浅谈炉外精炼技术的应用和发展

浅谈炉外精炼技术的应用和发展
发表时间：2019-08-28T12:16:42.733Z 来源：《基层建设》2019年第16期作者：何志斌
[导读] 摘要：随着科学技术的不断进步，各行各业对于钢材的质量，也提出了更加高的要求。

宝钢湛江钢铁有限公司 524003
摘要：随着科学技术的不断进步，各行各业对于钢材的质量，也提出了更加高的要求。

因此，为了能够使自身的钢材能够满足市场的要求，所以需要企业采取最新的炼钢工艺流程，从而提高钢材的纯净度，通过对炉外精炼工艺技术的深入研究与开发，不仅可以降低生产钢材的成本，还能促进精炼工艺技术以及设备的进步，使这项炼钢工艺能够发挥更大的作用。

本文对于炉外精炼技术存在的问题及发展方向进行探讨。

关键词：炉外精炼；应用；发展
引言
随着社会发展建设对钢材产品质量以及规格、种类等方面要求的不断提高，世界各国普遍加强了对炼钢工艺的研究，由此而促进了炉外精炼工艺技术的快速发展。

我国也努力研发了各种性质、各种型号的炉外精炼设备，使炉外精炼技术得到了很大程度的发展完善，出现许多先进而成熟的精炼工艺技术，如真空循环脱气法.（RH）、钢包精炼炉法（LF）、VOD精炼法等。

这些炉外精炼工艺极大地提高了炼钢精炼工艺技术水平，有效地控制了生产成本，提高了产品质量。

1炉外精炼的基本工艺
炉外精炼的工艺有着许多的方法，并且可以根据不同的形式进行组合，从而满足当前的生产要求。

在根据设备的目的以及功能的情况之下，还可以将炉外精炼工艺进行更加细致的划分。

常压下的炉外精炼工艺。

此类工艺在经验的过程之中，不会使用到升温装置，而采用吹氛搅拌的方法，将物料添加到钢液之中，这一种精炼设备具有操作简单设备、投资成本低的优点，并且特别适合扩大钢材品种、提高钢材质量的需求。

不锈钢精炼工艺。

不锈钢精炼法在整个炼钢行业之中都具有非常重要的意义，通过使用这种炼钢方法不仅可以提高生产时的质量，还能控制成本，并且目前市场上对于不锈钢的需求十分巨大，其应用前景非常广泛。

2 发展炉外精炼技术需解决的问题
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。

2.1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。

2.2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。

2.3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。

2.4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。

3炉外精炼工艺技术概述及其应用研究
3.1真空循环脱气法（RH）
真空循环脱气法是一种钢液真空处理技术，在1956年由联邦德国Ruhrstahl公司和Heraeus公司共同研发，因此以两公司首字母命名，简称RH法。

真空循环脱气法主要是利用了空气扬水泵原理，使钢液在大气压力作用下进入真空室，在高真空作用下可以使钢液中的气体不断释放，从而实现钢液的脱氧、脱碳、脱气处理，真空脱气处理后的钢液再沿下降管返回到钢包中，如此连续反复循环作业。

3.2钢包精炼炉法（LF）
LF炉精炼法是炉外精炼的主要方法之一，该方法起源于日本，主要是利用电弧加热、吹氩搅拌、快速造白渣来实现精炼的。

该方法的主要优势是精炼效果好，适用于超低硫、超低氧的钢材生产；采用电弧加热，热效率高，温度控制精确，满足炼钢精炼的大幅升温要求；设备结构简单，操作简便，采用渣钢精炼工艺，有利于调整生产节奏和合理控制精炼成本。

钢包精炼炉法的工艺要点主要包括以下几个方面：
3.2.1温度控制
合理精确的温度控制是完成钢包精炼，保证精炼效果的关键性条件因素。

钢包精炼炉法采用了埋弧泡沫技术和电弧加热的方式，有效较低了加热过程中的热量损失，保证了较高的加热效率和对精炼各阶段温度的准确控制。

3.2.2白渣精炼
钢包精炼法主要是通过钢渣反应来实现精炼的，因此白渣精炼也是钢包精炼炉法最为核心的环节。

在白渣精炼中主要应注意以下：控制渣子的碱度，一般情况下应保证将渣子的碱度控制在R≥4范围内；保持炉内的弱氧化状态，避免造成炉渣的再氧化过程；采取适当的搅拌强度，在确保熔池中的传质速度的同时，避免将钢液面裸露在外。

3.2.3钢液成分的微调控制
合理的成分微调过程，可确保钢材成分的稳定性，实现良好的冶金过程。

以齿轮钢生产为例，为将钢材的淬透性带度控制在4HRc以内，就必须对钢液中的各种合金成分进行精确调整。

在成分控制中应注意将快速分析响应时间控制在3～5min内；精确计量钢液重量、合金回收率等参数，然后根据产品性能需要确定所需的合金元素参数，以确保钢液成分的精确性和稳定性。

3.3VD与VOD联合法
VD炉是精炼过程中较为常见的真空脱气设备，可对钢水进行一般的真空脱气处理及真空下合金成分微调，与LF联合使用可以满足各种合金钢、低合金高强度钢以及优质碳钢的生产。

VOD炉即是在VD炉中加设了顶吹供氧系统，实现了真空吹氧脱碳，在低碳不锈钢冶炼中有
较好的应用效果。

该方法中钢包净空高度对精炼强度的影响较大，通常完成钢液脱气处理，要求钢包净高度不低于600mm；钢液碳脱氧处理，净高度不低于900mm；而吹氧脱碳处理则要求钢包净高度在1～1.2m范围内。

由于其对钢包净高度的严格要求，因此该方法脱碳处理的周期也较长，一般为40～45min，整个处理周期则需要75～90min。

4炉外精炼技术的发展趋势
回顾20世纪炉外精炼工艺技术的诞生和发展历史，可以预言：在21世纪，炉外精炼作为最重要的炼钢生产工序，将会得到进一步地发展。

新世纪炉外精炼技术的发展趋势表现为：
（1）真空精炼技术将会更普遍地应用，进一步提高钢水真空精炼的比例。

随着钢材纯净度的日益提高，要求真空处理的钢种逐渐增多，真空精炼技术的应用将更加普遍。

最近，日本新改建的面向21世纪的炼钢厂已明确提出：全部钢水100 ％进行真空处理的发展目标。

因此，21世纪真空冶金和真空精炼技术将会进一步发展。

（2）炉外处理设备将实现 “多功能化”。

在一台钢水精炼设备中将渣洗精炼、真空冶金、搅拌与喷粉工艺以及加热控温功能全部组合起来，实现多功能精炼，以满足超纯净钢生产的社会需求。

（3）炉外精炼工艺进一步实现高效化和高速化。

目前，转炉和连铸工艺的发展均以高速化为目标，采用高速吹炼和高拉速工艺，提高设备的生产效率，加快生产节奏，缩短生产周期。

在此条件下，精炼往往成为炼钢生产流程中的“瓶颈”。

特别是LF工艺，受升温速度的限制，生产节奏已很难适应高效转炉或高速连铸的要求。

因此，如何进一步提高炉外处理设备的加热功率和精炼速度，缩短精炼周期，将是21世纪炉外处理工艺发展的重要课题。

5总结语
综上所述，对于炼钢企业来讲，想要实现自身企业的快速发展，则必须使用更加先进的工艺，同时跟上行业的发展趋势。

对于炼钢行业来讲，其钢铁的质量，往往决定着一个企业的生存状况。

因此，为了保证企业可以继续生存下去，则需要使用炉外精炼技术，从而使其生产的钢铁质量得到有效的保障，并降低生产过程之中的成本。

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]李立军，马宏儒，王国恩.低成本炉外精炼技术在铸造厂的应用[J].铸造技术，2009，（11）：1477-1478.。