爐外精煉-精煉工藝

煉鋼工藝與操作爐外精煉-精煉工藝2.精煉工藝

1LF爐鋼包處理型處理鋼水過(guò)程中，因鋼水的溫降而使渣及合金成分的調(diào)整以及處理時(shí)間等都受到限制。如果用提高初煉爐出鋼溫度的辦法保證渣熔化及足夠的精煉時(shí)間，勢(shì)必加重初煉爐的負(fù)擔(dān)，降低爐襯壽命。1971年，日本特殊鋼公司開發(fā)的LadleFurnace，簡(jiǎn)稱“LF”、“LF爐”、“LF鋼包爐”、“LF鋼包精煉爐”、“鋼包爐”、“鋼包精煉爐”等。該爐采用堿性合成渣，埋弧加熱，吹氬攪拌，在還原氣氛下精煉，鋼包爐的原理圖見下圖。2.1

LF法2.精煉工藝（1）LF爐設(shè)備組成

LF爐主要由鋼包爐體、電極加熱系統(tǒng)、吹氬攪拌系統(tǒng)、合金加料系統(tǒng)以及測(cè)溫取樣系統(tǒng)等部分組成。因LF爐設(shè)備簡(jiǎn)單，操作靈活、精煉效果好以及投資費(fèi)用低等，而受到普遍重視，并得到了廣泛的應(yīng)用。鋼包爐的原理圖2.精煉工藝LF總貌2.精煉工藝鋼包車底吹氬氣2.精煉工藝石墨電極除塵系統(tǒng)2.精煉工藝給料系統(tǒng)喂絲機(jī)2.精煉工藝測(cè)溫取樣2.精煉工藝合金2.精煉工藝（2）LF爐主要冶金功能及精煉手段1）LF爐具有的主要冶金功能有：鋼水升溫、調(diào)溫及保溫功能強(qiáng)化脫氧、脫硫功能合金微調(diào)功能2）采用的精煉手段有：吹氬攪拌埋弧加熱造強(qiáng)還原氣氛造堿性合成渣2.精煉工藝氬氣攪拌這是LF爐最大的貢獻(xiàn)——強(qiáng)化精煉（還原）。強(qiáng)化”——加速鋼-渣之間接觸，有利于鋼液脫氧、脫硫反應(yīng)，加速夾雜物的上浮及均勻鋼液成分與溫度。②

埋弧加熱

降低初煉爐出鋼溫度，補(bǔ)償精煉過(guò)程吹氬、合金化等溫度損失。LF爐三根電極插入渣層中進(jìn)行埋弧加熱，這種方法輻射熱小，對(duì)爐襯有保護(hù)作用，熱效率高，浸入渣中石墨與渣中氧化物反應(yīng)不僅提高了渣的還原性，而且還提高合金回收率，生成CO使LF爐內(nèi)氣氛更具還原性。2.精煉工藝③

造強(qiáng)還原氣氛

LF爐本身不具備真空系統(tǒng)，但由于鋼包與爐蓋密封隔離空氣，加熱時(shí)石墨電極與渣中FeO、MnO、Cr2O3等反應(yīng)生成CO氣體，使LF爐內(nèi)氣氛中氧含量減至0.5％，使?fàn)t內(nèi)具有強(qiáng)還原氣氛。鋼液在強(qiáng)還原氣氛條件下可以進(jìn)一步脫氧、脫硫及去除非金屬夾雜。④

造高堿度白渣

LF爐白渣以CaO-CaF2為主要成分，一般渣量為鋼液的3％～7％，渣對(duì)鋼液中氧化物吸附和溶解，達(dá)到脫氧效果。

LF爐由于有溫度補(bǔ)償，吹氬強(qiáng)烈攪拌，隨渣中堿度提高，硫的分配增大，可煉出含[S]僅為5ppm的低硫鋼。鋼液在強(qiáng)還原氣氛、高堿性爐渣條件下可以進(jìn)一步脫氧、脫硫及去除非金屬夾雜。2.精煉工藝（3）適用的鋼種

除超低碳、氮、硫等超純鋼外，幾乎所有的鋼種都可以采用LF法精煉，特別適合軸承鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼及彈簧鋼等的精煉。精煉后軸承鋼全氧含量降至0.001％，[H]降至0.0003％～0.0005％，[N]降至0.0015％～0.002％，非金屬夾雜物總量在0.004％～0.005％。LF處理工藝過(guò)程如圖2.精煉工藝2多功能LF法

指在上述LF爐功能的基礎(chǔ)上再附加更多功能，如根據(jù)產(chǎn)品的鋼種和質(zhì)量要求，可增設(shè)真空手段，甚至裝設(shè)氧槍系統(tǒng)、噴粉系統(tǒng)等，使之成為一個(gè)多功能的鋼包精煉爐。根據(jù)工藝要求它可以完成真空脫氣、吹氧脫碳、吹氬攪拌、電弧加熱、脫氧、脫硫、合金化等精煉任務(wù)。它相當(dāng)于將真空脫氣（VD）、真空吹氧脫碳裝置（VOD）及非真空的鋼包爐（LF）的有機(jī)組合，即可以完成所有的精煉任務(wù)，也可以選擇完成其中的幾項(xiàng)精煉任務(wù)。這種組合成為的多功能精煉爐，它幾乎可以精煉所有的鋼種，它可以用高碳鉻鐵代替微碳鉻鐵煉超低碳不銹鋼等超純鋼種。2.精煉工藝3LF(V)工藝LF(V)的處理效果經(jīng)過(guò)LF處理生產(chǎn)的鋼可以達(dá)到很高的質(zhì)量水平：

(1）脫硫率達(dá)50%～70%，ω[S]≦0.01%的鋼，如果處理時(shí)間充分。甚至可達(dá)到ω[S]≦0.005%水平。

(2）可以生產(chǎn)高純度鋼，鋼中夾雜物總量可降低50%。大顆粒夾雜物幾乎全部能去除,鋼中含ω[O]量可達(dá)到0.002%～0.003%的水平。

(3）鋼水升溫速度可以達(dá)到4～5℃/min。

(4）溫度控制精度士(3～5)℃。

(5）鋼水成分控制精度高，可以生產(chǎn)出諸如ω[C]士0.01%、ω[Mn]士0.02%等元素含量范圍很窄的鋼。2.精煉工藝LF爐精煉工藝技術(shù)操作要點(diǎn)

配電工精煉前的檢查與準(zhǔn)備（1）按設(shè)備操作規(guī)程認(rèn)真檢查各選擇開關(guān)是否正確。（2）檢查各指示信號(hào)，儀表顯示是否正常，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)通知有關(guān)人員處理。（3）高壓電系統(tǒng)是否正常，如有異常時(shí)，報(bào)告調(diào)度室，并及時(shí)通知電氣有關(guān)人員處理。（4）檢查無(wú)誤后，報(bào)告精煉爐爐長(zhǎng)。

精煉工精煉前的檢查與準(zhǔn)備（1）確認(rèn)電極升降系統(tǒng)正常，三相電極長(zhǎng)度能滿足精煉需要，特別是轉(zhuǎn)爐開新爐及回爐鋼水；檢查電極接頭處有無(wú)縫隙，如有縫隙，則吊至電極接長(zhǎng)裝置擰緊；檢查電極頭有無(wú)松動(dòng)，松動(dòng)時(shí)把電極頭打掉；檢查備用電極是否接長(zhǎng)，數(shù)量是否充足。（2）確認(rèn)測(cè)溫、定氧、取樣裝置工作正常，測(cè)溫頭、定氧頭、取樣器數(shù)量充足。2.精煉工藝（3）檢查渣料、合金料、脫氧劑、增碳劑等是否充足，并確認(rèn)合金成分。（4）確認(rèn)爐蓋升降正常，爐蓋水冷系統(tǒng)、導(dǎo)電銅臂、電極夾鉗等無(wú)漏水現(xiàn)象。鋼包精煉爐工藝流程示意圖2.精煉工藝操作要點(diǎn)（1）鋼水包放上座包工位，接通底吹A(chǔ)r氣，進(jìn)行吹氣攪拌。吹A(chǔ)r常用流量：130-150NL/min，壓力：0.2—0.4MPa。（2）精煉鋼包放上座包工位，在合適位置取樣全分析、測(cè)溫。（3）開動(dòng)座包車，使精煉包進(jìn)入加熱工位，下降加熱蓋。（4）根據(jù)測(cè)定溫度及所煉鋼種要求，調(diào)節(jié)好輸入電壓和電流，下降三相電極進(jìn)行通電加熱。（5）停電，升起三相電極，升爐蓋，測(cè)溫，要求鋼水溫度、成分合格。2.精煉工藝（6）加料造渣：鋼水在加熱工位，首先向鋼包加入適量的合成埋弧渣，厚度為75mm左右。然后，降下電極并起弧。調(diào)節(jié)電流，對(duì)鋼水進(jìn)行升溫和調(diào)溫操作。視情況分批加入石灰3~6Kg/t鋼，預(yù)熔渣或調(diào)渣劑（造渣脫氧劑）2~4Kg/t鋼，用較大功率送電約5分鐘。每根石墨電極電流設(shè)定：32000A，電壓設(shè)定：200V。電流可在27000—32000A之間調(diào)整。電壓可在120—380V之間分檔調(diào)整。（7）造還原渣：爐渣化好后，停電測(cè)溫、取樣，調(diào)整吹A(chǔ)r強(qiáng)度。往鋼包中加鋁?；蜾X塊，按0.2~0.5Kg/t鋼分批加入。根據(jù)渣樣、鋼樣加石灰或調(diào)渣劑、合金后送電。鋁粒要求：Al＞99.0%，粒度為：0.5—1.0mm。（8）精煉時(shí)間的控制：保證精煉時(shí)間32分鐘以上，鈣處理后必須保證軟吹A(chǔ)r時(shí)間5分種以上，鈣樣必須喂完鈣線后軟吹氬3分鐘才取樣。鈣鐵線或硅鈣線喂線速度控制在3.5-4.5m/s左右。2.精煉工藝（9）精煉過(guò)程中，原則上禁止開高壓吹A(chǔ)r精煉，若因異常情況確需要開高壓攪拌，時(shí)間不能超過(guò)2分鐘。（10）加入渣料和合金后，必須保證15分鐘精煉時(shí)間。（11）白渣出鋼，保證(FeO+MnO)≤1.0%（12）精煉應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)節(jié)奏、鋼包狀況控制好上臺(tái)鋼水溫度，確保中包過(guò)熱度在20~35℃。（13）喂絲前溫度、成份必須符合要求。2.精煉工藝

1真空吹氬脫氣法(VD)法

這種方法是美國(guó)芬克爾(Finkl)公司1958年首先提出來(lái)的。所以也叫芬克爾法，在我國(guó)一般簡(jiǎn)稱為VD(VacuumDegassing)法，如圖所示。

VD法的精煉手段是吹氬攪拌與真空相結(jié)合，真空狀態(tài)下吹氬攪拌鋼液，一方面增加了鋼液與真空的接觸界面積；另一方面從包底上浮的氬氣泡吸收鋼液內(nèi)溶解的氣體，加強(qiáng)了真空脫氣效果，脫氫率可達(dá)到42%～78%，同時(shí)上浮的氬氣泡還能沾附夾雜物，促使夾雜物從鋼液中排除。使鋼的純凈度提高，清除鋼的白點(diǎn)和發(fā)紋映陷。

2.2其它精煉方法2.精煉工藝

VD法具有脫氧、脫氣、脫硫及合金化等功能。主要用于生產(chǎn)軸承鋼等對(duì)氣體敏感的鋼種。VD法處理工藝過(guò)程圖VD法設(shè)備布置示意圖及運(yùn)行圖2.精煉工藝

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循環(huán)真空脫氣法(RH法)

RH法設(shè)備的特征是在脫氣室下部設(shè)有與其相通兩根循環(huán)流管。脫氣處理時(shí)將環(huán)流管插人鋼液，靠脫氣室抽真空的壓差使鋼液由管子進(jìn)人脫氣室，同時(shí)由兩根管子中的上升管吹入驅(qū)動(dòng)氣體氬，利用氣泡泵原理引導(dǎo)鋼水通過(guò)脫氣室和下降管產(chǎn)生循環(huán)運(yùn)動(dòng).并在脫氣室內(nèi)脫除氣體。RH設(shè)備原理示意圖。2.精煉工藝

RH的精煉功能如下：

1）真空脫碳：在25min處理周期內(nèi)可生產(chǎn)出[C]≤0.002％的超低碳鋼水。

2）真空脫氣：可生產(chǎn)[H]≤0.00015％，[N]≤0.002％的純凈鋼水。

3）脫硫：RH附加噴粉裝置（RH-PB）處理后可生產(chǎn)出[S]≤0.001％的超低硫鋼水。

4）脫磷：經(jīng)RH噴粉處理（RH-PB），可生產(chǎn)出[P]≤0.002％的超低磷鋼。

5）升溫：采用RH-KTB技術(shù)，可降低轉(zhuǎn)爐出鋼溫度26℃；采用RH-OB法加鋁吹氧提溫，鋼水最大升溫速度可達(dá)8℃／min。

6）均勻鋼水溫度：可保持連鑄中間包鋼水溫度波動(dòng)不大于5℃。

7）均勻鋼水成分和去除夾雜物：生產(chǎn)出T[O]≤0.0015％的超純凈鋼。2.精煉工藝

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真空吹氧脫碳法(VOD法)

VOD法是VacuumOxygenDecarburization(真空吹氧脫碳法)的縮寫。VOD具有吹氧脫碳、升溫，吹氬攬拌、真空脫氣、造渣合金化等冶金手段，適用于不銹鋼、工業(yè)純鐵、精密合金、高溫合金和合金結(jié)構(gòu)鋼的冶煉，尤其是超低碳不銹鋼和合金的冶煉。VOD法具