鋼液爐外精煉工藝

1、鋼液爐外精煉工藝1 爐外精煉的產生半世紀以來迅速發(fā)展的鋼鐵冶金重要技術；提高生產率、降低生產成本；代替電爐還原期、緩沖、溫度調整提高鋼質量；去除鋼種的有害元素及氣體，S、O、N、H、C 等；成分調整；夾雜物去除及控制滿足不同鋼種的特殊要求，擴大品種（轉爐）。爐外精煉發(fā)展歷程20世紀3040年代，合成渣洗、真空模鑄1933年，法國佩蘭（R.Perrin)應用高堿度合成渣，對鋼液進行“渣洗脫硫”現(xiàn)代爐外精練技術的萌芽；50年代，大功率蒸汽噴射泵技術的突破，發(fā)明了鋼包提升脫氣法(DH)及循環(huán)脫氣法(RH)n 1935年H.Schenck 確定大型鋼鍛件中的白點缺陷是由氫引起的-氫脆。n 1950年，

2、德國Bochumer Verein (伯施莫爾-威林）真空鑄錠。n 1953年以來，美國的10萬千瓦以上的發(fā)電廠中，都發(fā)現(xiàn)了電機軸或葉片折損的事故。n 1954年，鋼包真空脫氣。n 1956年，真空循環(huán)脫氣（DH、RH）。6070年代，高質量鋼種的要求，產生了各種精煉方法60、70年代是爐外精煉多種方法分明的繁榮時期與60年代起純凈鋼生產概念的提出、連鑄生產工藝穩(wěn)定和連鑄品種擴大的強烈要求密切相此時，爐外精煉正式形成了真空和非真空兩大系列不同功能的系統(tǒng)技術，同時鐵水預處理技術也得到迅速發(fā)展，它和鋼水精煉技術前后呼應，經濟分工，形成系統(tǒng)的爐外處理技術體系，使鋼鐵生產流程的優(yōu)化重組基本完成這個時期

3、，還基本奠定了吹氬技術作為各種爐外精煉技術基礎的地位和作用這一時期發(fā)展的技術：VODVAD、ASEASKF、RHOB、LF、噴射冶金技術（SL、TN、KTS、KIP）、合金包芯線技術、加蓋和加浸漬罩的吹氬技術（SAB、CAB、CAS）8090年代，連鑄的發(fā)展，連鑄坯對質量的要求及煉鋼爐與連鑄的銜接RHKTB、RHMFP、RHOB；RHIJ（真空深脫磷），RHPB、WPB（真空深脫硫）、VKIP、SRP脫磷21世紀，更高節(jié)奏及超級鋼的生產。我國90年代爐外處理技術成果我國90年代四項突出爐外處理技術成果（1）鋼水真空處理綜合精煉技術開發(fā)與應用（2）鎂質鐵水脫硫技術和轉爐鐵水預處理技術開發(fā)與應用（

4、3）適于中小鋼包鋼水精煉技術的開發(fā)與生產應用的發(fā)展（4）中間包以鎂鈣鋯系材料及流場優(yōu)化為中心的中間包冶金技術的開發(fā)應用再與鋼包精煉爐吹氬、喂絲等基本技術相結合近幾年內爐外處理技術的重點發(fā)展方向（1）以轉爐作為主要手段的全量鐵水預處理不僅會大大提高鐵水預處理的生產效率，還將為現(xiàn)有冶金設備的功能優(yōu)化重組開辟新的方向（2）中間包冶金及鋼水凝固過程的精煉技術將逐漸顯示其對最終鋼鐵產品質量優(yōu)化的重要意義（3）電磁冶金技術對爐外處理技術的發(fā)展將起到積極推動作用（4）鋼鐵生產固體原料預處理技術研究（5）我國中小型鋼廠爐外處理技術將會有重大突破性進展（6）配套同步發(fā)展輔助技術，包括冶煉爐、精煉爐準確的終點控制

5、技術和工序銜接技術智能化爐外精煉的內容w 脫氧、脫硫、脫H、脫Nw 去氣、去除夾雜、夾雜物改性w 調整鋼液成分及溫度爐外精煉作用和地位w 提高冶金產品質量，擴大鋼鐵生產品種不可缺少的手段；w 是優(yōu)化冶金生產工藝流程，進一步提高生產效率、節(jié)能強耗、降低生產成本的有力手段w 保證煉鋼連鑄連鑄坯熱送熱裝和直接軋制高溫連接優(yōu)化的必要工藝手段w 優(yōu)化重組的鋼鐵生產工藝流程中獨立的，不可替代的生產工序2 爐外精煉的手段w 渣洗 最簡單的精煉手段；w 真空 目前應用的高質量鋼的精煉手段；w 攪拌 最基本的精煉手段；w 噴吹 將反應劑直接加入熔體的手段；w 調溫 加熱是調節(jié)溫度的一項常用手段。合成渣洗w 根據

6、要求將各種渣料配置成滿足某種冶金功能的合成爐渣；w 通過在專門的煉渣爐中熔煉，出鋼時鋼液與爐渣混合，實現(xiàn)脫硫及脫氧去夾雜功能；w 使渣和鋼充分接觸，通過渣-鋼之間的反應，有效去除鋼中的硫和氧（夾雜物）；w 不能去除鋼中氣體；w 必須將原爐渣去除；w 同爐渣洗、異爐渣洗。真空處理w 脫氣的主要方法, 提高真空度可將鋼中C、H、O降低；w 日本真空技術，真空度到1 torr；C<10ppm,H<1ppm,O<5ppmw 中國真空技術，真空度到3 torr；C<20ppm,H<2ppm，O<15ppm。w 新開發(fā)了脫硫功能：KTB 代表性裝置：RH、VD、VOD。

7、攪拌n 目的：加速反應的進行，均勻成分、溫度n 手段：電磁攪拌，吹氣攪拌噴吹技術w 噴吹實現(xiàn)脫碳、脫硫、脫氧、合金化、控制夾雜物形態(tài)；w 單一氣體噴吹 VOD；w 混合氣體噴吹 AOD；w 粉氣流的噴吹 TN；w 固體物加入 喂線。升溫工藝w 提高生產率的需要；w 保證連鑄的順利進行；w 加熱方法：n 電加熱：電弧加熱、感應加熱、等離子加熱等n 化學熱w 升溫裝置：n LF加熱n CAS化學加熱n OB3 主要的精煉工藝w LF(Ladle Furnace process)；w AOD(Argon-oxygen decaburization process );w VOD (Vacuum ox

8、ygen decrease process) ; w RH (Ruhrstahl Heraeus process);w CAS-OB( Composition adjustments by sealed argon -oxygen blowing process) ；w 喂線 (Insert thread) ； w 鋼包吹氬攪拌(Ladle argon stirring)；w 噴粉( powder injection )。3.1 LF爐w 最常用的精煉方法w 取代電爐還原期w 解決了轉爐冶煉優(yōu)鋼問題w 具有加熱及攪拌功能w 脫氧、脫硫、合金化工藝優(yōu)點l 精煉功能強，適宜生產超低硫、超低氧鋼；l

9、 具備電弧加熱功能，熱效率高，升溫幅度大，溫度控制精度高；l 具備攪拌和合金化功能，易于實現(xiàn)窄成分控制，提高產品的穩(wěn)定性；l 采用渣鋼精煉工藝，精煉成本較低；l 設備簡單，投資較少。常規(guī) LF爐工藝操作w 電爐EBT出鋼，出鋼過程加合金、加渣料(石灰、螢石等2%)，底吹氬、通電升溫、化渣，10分鐘取樣分析，加渣料(1)，測溫取樣，加合金看脫氧，準備出鋼。w 一般3050分鐘，電耗5080kwh/t；w 現(xiàn)代轉爐、電爐與連鑄聯(lián)系的紐帶。LF爐精煉的主要工藝內容（1）加熱與溫度控制LF爐采用電弧加熱，加熱效率一般³60，高于電爐升溫熱效率。噸鋼水平均升溫1耗電0.50.8kWh。升溫速度

10、決定于供電比功率（kVA/t），供電比功率的大小又決定于鋼包耐材的熔損指數。通常LF爐的供電比功率為150200kVA/t，升溫速度可達35/min，采用埋弧泡沫技術可提高加熱效率1015。采用計算機動態(tài)控制終點溫度可保證控制精度±£5。（2）白渣精煉工藝利用白渣進行精煉，實現(xiàn)脫硫、脫氧、生產超低硫和低氧鋼。白渣精煉是LF爐工藝操作的核心：出鋼擋渣，控制下渣量£5kg/t鋼包渣改質，控制R³2.5，渣中w(TFe+MnO)£3.0白渣精煉，一般采用Al2O3-CaO-SiO2系爐渣，控制R³4，渣中w(TFe+MnO)£1.

11、0控制爐內氣氛為弱氧化性，避免爐渣再氧化適當攪拌，避免鋼液面裸露，并保證熔池內具有較高的傳質速度。（3）合金微調于窄成分控制在線建立快速分析設施，保證分析相應時間£3min精確估算鋼水重量和合金收得率鋼水脫氧良好，實現(xiàn)白渣精煉計算機在線準確計算各種合金加入量，保證鋼水成分的準確性與穩(wěn)定性。LF爐精煉遇到的問題w LF是目前使用最高的精煉設備w LF原為解決ARF生產周期長，與ARF搭配效果最佳w 現(xiàn)轉爐生產流程也常采用LF精煉w 生產周期不匹配，LF爐負擔太大，造還原渣以及脫硫時間不夠w 減少轉爐出鋼下渣量、加強脫氧、LF精煉渣優(yōu)化。首鋼80tLF輔助工藝裝備的應用n 三煉鋼廠3座公

12、稱容量為80t的氧氣頂吹轉爐，兩座LF鋼包精煉爐，一座VD真空脫氣裝置，3臺8流方坯連鑄機、1臺4流全自動矩形坯品種鑄機。有2條從鐵水脫硫轉爐冶煉LF精煉（VD爐真空脫氣）-品種連鑄機的優(yōu)質鋼生產線。n 隨著冶煉品種比例的不斷增大，因LF處理周期偏長等因素，成為了限制性環(huán)節(jié)，品種與規(guī)模、產量與質量之間的矛盾也十分突出。n 樹立LF精煉是一項系統(tǒng)工程的思想，合理整合精煉系統(tǒng)，有效配置主輔設備。在LF系統(tǒng)裝配喂線機、電極接換平臺、電極下滑平臺車、定氧儀、定氫儀和增壓泵吹氬系統(tǒng)等裝備，實現(xiàn)工藝設備合理配置，優(yōu)化工藝過程。n 目前LF的生產能力在保證上述2條優(yōu)質鋼生產線的同時，還為新改造的3#品種鑄機

13、提供部分鋼水，并不斷提高產品質量，品種鋼產量由1995年的幾千噸逐年增加，2003年品種鋼產量為134.16萬噸，占總產量的44.52%，2004年品種鋼產量為172.5萬噸，占總產量的56.37。首鋼80tLF輔助工藝裝備的應用n 意大利達涅利公司引進的雙工位LF鋼包精煉爐2座，變壓器額定功率為14MVA，最大電極工作電流46KA，電極直徑400mm，電弧長度6090mmn 加熱爐蓋由水冷排管式爐蓋和預制式中心小爐蓋組成，電極極心圓直徑達到700mm，鋼水升溫速率35/minn 在加熱爐蓋上設置了加料孔、喂線孔、檢查樣門、取樣孔蓋和除塵孔等每座LF爐配有：3 臺雙孔喂線機；鋼包采用2塊狹縫式

14、底部透氣磚；1臺定氧儀和1臺定氫儀n 為配合LF的精煉，應用喂線技術將鋼液脫氧、脫硫、增碳、易氧化元素合金化、夾雜物變性、成分微調所需的材料制成線狀物（實心線或包芯線），藉用喂線機的機械力量將其以一定的速度穿越鋼渣面達到鋼液深部的一種精煉技術。n 每座LF配有3臺雙孔喂線機，其主要特性參數見表1。n 可雙孔同時喂，也可單孔喂。分布在雙座包工位和在線加熱位，在線加熱位的喂線機主要用于喂S線，鈣鋁鐵、硅鈣鋇或硅鈣包芯線，產生的煙塵由包蓋除塵系統(tǒng)排出；雙座包工位的喂線機主要用于喂Al線和含Ti、B或C的包芯線，各種喂線使用情況見表2。n 喂線機設備簡單、投資少、工藝安全可靠、鋼液降溫少、無環(huán)境污染等

15、優(yōu)點，n 提高了合金元素的收得率，微調成分，縮短LF在加熱位的時間和精煉周期，從而降低鋼的成本，提高了鋼的質量。n 如精煉冷墩鋼ML15Al時，用喂Al線代替人工加鋁粒調成分Al時，可節(jié)約鋁30%以上，然后喂CaSi包芯線處理，可使鋼中脆性的Al2O3夾雜變性，生成低熔點的易于上浮的鈣鋁酸鹽夾雜，有利于凈化鋼水，減少水口堵塞，提高鋼的質量。首鋼80tLF輔助工藝裝備的應用電極接換平臺和電極下滑平臺車的應用n LF在連續(xù)生產過程中，電極不斷消耗，需要進行下滑電極和接換電極操作，打亂了LF的正常操作，影響其產品質量。n 改造前：下滑電極操作采用空鋼包上加鋼板作為下滑電極平臺，由天車將該平臺吊至鋼包

16、車上，需要10-15min左右。接換電極操作是用天車吊電極在電極備用裝置上接好電極，需要20-30min。在每座LF增設電極下滑平臺車和接換電極平臺等設備改造，n 改造后可以靈活掌握下滑電極與接換電極時機，減輕了天車的負擔，縮短下滑與接換電極操作的時間，接換或下滑1根電極只需要23min。同時軟吹氬時間也得到了延長，由過去的軟吹氬時間810min延長至1015min,保證夾雜物有充分上浮的時間,提高了產品質量。如LF常煉品種硬線80#鋼改造前后主要指標對比見表3。首鋼80tLF輔助工藝裝備的應用LF精煉80#改造前后主要指標對比首鋼80tLF輔助工藝裝備的應用定氧儀和定氫儀的應用n 定氧設備型

17、號為Multi-Lab celox，能測出鋼水中的溶解氧量，有利于確定脫氧劑的加入量而改進脫氧操作。n 如齒輪鋼20CrMnTiH在LF精煉前進行定氧操作，要求控制氧活度10ppm，精煉過程調Ti前定氧，要求控制氧活度8ppm，提高了TiFe中Ti的收得率，目前全氧含量達到25ppm的好水平。n 定氫（Hydris）系統(tǒng)是由Electro-Nite開發(fā)，用于控制鋼水中的氫；快速、精確的測定為控制和優(yōu)化,為了解和消除吸氫提供了最有效的工具。（1）大氣水分是吸氫的主要因素之一，特別是出鋼過程與大氣接觸，通過渣吸入和擴散，通過吸潮的添加劑吸入；（2）添加石灰、白云石等溶劑會增加鋼中的氫含量。石灰容易

18、吸收大氣中的濕氣，經常造成氫含量高的主要原因；（3）堿性渣保持水分的傾向大，流體渣將其更多的氫傳輸給鋼水；（4）加鐵合金時氫會增加，應將合金儲存在干燥環(huán)境中以減少氫含量；（5）成分氧或硫高能減少吸氫，因此低氧低硫鋼更容易吸氫；（6）高溫增加氫在鋼液中的溶解度，鈣處理后會增氫；（7）用惰性氣體攪拌，可以達到去氫的目的；（8）通過真空脫氣裝置是最好的去氫設備。如3542CrMo合金結構鋼對白點特別敏感，軋制成大圓鋼后檢驗低倍時出現(xiàn)白點的機率比較高，最高達35.6%，通過采用定氫儀對精煉過程進行定氫測量，指導精煉操作，加強對原材料的管理，優(yōu)化精煉工藝等系列措施，出現(xiàn)白點的機率明顯降低 。石鋼60噸轉

19、爐GCr15鋼LF精煉工藝w 目前軸承鋼的典型冶煉工藝是采用電爐工藝但廢鋼中帶入的有色金屬會增加鋼中有害元素的含量，影響軸承鋼壽命。為降低鋼中殘余元素和降低生產成本，日本住友、德國蒂森和日本川崎制鐵公司先后開發(fā)采用了雜質少的鐵水經轉爐吹煉生產軸承鋼的工藝，并逐步配合LF鋼包精煉和RH真空處理工藝生產出高純凈度的軸承鋼。w 石鋼在成功開發(fā)轉爐優(yōu)質45鋼等鋼種的基礎上，研究開發(fā)了采用轉爐工藝生產GCr15軸承鋼的生產工藝。轉爐冶煉軸承鋼優(yōu)勢及不足¨ 優(yōu)勢原料條件好,鐵水的純凈度和質量穩(wěn)定性均優(yōu)于廢鋼轉爐終點控制水平高,鋼渣反應比電爐更趨近平衡轉爐鋼的氣體含量低¨ 不足沒有偏心爐

20、底出鋼，出鋼過程中下渣量的控制有較大難度，大量的氧化性爐渣隨鋼液進入精煉鋼包，不僅對化學成分控制帶來困難，而且給精煉效果造成不利影響轉爐生產節(jié)奏快石鋼60噸轉爐GCr15鋼LF精煉工藝精煉工藝：氬氣攪拌制度 吹氬是保證精煉爐內反應及夾雜上浮、氧含量降低的有效措施。 在精煉的不同階段采用不同的吹氬制度。在LF精煉過程中為加速反應進行，適當加大供氣量,氬氣壓力控制在0.6-1.0MPa，在精煉結束后為保證夾雜上浮要對鋼水進行弱攪拌，弱攪拌時氬氣量不可過大，防止因鋼水翻騰厲害，與空氣接觸，將已經處理好的鋼液二次氧化，或將渣子卷進鋼液石鋼合適的弱吹氬壓力控制在0.2-0.3MPa，弱吹時間控制在7分鐘

21、以上。石鋼60噸轉爐GCr15鋼LF精煉工藝精煉工藝：精煉渣系的選擇轉爐作為初煉爐冶煉GCr15鋼時，因轉爐節(jié)奏較快，要求實現(xiàn)快速成渣的高效精煉，否則軸承鋼的質量不能滿足要求或影響到連續(xù)生產。 采用高堿度的CaO-SiO2-Al2O3渣系進行處理，其渣系組成見表 轉爐作為初煉爐冶煉GCr15鋼時，因轉爐節(jié)奏較快，要求實現(xiàn)快速成渣的高效精煉，否則軸承鋼的質量不能滿足要求或影響到連續(xù)生產。 采用高堿度的CaO-SiO2-Al2O3渣系進行處理，其渣系組成見表 成分 CaO SiO2 Al2O3 R FeO 含量% 50-60 13-18 15-20 3.5 1.0 石鋼60噸轉爐GCr15鋼LF精

22、煉工藝精煉工藝：鋼中鋁含量的控制 用鋁脫氧的鋼中，主要Al2O3夾雜呈簇狀，其熔點高（2050），煉鋼鋼溫度下為固態(tài)，連鑄時易粘附在水口壁上、積累長大結瘤，會引起水口堵塞；在鋼材加工時，它在鋼中呈鏈狀或串狀分布，惡化鋼材內部和表面質量。 在軸承鋼LF精煉中要盡可能將夾雜Al2O3去除，同時應控制合適的鋁含量。 石鋼軸承鋼GCr15的生產是LF爐配小方坯連鑄機，同時因本鋼種要嚴格控制球狀氧化物，且不能喂入鈣進行鈣處理，故鋼中鋁含量過高往往會造成流動性變差，鋼中夾雜物不降反升，影響軸承鋼的質量提高。 在保證鋼水可澆性的前提下，確定了合適的鋼中鋁的控制范圍，要求鋼中鋁小于等于0.04%。石鋼60噸轉

23、爐GCr15鋼LF精煉工藝精煉工藝：溫度控制 GCr15軸承鋼連鑄對溫度的要求嚴格,溫度控制不好會加劇低倍缺陷的形成。 石鋼在精煉結束后的溫度控制在液相線以上60度左右。石鋼60噸轉爐GCr15鋼LF精煉工藝精煉工藝：軸承鋼質量情況 通過LF精煉工藝的合理控制，有效地提高了GCr15軸承鋼的質量。軸承鋼國家標準GB18254-2002中對氧含量做了明確規(guī)定：要求模鑄鋼中的氧含量不大于15×10-6,連鑄鋼中氧含量不大于12×10-6,石鋼轉爐配LF工藝可以實現(xiàn)此目標，氧含量控制水平達到7-10ppm，最低氧含量可達到 6.8×10-6。 A、B、C、D類夾雜能夠分

24、別控制在1.0、0.5、0、1.0級以內，具備了冶煉軸承鋼的能力，能夠滿足軸承鋼的生產。重軌生產中LF精煉我國現(xiàn)有重軌生產廠（攀鋼、包鋼、鞍鋼和武鋼）生產典型的工藝路線：LDLFVDCC鋼包吊到LF處理線的鋼包車上，由人工接通鋼包底吹氬的快速接頭，根據鋼水成分和溫度要求，確定物料的投入量（喂絲）重軌含碳量較高，增碳很重要，轉爐出鋼時鋼水含碳量控制為0.20.3%，爐后增碳至0.6%0.65%，在LF處理時再增0.10%0.15%，至標準的中上限，經VD處理后即可達到鋼種成分要求。LF增氮w LF爐溶池金屬靠電弧的高溫加熱電弧是一種高溫高速的氣體射流，它對溶池的沖擊作用和轉爐中氧氣流股的沖擊作用

25、在本質上是相似的，在沖擊點處造成一個凹坑w 電極加熱時，凹坑處會出現(xiàn)裸露的鋼液面而這部分裸露的鋼液較其它部位的鋼液溫度高，大于2400K，在該溫度下，O、S對阻礙鋼液吸氮的表面活性作用也消失。此時只要鋼液裸露就容易吸氮。w 電弧的高溫作用下，周圍空氣中的氮氣基本上全部被離解為單原子狀態(tài)，也給鋼液吸氮創(chuàng)造了條件。LF爐增氮控制技術（1）盡早造好泡沫渣以防止鋼液面裸露尤其是沖擊凹坑處鋼液面裸露。泡沫渣渣層厚度應該高于沖擊凹坑深度。國內部分鋼廠已在LF爐實施泡沫渣工藝。在高強船板鋼種上做了15爐泡沫渣試驗。 每爐試驗在電極加熱期間加入兩批發(fā)泡劑，間隔7分鐘。在鋼水搬入LF爐和搬出LF爐時取鋼樣分析鋼

26、中氮、氧、酸溶鋁含量。鋼水增氮量為113ppm，平均增氮5.27ppm。對嚴格控制鋼中氮含量的鋼種應根據加熱和精煉時間的長短加入三四批發(fā)泡劑。使用了高強船板鋼取得的數據，未采用泡沫渣工藝時鋼水增氮020ppm，平均增氮6.43ppm。（2）控制鋼液中的氧精煉中間不加鋁。生產低氮含量鋼應在LF精煉后期喂鋁線加鋁、鈦；需要VD真空精煉的鋼種應通過真空下合金加入裝置在破真空前5分鐘加入鋁、鈦。3.2 AOD 爐w 目的： 主要是冶煉高質量的不銹鋼(C<20ppm,S,P<50ppm)，超低碳不銹鋼(C<20ppm) ，使用更廉價的原料(采用高碳鉻代低碳鉻)；w 使用情況：6070的

27、不銹鋼產量；w 我國太鋼有國內第一臺AOD;w 不銹鋼的冶煉方法 電爐；電爐或轉爐AOD；電爐或轉爐VOD.AOD工藝過程w 爐料：廢鋼、不銹鋼返回料、高碳鉻鐵、高碳鎳鐵w 吹煉過程溫度及氬氧比的控制分不同溫度及碳含量控制吹煉氬氧比:O2：Ar=4:1(3:1)，C下降為0.2%、T1680；O2：Ar=2:1， C下降為0.1%、T1700；O2：Ar=1:2， C下降為0.02%、T1730；O2：Ar=1:3， C下降為0.01%、T1750；3.3 VD/VOD爐w VD 的功能僅是真空加攪拌，w VOD 是Vacuum and stir and injection oxygen；w

28、VD主要應用于軸承鋼脫氧；VD經常與LF爐雙聯(lián)，生產各種合金結構鋼、優(yōu)質低碳鋼和低合金高強度鋼w VOD 主要用于不銹鋼冶煉；V D / VOD VD工藝以軸承鋼冶煉為例w 軸承鋼最重要的性能指標是疲勞壽命。w 影響軸承鋼壽命的重要指標是鋼中氧含量，鋼中O控制在10ppm為好。 最好水平O35ppm。國內10ppm左右。w 控制鋼中非金屬夾雜物和碳化物級別。w GCr15是最常用軸承鋼： %C：0.95-1.05 %Mn: 0.9-1.20 %Si:0.40-0.65 %Cr: 1.30-1.65 S,P<0.020冶煉工藝：UHPLF+VD（或RH）+CC：w LF出鋼后，扒渣（倒渣）

29、2/3，渣層厚度應保持4070mm，扒渣時間<3min。w 扒渣完畢LF鋼包入VD處理工位，接通氬氣，調節(jié)流量5080NL/min，同時測溫、取樣，加入硅石2 kg/mm，調整爐渣堿度R=1 .21 .5。w 測溫、取樣后VD加蓋密封，抽真空。w 真空泵啟動期間，調整氬氣流量保持30 40NL/min。w 真空保持時間：真空啟動后，工作壓力達到67 Pa時，保持時間15min。w 真空保持期間調整氬氣流量 70NL/min左右，并通過觀察孔觀察鋼水沸騰情況，及時調整，保持均勻沸騰。w 終脫氧后解除真空、開蓋、測溫，軟吹1525min，氬氣流量 70-100NL/min左右，控制渣面微動為

30、宜。w 軟吹結束后，測溫、取樣，加保溫劑出鋼，出鋼溫度15301540。VOD 工藝以冶煉超低碳不銹鋼為例w 初煉爐將碳控制在0.20.5，P<0.03%以下； 鋼液溫度為1630；w 初煉爐除渣后，將VOD鋼包吊入真空室，接底吹氬，開始抽真空，此時溫度1550-1580;w 當真空度達到1320kpa時，開始吹氧脫碳；w 碳含量降低的同時，提高真空度，保鉻不氧化；w 當碳合格時，停止吹氧，加大真空到100Pa以下，并加大攪拌，進一步脫碳，鋼液溫度達到16701750；w 加合金、微調成分、加鋁吹氬攪拌幾分鐘后，破真空澆鑄。VD（VOD、VHD、VAD）的特點（1）精煉強度受鋼包凈空度的

31、嚴格限制通常，完成鋼液脫氣處理，要求鋼包的凈空高度³ 600mm；進行鋼液碳脫氧工藝，需凈空高度³900mm;吹氧脫碳，要求凈空高度1.01.2m。鋼水脫碳反應強度受到鋼包凈空高度的嚴格顯著，VD爐脫碳周期較長（一般為4045min），整個處理周期為7590min（2）受包蓋、爐渣等物理因素的影響，真空脫氣效率有所降低脫氣處理2025min，鋼水氫含量可達到2ppm，N含量波動在（3045）ppm。氬氣消耗量也高于RH工藝。（3）真空條件下實現(xiàn)鋼渣反應，有利于脫硫和脫氧VD處理工程中，鋼中氧可從100ppm降低到20ppm；硫含量可從0.01%降低到0.0015%以下，平均

32、脫硫率可達84VOD法在生產實踐中的應用上海大隆鑄鍛廠從德國萊寶（leybold）公司進口1臺15tVODC的關鍵設備和技術軟件。采用電爐初煉鋼水經VODC精煉了超低碳不銹鋼、中低合金鋼和碳鋼，氫含量小于 3ppm，氧小于6.5ppm，不銹鋼中鉻的回收率達9899。VODC精煉工藝成熟，控制容易，適應中小型鋼廠和鑄鋼廠的多鋼種、小噸位精煉生產需要。撫順特鋼有30tVOD爐，采用EAFVOD技術精煉不銹鋼，可使H£2.58ppm，TO£41.9ppm，鉻回收率達到99.5%，脫硫率64.2%，精煉高碳鉻軸承鋼TO£12.13ppm3.4 RH真空精煉 w Ruhrs

33、tahl 公司和Heraeus公司1957年開發(fā)的。w 也稱鋼液循環(huán)脫氣法，將鋼液提升到一容器內處理。w 不要求特定的鋼包凈空高度，反應速度也不受鋼包凈空高度的限制w 主要冶煉高質量產品，如軸承鋼、IF鋼、硅鋼、不銹鋼、齒輪鋼等。w 國內RH設備主要依靠進口。RH工藝特點反應速度快，表觀脫碳速度常數kC可達到3.5min-1。處理周期短，生產效率高，常與轉爐配套使用。反應效率高，鋼水直接在真空室內進行反應，可生產H0.5×10-6，N25×10-6，C10×10-6的超純凈鋼?？蛇M行吹氧脫碳和二次燃燒進行熱補償，減少處理溫降；可進行噴粉脫硫，生產S5×1

34、0-6的超低硫鋼。RH工藝參數w 處理容量：大爐子比小爐子好(50t以上)；w 處理時間：鋼包在真空位的停留時間； Tc/Vt Tc允許溫降， Vt平均溫降/min；w 循環(huán)因數：C(t/min).t(min)/Q (ton) 循環(huán)流量、 t脫氣時間、 Q處理容量w 循環(huán)流量：主要由上升管與驅動氣體流量決定；w 真空度：60100pa；w 抽氣能力。RH真空工藝過程w 出鋼后，鋼包測溫取樣；w 下降真空室，插入深度為150-200mm；w 起動真空泵，一根插入管輸入驅動氣體；w 當真空室的壓力降到2610kpa后，循環(huán)加??；w 鋼水上升速度為5m/s、下降速度為12m/s；w 氣泡在鋼液中將氣

35、體及夾雜帶出。 RH精煉效果影響因素（1）極限真空度與抽氣速率國際發(fā)展趨勢：提高真空泵的抽氣能力，使RH達到極限真空度（66.7Pa）的抽氣時間縮短到2min（2）鋼水循環(huán)流量Q進一步提高鋼水的循環(huán)流量Q。Q決定于下降管內徑D，真空室內鋼水深度H和吹Ar的氣體流量G。（3）表觀反應速度常數kxRH精煉效果影響因素（4）頂吹供氧強度和槍位控制向RH內吹入純氧，可以提高RH在高碳低氧區(qū)內的脫碳速度，有利于提高RH的初始含碳量。RH內鋼水碳氧比C/O£0.66時，RH脫碳的限制環(huán)節(jié)是鋼水中碳的擴散； C/O ³0.6時，熔池內氧的傳質速度決定了脫碳速度。（5）脫硫劑成分及噴粉工藝

36、控制提高脫硫劑中CaF2的配比至40，增加脫硫劑用量，有利于提高RH脫硫的效果，適宜冶煉S£10ppm的超低硫鋼。RH的發(fā)展w -OB (Oxygen Blowing)，真空室下部吹氧脫碳w -KTB (Kawasaki Top Blowing) 日本川崎，頂吹氧燃燒CO，補償溫降。w -PB(Powder Blowing)，真空室下部噴粉脫P、S。w -KTB/PBRH新技術（1）防止RH脫氣設備結渣結渣主要在吹氧脫碳期間形成，需要定期燒渣來清理結渣。Technolmetal公司把最初由ATZEVUS公司開發(fā)的卵石加熱裝置經過進一步改進，用在RH真空脫氣設備上原理是在反應爐的脫碳反

37、應期間，用CO燃燒生成CO2發(fā)出的熱量來阻止結渣的形成，并以與反應氣體逸出的相反方向噴入熱空氣來實現(xiàn)這一目的（2）水冷RH裝置最近，Technometal開發(fā)了一種RH裝置，僅底部為耐材內襯該裝置是從清除結渣問題，使耐材消耗降至最少及減少總操作費用等方面來考慮的也能減少一些環(huán)境問題在很大程度上是以Fuchs公司的電弧爐車間的水冷廢鋼預熱豎爐所獲得的經驗為基礎設計的（3）吹氧、噴粉和用煤氣加熱的可更換的聯(lián)合噴槍主要特征是該噴槍的定型設計，能使操作者僅“插入”特定操作方式所需的那部分噴槍。靈活方便可節(jié)省能源和維修費用，噴槍壽命也可延長RH新技術RH法在生產實踐中的應用日本山陽鋼廠將LF與RH配合生

38、產軸承鋼，形成EFLFRHCC軸承鋼生產線，鋼中總氧量達到5.8ppm。LFRH法首先利用LF爐將鋼水升溫，利用LF攪拌和渣精煉功能進行還原精煉，使鋼水脫硫和預脫氧，然后在RH中進行脫氫和二次脫氧寶鋼RHOB的冶煉效果較理想，脫氫率為5070，脫氮率為2040，一般情況下，經RHOB處理后H£2.5ppm，C£30ppm，鋼中夾雜物去除率一般能達到70，總氧£25ppm。同時RH中合金處理可以提高合金的收得率和控制的精確度，C、Si、Mn的控制精度能達到±0.05，鋁的精確度可達0.0015%3.5 CAS、CASOB精煉工藝工藝優(yōu)點：· 鋼液

39、升溫和精確控制鋼水溫度· 促進夾雜物上浮，提高鋼水純凈度，可控制酸溶鋁£0.005%,鋼水TO降低2040· 精確控制鋼液成分，實現(xiàn)窄成分控制，可提高合金收得率2050· 均勻鋼水成分和溫度· 與喂線配合，可進行夾雜物的變性處理· 冶煉節(jié)奏快，適合轉爐的冶煉節(jié)奏。CAS和CAS-OB O2CASOBw CASOB在原CAS站增設吹氬提穩(wěn)功能，增設的氧槍安裝在隔離罩的中心，采用頂吹自消耗型氧槍，鋁及其它合金由加料口直接投到鋼水面w 放熱劑主要是鋁，提溫時采用連續(xù)供鋁方式w 升溫速度快，熱效率高；612/min，升幅可達100，終點溫度波

40、動±£5w 設備投資少，操作成本低和控制過程簡便、快速、準確w OB后續(xù)的CAS處理，保證了吹氧后大量細小Al2O3夾雜的上浮和快速去除，保證了鋼水質量不受吹氬的影響w 當溫度較高時可不作OB處理CASOB的操作工藝（1）吹氬升溫和終點溫度控制在吹氧過程中連續(xù)加入鋁丸，控制Al/O2比是避免鋼中C、Si、Mn等元素燒損和控制鋼中酸溶鋁含量的關鍵技術。采用溶解鋁氧化升溫工藝，屬于體相加熱，熱效率高于90。通常每噸鋼水升溫1，耗鋁量為350450g。升溫速度快，整個CASOB處理周期為1116min，可與轉爐生產節(jié)奏相匹配。(2)吹Ar工藝與夾雜物去除采用加鋁升溫，鋁氧化生成大

41、量Al2O3夾雜，并可能使鋼中鋁含量升高。在加熱過程中精確控制Al/O2比及攪拌強度；升溫后保證一定時間的吹Ar攪拌，促進夾雜物上浮。（3）合金微調工藝出鋼時，對鋼水成分進行精調，并取鋼水樣進行快速分析，根據化學分析結果，在CAS處理中補加合金進行鋼水成分的最終調整，實現(xiàn)窄成分控制。CASOB的冶煉效果w 加熱；升溫速度56/min；w 鋼液成分：吹氧前后變化不大；w 鋼水潔凈度：O基本不變，可降低N含量。CASOB對鋼中夾雜物的影響w 在吹氧后鋼中夾雜物含量基本與處理前持平，但經CAS處理后夾雜物含量非常低w 鋼中總氧含量在OB處理后略有上升，在CAS處理后與未經OB直接進行CAS處理的鋼水

42、具有相同的水平w 新日鐵和國內各廠家的操作實踐證實：OB提溫不會對最終成品鋼水帶來質量影響CASOB對鋼水成分的影響w Si和Mn有一定的氧化傾向w S和P稍有回復w C和N沒有出現(xiàn)大的波動w 這些變化可在后續(xù)CAS處理中進行補充和調整影響CASOB升溫速度的主要因素（1）Al高的Al過量系數（指Al/O2供入的化學當量的比值)可以大大提高升溫速率和加熱效率（2）吹氧量高的供氧強度是快速升溫的保障意大利TALANTO廠300t鋼包吹氧流量25004000m3/h過量吹氧可能造成鋼水氧化；但可通過調整底吹氬量解決，底吹氬量增加，鋼水循環(huán)速度加快，氧鋁反應成分，鋼水不易氧化；強攪拌條件下，發(fā)熱劑高

43、效燃燒，傳熱條件良好，升溫速度提高（3）氧槍槍位低槍位增加了射流的沖擊強度，造成更大的、同時被鋼水包圍的火點區(qū)，熱損失少但槍位過低，氧槍熔損加劇，槍位控制困難，提溫效果也將受到影響50800mm可控槍位范圍內，200500mm槍位比較理想（4）鋼包容量、發(fā)熱劑種類、原始鋼水成分、隔離罩尺寸CASOB吹氧操作注意的主要問題（1）鋼水過氧化和有益元素的損失解決方法：增加底吹氬流量，控制頂吹氧流量，增加鋁的過量系數（2）氧槍燒損使用不銹鋼鋼管外襯高鋁質耐火材料（3）隔離罩壽命控制合適的槍位防止噴濺過度，盡可能將火點區(qū)包圍在鋼水中減少對罩襯的直接輻射吹氧前先加入部分鋁，減少表面FeO的大量富集CASO

44、B研究工作進展（1）氧槍八幡廠開發(fā)了一種有惰性氣體包圍氧氣流股的雙套管噴槍，使氧氣流股包圍在惰性氣氛當中，并形成集中的吹氧點，在鋼面形成低氧分壓區(qū)，抑制了鋼水的氧化（2）吹氧前向鋼中添加鋁發(fā)熱劑與氧氣同時供向鋼水表面時，隔離罩內的鋼水和發(fā)熱劑同時氧化形成富含F(xiàn)eO的氧化渣層該渣層與連續(xù)添加的鋁發(fā)生反應，產生的熱量只能被表面的鋼水吸收，無法傳至下層鋼水氧化層還造成鋼水污染、脫碳和耐材損耗在吹氧前向鋼水表面添加0.5kg/t鋼鋁，發(fā)熱劑在1030s內在鋼水面形成發(fā)熱劑熔融層立即吹氧，同時投入發(fā)熱劑，如此鋁便得以優(yōu)先氧化，形成流動性良好的渣層，對鋼水無污染，也不侵蝕隔離罩，同時使產生的熱量順利向鋼水

45、內部傳遞（3）將頂吹氧槍下端置于由底吹氣體、頂吹氧在隔離罩內形成的發(fā)泡鋼水中進行吹氧在起泡的鋼水中吹氧可以實現(xiàn)高的熱效率和快速升溫必須借助鋼中碳的氧化生成大量的CO和O2氣體（4）采用恒定的底吹氬量，改變隔離罩插入深度CAS處理時插入深度200mm，OB處理時則為400mmCAS精煉遇到的問題w 部分鋼廠CAS精煉操作效果好，部分鋼廠效果差，甚至無法使用w 轉爐容量小，不適宜采用CAS3.6 噴粉工藝w 效果最好投資及使用成本最低也是最不好掌握的技術；可脫硫、脫磷、合金化、夾雜變性；工藝參數：w 噴槍插入深度；h=H(鋼液深)-hc(噴入深)；w 噴吹壓力：大于鋼液、爐渣及大氣壓；w 噴吹時間

46、：噴粉設備及鋼液容納粉劑的能力；w 供料速度：設備能力及鋼液化學反應速度；w 載氣能力與粉氣比。4 典型精煉設備的功能冶金效果5 我國爐外精煉技術的現(xiàn)狀和發(fā)展 爐外精煉工藝是現(xiàn)代鋼鐵生產過程中開發(fā)新品種、提高鋼質量的關鍵，也是生產潔凈鋼的重要環(huán)節(jié)。目前我國的爐外精煉設備和工藝除寶鋼等重點鋼鐵企業(yè)外，都還比較落后，精煉比僅為20%左右，鋼水真空處理的比例則更低，這些都制約了我國鋼鐵工業(yè)的發(fā)展。從現(xiàn)狀看，鋼鐵生產企業(yè)應該全面提高爐外精煉的比例，滿足質量和品種開發(fā)的需要。主要推廣應用的技術應包括以下幾方面ü 真空深脫碳工藝技術滿足超低碳鋼的需要，使得C0.0020%；深脫氧和夾雜物控制技術

47、。包括滿足鋼種需要的夾雜物變性技術、尺寸20mm的夾雜物控制技術、鋼包精煉渣改質技術、減少夾雜物總量的精煉工藝技術等；深脫硫精煉工藝技術，使得鋼中S0.0010%；精煉過程鋼水成分和溫度的精確控制技術；精煉過程控制模型的開發(fā)與應用；潔凈鋼生產技術；精煉過程氮的控制技術；爐外精煉和潔凈鋼生產用耐火材料的開發(fā)及使用壽命的提高研究；ü 滿足潔凈鋼要求的高精度、快速分析和檢測手段；ü 開發(fā)并優(yōu)化圍繞特殊產品需要的爐外精煉工藝技術。不斷開發(fā)特殊需要的、高規(guī)格、高要求同時也是高附加值的鋼鐵產品的煉鋼及爐外精煉工藝技術，為這些產品的開發(fā)提供技術支撐。這些鋼鐵產品主要包括取向硅鋼、高牌號無取向硅鋼、寬厚板、高合金油井管材、高難度盤條產品、超薄制罐材料等。ü 成套精煉設備和工藝技術（如LF、RH等成套技術）。這些技術的很多部分目前在寶鋼等鋼鐵企業(yè)已經得到很好的應用，應該在行業(yè)內大力推廣并完善。爭取在2010年左右，