炉外精炼工艺.

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1 炉外精炼工艺

2 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；

3 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。

4 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。

5 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。

6 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。

7 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。

8 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。

9 调温 提高生产率的需要； LF加热； CAS化学加热。

10 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 )。

11 典型精炼设备的功能

12 冶金效果

13 典型精炼方法达到的洁净度

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15 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；

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18 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。

19 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。

20 不锈钢的冶炼方法 电炉； 电炉或转炉＋AOD； 电炉或转炉＋VOD；

21 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℃；

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

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27 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。

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29 RH真空精炼

30 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。

31 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。

32 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；

33 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。

34 CAS、CAS－OB精炼工艺

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37 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；

38 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。

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