淺談爐外精煉技術(shù)

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1、淺談爐外精煉技術(shù)0引言隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和工農(nóng)業(yè)對(duì)鋼材質(zhì)量要求的提高,鋼廠普遍采用了爐外精煉工藝流程，它已成為現(xiàn)代煉鋼工藝中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。由于這種技術(shù)可以提高煉鋼設(shè)備的生產(chǎn)能力，改善鋼材質(zhì)量，降低能耗，減少耐材、能源和鐵合金消耗，因此，爐外精煉技術(shù)已成為當(dāng)今世界鋼鐵冶金發(fā)展的方向。對(duì)于爐外精煉技術(shù)存在的問(wèn)題及發(fā)展方向有必要進(jìn)行探討。1國(guó)內(nèi)外爐外精煉技術(shù)的發(fā)展歷程和現(xiàn)狀隨著煉鋼技術(shù)的不斷進(jìn)步,爐外精煉在現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)中已經(jīng)占有重要地位，傳統(tǒng)的生產(chǎn)流程（高爐一煉鋼爐（電爐或轉(zhuǎn)爐）f鑄錠），己逐步被新的流程（高爐-

2、鐵水預(yù)處理一煉鋼爐f爐外精煉一連鑄）所代替。已成為國(guó)內(nèi)外大型鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)的主要工藝流程，尤其在特殊鋼領(lǐng)域，精煉和連鑄技術(shù)發(fā)展得日趨成熟。精煉工序在整個(gè)流程中起到至關(guān)重要的作用，一方面通過(guò)這道工序可以提高鋼的純凈度、去除有害夾雜、進(jìn)行微合金化和夾雜物變性處理;另一方面，精煉又是一個(gè)緩沖環(huán)節(jié)，有利于連鑄生產(chǎn)均衡地進(jìn)行。日本在20世紀(jì)70年代為了降低煉鋼成本，提高鋼的純凈度和質(zhì)量,率先將爐外和煉技術(shù)應(yīng)用于特殊鋼生產(chǎn)中，隨后西歐的鋼鐵企業(yè)也加入到推廣和使用這項(xiàng)技術(shù)的行列屮。據(jù)資料報(bào)道，口木早在1985年精煉率達(dá)到65.9%,

3、1989年上升到73.4%,特殊鋼的精煉率達(dá)到94%,新建電爐短流程鋼廠100%采用爐外精煉技術(shù)。80年代連鑄技術(shù)發(fā)展迅速,原有的煉鋼爐難以滿足連鑄的技術(shù)要求，更加促進(jìn)了爐外精煉技術(shù)的發(fā)展，到1990年為止吐界各主要工業(yè)國(guó)家擁有1000多臺(tái)（套）爐外精煉設(shè)備。我國(guó)早在20世紀(jì)50年代末,60年代中期就在煉鋼生產(chǎn)中采用高堿度合成渣在出鋼過(guò)程中脫硫冶煉軸承鋼、鋼包靜態(tài)脫氣等初步精煉技術(shù),但沒(méi)有精煉的裝備。60年代中期至70年代有些特鋼企業(yè)（大冶、武鋼等）引進(jìn)一批真空精煉設(shè)備。80年代我國(guó)口行研制開(kāi)發(fā)的精煉設(shè)備逐漸投入使用

4、（如LF爐、噴粉、攪拌設(shè)備），黑龍江省冶金研究所等單位聯(lián)合研制開(kāi)發(fā)了喂線機(jī)、包芯線機(jī)和合金芯線，完善了爐外精煉技術(shù)的輔助技術(shù)?，F(xiàn)在這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)非常成熟，以爐外精煉技術(shù)為核心的“三位一體”短流程工藝廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)各鋼鐵企業(yè)，取得了很好的效果。初煉（電爐或轉(zhuǎn)爐）一精煉一連鑄，成了現(xiàn)代化典型的工藝短流程。2爐外精煉技術(shù)的特點(diǎn)與功能爐外精煉是指在鋼包中進(jìn)行冶煉的過(guò)程，是將真空處理、吹氮攪拌、加熱控溫、喂線噴粉、微合金化等技術(shù)以不同形式組合起來(lái)，出鋼前盡量除去氧化渣，在鋼包內(nèi)重新造述原渣，保持包內(nèi)還原性氣氛。爐外精煉的冃的是降

5、低鋼屮的C、P、S、O、II、N、等元素在鋼屮的含量，以免產(chǎn)生偏析、白點(diǎn)、大顆粒夾雜物，降低鋼的抗拉強(qiáng)度、韌性、疲勞強(qiáng)度、抗裂性等性能。這些工作只有在精煉爐上進(jìn)行，其特點(diǎn)與功能如下：1）可以改變冶金反應(yīng)條件。煉鋼屮脫氧、脫碳、脫氣的反應(yīng)產(chǎn)物為氣體，精煉可以在真空條件下進(jìn)行，有利于反應(yīng)的正向進(jìn)行,通常工作壓力＞50Pa,適于對(duì)鋼液脫氣。2）可以加快熔池的傳質(zhì)速度。液相傳質(zhì)速度決定冶金反應(yīng)速度的快慢，精煉過(guò)程采用多種攪拌形式（氣體攪拌、電磁攪拌、機(jī)械攪拌）使系統(tǒng)內(nèi)的熔體產(chǎn)生流動(dòng)，加速熔體內(nèi)傳熱、傳質(zhì)的過(guò)程，達(dá)到混合均勻的

6、目的。3）可以增大渣鋼反應(yīng)的面積。各種和煉設(shè)備均有攪拌裝置，攪拌過(guò)程中可以使鋼渣乳化，合金、鋼渣隨氣泡上浮過(guò)程中發(fā)生熔化、熔解、聚合反應(yīng)，通常T噸鋼液的渣鋼反應(yīng)面積為0.8?1.3mm2,當(dāng)渣量為原來(lái)的6%時(shí)，鋼渣乳化后形成半徑為0.3mm的渣滴，反應(yīng)界面會(huì)增大1000倍。微合金化、變性處理就是利用這個(gè)原理提高精煉效果。4）可以在電爐（轉(zhuǎn)爐）和連鑄之間起到緩沖作用，精煉爐具有靈活性，使作業(yè)時(shí)間、溫度控制較為協(xié)調(diào),與連鑄形成更加通暢的生產(chǎn)流程。3爐外精煉技術(shù)在生產(chǎn)屮的應(yīng)用目前得到公認(rèn)并被廣泛應(yīng)用的爐外精煉方法有：LF法

7、、RH法、VOD法。3.1LF法（鋼包精煉爐法）它是1971年由H本人同鋼公司發(fā)明的，用電弧加熱，包底吹氮攪拌。3.1.1工藝優(yōu)點(diǎn)1）電弧加熱熱效率高，升溫幅度大，控溫準(zhǔn)確度可達(dá)±5°C;2）具備攪拌和合金化的功能，吹氮攪拌易于實(shí)現(xiàn)窄范圍合金成份控制，提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性；3）設(shè)備投資少，精煉成本低，適合生產(chǎn)超低硫鋼、超低氧鋼。3.1.2LF法的生產(chǎn)工藝要點(diǎn)1）加熱與控溫LF采用電弧加熱，熱效率高,鋼水平均升溫1°C耗電0.5?0.8kW?h,LF升溫速度決定于供電比功率（kVA/t）,而供電的比功率又決定丁鋼包耐火材料

8、的熔損指數(shù)。因采用埋弧泡沫渣技術(shù)，可減少電弧的熱輻射損失，提高熱效率10%?15%,終點(diǎn)溫度的精確度<±5°Co2）采用門(mén)渣精煉丄藝。卜-渣量控制在<5kg/t，一般采用A1203-CaO-Si02系爐渣，包渣堿度R>3,以避免爐渣再氧化。吹鼠攪拌時(shí)避免鋼液裸露。3）合金微調(diào)與窄成份范圍控制。據(jù)試驗(yàn)報(bào)道，使用合金芯線技術(shù)可提高金屬冋收率，齒輪鋼