潔凈鋼爐外精煉技術(shù).ppt

1、潔凈鋼爐外精煉技術(shù),中國(guó)金屬學(xué)會(huì)煉鋼分會(huì) 2006年12月,深圳,潔凈鋼生產(chǎn)技術(shù)高級(jí)研討會(huì),主要內(nèi)容,一 前 言 二 潔凈鋼冶煉技術(shù)概述 三 鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉與潔凈鋼的關(guān)系 四 LF精煉技術(shù)的發(fā)展 五 脫氧與非金屬夾雜物控制 六 RH精煉技術(shù)的發(fā)展,一 前 言,爐外精煉的作用和地位,鋼鐵冶煉工藝路線,大型聯(lián)合企業(yè)冶煉工藝流程,特殊鋼廠冶煉工藝路線,短流程鋼廠冶煉工藝路線,(1) 改善冶金化學(xué)反應(yīng)的熱力學(xué)條件; (2) 加速熔池傳質(zhì)速度; (3) 增大渣鋼反應(yīng)面積; (4) 精確控制反應(yīng)條件，均勻鋼水成分、溫度; (5)健全在線檢測(cè)設(shè)施，對(duì)精煉過程實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)智能化控制。,爐外精煉的冶金特點(diǎn),

2、爐外精煉的手段,(1) 渣洗精煉 (2) 氣氛控制（真空、惰性氣體保護(hù)、還原、氧化氣氛） (3) 熔池?cái)嚢?(4) 噴射冶金 (5) 加熱與控溫 (6) 容器材料（耐火材料、） (7) 添加精煉劑(脫氧劑、變性劑.) (8) 外場(chǎng)作用(電磁、電場(chǎng)、超聲、機(jī)械力),各種爐外精煉設(shè)備的冶金功能比較,不同冶煉方法可達(dá)到的鋼的潔凈度,鋼中雜質(zhì)元素單體控制水平的發(fā)展趨勢(shì)（極限值）,向組合、多功能化爐外精煉方向發(fā)展 對(duì)不同規(guī)模、不同的產(chǎn)品配備不同精煉技術(shù) 鋼水全量進(jìn)行處理 去除廢鋼中有害元素，如Cu、Sn、Pb、As、Sb、Ni、Mo、Co和Bi 等； 外場(chǎng)作用的引入(電磁、電場(chǎng)、超聲、機(jī)械力) ； 鋼水

3、、耐火材料與熔渣之間反應(yīng)定量化，夾雜物的定性定量預(yù)報(bào)技術(shù)； 爐渣分離技術(shù)和爐渣成分精確控制技術(shù)； 避免鋼水與空氣接觸的鋼水密封技術(shù)； 鋼包內(nèi)壁上鋼、渣附著物的防止和簡(jiǎn)便清除技術(shù)。,爐外精煉的發(fā)展趨勢(shì),精煉設(shè)備的選擇問題,鋼種成分與質(zhì)量 鋼水處理的目的，要求精煉方法應(yīng)具有的功能，是選擇時(shí)首先應(yīng)考慮的基本因素。如欲降低鋼水中的氣體夾雜，則應(yīng)考慮該精煉法需具有良好的脫氣功能；要解決鋼水處理過程中的溫降問題，則應(yīng)考慮采用具有熱補(bǔ)償加熱功能的精煉方法等。 流程匹配 初煉爐精煉爐連鑄機(jī)的匹配與銜接是一個(gè)非常重要的問題。后加的爐外精煉系統(tǒng)應(yīng)通過溫度、流量、時(shí)間節(jié)奏、鋼水成分和純凈度的銜接與匹配來促進(jìn)連鑄連澆

4、、促進(jìn)連鑄機(jī)和軋機(jī)的銜接和匹配。 成本 在保證質(zhì)量的前提下，盡量簡(jiǎn)化精煉環(huán)節(jié)。,VD與RH 精煉效果的比較 無論是精煉效率和鋼水質(zhì)量RH比VD更具有優(yōu)越性,雜質(zhì)元素及夾雜物控制技術(shù),二 潔凈鋼冶煉技術(shù)概述,鋼水深脫碳技術(shù)（1）,深脫碳用精煉設(shè)備 AOD VOD，SS-VOD，VOD-PB、VD VCR（Vacccum Converter Refiner） RH, RH-OB, RH-KTB,2.1 脫碳技術(shù),碳含量：2030ppm,提高RH脫碳速度的措施： 增大環(huán)流量：增大吸嘴內(nèi)徑，改圓形吸嘴為橢圓形 增大驅(qū)動(dòng)氬氣流量 增大泵的抽氣能力，其中采用水環(huán)泵和蒸氣泵聯(lián)用可提高泵的抽氣能力，降低RH能

5、耗和水耗 向驅(qū)動(dòng)氬氣中摻入氫氣，在碳含量小于2010-6時(shí)可使脫碳速率增加一倍 在真空側(cè)墻安裝氬氣噴嘴，在增大反應(yīng)面積 減少真空室的法蘭盤數(shù)可提高真空度，減少漏氣 真空吹氧(RH-KTB/OB) 噴吹鐵礦粉(RH-PB),鋼水深脫碳技術(shù)（2）,a-RH-OB法； b-RH-PB法,RH-PB法脫碳機(jī)理,由于氧化鐵顆粒在鋼水中分解出O2，成為脫碳反應(yīng)的氧氣來源 浸入鋼液中均勻分布的細(xì)小的鐵礦粉顆粒成為形成CO氣泡的核心 排出鋼液面的氣泡直徑：吹氧時(shí)30-50mm，噴粉時(shí)10-15mm。氣液界面比吹氧時(shí)大25倍，其脫氮速度是普通RH的2倍,防止鋼水增碳技術(shù)： 無碳鋼包覆蓋渣和保溫劑 無碳中包覆蓋渣

6、和保溫劑 無碳結(jié)晶器保護(hù)渣 降低連鑄耐火材料的含碳量,鋼水深脫碳技術(shù)（3）,低氮鋼冶煉技術(shù),鐵水脫氮技術(shù) 復(fù)吹轉(zhuǎn)爐脫氮技術(shù) 不脫氧出鋼，控制出鋼口形狀不散流 適宜的鋼包頂渣改質(zhì)與控制 真空脫氮技術(shù) l控制低硫、低氧鋼水 l適宜的爐渣成分 l合理的底吹攪拌工藝 全程保護(hù)澆注,2.2 氮,氮在氣-液兩相中的平衡,，,，,氮在鐵液中的溶解反應(yīng)可表示為：,脫氮的熱力學(xué),1600時(shí)合金元素對(duì)氮在液態(tài)鐵中活度系數(shù)的影響,1600鐵液中元素對(duì)氮的相互作用系數(shù),目前冶金界比較一致的看法是，大多數(shù)情況下，鋼液吸氮和脫氮的速率受液相傳質(zhì)和界面反應(yīng)混合控制。 在高氧位、高硫位條件下，主要受界面反應(yīng)的控制，這是因?yàn)殇?/p>

7、液中氧、硫等界面活性物質(zhì)對(duì)氮在氣泡表面的吸附和解離有顯著的阻礙作用（二級(jí)反應(yīng)）。 在高真空、低氧位、低硫位下，反應(yīng)速率受液相傳質(zhì)控制（一級(jí)反應(yīng)）。,鋼液吸氮和脫氮的動(dòng)力學(xué),一級(jí)反應(yīng)吸氮和脫氮的反應(yīng)速度表達(dá)式,kN表觀速度常數(shù)； A氣-液相界面面積； V熔體體積； %Ne與氣相平衡時(shí)鋼液的氮含量； %N 某一時(shí)刻鋼液中實(shí)際含氮量。,二級(jí)反應(yīng)吸氮和脫氮的反應(yīng)速度表達(dá)式,萬谷志朗等人獲得了表觀脫氮速率常數(shù)與O、S含量的實(shí)驗(yàn)關(guān)系式：,1873K下鋼液中氧、硫含量對(duì)吸氮速率常數(shù)的影響,超低碳氮鋼冶煉理論小結(jié)（1）,提高溫度和降低CO分壓是脫碳的熱力學(xué)條件 低碳區(qū)碳的傳遞是脫碳的限制環(huán)節(jié)，熔池中大量細(xì)小彌

8、散的氣泡（O2、CO、Ar、N2）和強(qiáng)攪拌是深脫碳的動(dòng)力學(xué)條件 成分一定時(shí)鋼液中氮的溶解度主要取決于氣相中的N2分壓，因此，稀釋氣體（ O2、CO、Ar）和真空是脫氮的熱力學(xué)條件,超低碳氮鋼冶煉理論小結(jié)（2）,大多數(shù)情況下，鋼液吸氮和脫氮的速率受液相傳質(zhì)和界面反應(yīng)混合控制 降低鋼液中表面活性物質(zhì)O、S含量可以提高脫氮速度 而對(duì)于初煉爐為防止出鋼時(shí)吸氮應(yīng)使鋼水保持足夠的氧化性和適當(dāng)硫含量 快速脫碳有利于提高脫氮速度，因此高配碳和強(qiáng)化供氧有利于低氮鋼冶煉 在低氮區(qū)，加強(qiáng)熔池?cái)嚢枰蕴岣叩膫髻|(zhì)速度，細(xì)小彌散的稀釋氣泡以增大反應(yīng)界面是超低氮鋼冶煉的主要?jiǎng)恿W(xué)措施,脫碳過程的脫氮效率指數(shù),=kN/kc=

9、 （1/ %N）/ %C 其物理意義是：脫氮速度常數(shù)與脫碳速度常數(shù)的比值。越大說明相同脫碳速度下脫氮速度越大。 2.5t真空感應(yīng)爐實(shí)驗(yàn)表明： 真空脫氣、吹氧+吹氬、噴吹氧化粉劑的值分別為2、1400、2400,氫的去除技術(shù),初煉爐脫氫，碳氧反應(yīng)熔池沸騰去氫 真空脫氫 造渣料、合金、耐材輔助料的嚴(yán)格干燥 保護(hù)澆注,2.3 脫氫,轉(zhuǎn)爐或電爐終點(diǎn)鋼水低氧位控制技術(shù) 擋渣出鋼技術(shù) l 電爐EBT出鋼 l 轉(zhuǎn)爐：擋渣帽，擋渣球，氣動(dòng)擋渣，多棱錐擋渣 爐渣改性技術(shù) l 降低渣中（FeO）+(MnO)含量 l 提高爐渣吸收Al2O3夾雜物的能力 優(yōu)化脫氧工藝 l 碳脫氧技術(shù)，真空碳脫氧技術(shù) l 復(fù)合脫氧劑

10、l 優(yōu)化脫氧劑的加入順序 鈣處理夾雜物變性技術(shù) 鋼包、中間包和結(jié)晶器控流技術(shù) 鋼包、中間包和結(jié)晶器惰性氣體保護(hù)澆注 低氧位耐火材料的應(yīng)用,2.4 低氧鋼及夾雜物去除技術(shù),鐵水預(yù)處理： 脫硅+脫磷 轉(zhuǎn)爐法預(yù)脫磷 初煉爐脫磷：轉(zhuǎn)爐、電爐脫磷 檔渣出鋼技術(shù)防止鋼包鋼水回磷 鋼包脫磷技術(shù)：造CaO+FeO渣+扒渣 低磷鐵合金,2.5 低磷鋼冶煉技術(shù),鐵水預(yù)脫硫 轉(zhuǎn)爐防止回硫技術(shù) 鋼包渣改質(zhì)及頂渣控制技術(shù) LF深脫硫技術(shù) l白渣精煉技術(shù) l鋼包噴粉技術(shù) VD過程真空脫硫技術(shù) RH深脫脫硫技術(shù) lRH-PB：噴吹CaO+CaF2粉劑 lRH真空槽內(nèi)加預(yù)熔精煉渣,2.6 超低硫鋼冶煉技術(shù),轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)控制技術(shù)：

11、靜態(tài)模型+動(dòng)態(tài)模型 副槍、爐氣分析控制 出鋼過程合金化模型 LF和RH終點(diǎn)控制技術(shù)： 合金化模型+溫度預(yù)報(bào)與控制模型 中間包冶金技術(shù) 結(jié)晶器成分微調(diào)技術(shù) 煉鋼精煉連鑄全流程溫度制度和控制技術(shù),2.7 鋼水成分和溫度精確控制技術(shù),2.8 下渣控制,是潔凈鋼冶煉的關(guān)鍵因素之一 鐵水包下渣 轉(zhuǎn)爐（電爐）下渣 鋼包向中包下渣 中包向結(jié)晶器下渣 結(jié)晶器卷渣,2.9 生產(chǎn)管理與鋼質(zhì)量的穩(wěn)定性,規(guī)范化和模式化的工藝操作制度 原材料的穩(wěn)定與嚴(yán)格把關(guān)-堵住“病從口入” 操作的定量化、簡(jiǎn)單化，取消模糊化 計(jì)算機(jī)煉鋼, 取消經(jīng)驗(yàn)煉鋼,三、鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉與潔凈鋼的關(guān)系,3.1 鐵水預(yù)處理與純凈鋼,為了提高鋼的質(zhì)

12、量，改善高爐和轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)條件，鐵水爐外預(yù)處理技術(shù)已在世界各國(guó)廣泛應(yīng)用。 鐵水預(yù)處理優(yōu)點(diǎn)： 1） 鐵水爐外脫硫能給高爐減輕負(fù)荷，可降低焦比，減少渣量和提高生產(chǎn)率。 2）鐵水爐外脫磷、脫硫，可使轉(zhuǎn)爐煉鋼渣量減少，做到無渣或少渣煉鋼，并可縮短冶煉時(shí)間，提高生產(chǎn)能力。 3） 同時(shí)，磷硫的去除對(duì)于提高轉(zhuǎn)爐鋼的質(zhì)量是極為有利的。,鐵水爐外脫硫,鐵水爐外脫硫在理論上和技術(shù)上都是可行的，因?yàn)殍F水脫硫的條件比鋼水脫硫更為有利。 其原因是：鐵水中C、Si、P等元素含量較高，使硫的活度系數(shù)增大；鐵水中氧含量低，使硫的分配系數(shù)增大：鐵水含氧低，因而可以使用強(qiáng)脫硫劑強(qiáng)化脫硫而不會(huì)造成強(qiáng)烈氧化。 鐵水爐外脫硫的經(jīng)濟(jì)性也是

13、可觀的，如某鐵廠采用鐵水爐外脫硫后，高爐堿度從1.25降低到1.06，焦比降低36kg/t，生產(chǎn)率提高36。,各種鐵水脫硫處理方法分類,世界各國(guó)鐵水脫硫應(yīng)用的情況,各種脫硫劑的脫硫反應(yīng),MgO(s)+S=MgS(s)+O CaO(s)+S=CaS(s)+O BaO(s)+S=BaS(s)+O Na2O(l)+S=Na2S(l)+O Mg(g)+S= MgS(s) Ca(l)+S=CaS(s) CaC2(s)+S=CaS(s)+2C,常用脫硫劑的脫硫能力 -CaC2、CaO、Na2CO3、Mg,1350 下典型脫硫劑的平衡常數(shù)和平衡%S,由計(jì)算可見，脫硫劑的脫硫能力秩序?yàn)镹a2CO3、CaC2、

14、Mg、CaO，并且都能滿足工業(yè)應(yīng)用中的脫硫要求。,圖 2 ATH法脫硫裝置示意圖 1 噴槍 2噴粉罐 3操作平臺(tái) 4魚雷罐車,鐵水包噴粉反應(yīng)區(qū)示意圖 1持久反應(yīng)區(qū) 2瞬時(shí)反應(yīng)區(qū),CaO+Mg混合噴吹鐵水脫硫設(shè)備示意圖,CaO+ Mg粉,N2,N2,N2,優(yōu)點(diǎn)：投資少 缺點(diǎn)：粉劑偏析,CaO+Mg復(fù)合噴吹鐵水脫硫設(shè)備示意圖,Mg粉,CaO,N2,N2,N2,N2,N2,N2,Mg粉單獨(dú)噴吹鐵水脫硫,Mg粉,N2,N2,N2,優(yōu)點(diǎn)：投資少;溫降少;適合于小容量處理,A,B,C,D,E,A: Mg(s) Mg(l) Mg(g) B: Mg(g) Mg C: Mg(g)+S MgS(s) D: Mg+

15、S MgS(s) E: MgS(s)上浮 渣相,Mg+氣體,鎂脫硫動(dòng)力學(xué),提高脫硫速度的措施: 降低鎂粒噴入鐵水的速度 減小鎂粒尺寸 增加噴槍的插入深度 較低的鐵水溫度 增加MgS的形核中心,鎂脫硫的副反應(yīng)及載氣的選擇,鎂與其他物質(zhì)的反應(yīng) Mg(g)+1/2O2=MgO(s) Mg(g)+1/3N2=1/3Mg3N2(s) Mg(g)+1/2CO2=MgO(s)+1/2C(s) Mg(g)+H2O=MgO(s)+H2 Mg(g)+O=MgO(s) Mg+O=MgO(s),載氣的種類及選擇 空氣: 鎂氧化 氮?dú)?鎂少量損失,常用 氬氣:價(jià)格貴 天然氣: 對(duì)鎂呈惰性/分解吸熱,使出口處溫度下降,有

16、利于鎂的溶解,理想的載氣,1/3Mg3N2(s)+S=MgS+1/3N2,鎂的利用率,Mg,大氣,溶解(鐵水),載氣,頂渣,脫氧,脫硫,24.8%,100%,67%,7.2%,1%,鐵水包噴粉扒渣示意圖,鐵水包噴粉扒渣耙示意圖,鐵礦石中的磷在高爐的還原氣氛下將全部進(jìn)入鐵水中，而磷對(duì)煉鋼來說則是有害元素。 轉(zhuǎn)爐煉鋼脫磷效率高，但要加入較多的選渣料和熔劑，并且延長(zhǎng)冶煉時(shí)間，降低生產(chǎn)率。 近年來，對(duì)鐵水爐外脫磷的研究有了進(jìn)一步發(fā)展，有些技術(shù)已用于工業(yè)性生產(chǎn)。 為使鐵水中的磷有效地去除，首先要供給氧化劑將鐵水中的磷氧化，然后供給強(qiáng)有力的固定劑，使磷的氧化物能穩(wěn)定地結(jié)合在爐渣中。 此外，對(duì)一些高熔點(diǎn)的固

17、定劑還需要加入熔劑使其熔化成渣，達(dá)到固定磷氧化物的目的。,鐵水爐外脫磷,高爐鐵水脫磷技術(shù)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀,鐵水預(yù)處理脫磷方法的可以按兩種方法分類。一是根據(jù)所用容器不同，可分為鐵水罐或魚雷車中脫磷和轉(zhuǎn)爐內(nèi)鐵水脫磷兩大類。二是根據(jù)脫磷劑組成可以分為蘇打精煉法和石灰系熔劑精煉法。,（1）蘇打精煉法,蘇打精煉法最典型的工藝是日本住友金屬鹿島廠開發(fā)的“住友堿精煉法”()，于1982年5月正式投產(chǎn)。其工藝過程為：鐵水流入魚雷車后，先噴吹燒結(jié)礦粉進(jìn)行脫硅處理，處理后使硅含量0.01%，再用真空吸渣法排除渣后，噴入蘇打粉同時(shí)脫磷脫硫，處理后鐵水0.01%，0.003%。這種方法的效率高，生產(chǎn)低磷鋼時(shí)精煉成本較低，

18、但缺點(diǎn)是在處理過程中產(chǎn)生大量煙霧，鈉的損失大且會(huì)污染環(huán)境，因而沒有得到大規(guī)模推廣使用。這種工藝也不適合目前一鋼公司的生產(chǎn)線。,（2）在魚雷車或鐵水包中采用石灰系熔劑精煉法進(jìn)行鐵水脫磷,1978年7月新日鐵君津廠開發(fā)了鐵水脫硅、脫磷技術(shù)，于19821983年在君津一、二煉相繼投產(chǎn)，稱之為工藝 (Optimizing Refining Process)，旨在把過去傳統(tǒng)轉(zhuǎn)爐進(jìn)行脫硅、脫磷、脫硫、脫碳的工序分3段進(jìn)行，以使各工序在熱力學(xué)最佳條件下進(jìn)行冶煉。所謂3段工序是在高爐出鐵槽中進(jìn)行脫硅，在鐵水罐或混鐵車內(nèi)進(jìn)行脫磷、硫，在轉(zhuǎn)爐中進(jìn)行脫碳。當(dāng)高爐鐵水含硅量高時(shí)，尚需在鐵水罐或混鐵車中進(jìn)行二次脫硅，其

19、脫硅目標(biāo)值應(yīng)為si0.15%，以滿足鐵水脫磷要求。,工藝,鐵水脫硅在高爐出鐵槽中進(jìn)行，噸鐵脫硅劑加入量一般為30kg，鐵水脫磷在混鐵車中進(jìn)行，噸鐵脫磷劑(鐵礦石粉或燒結(jié)礦粉)加入量一般為50kg，平均月處理鐵水量已達(dá)20萬，從1982年9月至1983年7月共處理鐵水量已達(dá)204萬。高爐出鐵硅目標(biāo)值為si0.15%；脫磷工序目標(biāo)值視冶煉鋼種要求而異，當(dāng)冶煉低磷鋼時(shí)，要求處理后的鐵水含磷量為0.01%0.02%；煉普碳鋼時(shí)要求鐵水含磷量為0.03%0.05%。,太鋼二煉鋼的鐵水預(yù)處理站,日本川崎制鐵引進(jìn)。鐵水處理在55專用包內(nèi)進(jìn)行。有運(yùn)罐車在處理工位和扒渣工位運(yùn)行。根據(jù)三脫的需要，頂部設(shè)有三個(gè)貯粉

20、罐，分別裝三種粉劑(脫硅劑、脫磷劑和脫硫劑)。下部共用一個(gè)噴粉罐，可單脫硫處理或同時(shí)脫磷脫硫處理。單脫硫處理操作流程是： 高爐鐵水罐兌入65專用包扒渣、測(cè)溫、取樣噴入脫硫劑扒渣、測(cè)溫、取樣兌入轉(zhuǎn)爐。脫磷處理操作流程是：高爐鐵水爐前脫硅(至0.45%si)高爐鐵水罐兌入65專用包扒渣、測(cè)溫、取樣噴入脫硅劑(至0.15%)扒渣、測(cè)溫、取樣噴入脫磷劑扒渣、測(cè)溫、取樣兌入轉(zhuǎn)爐。,（3）轉(zhuǎn)爐鐵水脫磷預(yù)處理的工藝,住友金屬開發(fā)的(Simple Refining Process)工藝是轉(zhuǎn)爐鐵水預(yù)處理脫磷技術(shù)的典型代表。1999年3月和歌山廠新建2座210頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，采用工藝。兌入轉(zhuǎn)爐鐵水為0.1%，經(jīng)脫磷

21、后鐵水中降至0.01%。當(dāng)冶煉低磷鋼時(shí)一般脫磷后鐵水中量至0.01%0.02%；一般鋼種脫磷后鐵水含磷量控制在為0.03%0.05%。脫磷轉(zhuǎn)爐氧耗133/；脫碳轉(zhuǎn)爐氧耗為453/。轉(zhuǎn)爐脫磷后出半成品，采用擋渣，因此進(jìn)入鋼包中渣量減少，不需扒渣；但對(duì)冶煉0.01%的鋼種需進(jìn)行扒渣。脫磷渣堿度控制在2.22.7，根據(jù)冶煉鋼種考慮，溫度愈低，脫磷率愈高，溫度目標(biāo)值一般控制在1350。,國(guó)內(nèi)某廠鐵水罐噴吹脫磷工藝,（1）在設(shè)備上具有埋入消耗式頂槍噴粉系統(tǒng)和水冷式頂槍吹氧系統(tǒng)。 （2）鐵水脫磷站具有補(bǔ)充脫硅功能。當(dāng)鐵水硅含量高于0.15%時(shí)，要進(jìn)行補(bǔ)充脫硅操作，用噴粉槍噴入脫硅劑并加氧化鐵皮，同時(shí)使用氧

22、槍在鐵水表面吹氧。該工藝具備較高的脫硅效率。 （3）采用埋入式噴槍用N2作載氣直接將脫磷粉劑噴入鐵水包底部，由于載氣的強(qiáng)攪拌和噴入的鐵氧化物在包底迅速分解為FeO，使脫磷反應(yīng)具有很好的動(dòng)力學(xué)條件，脫磷劑在上浮到熔池表面時(shí)，反應(yīng)能充分進(jìn)行，因而具有高的脫磷速度和脫磷率。,（4）通過控制水冷氧槍的吹氧量可以有效地控制鐵水的溫度。使鐵水溫度不過高以便有利于脫磷，鐵水溫度不過低，有利于化渣，特別是有利于轉(zhuǎn)爐冶煉。 （5）采用CaO+CaF2和鐵礦粉、氧化鐵皮作為脫磷粉劑，成本低，安全性高。 （6）脫磷處理后配備有效的扒渣設(shè)備，以防止后步工序回磷。 （7）噴吹系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化操作，運(yùn)用模型控制可實(shí)現(xiàn)工

23、藝操作的自動(dòng)化。 （8）根據(jù)不銹鋼生產(chǎn)對(duì)鐵水需求量的不同，處理的鐵水量可在較大范圍內(nèi)變化，每罐為50-95噸。,鐵水脫磷關(guān)鍵技術(shù)分析,鐵水初始硅含量對(duì)脫磷率的影響,(1)鐵水硅含量的影響 : 從熱力學(xué)上講硅優(yōu)先于磷氧化，即硅的存在抑制脫磷反應(yīng)的進(jìn)行。而硅氧化后由于降低了爐渣的堿度也不利于脫磷。 在實(shí)際工藝中人們普遍的共識(shí)是滿足鐵水脫磷的起始硅含量應(yīng)小于0.1-0.15%。,（2）鐵水溫度,低溫有利于脫磷。但過低的溫度不僅對(duì)后步冶煉造成影響，而且也不利于反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)條件并使?fàn)t渣的流動(dòng)性惡化。根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，脫磷前的溫度在1300-1350，脫磷后的溫度在1280-1320范圍內(nèi)是合

24、理的。而且盡量用頂吹氧槍控制鐵水的溫降，使溫降值小于50。,（3）脫磷粉劑組成,1）氧化劑 氧化劑的作用是將鐵水中的磷氧化生成P2O5。常用的氧化劑有鐵精礦粉或燒結(jié)礦粉、軋鋼鐵鱗（氧化鐵皮）、轉(zhuǎn)爐除塵灰和轉(zhuǎn)爐渣等。有關(guān)實(shí)驗(yàn)表明，采用軋鋼鐵皮效果最好。有資料介紹采用少量錳礦替代氧化鐵做氧化劑可以促進(jìn)造渣提高脫磷效果。,2）固定劑,固定劑的作用是與氧化生成的P2O5結(jié)合形成穩(wěn)定的化合物使P穩(wěn)定存在于渣中。也可以理解為固定劑能顯著降低渣中P2O5的活度系數(shù)，使磷穩(wěn)定存在與渣中。因而固定劑是高堿度的組元。最常用的固定劑是CaO。研究表明，用更高堿度的組元Na2O、BaO、SrO部分代替CaO可以提高鐵

25、水脫磷效果。常用的固定劑有CaO、Na2CO3，其反應(yīng)為：,3）助熔劑 助熔劑的作用是降低脫磷劑的熔化溫度，改善爐渣的流動(dòng)性，提高脫磷反應(yīng)速度。最常見的助熔劑是CaF2。而用CaCl2代替CaF2可以進(jìn)一步提高脫磷效果。,國(guó)內(nèi)外一些鋼廠或研究者所用的脫磷劑組成,CaO/Fe2O3比例對(duì)脫磷影響,CaF2對(duì)脫磷率影響,（4）粉劑消耗量,粉劑消耗量通常在30-50kg/t范圍內(nèi)。在相同鐵水條件和脫磷率下主要取決于粉劑種類和操作工藝參數(shù)。而當(dāng)工藝和粉劑種類確定時(shí)，則取決于鐵水的原始成分和磷的處理目標(biāo)值。此時(shí)應(yīng)建立一個(gè)工藝數(shù)學(xué)模型，預(yù)測(cè)終點(diǎn)磷含量與粉劑消耗量的關(guān)系。,（5）載氣操作參數(shù),用于載送脫磷劑

26、的氣體一般為N2、O2或空氣。在用N2為載氣的情況下混入少量O2有利于防止噴槍堵塞，也有利于脫磷。粉氣比與采用的載氣有關(guān)，通常在30-60kg/kg。如果用O2可以小一些。在用惰性氣體的情況下，一般要大于50kg/kg。不同廠家的噴吹模式不僅相同。有的固定脫磷劑組成，通過改變氣粉比、噴吹速度和噴吹時(shí)間來控制脫磷反應(yīng)。有的則可以在噴吹過程中改變脫磷劑的組成。例如，為預(yù)防脫磷初期由于不能很快形成一定堿度所誘發(fā)的噴濺，而采取了在噴吹過程迅速變化石灰和燒結(jié)礦粉組成的措施。具體的噴吹模式還需要進(jìn)一步做試驗(yàn)確定。,（6）頂吹氧氣參數(shù),頂吹氧氣可以補(bǔ)償鐵水溫降、促進(jìn)化渣和熔池?cái)嚢?、提高氧化性從而提高脫磷效?/p>

27、。頂吹氧供氧強(qiáng)度通常在0.5-1.0 Nm3/t.min，供氧量應(yīng)達(dá)5-7 Nm3/t。因?yàn)檫m當(dāng)提高O2的氣固比，有利于減少熔池溫降?？刂坪侠淼臉屛徊⒉捎枚稳紵夹g(shù)可以減少鐵水的脫碳量并提高熱效率。,工業(yè)技術(shù)的發(fā)展促使人們尋求更加經(jīng)濟(jì)的鐵水爐外處理方法，若能在鐵水預(yù)處理中同時(shí)實(shí)現(xiàn)脫磷與脫硫，則對(duì)降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)率都有利。 眾所周知，鐵水脫硫和脫磷所要求的熱力學(xué)條件是相互矛盾的，要同時(shí)實(shí)現(xiàn)脫硫與脫磷，必須創(chuàng)造一定的條件才能進(jìn)行。 根據(jù)現(xiàn)代冶金爐渣結(jié)構(gòu)理論，冶金爐渣是離子性熔體，爐渣金屬間的反應(yīng)實(shí)質(zhì)是電化學(xué)反應(yīng)。在強(qiáng)的還原條件下(po210-17MPa)，如在CaCaF2渣系下，金屬中硫和

28、磷都以陰離子形式同時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)移，即陰極反應(yīng)： S+2eS2- P+3eP3- 而此時(shí)的陽極反應(yīng)為：Ca-2eCa2+,鐵水同時(shí)脫硫與脫磷,因此，總的脫硫和脫磷反應(yīng)式為：,在氧化條件下，脫硫和脫磷的分配比可用下式表示：,其中，磷容量CP和硫容量CS由下面定義：,由(131)和(132)式可知，在溫度和金屬成分一定的時(shí)候，選擇磷容量CP和疏容量CS較大的渣系，就能得到較大的LP和LS值，實(shí)現(xiàn)鐵水同時(shí)脫磷與脫硫。 同時(shí)，當(dāng)渣系一定時(shí)，可以通過控制爐渣金屬界面的氧位pO2來調(diào)節(jié)LP和LS的大小，即增大pO2能提高LP，減小LS；減小pO2能降低LP，增大LS。 因此，就可以根據(jù)對(duì)鐵水脫磷和脫硫的程度要求

29、，控制合適的氧位，有效地實(shí)現(xiàn)鐵水同時(shí)脫磷和脫硫。,110t鐵水包中噴粉處理時(shí)各部位氧位的變化實(shí)測(cè)值見圖18。,在采用噴吹冶金技術(shù)時(shí)，經(jīng)試驗(yàn)測(cè)定，在噴槍出口處氧位高，有利于脫磷；當(dāng)粉液流股上升時(shí)，其氧位逐漸降低，到包壁回流處氧位低，有利于實(shí)現(xiàn)脫硫。 因此，在同一反應(yīng)器內(nèi)，脫磷反應(yīng)發(fā)生在高氧位區(qū)，脫硫反應(yīng)發(fā)生在低氧位區(qū)，使鐵水磷與硫得以同時(shí)去除。,理論上的突破，促進(jìn)了工藝技術(shù)的發(fā)展，目前鐵水同時(shí)脫磷脫硫工藝已在工業(yè)上應(yīng)用。 如日本的SARP法(Sumitomo Alkali Refining Process 住友堿性精煉工藝)，它是將高爐鐵水首先脫Si，當(dāng)Si0.1以后，扒出高爐渣，然后噴吹蘇打粉

30、19kg/t，其結(jié)果使鐵水脫硫96，脫磷95。 噴吹蘇打粉工藝的特點(diǎn)是：蘇打粉熔點(diǎn)低，流動(dòng)性好；界面張力小易與渣鐵分離，使渣中鐵損小；實(shí)現(xiàn)同時(shí)去除硫磷；但對(duì)耐火材料侵蝕嚴(yán)重；有氣體污染。,另一類是以噴吹石灰粉為主的粉料也可實(shí)現(xiàn)同時(shí)脫磷與脫硫. 如日本新日鐵公司的ORP法(Optimising the Refining Process，最佳精煉工藝)，它是把鐵水脫硅，當(dāng)Si0.15后，扒出爐渣，然后噴吹石灰基粉料52kg/t，其結(jié)果鐵水脫硫率為80，脫磷率為88。 噴吹石灰基粉料的工藝特點(diǎn)：渣量大，渣中鐵損多(TFe達(dá)2030)；石灰熔點(diǎn)高，需加助熔劑；鐵水中氧位低，需供氧；成本低。,同時(shí)脫磷脫

31、硫條件下一些研究者的粉劑組成和脫磷脫硫效果,3.2 轉(zhuǎn)爐冶煉與鋼水潔凈度,復(fù)吹效果與碳氧濃度積 轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)控制與鋼水氧含量 鋼水氧含量與鋼水潔凈度 轉(zhuǎn)爐下渣與鋼水潔凈度 出鋼脫氧合金化與鋼水潔凈度 輔助材料(渣料、增碳劑）與鋼水質(zhì)量,轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳含量與氧含量的關(guān)系,不同底吹位置復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的冶金效果 （本鋼）,不同爐座的碳氧積,不同爐座的鋼中磷含量,不同爐座鋼中硫含量,不同爐座的鋼中氧含量,不同爐座的渣中（FeO）含量,不同爐座的Si回收率,不同爐座的鋼中Mn含量,不同爐座的Mn回收率,四、LF精煉技術(shù),1.概述 2.埋弧渣 3.爐渣脫硫 4 LF的瓶頸問題與高效精煉 5.LF爐熱效率的理論分析 6.

32、電極消耗 7.LF精煉與鋼種,LF鋼包精煉爐的功能,電弧加熱 造渣：脫硫、脫氧、吸收夾雜物 吹氬攪拌 合金化和成分調(diào)整 喂線和夾雜物變性處理,1、概述,（1）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)氣氛中氧含量減少。 精煉過程通過擴(kuò)散脫氧和沉淀脫氧造成鋼液的還原條件,可以進(jìn)一步脫氧、脫硫及去除非金屬夾雜。 （2）氬氣攪拌 氬氣攪拌加速鋼渣之間物質(zhì)傳遞，有利于鋼液脫氧、脫硫反應(yīng)。 吹氬可以加速Al2O3夾雜物上浮速度，在密封的LF爐，吹氬15min后，可使鋼中大于20m的Al2O3夾雜基本清除

33、。,（3）埋弧加熱 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)為： C+FeO=Fe+CO C+MnO=Mn+CO 2C+WO2=W+2CO 5C+V2O5=2V+5CO 上述反應(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。,LF爐操作中通過對(duì)爐渣強(qiáng)化脫氧形成白渣，由于渣對(duì)鋼液中氧化物的吸附和溶解，達(dá)到鋼液脫氧效果。(無污染脫氧方法) LF爐由于有溫度補(bǔ)償，吹氬強(qiáng)烈攪拌，隨渣中堿度提高，硫的分配比增大，可煉出低硫鋼或超低硫鋼。 目前國(guó)內(nèi)外冶煉低硫鋼和超低硫鋼時(shí)渣中（FeO+MnO）的理想控制

34、范圍是小于0.5%。,（4）白渣精煉,2 埋弧渣,泡沫渣的作用： 1）提高功率因素，降低噸鋼電耗； 2）減少熱損失，提高熱效率（從30%提高到60%）； 3）減少電弧對(duì)爐襯的侵蝕，提高爐襯使用壽命； 4）泡沫渣操作能改善冶煉條件，提高鋼液潔凈度。,1） 靠增大渣量、提高渣厚達(dá)到埋弧精煉的目的； 2）通過加入發(fā)泡劑，使基礎(chǔ)渣體積膨脹、厚度增加，達(dá)到埋弧精煉的目的。,LF埋弧精煉有兩種方式：,影響LF爐埋弧渣操作的因素,電弧長(zhǎng)度 爐渣氣泡性能（氣泡指數(shù)：氣體在渣中的停留時(shí)間） 氣源：化學(xué)反應(yīng)，發(fā)泡劑,LF的弧長(zhǎng)與弧電壓有關(guān) ,可由下式估算: Larc=(Uarc-)/ 式中: 電弧陰極區(qū)和陽極區(qū)電

35、壓降的和，實(shí)測(cè)值是1020V，該值隨電極和爐渣的不同而改變； 弧柱中的電位梯度，V/mm，對(duì)LF精煉期可取1.1。 還有人提出1600時(shí)堿性渣情況下電弧長(zhǎng)度可通過下式進(jìn)行計(jì)算： Larc=(Uarc-9)/8.4 正常情況下，渣層厚度為弧長(zhǎng)的兩倍時(shí)，熱效率較好。 LF的渣厚應(yīng)保持一定的厚度，通常渣厚達(dá)到電弧長(zhǎng)的兩倍時(shí)可實(shí)現(xiàn)埋弧。,(1) 弧長(zhǎng),(2) 衡量爐渣泡沫化的指標(biāo)爐渣泡沫化指數(shù)（foaming Index):,s,爐渣總高度減去未吹氣時(shí)爐渣的高度，cm； 所吹氣體流量，cm3/s； 容器截面積，cm2； 氣體在爐渣中的表觀速度， cm/s； 氣體在爐渣中的實(shí)際速度，cm/s； 泡沫化爐

36、渣的高度，cm； 爐渣中起泡率 。,式中：,可見，爐渣泡沫化指數(shù)為氣體穿過泡沫層的平均停留時(shí)間。,圖 爐渣起泡指數(shù)與爐渣物性值之間的實(shí)驗(yàn)關(guān)系,=0.98634,氣泡的直徑對(duì)起泡指數(shù)有很大的影響。,要使?fàn)t渣泡沫化： 1）是要保證精煉基礎(chǔ)渣有適宜的物理性質(zhì)，即較大的粘度，較小的表面張力，適宜的堿度。 2）要有足夠的氣源 A、電極與爐渣反應(yīng), 氬氣攪拌提供一部分氣源； B、可通過外加發(fā)泡劑產(chǎn)生氣體。,(3)發(fā)泡劑的選擇：,發(fā)泡劑的選擇考慮要有良好氣源，同時(shí)又能促進(jìn)精煉操作。 發(fā)泡劑的種類： 1）碳酸鹽：常用的有石灰石、白云石和工業(yè)堿，在高溫下主要發(fā)生以下反應(yīng)： CaCO3=CaO+CO2 MgCO3

37、=MgO+CO2 Na2CO3=Na2O+CO2,2）碳及含碳化合物： 常見的有焦碳、碳化硅和電石。由于LF爐開始階段鋼中氧和渣中（FeO）均較高，這些物質(zhì)將與爐渣起反應(yīng)： C+(FeO)=Fe+CO SiC+3(FeO)=3Fe+(SiO2)+CO CaC2+3(FeO)=3Fe+(CaO)+2CO,100g發(fā)泡劑產(chǎn)生的氣體體積比較 /NL,從實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果看，碳酸鹽在高溫下的分解速度快，反應(yīng)時(shí)間短，且產(chǎn)生的氣體體積也較少。 采用以SiC和CaC2為主的發(fā)泡劑發(fā)泡效果較好。但相對(duì)比較CaC2發(fā)泡效果更好。 以SiC和CaC2混合型的發(fā)泡劑具有最好的發(fā)泡效果。,值得說明的是： 盡管CaC2具有良

38、好的發(fā)泡效果，但運(yùn)輸和保存比較困難。 且SiC和CaC2型的發(fā)泡劑在渣中氧化鐵含量較高時(shí)（LF通電造渣前期）發(fā)泡效果顯著，而當(dāng)鋼、渣中氧含量較低（LF后期）即到脫氧后期其發(fā)泡能力將受到明顯限制。 對(duì)于低硅鋼還要注意發(fā)泡劑中SiC及渣中SiO2被還原造成的鋼水增硅問題。,渣厚隨時(shí)間的變化曲線,統(tǒng)計(jì)表明，某廠LF實(shí)現(xiàn)全程埋弧操作后，可使 LF處理的噸鋼電耗和電極消耗分別下降12.5%和26.6%，而鋼包的平均使用壽命可提高26.8%。,3. 爐渣脫硫,脫硫的問題就目前水平而言已經(jīng)解決。 日本某廠通過爐外精煉的有關(guān)操作已可將鋼中的硫降到2ppm的水平。 脫硫應(yīng)保證爐渣的高堿度、強(qiáng)還原性即渣中自由Ca

39、O含量要高；渣中（FeO+MnO）%要充分低，一般小于0.5%是十分必要的。 從熱力學(xué)的角度講，溫度高有利于脫硫反應(yīng)的。而且較高的溫度可以造成更好的動(dòng)力學(xué)條件而加快脫硫反應(yīng)。,要使鋼水脫硫，首先必須使鋼水充分脫氧。 此時(shí)鋼中的鋁含量應(yīng)當(dāng)高于0.02%。這時(shí)可以保證溶解氧不高于24ppm。 經(jīng)常使用的脫硫合成渣是4550%CaO，1020%CaF2，515%Al，05%SiO2。 過多的SiO2會(huì)降低爐渣的脫硫能力，但是它卻可以降低爐渣的熔點(diǎn)，使?fàn)t渣盡快參加反應(yīng)，起到對(duì)脫硫有利的作用。只要不超過5%就不會(huì)對(duì)脫硫造成不利影響。,LF爐脫硫的熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)分析,LF爐渣金脫硫反應(yīng)熱力學(xué)計(jì)算公式的導(dǎo)出

40、 熱力學(xué)計(jì)算對(duì)應(yīng)的基本工藝條件 精煉終點(diǎn)渣金硫的平衡分配比及鋼水硫含量的計(jì)算與分析 LF精煉過程脫硫的動(dòng)力學(xué)分析,渣金脫硫反應(yīng)方程,對(duì)于CaO基的精煉渣:,爐渣的硫容量及其與光學(xué)堿度的關(guān)系,LF爐鋼水硫含量計(jì)算,渣金硫的平衡分配比與硫容量的關(guān)系,可見，影響渣金硫的平衡分配比的因素包括爐渣堿度（）、鋼水中的活度系數(shù)（fS）、鋼水的平衡氧活度（ao）和溫度（T/K）。 其中爐渣光學(xué)堿度可根據(jù)爐渣成分計(jì)算得到，而活度系數(shù)（fS）可由鋼水成分計(jì)算得到（在低硫含量下fS1）。,鋼水的平衡氧活度可由下面兩種途徑來計(jì)算：,（A）由與鋼水氧活度平衡的爐渣中（FeO）含量來計(jì)算，根據(jù)渣金氧平衡可得 ：,1873

41、K下，CaO-SiO2-Al2O3-MgO四元精煉渣系中氧化鐵的活度系數(shù)(FeO)的實(shí)驗(yàn)回歸方程為 ：,1873K下，CaO-SiO2-Al2O3-MgO四元精煉渣系中Al2O3的活度由以下回歸方程表示 ：,（B）對(duì)于鋁鎮(zhèn)靜鋼，鋼液中氧活度主要由鋁含量控制。由Al-O平衡反應(yīng)可得：,渣中（FeO）含量對(duì)渣金間硫的平衡分配比的影響,鋼中溶解鋁含量對(duì)鋼水平衡氧活度及渣金硫的平衡分配比的影響,爐渣成分對(duì)光學(xué)堿度和硫的平衡分配比的影響,渣量對(duì)LF精煉終點(diǎn)鋼水硫含量的影響,鋼水原始硫含量對(duì)精煉終點(diǎn)鋼水硫含量的影響,渣中原始硫含量對(duì)精煉終點(diǎn)鋼水硫含量的影響,（1）控制爐渣成分，提高爐渣堿度。 為此，爐渣中

42、SiO2的含量要控制在10%以下，最好達(dá)到5%的水平。 為了對(duì)于特殊場(chǎng)合，可以添加BaO，Na2O，Li2O等堿度更高的組元。 （2）強(qiáng)化對(duì)爐渣和鋼水的脫氧。 向爐渣中加入擴(kuò)散脫氧劑，使渣中（FeO+MnO）含量達(dá)到1%甚至0.5%以下。 控制鋼中酸溶鋁含量，使鋼水中氧活度控制在1.010-3以下。,LF爐冶煉超低硫鋼的工藝條件,（3）較高的精煉溫度和良好的底吹氬攪拌工藝也是重要脫硫工藝條件。 （4）對(duì)爐渣和鋼水的原始硫含量進(jìn)行限制，同時(shí)也保證相應(yīng)的渣量，必要時(shí)可進(jìn)行換渣操作。,LF爐冶煉超低硫鋼的工藝條件,渣金間脫硫反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程,LF精煉過程脫硫的動(dòng)力學(xué)分析,提高 LF精煉過程脫硫速度的

43、措施,提高精煉溫度 加強(qiáng)底吹A(chǔ)r攪拌 提高渣金界面硫的平衡分配比 高堿度爐渣 加強(qiáng)爐渣和鋼水的脫氧,4.LF的瓶頸問題與高效精煉,LF在冶煉流程中，特別是轉(zhuǎn)爐流程中已成為瓶頸 解決方案： （1）初煉爐適當(dāng)提高出鋼溫度、加強(qiáng)鋼包烘烤、周轉(zhuǎn)和保溫； （2）出鋼時(shí)加爐渣改質(zhì)劑、預(yù)熔渣和底吹使精煉過程前移； （3）優(yōu)化供電、造好埋弧渣，提高升溫速度； （4）提高自動(dòng)化水平，縮短取樣分析時(shí)間，提高成分與溫度的控制命中率； （5）1座初煉爐配2座LF；或2座初煉爐配3座LF； （6）對(duì)于有2臺(tái)以上鑄機(jī)的煉鋼廠，可以采用低檔鋼種與優(yōu)質(zhì)品種鋼平行冶煉的方式生產(chǎn)，這樣可以只走吹氬站的工藝路線，LF只走優(yōu)質(zhì)品種鋼

44、。,鋼包吹氬（頂吹和底吹）,鋼包加蓋吹氬CAB,鋼包小蓋吹氬,CAS,CASOB,4.1 選擇簡(jiǎn)易的精煉手段: 關(guān)鍵是吹氬工藝,4.2 LF爐快速成渣和高效精煉,LF爐存在的主要缺點(diǎn)是精煉時(shí)間長(zhǎng)，特別在BOF-LF-CC流程中，LF 爐已成為實(shí)現(xiàn)多爐連澆的瓶頸,原因：,出鋼時(shí)爐渣改質(zhì)或同時(shí)隨鋼流加入精煉渣，實(shí)現(xiàn)LF爐造渣和脫氧前移 采用低熔點(diǎn)的預(yù)熔渣實(shí)現(xiàn)快速造渣 高的鋼包溫度、良好的保溫和大功率供電,措施：,精煉渣成分設(shè)計(jì)與生產(chǎn),LF爐合成精煉渣目標(biāo)成分（%）,精煉渣的成分和理化指標(biāo)設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)原則： 精煉設(shè)備和功能要求 鋼種及其質(zhì)量要求 流程時(shí)間節(jié)奏要求 成本要求 環(huán)境要求,LF精煉基本渣系及

45、生產(chǎn)方法,化學(xué)成分： CaO-CaF2基 CaO-Al2O3基 CaO-Al2O3-SiO2基 物理狀態(tài)： 機(jī)械混合 燒結(jié) 預(yù)熔型（豎爐法、電熔法）,電熔法生產(chǎn)精煉渣設(shè)備,國(guó)內(nèi)外幾種精煉渣的組成（%）,電熔鋁酸鈣渣系,用途 用于鋼水爐外精煉脫硫處理，吸收鋼中Al2O3夾雜物等使鋼水得到凈化的效果。主要適合于鋁鎮(zhèn)靜鋼，如碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼和深沖鋼等。可以在LF爐和RH精煉裝置上使用。若制成粉劑還可以用于鋼水噴粉脫硫。,電熔鋁酸鈣渣系,物理化學(xué)特征,物相 前二種渣的物相以12CaO7Al2O3為主，少量3CaOAl2O3。后兩種同時(shí)具有12CaO7Al2O3和3CaOAl2O3，并有少量其它相

46、。 熔化溫度(熔點(diǎn)) 在1300-1365范圍內(nèi)。 粒度： 通常為1-30mm。也可以根據(jù)用戶要求的粒度進(jìn)行生產(chǎn)。 包裝 采用塑料復(fù)合編織袋，每包1000kg包裝。也可以根據(jù)用戶需要采用其它形式包裝。,電熔鋁酸鈣渣系主要特點(diǎn),爐渣的純凈度高，化學(xué)成分均勻、物相穩(wěn)定、熔點(diǎn)低，成渣速度快，可大幅度地縮短精煉時(shí)間，提高鋼水的潔凈度。 脫硫和脫氧速度快，可有效迅速地吸收鋼水中的硫化物和氧化物夾雜物。 不含氟或少量含氟、不侵蝕爐襯和鋼包，有效地防止氟對(duì)環(huán)境的污染。 結(jié)構(gòu)致密、不吸水、便于儲(chǔ)運(yùn)倉貯。 由于呈顆粒狀，不粉化，不揮發(fā)，可顯著減少對(duì)鋼鐵廠粉塵污染。 與其它同類產(chǎn)品（燒結(jié)型和沖天爐產(chǎn)品）相比，本產(chǎn)

47、品具有物相和化學(xué)成分穩(wěn)定，雜質(zhì)少（基本不含氫、氮、碳等雜質(zhì)），使用時(shí)爐渣的物理化學(xué)性能穩(wěn)定，從而保證穩(wěn)定的精煉工藝和良好的冶金效果，有利于提高鋼材品質(zhì)和降低生產(chǎn)成本。,5 LF爐熱效率的理論分析,LF爐能量平衡示意圖,Pe變壓器輸出的有功功率； Pr線路（短網(wǎng)）損失的電能； Parc電弧功率； Par損失的電弧功率； Qab進(jìn)入渣鋼熔池中的電弧熱量； Qbath滯留在熔池中的熱能； Qch用于渣料、合金熔化升溫?zé)幔?Qm鋼水、爐渣的升溫?zé)幔?Qls通過爐襯損失的熱量； Qln爐襯的蓄熱； Qsa由渣面損失的熱量； Qg爐氣帶走的熱量； Qsl由渣面散發(fā)出的熱量； Qshell由包殼與周圍大氣的

48、熱交換而損失的熱量,LF爐幾個(gè)能量利用率的定義,（1）LF爐的電效率E,（2）LF爐電弧的傳熱效率arc,（3）熔池的熱效率bath,（4）LF爐總的熱效率或總的能量利用率LF,電弧埋入爐渣中的行為特征,電弧燃燒的穩(wěn)定性顯著提高 爐渣的磁屏蔽效果 爐渣對(duì)電弧等離子體成分的影響 爐渣對(duì)電弧柱電位梯度的影響,電 弧 傳 熱,交流電弧傳熱機(jī)理(正半周 ),交流電弧傳熱機(jī)理(負(fù)半周),LF爐電弧的傳熱行為,（1）電弧柱向鋼液的傳熱量,（2）弧柱向側(cè)面的傳熱量,（3）爐渣（包括部分鋼液）吸收的熱量,，,其中,鋼液和爐渣總的吸熱量,LF爐運(yùn)行電抗模型,運(yùn)行電抗模型:,二次側(cè)相電壓運(yùn)行時(shí)為：,150tLF爐13級(jí)電壓下的運(yùn)行電氣特性曲線（Tap13，335V）,1電效率，2功率因數(shù)cos 3表觀功率S4電弧電壓Uarc 5操作電抗Xop6有功功率Pe 7電弧功率Pa