浅析炉外精炼技术的应用和发展_李福明

实用科技

摘要：炉外精炼法能否成功地达到提高钢质量，增加产量的目的，首先要看所选用的炉外精炼设备是否能满足钢种要求，其次是考虑其技术经济效果是否合理，最后再根据各厂具体情况因地制宜地作出判断。为此，在确定上炉外精炼之后，先对炉外精炼设备进行选择，炉外精炼技术已成为当今世界钢铁冶金发展的方向，在此对于炉外精炼技术存在的问题及发展方向有必要进行探讨。

关键词：炉外精炼应用发展

0引言

钢的炉外精炼技术由本世纪50年代初问世至今，已创造有20多种方法。钢的炉外精炼又叫钢的二次冶炼，其目的是提高钢液纯度及改善钢锭结晶。因此，得到世界各国有关厂家的重视。我国钢的炉外精炼技术已有很大地发展，现在已能开发研制各种型式的炉外精炼成套设备，但与国外相比，技术水平仍有一定差距。

钢水炉外精炼是当前国内外炼钢工业的前沿新技术。随着纯净钢生产技术的进步和连铸技术的发展，以及降低生产成本的要求，炉外精炼工艺与设备迅速普及。日本、欧美等先进的钢铁生产国家，炉外精炼比超过90％，其中真空精炼比超过50％，有些钢厂已经达到100％。目前，在钢的生产中，为了提高钢的质量和产量，普遍采用各种新工艺和设备。炉外精炼就是这种措施之一。

1炉外精炼技术简介

20世纪炼钢技术中的革新，主要是纯氧顶吹转炉炼钢法和连续铸钢法。由于这些实用技术的采用，炼钢生产率飞速提高。炉外精炼技术是设置在转炉和连续铸钢间的连接工序，这一技术的实用化，大大提高并完善亨利贝塞麦发明的液态炼钢法。要提高铸钢生产的质量和产量，同样离不开冶金冶炼技术的发展。炉外精炼技术就是铸件生产中的适用技术之一。

1.1炉外精炼技术的功能。①脱氢、②脱氧、③脱碳、④脱硫、⑤非金属夹杂物的形态控制、⑥成分调整(添加合金)、⑦钢液成分及温度的微调及均匀化、⑧脱氮、⑨脱磷。针对上述功能，衍生出LF法、VD法、VOD法、RH法、SKF’法等炉外精炼设备。但对于各生产厂家具体使用哪种精炼设备，他们会综合考虑冶炼的钢种、生产量、粗／精炼的组合等，选择最适合的炉外精练法。

1.2电炉加钢包精炼炉双联工艺法简介。目前，电弧炉炼钢是铸钢件生产中最广泛的炼钢方法之一。这种方法是利用电弧产生的高温和热能熔化固体炉料，实现冶炼的目的。在电弧炉炼钢中为了清除钢液中的气体和夹杂物，通常通过脱碳反应形成钢液沸腾，对钢液激烈氧化。在下一步为了去除钢液中残余的氧，又需要对钢液进行脱氧，因此产生大量的夹杂物，这是电弧炉炼钢难以解决的矛盾。为了解决这一问题，经过冶金工作者多年努力，摸索出双联工艺法方案。即将原电弧炉炼钢的两大期——

—氧化期及还原期分别放在电弧炉和钢包精炼中进行，各自独立操作，以达到提高钢液的冶炼质量，提高生产率的目的。下面是双联工艺法的工艺流程：电炉加料——

—熔化——

—氧化——

—升温——

—出钢——

—LF炉接钢液——

—精炼还原——

—微调成分，调整温度——

—出钢——

—喂丝——

—钢液测温——

—钢液浇注。

1.3双联工艺法的产品质量。对几个采用双联工艺法的铸钢厂产品质量跟踪：①气体含量：[H]<3.5ppm，[O]<40ppm，[N]<80ppm；

②杂质含量：[P]<0.015%，[s]<0.0l%，si、Mn可控制在0.02%内，N i、M o、C u可控制在0.0l%内。

1.4材料性能。屈服强度增加7%～1l%；抗拉强度增加3%～6%，冲击韧度增加20%一45%；断面收缩率、伸长率基本无变化。夹杂物含量明显减少，分布形态多呈不连续状。

2炉外精炼技术经济效益分析

几家铸钢厂使用钢包精炼炉设备后，吨钢原材料消耗量均有所下降。如吨钢电耗，下降35kwh左右。但增加LF炉设备后，需配套增大水循环系统，除尘系统及其他投资，使得钢液冶炼成本增加。但钢液化学成分控制稳定，合金成分控制准确，钢液成分均匀。无偏析现象，钢液中气体、夹杂物控制较高，力学性能优良，铸件废品率大大降低。正基于上述原因，钢液成本总体上基本持平。

3发展炉外精炼技术需解决的问题及发展方向

炉外精炼技术已经应用40年，对提高钢的纯净度、精确控制成分含量及细化组织结构等方面都起了重要作用，使冶炼成本大幅降低，同时提高了钢的品质和性能。但在发展的过程中也出现了一些问题，有待于解决，使这项技术更加完美。

3.1实现炉外精炼工艺的智能化控制，根据来料钢水的各种技术参数，利用信息技术，制定最佳的精炼工艺方案，并通过计算机控制各精炼工序。精炼工位配备快速分析设备，实现数据网络化，减少热停等待时间。

3.2炉外处理设备将实现“多功能化”。在水钢精炼设备中将渣洗精炼、真空冶金、搅拌工艺以及加热控温功能全部组合起来，实现精炼，以满足超纯净钢生产的社会需求。

3.3开发高纯度、高密度、高强度的优质碱性耐火材料，以适应不同精炼炉的需要，注重产品质量的稳定性。耐火材料的使用条件应尽可能与炉渣相适应，最大限度地降低侵蚀速度。要根据精炼设备的实际情况形成不同层次的配套材料，研究开发保温和修补技术，提高炉衬的使用寿命。

3.4减少精炼过程的污染排放，精炼过程会产生大量废气，其中含SO2、Pb、金属氧化物、悬浮颗粒等，在真空脱气冷却水中含有固态悬浮物、Pb、Zn等，这些污染物须经企业内部的相关处理，把污染程度降低到符合排放标准后再排放，加强环境保护意识.

4我对现实中炉外精炼设备的认识和看法

4.1LF精炼炉的设备形式：分为钢包小车移动式和炉盖旋开式。机械设备包括：低压短网、组合横臂、石墨电极、桥架、移动小车、钢包、液压缸升降、碟黄夹紧、液压站、冷却水系统和Ar气搅拌系统。控制系统都是采用PLC控制、整个设备为全液压控制，包括液压升降缸、炉盖提升缸和电极夹紧缸。辅助设备有双线喂丝机和测温取样装置。该设备在国内运用时分成熟，不过在使用过程中Ar气搅拌时有吹不通的情况，主要是透气砖被钢渣堵塞了，现场通常采用二块透气砖同时吹Ar气，减少堵塞机率，另一种办法是采用顶吹Ar，但效果不如底吹Ar搅拌好。我希望在今后Ar搅拌方面会有新的技术突破。

4.2VD、VOD精炼炉的设备形式：分为罐盖车移动式和罐盖旋开式机械设备包括：真空罐、真空罐盖、罐盖车及罐盖提升机构、真空管道系统、真空泵系统、冷却水系统、吹氩系统、压缩空气系统。VD 与VOD的区别：VOD多1项吹氧升温，要求真空泵的抽气能力要足够大，一般都采用蒸汽喷射泵形式，不仅战地面积大，而且必须配蒸汽锅炉，设备运行成本和投资都很大。主要在大型企业中使用。VD 炉主要是抽真空，钢水在真空下（67Pa）以下，钢水中的杂质上浮到表面，加上吹Ar搅拌，钢水质量得到提高。VD炉由于抽气量小，在20吨以下的炉子大多采用机械泵组，配上二级除尘和冷却烟气的管道，就能采用机械泵组抽气，现在机械泵组都选用罗茨真空泵和水环真空泵组成，将抽气能力、抽气速度和使用寿命大大提高，与蒸汽喷射泵的抽气能力相差还比较大。我希望机械泵组在抽气能力和降噪方面有更大的突破。

4.3电渣炉的设备形式：分为双支臂单工位和单支臂双工位。在实践中普遍采用双支臂单工位形式机械设备包括：单相低压短网、立柱、旋转横臂、升降丝杆、对中装置、结晶器、底水箱、假电极、自耗电极、冷却水系统、除尘系统，电渣炉主要环节有:开始启弧造渣、结晶器水温控制以及交换电极时形成的断层，最不好解决的是断层问题，通常一个结晶锭需要交换两次以上自耗电极，在工厂我们做过一个实验，将一根很长的自耗电极再重熔炼成一个结晶锭，结果失败了，主要原因是自耗电极长了以后，增加了短网压降，不仅电能白白的损失，而且重熔效果很不好。在生产过程中它浪费能量是最多的。短网由变压器、低压铜排、水冷电缆、导电横臂、假电极、自耗电极和底水

浅析炉外精炼技术的应用和发展

李福明（重庆特钢设计院有限公司）

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箱组成，在整个短网中假电极和自耗电极采用钢制材料。自耗电极是随着产品而定无法改变。假电极要与自耗电极相连。一般采用直接焊接的方法，另一种是用对夹式，但只适合于专用的自耗电极，目前假电极有两种形式，一种是普通的钢棒，另一种就是水冷钢管，效果不错，但装夹又不方便，我希望电渣炉在假电极方面会有重大突破。

5展望

世界炼钢技术的进展集中表现在炼钢炉前、后工序的发展变化，即铁水预处理、炉外精炼技术以及一些新的炼钢生产的最佳工艺流程的出现和发展。在发展上述精炼技术的同时，对于整个精炼和凝固过程还必须考虑工艺上的灵活性和连续性。为了获得最佳的精炼效果和过程的动态控制，杂质元素精确地在线测定和最终快速测定是必要的。因此，炉外精炼技术在今后若干年中将会获得较快的发展。

参考文献：

[1]RH炉是一种重要的炉外精炼方法：中国炼钢技术网.

[2]高泽平，贺道中主编.炉外精炼，冶金工业出版社，2005.

[3]炉外精炼知识讲座：中国冶金装备网.

摘要：如何能使低度白酒保持质量稳定，成为白酒低度化急需解决的问题。

关键词：保持品质低度浓香型白酒

当前，由于人们健康意识逐步提高，白酒消费观念也发生了转变，白酒消费正逐步由高度向低度化方向发展。但随着近年来低度白酒的涌现，不断出现高度白酒加“浆”降度勾兑的低度白酒在贮存一段时间后(通常需一年或更久，因酒而异)出现酯类物质水解，并导致口味寡淡、回味缩短、浑浊、甚至出现水味等现象的问题已逐步成为白酒行业关注的焦点，由于酒中主要香味成分含量降低，酒中的微量香味物质失去原有的协调平衡，导致这些结果的产生，这些问题严重影响了低度白酒的质量，并给企业带来了巨大的经济损失，同时不可避免的制约了白酒低度化的发展。因此，如何能使低度白酒保持质量稳定，成为白酒低度化急需解决的问题。[1-2］

我公司自1995年就开始了低度浓香型白酒的研发；针对这个问题，我们做了大量的试验和研究。首先我们采用先进的气相色谱仪，对不同时段的低度浓香型白酒进行大量的微量成分分析，根据试验的结果，总结出了低度浓香型白酒随时间变化的基本规律，又根据化学平衡的基本原理，找到了解决低度浓香型白酒保持质量稳定的办法。白酒中的水解反应和酯化反应是可逆反应；运用紫外线除杂工艺促进了络合物的生成和酯化反应，从而减弱了酯化反应的逆反应——

—水解反应，对于保持低度酒的酒质起到了保护作用。浓香型大曲酒在发酵过程中主要是有己酸菌、乳酸菌、细菌、放射线菌等菌种分解产生出呈香呈味物质，然而，在经过蒸馏后有益菌和杂菌对酒体的风格形成都变成了危害，造成酒体的纯净度不够，杂味较多。而经过紫外线除杂的酒体醇和柔软，甘爽醇净，试验表明经过紫外线除杂的浓香型白酒贮存2年后的酒体比直接贮存3年的酒体更醇正，酒质有明显提升。所以我们把紫外线除杂工艺运用到解决低度浓香型白酒的质量稳定中来。

1试验仪器及方法

1.1试验仪器

气相色谱仪：安捷伦6890N型（美国），FID检测器，8位自动进样器。

色谱柱：cp-wax57毛细管柱，柱长50m，内径0.25mm，膜厚

0.2um。

1.2试验方法

本试验运用紫外线除杂工艺对基础酒的品质进行改善。基础酒的质量是保证产品质量的先决条件。紫外线除杂技术主要从两个方面对酒体的改良：1、杀菌；2、催化老熟。然后再对浓香型白酒的典型风格不足之处，采取调味方法加以补充，我们选择的是采用酸度较大的调味酒参与进行低度浓香型白酒的勾兑。并用未经紫外线除杂的基础酒、普通调味酒加纯净水勾兑，作为对比酒样样品分析。

1.3试验材料

1#样品：未经紫外线除杂的基础酒、普通调味酒加纯净水勾兑；酒精度35%vol。装入玻璃瓶中常温下密闭贮存，定期取样用气相色谱测定其中的微量成分含量，检测时间为一年。

2#样品：经紫外线除杂后的基础酒、酸度较大的调味酒加纯净水勾兑；酒精度35%vol。装入玻璃瓶中常温下密闭贮存，定期取样用气相色谱测定其微量成分含量，检测时间为一年。

2试验结果与分析

2.1试验结果

因为己酸乙酯是浓香型白酒的主体香型，所以本文重点研究这两种酒样己酸乙酯含量随着储存时间变化的情况。

通过色谱分析，两种酒样的己酸乙酯含量变化情况见图1。

从图中可以发现1#样品的己酸乙酯含量变化较大，2#样品的己酸乙酯含量变化较为缓和。故2#样品随储存时间变化质量保持的更稳定。

2.2试验分析

通过试验发现，1#样品的己酸乙酯含量变化较大，不利于低度酒品质的保持，所以在调味法补充过程中，运用经过紫外线除杂后的基础酒和酸度较高的调味酒来勾兑的2#样品能够更好的保持浓香型白酒的质量稳定。

低度白酒水浓度大，白酒中的已酸乙酯由于含量高水解反应的速度相对较快，其它的酯类成分相对比较稳定；而已酸乙酯是浓香型白酒的主体香，它的大量损失会严重影响浓香型白酒的质量；所以解决低度浓香型白酒酒质不稳定的关键是延缓已酸乙酯的水解；因此，我们有针对性地选择使用紫外线除杂后的基础酒和酸度较高的调味酒来对低度浓香型白酒进行补充调味，可以抑制酯的水解，保证了低度白酒的内在质量[3]。

3结论

通过本试验发现酸度较大的调味酒对已酸乙酯的水解起到了比较明显的抑制，已酸乙酯含量随时间不再出现较明显的改变。所以，在低度浓香型白酒的勾兑过程中，通过使用紫外线除杂工艺及有针对性的选择使用酸度较高的调味酒参与进行低度浓香型白酒的勾兑，能有效的达到稳定和保持浓香型低度白酒酒质的目的。

参考文献：

[1]曾祖训.讨论白酒香味成分与质量风格的关系[J].酿酒2002.

[2]蔡心尧，尹建军.介绍一种用于白酒分析的新型毛细管色谱柱.酿酒，2000.

[3]王浩.保持低度浓香型白酒质量稳定技术的研究.酿酒科技2007.

如何保持低度浓香型白酒的品质孙丽王化斌（安徽双轮酒业有限责任公司）

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