炉外精炼工艺

炉外精炼的产生 半世纪以来迅速发展的钢铁冶金重要技术； 提高生产率的需要； 提高钢质量的需要； 满足不同钢种的特殊要求；

炉外精炼发展历程 20世纪30－40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(RH)； 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，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。

炉外精炼的内容 脱氧； 脱硫； 去气； 去除夹杂； 调整钢液成分及温度。

炉外精炼的手段 渣洗 最简单的精炼手段； 真空 目前应用的高质量钢的精炼手段； 搅拌 最基本的精炼手段； 喷吹 将反应剂直接加入熔体的手段； 渣洗 最简单的精炼手段； 真空 目前应用的高质量钢的精炼手段； 搅拌 最基本的精炼手段； 喷吹 将反应剂直接加入熔体的手段； 调温 加热是调节温度的一项常用手段。

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 中国真空技术，真空度到3 torr；C<20ppm,H<2ppm，O<15ppm。 新开发了脱硫功能； RH、VD、VOD。

喷吹技术 喷吹实现脱碳、脱硫、脱氧、合金化、控制夹杂物形态； 单一气体喷吹 VOD； 混合气体喷吹 AOD； 粉气流的喷吹 TN； 固体物加入 喂线。

调温 提高生产率的需要； LF加热； CAS化学加热。

主要的精炼工艺 LF(Ladle Furnace process)； AOD(Argon-oxygen decaburizition process ); VOD (Vacuum oxygen decrease process) ; RH (Ruhrstahl Heraeus process); CAS-OB( Composition adjustments by sealed argon -oxygen blowing process) ； 喂线 (Insert thread) ； 钢包吹氩搅拌(Ladle argon stirring)； 喷粉( powder injection )。

典型精炼设备的功能

冶金效果

典型精炼方法达到的洁净度

LF炉 最常用的精炼方法； 取代电炉还原期； 具有加热及搅拌功能； 脱氧、脱硫、合金化；

LF 工艺操作 电炉EBT出钢，出钢过程加合金、加渣料(石灰、萤石等2%)，底吹氩、通电升温、化渣，10分钟取样分析，加渣料(1％)，测温取样，加合金看脱氧，准备出钢。 一般30－50分钟，电耗50－80kwh/t； 现代转炉、电炉与连铸联系的纽带。

AOD炉 目的： 主要是冶炼高质量的不锈钢(S，P<50ppm)； 使用更廉价的原料(采用高碳铬代低碳铬)； 超低碳不锈钢(C<20ppm)。 使用情况：60－70％的不锈钢产量； 我国太钢第一台AOD。

不锈钢的冶炼方法 电炉； 电炉或转炉＋AOD； 电炉或转炉＋VOD；

AOD工艺过程 炉料：废钢、不锈钢返回料、高碳铬铁、高碳镍铁； 吹炼过程温度及氩氧比的控制； 分不同温度及碳含量控制吹炼氩氧比； O2：Ar=4:1(3:1)，C下降为0.2%、T＝1680℃； O2：Ar=2:1， C下降为0.1%、T＝1700℃； O2：Ar=1:2， C下降为0.02%、T＝1730℃； O2：Ar=1:3， C下降为0.01%、T＝1750℃；

VOD炉 VD 的功能仅是真空加搅拌，VOD 是Vacuum and stir and injection oxygen ；

VOD 工艺 以冶炼超低碳不锈钢为例； 初炼炉将碳控制在0.2－0.5％，P<0.03%以下； 钢液温度为1630℃； 当真空度达到13－20kpa时，开始吹氧脱碳； 碳含量降低的同时，提高真空度，保铬不氧化； 当碳合格时，停止吹氧，加大真空到100Pa以下，并加大搅拌，进一步脱碳，钢液温度达到1670－1750℃； 加合金、微调成分、加铝、吹氩搅拌几分钟后，破真空浇铸。

RH真空精炼

RH真空工艺过程 出钢后，钢包测温取样； 下降真空室，插入深度为150-200mm； 起动真空泵，一根插入管输入驱动气体； 当真空室的压力降到26－10kpa后，循环加剧； 钢水上升速度为5m/s、下降速度为1－2m/s； 气泡在钢液中将气体及夹杂带出。

RH工艺参数 处理容量：大炉子比小炉子好(50t以上)； 处理时间：钢包在真空位的停留时间τ； τ＝Tc/Vt Tc允许温降， Vt平均温降℃/min； 循环因数：C＝ω(t/min).t(min)/Q (ton) ω 循环流量、 t脱气时间、 Q处理容量 循环流量ω：主要由上升管与驱动气体流量决定； 真空度：60－100pa； 抽气能力。

RH的冶金效果 脱H： 2ppm以下； 脱O： 10ppm以下； 去N：40ppm以下；真空对脱氮效果一般； 经济效益好，附加值高；

RH的发展 -OB (Oxygen Blowing)，真空室下部吹氧 -KTB (Kawasaki Top Blowing) 日本川崎，顶吹氧 -PB(Powder Blowing)，真空室下部喷粉脱P、S。

CAS、CAS－OB精炼工艺

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；

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。