炉外精炼与炼钢、连铸的匹配
炼钢连铸工艺流程介绍
主要方法：采 用脱硫、脱磷、
脱碳等方法
设备：铁水预 处理设备，如 脱硫罐、脱磷
罐等
效果：提高铁 水质量，降低 钢中杂质含量， 提高钢的力学 性能和耐腐蚀
性
转炉炼钢原理：利用高温熔融的钢水与氧气反应，生成铁水与钢渣
转炉炼钢设备：包括转炉、氧枪、钢包等 转炉炼钢过程：将铁水倒入转炉，加入氧气进行反应，生成铁水与钢渣， 然后进行钢渣分离和钢水精炼 转炉炼钢优点：生产效率高，产品质量好，成本低，环保性能好
连铸机的维护：定期检查、维护和 保养，确保连铸机的正常运行
提高生产效率：采用先进的自动化技术，提高生产效率，降低生产成本 节能减排：采用节能环保技术，减少能源消耗，降低环境污染 提高产品质量：采用先进的工艺技术，提高产品质量，满足市场需求 智能化发展：采用先进的智能化技术，实现生产过程的智能化控制，提高生产效率和产品质量
工艺流程：钢液在炉外精炼 设备中进行脱硫、脱氧、脱
碳等处理
优点：提高钢液质量，减少 杂质，降低成本，提高生产
效率
连铸工艺：将钢水连续铸造成钢坯 的工艺
关键技术：连铸机的设计、控制和 维护
连铸机的类型：立式连铸机、卧式 连铸机等
连铸机的工作原理：钢水通过连铸 机，冷却凝固成钢坯
连铸机的控制：温度、速度、压力 等参数的控制
切割速度：根据铸坯尺寸和材质选择合适的 切割速度
切割温度：控制切割温度在1000℃左右， 防止铸坯过热或过冷影响切割质量
切割后处理：切割后对铸坯进行冷却、打 磨等处理，保证铸坯表面光滑、无毛刺
切割质量控制：定期对切割设备进行维护和 校准，确保切割质量稳定可靠。
目的：去除铁 水中的杂质和 气体，提高铁
电炉炼钢原理： 利用电弧热能 熔化废钢和铁 水，生产出钢
炉外精炼工艺技术进展终稿
炉外精炼技术的进展摘要随着科学技术的迅速进展，钢材性能和质量愈来愈被重视，钢材质量要紧包括钢材的干净度、均匀性能和高的精度。
而类炉外精炼方式正是取得高纯度、高均匀性和高精度钢材的重要方法。
本文论述了炉外精炼技术过去的进展，现状及进展趋，应用和以后炉外精炼技术进展所面临的几个要紧问题。
前言最近，随着时期的不断进步，炼钢炉容量不断扩大，超高功率电炉的普遍应用，直流电弧炉的显现，持铸钢技术的迅速进展和生产多种特殊钢和合金（超低碳不锈钢，超纯铁素体钢等）的需要，炼钢方式发生了大转变，由一步炼钢进展为两步炼钢，即炉内初炼和炉外精炼。
炉外精炼技术之因此有了较为迅猛的进展，由于其能够提高钢质量和产量，降低本钱，改善劳动条件等优势。
为了增强在国内和国外市场上的竞争力，进展新的工艺是有必要的。
这些工艺必需是经济的。
目前，型的炼钢炉是一个废钢熔扮装置，在炼低合金钢的情形下，在炉中脱碳和脱磷和升温到符合出钢要求，其全精炼进程都是在钢包中进行的，进而提高了炼钢设备的生产能力。
通过炉外精炼技术可冶炼出具有高质量特的钢种知足实际需要，具体要求如下：①精准操纵成份以保证力学性能的稳固。
②减少钢中硫、磷含量以改善冲击性能、抗层状拉裂性能、热脆性，并能减少中心偏析和避免连铸坯的表面点。
③减少钢中氧、氢、氮含量以减少超声波探伤缺点、条状裂纹等，而且能改善钢材的制管性能。
④利用先进技术精炼钢液以知足对钢质量的各类特殊需要。
例如，操纵硫化物夹杂形态以避免轻质裂纹。
⑤操纵夹杂物的形状以改善钢的深冲性能和钢的加工性能。
⑥脱碳到极低程度，以提高钢的深冲性能、电磁性能和耐侵蚀性能。
⑦避免钢水的二次氧化和从头吸气，以避免炉外精炼的成效前功尽弃。
炉外精炼的产生和进展与国民经济的需要和科学技术的进展水平是分不开的。
在很早以前，人们就产生了利用真空去除钢中气体的方式，如1860年英国贝赛迈尔就曾有过罐内钢桶去气的假想，1884年英国艾特肯也曾提出过提升法（类似DH法）；1932年捷克人科贝尔曾提出并实现了带盖钢桶去气法。
炼钢-连铸流程的炉机匹配
炼钢-连铸流程的炉机匹配陈若冰;齐欢【摘要】根据对钢厂炼钢-连铸流程中各工序的功能及相互关系的分析，建立炼钢-连铸流程简化模型，从理论上分析转炉和连铸机主要参数应满足的衔接匹配要求。
在中冶连铸公司炼钢厂实际数据的基础上，借助Matlab仿真工具归纳比较不同物流瓶颈下可采取的炉机参数改进方案的利弊与匹配效果，提出进行炉机匹配的一般性改进方法和选择方案。
最后，将其应用在中冶连铸公司炼钢厂的实例中，为其制定适应该厂的最佳炉机参数改进方案，在保证生产安全与流畅的前提下实现炉机参数的良好匹配。
%According to the analysis of functions of the procedures in the steelmaking-casting process and the relationship between them, a simplified model of converting-casting process was established and the requirements for the main parameters of converters and continuous casters to be matched with each other theoretically were proposed. Based on the testing data from the steel plant of MCC (China Metallurgical Corporation), the pros and cons of the possible optimizing schemes for the parameters were stimulated and compared when there were different bottle-neck procedures in the process and a generalized way was proposed to achieve the matching between converters and continuous casters. And a specific plan for the plant of MCC was also raised, not onlyto achieve a better match between its converters and continuous casters, but also to guarantee the safety and fluency of process.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(042)006【总页数】7页(P1650-1656)【关键词】炼钢-连铸系统;炉机匹配;参数优化【作者】陈若冰;齐欢【作者单位】华中科技大学控制科学与工程系,湖北武汉,430074;华中科技大学控制科学与工程系,湖北武汉,430074【正文语种】中文【中图分类】TF758随着钢铁技术的快速发展，钢铁生产的设备与技术都发生了显著变化，在这样动态更新的过程中，工序的匹配程度已成为影响系统运行效率的重要基础。
炉外精炼的方法
炉外精炼的方法LD为转炉，LF为钢包精炼炉，VD为真空脱气装置，WF为喂丝，CC为连铸。
电炉炼钢工艺：工艺一般都是三期，可分为熔化期氧化期还原期。
原理:电炉炼钢.电炉炼钢是利用电能来作热源进行冶炼. 常用的电炉有电弧炉和感应炉两种,而电弧炉炼钢占电炉炼钢产量的绝大部分.一般所说电炉就是指电弧炉. 电炉可全部用废钢做为金属原料,可冶炼力学性能和化学成分要求严格的钢,如特殊工具钢,航空用钢和不锈钢等. 电炉按所有的炉衬分为酸性和碱性两种.目前主要用碱性电炉,这种炉子可以有效地祛除钢中的硫,这是其他炼钢方法所欠缺的.随着世界钢铁生产的发展,电炉钢的比例不断提高,目前占世界钢产量的30%左右,尤其以电路-连铸-连扎为特点的电炉短流程工艺的确立,使电炉钢得到了很大的发展。
LF—为钢包精炼炉，利用电极加热，底吹氩搅拌；进行成分和温度调整；主要用于钢水脱硫和升温；LF对钢包没有特别要求；一般和电炉、转炉、VD均可匹配。
VD—真空脱气钢包精炼炉，主要用于钢水脱氢和脱氮；VD处理时是带渣操作，会发泡，因此要求钢包要有一定的净空，一般在1000mm左右，可以防止钢水溢出。
所以钢包最好为瘦长型。
处理时间长，一般和电炉、转炉匹配。
RH—为真空循环脱气精炼炉，主要用于钢水脱氢，通常配有氧枪，用于脱碳和升温；RH处理时要求真空槽能进入钢包内，使得环流管插入钢水中。
由于钢包是倒梯形的，所以真空槽不能无限度下降的。
因此要求钢包净空短，一般在300mm左右就可。
所以钢包最好为矮胖型。
处理时间短，一般和转炉匹配。
VD (Vacuum Degassing)精炼法，是将电炉、转炉的初炼钢液置于密闭罐内抽真空，同时钢包底部吹氩搅拌的一种钢液真空处理方法。
在电炉、转炉中经过熔化、初步吹炼，再置于真空罐内（真空室）通过钢包底吹氩搅拌加真空脱气过程，以获得纯净的钢液。
VD炉一般与LF炉相匹配，分别由LF炉上完成成分、温度的调整，由VD炉完成脱气、搅拌等任务。
炉外精炼和连铸技术的进展
（ ）铁矿 石 被 三 大公 司控 制 （ 大 利 亚 必 和 １ 澳
必拓 、 力拓 和 巴西 Ｃ Ｒ ； Ｖ Ｄ）
（ ）焦炭 主要 由 日本 、 ２ 波兰 和 中 国出 口 ；
（ ） Ｒ 有取代 废 钢 的趋 势 ， ３Ｄ Ｉ 但其 严 重短 缺 。 欧 盟 的 贸易 发散 可 能 变得 很 重 要 ， 需 要 对 但
开 发， 纽柯开 发 的 Ｃ ｓｉ ａｒ ｔｐ薄带 连铸 的最新 进展
等。
氧增加）或者温度降低时， ， 例如浇铸期间 ， 氧化物
夹 杂 随 着 氧 的溶 解 度 的 降低 而 析 出 ， 产 生 内生 便
夹杂物。
１ 欧 盟钢 铁 工 业 面 临 的挑 战
近年来， 中国钢 铁 工 业 的 飞速 发 展 导致 了 钢
经 过 了各 个 发 展 阶段 后 ， 目前 主要 有 两 种 脱
气 工 艺 ： 环脱 气 （ Ｈ） 循 Ｒ 和真 空脱 气 （ Ｄ） Ｖ 与Ｒ Ｈ工 艺 相 比， Ｄ 工 艺 具 有 如下 特 点 ： Ｖ 增 维普资讯源自炉外精炼和连铸技术 的进展
・ ５・ ４
２０ ０４年 ６月 ２ ￣２ ４ ５日召开 ， 与会 代表 １Ｏ人 。会 ３
议 共 分 ５个 部 分 ， ２项 内容 ， 及 了 炉 外 精 炼 的 ２ 涉
要 的参数 。 坯 内有 许多小 夹 杂物 ， 铸 除非 最终产 品
非常薄 ， 否则它们通常不会引起缺陷。 能引起某些
产 品 缺 陷 的 是 数 量 较 少但 尺 寸 相 对 较 大 的 夹 杂
计算 。 １ ５ ℃降至 １０ ℃（ 从 ５０ ００ 每次降 ５ ℃）进行 ｏ ， 凝 固计算， 利用 Ｓｈｉ ｃｅ 条件预测夹杂物的析出。 ｌ 计
炉外精炼工(初)判断
1、(初级工,判断题,中等,无,核心要素,标准库)采用炉外精炼技术时，允许在初炼炉中使用一些质量较差或价格较便宜的原料。
( )√2、(初级工,判断题,易,无,核心要素,标准库)采用炉外精炼技术有利于产品质量的提高。
( )√3、(初级工,判断题,中等,无,核心要素,标准库)RH精炼测量渣层厚度可以修正所估钢水量，决定插入管的插入深度。
( ) √4、(初级工,判断题,中等,无,核心要素,标准库)气体搅拌可以通过控制气体流量的办法来控制钢液的搅拌强度。
( )√5、(初级工,判断题,中等,无,核心要素,标准库)氢、氮原子在钢液中的扩散速度是一样的。
( )×6、(初级工,判断题,中等,无,核心要素,标准库)驱动气体小管在上升管中的高度对钢水循环量的大小没有影响。
( )×7、(初级工,判断题,中等,无,核心要素,标准库)钢和生铁都是铁碳合金。
( )√8、(初级工,判断题,易,无,核心要素,标准库)钢中的主要元素是Fe、C、Si、P、S。
( )×9、(初级工,判断题,易,无,核心要素,标准库)炉外精炼不但可以提高钢产品质量，还可以协调上下工序。
( )√10、(初级工,判断题,易,无,核心要素,标准库)炉外精炼也称二次精炼。
( )√11、(初级工,判断题,中等,无,核心要素,标准库)CAS-OB处理钢水时具有脱氢功能。
( )×12、(初级工,判断题,易,无,核心要素,标准库)CAS-OB精炼法具有搅拌、升温的功能。
( )√13、(初级工,判断题,易,无,核心要素,标准库)LF炉不具备合金微调的功能。
( )×14、(初级工,判断题,易,无,核心要素,标准库)LF炉的炉盖基本上类似于电弧炉炉盖以上的结构，供电及控制系统与电弧炉相同。
( )√15、(初级工,判断题,易,无,核心要素,标准库)LF炉钢水升温法是采用电弧加热法。
( )√16、(初级工,判断题,中等,无,核心要素,标准库)LF炉精炼可以有效地去除夹杂物。
4 炉外精炼与炼钢、连铸的匹配
本次课内容
合理匹配的必要性 炉外精炼技术匹配要求 匹配的原则 匹配模式
合理匹配的必要性
现代化炼钢厂的工艺流程， 转炉：（高炉铁水）—铁水预处理—转炉吹 炼—炉外精炼—连铸（长流程） 电弧炉：废钢预热—超高功率电弧炉—炉外 精炼—连铸（短流程） 上述步骤一环连一环，必须匹配好，才能获得 高的生产速率、好的产品质量和经济效益 。
脱碳
( 3 ）真空吹氧脱碳VOD，钢水循环真空处理 过程吹氧脱碳RH-OB 是真空下吹氧脱碳法的 一种，适于冶炼超低碳钢种 。 ( 4 ) VOD 与AOD 是针对熔炼不锈钢发展起 来的炉外精炼技术。
控温—电弧加热
( 5 ）具有电弧加热功能的精炼设备（精炼 炉）。常用者有三种：ASEA 一SKF 钢包炉 ，LF 型钢包炉，VAD 真空电弧加热脱气装 置。 见表4-3 书上181页
匹配的原则
目前多采用一对一的单通道设备配置模式： 一座冶炼炉+一套精炼设备+一台连铸机 专业生产一套产品 精炼周期、浇注周期均应略短于冶炼生产周 期 电炉+VD、VOD（补充电炉脱碳能力不足和 去除有害气体） 电炉+LF、喷粉、喂线、吹氩（缩短电炉周 期） 转炉+CAS-OB （采用周期短的、具有吹氩 搅拌和保护下合金微调、喂线等设备）
脱气
( 2 ）真空精炼（或称钢水真空处理）对脱除 气体最为有利，尤其对脱氢甚为有效。真空 处理可以使大部分特殊钢脱氢、脱氧、脱除 部分氮和降低夹杂，并且可以在真空下脱碳 生产超低碳钢种。 真空处理包括RH 、DH 、VD 。DH 、RH 占有 优势。DH 设备较复杂，而且是间断性的， 20 世纪80 年代以来采用者减少。而RH 设 备仍在发展。
转炉炼钢炉外精炼与连铸工艺
转炉炼钢炉外精炼与连铸工艺背景介绍转炉炼钢是一种常用的钢铁制造工艺，通过将生铁和废钢加入转炉，经过氧气吹吹炼炼钢，产出高品质的钢材。
然而，炼钢过程中的残留杂质需要进行进一步的精炼处理才能得到优质的钢材。
本文将介绍转炉炼钢后的炉外精炼工艺，以及钢水连铸工艺。
炉外精炼工艺炼钢后获得的钢水中仍然可能含有一定量的杂质，如硫、氧等。
这些杂质对钢材的性能有着不良影响，因此需要进行炉外精炼处理。
炉外精炼包括氧气吹炼、钢水搅拌、脱氧合金、脱硫合金等步骤。
氧气吹炼是炼钢后必不可少的处理步骤之一。
通过将氧气通入钢水中，可以氧化钢水中的杂质，提高钢水的纯度。
同时，氧气吹炼还可以促进钢水的温度均匀性，减少气泡等缺陷。
钢水搅拌钢水搅拌是通过机械手等设备对炉外的钢水进行搅拌，促使钢水中的气泡和杂质向上浮动，有助于去除杂质并提高钢水的均匀性。
脱氧合金脱氧合金是指向钢水中添加具有强还原性的合金元素，如硅、铝等。
这些合金元素可以与钢水中氧化铁等氧化物结合，减少钢水中氧的含量，提高钢水的纯度。
脱硫合金是指向钢水中添加具有高硫亲和性的合金元素，如镁、钙等。
这些合金元素可以与钢水中的硫结合，从而降低钢水中的硫含量，提高钢材的质量。
钢水连铸工艺钢水连铸是钢材生产中的一项重要工艺，通过将炉外精炼处理后的钢水连续铸造成坯料、板材等形状的半成品。
钢水连铸可以有效提高生产效率，减少钢材的能耗和生产成本。
连铸机连铸机是实现钢水连铸的设备，通常由结晶器、浇铸机、冷却装置等组成。
在连铸机中，经过炉外精炼处理的钢水被连续铸造成各种形状的半成品，如板材、方坯等。
在连铸过程中，钢水经过结晶器冷却凝固，逐渐形成坯料，然后通过浇铸机进行切割成指定长度的板材。
冷却装置可以控制板材的温度和结晶组织，保证最终产品的质量。
连铸优势钢水连铸具有生产周期短、成品质量高、生产过程环保等优势。
同时，连铸还可以减少人工操作，提高生产效率，是现代钢铁制造中不可或缺的工艺。
结语通过炉外精炼和钢水连铸工艺，钢铁制造厂可以生产出高品质、高效率的钢材产品，满足市场需求。
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匹配的原则
精炼周期< 冶炼炉和精炼设备匹配原则 冶炼周期 冶炼炉和连铸机的匹配原则 连铸机设计时要尽可能做到：( l ）连铸 机的浇注时间与冶炼、精炼的冶炼周期保 持同步； ( 2 ）连铸机的准备时间应小于冶炼、精 炼的冶炼周期； ( 3 ）当冶炼周期和浇注周期配合有困难 时要考虑增加钢包炉（LF ）来调节。
不同类型钢厂炉外精炼的匹配模式
大型钢铁联合企业 生产特点是：( l ）生产能力大，追求高的生产 效率和低的生产成本； ( 2 ）以生产高附加值产品（钢板）为主，具 备很强的深加工能力，提高产品的市场竞争能 力； ( 3 ）采用传统的高炉一转炉流程。 二次精炼工艺主要为CAS-OB 法和RH / KTB / PB 法。
根据产品类型、质量、工艺和市场要求的模式：
(l）生产板带类钢材的大型联合企业，采用传统的高炉-转 炉流程，生产能力大，追求高的生产效率和低成本。一 般配有两种类型的精炼站，即以CAS-OB 吹氩精炼和RH / KTB / PB 真空处理为主的复合精炼。 （2）以生产棒线材为主的中小型转炉钢厂，一般配有钢包 吹氩、喂丝、合金成分微调的综合精炼站 。 (3）电炉钢厂选择精炼方式有以下几种： l）生产不锈钢板、带、棒线的钢厂，一般采用AOD 精炼 方式，有的附有LF 或VOD / VAD 。 2）非不锈钢类的合金钢厂，则配以LFV 为核心的多功能 复合精炼装置。 3）普碳钢和低合金钢生产厂，则配以LF 为核心的多功 能复合精炼装置 。
炉外精炼方法选择及匹配模式
合理选择炉外处理方法，首先必须立足于 市场和产品对质量的不同要求，这是选 择炉外处理方法的基本出发点。 其次，还必须考虑工艺特性的要求和生产 规模、衔接匹配等系统优化的综合要 求。
常用的组合与多功能模式： ( l ）以钢包吹氩为核心，加上与喂丝、喷粉、 化学加热、合金成分微调等一种或多种技术相复 合的精炼站，用于转炉-连铸生产衔接。 ( 2 ）以真空处理装置为核心，与上述技术中之 一种或多种技术复合的精炼站，也主要用于转炉 一连铸生产衔接。 ( 3 ）以LF 炉为核心并与上述技术及真空处理等 一种或几种技术相复合的精炼，主要用于电弧炉连铸生产衔接。 ( 4 ）以AOD 为主体，包括VOD 、转炉顶底复吹 生产不锈钢和超低碳钢的精炼技术。
合理匹配的必要性
现代化炼钢厂的工艺流程，以氧气转炉 为例，一般为：（高炉铁水）——铁水预 处理——转炉吹炼——炉外精炼——连铸。 上述步骤一环连一环，必须匹配好，才 能获得高的生产速率、如下： l ）在功能上能相互适应，相互补充；能满足 产品的质量要求，且经济、实用、可靠。 2 ）在空间位置上要紧凑，尽量缩短两个环节 间衔接的操作时间，且不和其他操作干扰。 3 ）各环节的设备容量、生产能力要相当；要 适当考虑各环节在发挥潜在能力时也能相互适 应。 4 ）在操作周期上要能合理匹配，既不会经常 相互等待，又有一些缓冲调节的余地，以方便 生产组织和调度。
真空处理包括RH 、DH 、VD 。DH 、RH 占有优势。DH 设备较复杂，而且是间断 性的，20 世纪80 年代以来采用者减少 。而RH 设备仍在发展。
脱碳
( 3 ）真空吹氧脱碳，钢水循环真空处理 过程吹氧脱碳RH-OB 是真空下吹氧脱碳 法的一种，适于冶炼超低碳钢种 。 ( 4 ) VOD 与AOD 是针对熔炼不锈钢发展 起来的炉外精炼技术。
控温——电弧加热
( 5 ）具有电弧加热功能的精炼设备（精 炼炉）。常用者有三种：ASEA 一SKF 钢 包炉，LF 型钢包炉，VAD 真空加热脱气 装置 。
控温——化学加热
( 6 ）比较几种钢水的再加热方法，钢包 中用化学加热方法具有设备简便和热效 率高的优点，而且升温较快，CAS 一OB 是化学法加热成功的技术。
动力学条件的改善
( l ）几乎任何一种精炼工艺均有钢水的 搅拌以促进渣钢反应，均匀化学成分， 均匀钢水温度以及加速添加料的熔化与 均匀化。
脱气
( 2 ）真空精炼（或称钢水真空处理）对 脱除气体最为有利，尤其对脱氢甚为有 效。真空处理可以使大部分特殊钢脱氢 、脱氧、脱除部分氮和降低夹杂，并且 可以在真空下脱碳生产超低碳钢种。
短流程钢铁厂 基本特点是： ( l ）工艺紧凑，生产节奏快，效率高，产量大 ； ( 2 ）品种较单一，批量大，生产连续性强； ( 3 ）生产钢种的性能和成分要求比较低，容 易生产。 二次精炼工艺主要为CAS-OB （配转炉）, LF （配电炉）。
4
炉外精炼与炼钢、连铸的合理 匹配
本次课内容
炉外精炼技术的选择依据 合理匹配的必要性 匹配的原则 匹配模式
炉外精炼技术的选择依据
选择精炼工艺，应考虑产量（及炉子容 量）、钢的质量、钢种的特性以及采用 炉外精炼的经济效果，其中尤以适应钢 的质量要求为首要目的。
脱气、脱硫、脱碳、去 夹杂、控温、好的动力 学条件
特殊钢厂 生产特点如下： ( 1）生产品种多、规格多、批量小，生产计 划与销售市场密切结合； ( 2 ）产品质量要求严格，生产工艺比较复杂 ； ( 3 ）部分钢种的产品性能和加工性能有显著 的特点，需要特殊处理。 二次精炼工艺主要为LF-VD ( RH ）。对于生 产不锈钢，主要为VOD 或AOD 。