年代出现的喂线技术 代替了喷枪喷吹技术， 步 代替了喷枪喷吹技术，以每 分钟 80-300m的速度喂入熔池 80-300m的速度喂入熔池 深处。 深处。 因不存在气相载体，喂入的 因不存在气相载体， 金属向上移动时间延长， 金属向上移动时间延长，有足 够的时间与钢液发生反应。 够的时间与钢液发生反应。 综合对比各种炉外精炼技术， 综合对比各种炉外精炼技术， 喂线技术有以下优越性： 喂线技术有以下优越性： 合金收得率高。 1）合金收得率高。 合金微调接近目标值。 2）合金微调接近目标值。 铝的收得率提高， 3）铝的收得率提高，收得率 可达94 98%。 94可达94-98%。
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
吹氩和真空脱气结合吹氩和真空脱气结合 芬克法
真空下减压吹氩精 炼-Gazad法 法
电磁搅拌真空 去气法
8.2 炉外精炼方法及冶金效果
六、电弧加热的真空精炼炉
ASEA-SKF炉 ASEA-SKF炉
作业
1、炉外精炼方法都采用哪些手段？ 炉外精炼方法都采用哪些手段？ 什么是炉外精炼？如何分类？ 2、什么是炉外精炼？如何分类？ 简述炉外精炼技术的发展趋势？ 3、简述炉外精炼技术的发展趋势？
第八章 炉外精炼
8.1 炉外精炼手段及分类 8.2 炉外精炼方法及冶金效果 8.3 炉外精炼技术发展趋势
8.1 炉外精炼手段及分类
炉外精炼是将转炉、 炉外精炼是将转炉、电炉初炼过的钢液转移到另一容器中进 行精炼的炼钢过程， 二次炼钢” 行精炼的炼钢过程，称“二次炼钢”（Secondary Steelmaking Process），又称“二次精炼”（Secondary ），又称 ），又称“二次精炼” Refining） ） 为生产超纯铁素体不锈钢、无间隙原子深冲钢（IF钢）、超 为生产超纯铁素体不锈钢、无间隙原子深冲钢（IF钢）、超 低碳贝氏体钢等需要，促使炉外精炼的发展。 低碳贝氏体钢等需要，促使炉外精炼的发展。 初炼：熔化、脱磷、 初炼：熔化、脱磷、脱碳和主合金化 精炼：脱气、脱氧、脱硫、深脱碳、 精炼：脱气、脱氧、脱硫、深脱碳、去除夹杂及成分微调 1.炉外精炼的手段 1.炉外精炼的手段 1）钢液搅拌 气体搅拌（吹氩搅拌方式） 气体搅拌（吹氩搅拌方式） 吸吐搅拌（RH和DH搅拌方式 搅拌方式） 吸吐搅拌（RH和DH搅拌方式） 感应搅拌（ASEA-SKF搅拌方式 搅拌方式） 感应搅拌（ASEA-SKF搅拌方式）
8.2 炉外精炼方法及冶金效果
CAB/TN法和SL法 CAB/TN法和SL法 法和SL
可以喷吹合 金粉末
CAB/TN法
SL法
8.2 炉外精炼方法及冶金效果
RH-IJ法 RH-IJ法 喷射冶金不具备真空去气、 喷射冶金不具备真空去气、 脱碳功能，也无法形成还原 脱碳功能， 气氛，是其局限性。 气氛，是其局限性。 目前正在探索LF VOD、 LF、 目前正在探索LF、VOD、RH 等精炼工艺和喷吹冶金合理 结合， RH-IJ法用于精炼硅 结合，如RH-IJ法用于精炼硅 钢。
8.1 炉外精炼手段及分类
2）真空脱气 H = 2[ H ] 脱氢 [H ] = K p 脱氮 脱氧 [NN ]== 2K[ N ] p lgK
2 H H2
2 N N2
N
=−
188 − 1 . 246 T
[ c ] + [ o ] = co ↑ 1 1160 [o ] = ⋅ Pco K co = + 2 . 003 K co [ c ] f c f o T
8.2 炉外精炼方法及冶金效果
二、钢包喷射冶金
喷射冶金的基本特征是利用 氩气作载体， 氩气作载体，将粉料喷射到钢液 深部，气动连续输送， 深部，气动连续输送，显著改善 了钢液内冶金反应的热力学和动 力学条件。 力学条件。 冶金特点如下： 冶金特点如下： a.扩大了反应表面积 a.扩大了反应表面积 b.连续供料与控制供料 b.连续供料与控制供料 c.解决了活性元素加入问题 c.解决了活性元素加入问题 d.反应在熔池被强烈搅动下进行 d.反应在熔池被强烈搅动下进行
8.2 炉外精炼方法及冶金效果
七、不锈钢炉外精炼
不锈钢生产技术发展 方向： 方向： 1）发展不锈钢冶炼工艺 如右图的冶炼方法。 如右图的冶炼方法。 2）采用廉价原料 3）开发新产品 如高纯铁素体不锈钢 马氏体不锈钢 4）完善配套技术 如不锈钢带钢连铸
VOD K-VOD/VAD
SS-VOD
VODC
RH-OB
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
常用钢包搅拌系统示意图
8.1 炉外精炼手段及分类
2. 炉外精炼分类
真空精炼法 惰性气体稀释法 渣洗精炼法
精炼源自文库法
从有无补偿加热 装置方面又分为
钢包处理型(RH、TN、SL、WF、Gazid） 钢包处理型(RH、TN、SL、WF、Gazid） (RH 钢包精炼型（VAD、VOD、AOD、SKF、LF） 钢包精炼型（VAD、VOD、AOD、SKF、LF）
8.2 炉外精炼方法及冶金效果
一、钢包吹氩技术
带保护罩加合成渣吹氩
CAB法（Capped Argon Bubbling）
合成渣成分为 : CaO : SiO2 : Al2O3 = 40 : 40 : 20
8.2 炉外精炼方法及冶金效果
封闭式吹氩成分微调法
CAS法
CAS-OB法
8.2 炉外精炼方法及冶金效果
带电弧加热的钢包吹氩 LF炉具有4个功能： LF炉具有4个功能： 炉具有 a.还原气氛(石墨电极反应) a.还原气氛(石墨电极反应) 还原气氛 b.氩气搅拌 b.氩气搅拌 c.埋弧加热 c.埋弧加热 d.白渣精炼 d.白渣精炼 LF炉与超高功率电弧炉配合 炉与超高功率电弧炉配合， LF炉与超高功率电弧炉配合， 除提高钢质量外， 除提高钢质量外，可提高生产 15-20%。 率15-20%。
具有真空脱气、电弧加热、电磁搅拌功能
8.2 炉外精炼方法及冶金效果
VAD炉 VAD炉
具有电弧加热、吹氩搅拌、 具有电弧加热、吹氩搅拌、 真空脱气、包内造渣、 真空脱气、包内造渣、合金 化等多种精炼手段。 化等多种精炼手段。 VAD可实现以下功能 可实现以下功能： VAD可实现以下功能： 有效杜绝炉渣回磷； （1）有效杜绝炉渣回磷； 脱硫率高； （2）脱硫率高； 脱氧良好； （3）脱氧良好； 脱氢良好； （4）脱氢良好； 去氮率高； （5）去氮率高； （6）有效去除夹杂物； 有效去除夹杂物；
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
三、喂线技术
80年代出现的喂线技术， 80年代出现的喂线技术，逐 年代出现的喂线技术 代替了喷枪喷吹技术， 步 代替了喷枪喷吹技术，以每 分钟 80-300m的速度喂入熔池 80-300m的速度喂入熔池 深处。 深处。 因不存在气相载体，喂入的 因不存在气相载体， 金属向上移动时间延长， 金属向上移动时间延长，有足 够的时间与钢液发生反应。 够的时间与钢液发生反应。 综合对比各种炉外精炼技术， 综合对比各种炉外精炼技术， 喂线技术有以下优越性： 喂线技术有以下优越性： 合金收得率高。 1）合金收得率高。 合金微调接近目标值。 2）合金微调接近目标值。 铝的收得率提高， 3）铝的收得率提高，收得率 可达94 98%。 94可达94-98%。
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
吹氩和真空脱气结合吹氩和真空脱气结合 芬克法
真空下减压吹氩精 炼-Gazad法 法
电磁搅拌真空 去气法
8.2 炉外精炼方法及冶金效果
六、电弧加热的真空精炼炉
ASEA-SKF炉 ASEA-SKF炉
作业
1、炉外精炼方法都采用哪些手段？ 炉外精炼方法都采用哪些手段？ 什么是炉外精炼？如何分类？ 2、什么是炉外精炼？如何分类？ 简述炉外精炼技术的发展趋势？ 3、简述炉外精炼技术的发展趋势？
第八章 炉外精炼
8.1 炉外精炼手段及分类 8.2 炉外精炼方法及冶金效果 8.3 炉外精炼技术发展趋势
8.1 炉外精炼手段及分类
炉外精炼是将转炉、 炉外精炼是将转炉、电炉初炼过的钢液转移到另一容器中进 行精炼的炼钢过程， 二次炼钢” 行精炼的炼钢过程，称“二次炼钢”（Secondary Steelmaking Process），又称“二次精炼”（Secondary ），又称 ），又称“二次精炼” Refining） ） 为生产超纯铁素体不锈钢、无间隙原子深冲钢（IF钢）、超 为生产超纯铁素体不锈钢、无间隙原子深冲钢（IF钢）、超 低碳贝氏体钢等需要，促使炉外精炼的发展。 低碳贝氏体钢等需要，促使炉外精炼的发展。 初炼：熔化、脱磷、 初炼：熔化、脱磷、脱碳和主合金化 精炼：脱气、脱氧、脱硫、深脱碳、 精炼：脱气、脱氧、脱硫、深脱碳、去除夹杂及成分微调 1.炉外精炼的手段 1.炉外精炼的手段 1）钢液搅拌 气体搅拌（吹氩搅拌方式） 气体搅拌（吹氩搅拌方式） 吸吐搅拌（RH和DH搅拌方式 搅拌方式） 吸吐搅拌（RH和DH搅拌方式） 感应搅拌（ASEA-SKF搅拌方式 搅拌方式） 感应搅拌（ASEA-SKF搅拌方式）
8.2 炉外精炼方法及冶金效果
CAB/TN法和SL法 CAB/TN法和SL法 法和SL
可以喷吹合 金粉末
CAB/TN法
SL法
8.2 炉外精炼方法及冶金效果
RH-IJ法 RH-IJ法 喷射冶金不具备真空去气、 喷射冶金不具备真空去气、 脱碳功能，也无法形成还原 脱碳功能， 气氛，是其局限性。 气氛，是其局限性。 目前正在探索LF VOD、 LF、 目前正在探索LF、VOD、RH 等精炼工艺和喷吹冶金合理 结合， RH-IJ法用于精炼硅 结合，如RH-IJ法用于精炼硅 钢。
8.1 炉外精炼手段及分类
2）真空脱气 H = 2[ H ] 脱氢 [H ] = K p 脱氮 脱氧 [NN ]== 2K[ N ] p lgK
2 H H2
2 N N2
N
=−
188 − 1 . 246 T
[ c ] + [ o ] = co ↑ 1 1160 [o ] = ⋅ Pco K co = + 2 . 003 K co [ c ] f c f o T
8.2 炉外精炼方法及冶金效果
二、钢包喷射冶金
喷射冶金的基本特征是利用 氩气作载体， 氩气作载体，将粉料喷射到钢液 深部，气动连续输送， 深部，气动连续输送，显著改善 了钢液内冶金反应的热力学和动 力学条件。 力学条件。 冶金特点如下： 冶金特点如下： a.扩大了反应表面积 a.扩大了反应表面积 b.连续供料与控制供料 b.连续供料与控制供料 c.解决了活性元素加入问题 c.解决了活性元素加入问题 d.反应在熔池被强烈搅动下进行 d.反应在熔池被强烈搅动下进行
8.2 炉外精炼方法及冶金效果
七、不锈钢炉外精炼
不锈钢生产技术发展 方向： 方向： 1）发展不锈钢冶炼工艺 如右图的冶炼方法。 如右图的冶炼方法。 2）采用廉价原料 3）开发新产品 如高纯铁素体不锈钢 马氏体不锈钢 4）完善配套技术 如不锈钢带钢连铸
VOD K-VOD/VAD
SS-VOD
VODC
RH-OB
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
常用钢包搅拌系统示意图
8.1 炉外精炼手段及分类
2. 炉外精炼分类
真空精炼法 惰性气体稀释法 渣洗精炼法
精炼源自文库法
从有无补偿加热 装置方面又分为
钢包处理型(RH、TN、SL、WF、Gazid） 钢包处理型(RH、TN、SL、WF、Gazid） (RH 钢包精炼型（VAD、VOD、AOD、SKF、LF） 钢包精炼型（VAD、VOD、AOD、SKF、LF）
8.2 炉外精炼方法及冶金效果
一、钢包吹氩技术
带保护罩加合成渣吹氩