RH、LF和VD炉外精炼技术

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2.炉外精炼的发展
• 20世纪30年代
• •
使用高碱度合成 多种形式发展，广泛应用 在低真空度下对 渣进行脱 S 以提 的有循环真空处理（ RH ， 20世纪40年代 钢水进行脱气处 RH-OB高钢水质量； ） ,提升真空处理 抽速蒸汽喷射 （DH）大 ,理； 合金微调及温度处 在真空脱气基础上， 20世纪50年代 泵 问 世 ,DH 、 RH 理（ CAS,CAS-OB ） ,LF 钢 VOD 、氩 VAD 于 钢 水、 包 精 炼真 炉 ,空 真法 空用 吹 脱 氧 20世纪60,70年代 （ VD ） ASEA 、 LFV ,真空 吹 氧脱 碳 、 脱气 , 减少了杂质 出现合金包丝线 RH-OB 蓬勃发展 ; （ VOD ） , 钢包喷粉（ KIP 、 数量； 20世纪80年代 丝法,不同功 TN、SL）喂 ,喂丝法、氩氧精 炼（AOD）等 . 能精炼设备的组 20世纪90年代-今 合使用;
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②钢 包 车
功 能：
用钢包车将炼钢 车间的钢水送到浇注 工段； 沿铺设的宽轨铁 路线运行，是自行台 车，有两套直流电机 驱动的运行机构。
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4）RH过程生产工艺原理
当真空室抽真空后，插入管 插入钢液中， Ar 经钢液加热膨胀， 形成向上流动的气泡，使上升管 内的钢液随之上升进入真空室。 气泡在真空室下突然膨胀，使钢 液溅成极细微粒呈喷泉状，增加 了钢液与真空接触面积，使钢液 充分脱气。
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5) LF相关设备
供 电 系 统
钢 包 及 台 车
炉 盖 提 升 装 置
事 故 搅 拌 装 置
测 温 取 样 装 置
加 料 系 统
喂 丝 装 置
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①供电系统
组 成：
电炉变压器和导电短 网组成，实现低电压大电 流输入至熔池； 参 数（150t）： 变压器功率：22MVA； 二次电压：335-315V； 三相交流：50Hz； 二次电流：48KA； 电极直径：457mm； 极心圆直径：750mm； 升温速度：2-4℃/min。
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2)按精炼的主要用途分类
4.炉外精炼方法的共同特点
• ①理想的精炼气氛条件，通常应用真空、 惰性气氛或还原气氛；
• ②搅动钢水，采用电磁力、惰性气体或机 械搅拌的方法； • ③为补偿精炼过程的钢水温度损失，采用 加热设施有电弧加热、等离子加热或增加 钢水中的化学热等。
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二.RH、LF及VD法简介
（MnO）、（Fe2O3）及[O]在钢 渣界面进行反应,使[O]降低，脱氧 产物直接溶于渣中,不污染钢液；
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泡,将造成凝固组织不致密;
②脱
目
硫
的: S在钢中产生”热 脆”并降低钢的抗腐 蚀性、延展性和韧性； 原 理: （FeS）+（CaO）= （FeO）+（CaS） 条 件: 高碱度、还原气氛、 高温、大渣量
冶金概论 ------炉外精炼
主讲:冶金工程系 孙丽娜(教授)
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主要内容
一.概 述
二.RH、LF及VD法简介
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一、概 述
1.炉外精炼的概念和目的
2.炉外精炼的发展
3.炉外精炼的分类
4.炉外精炼的共同特点
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1.炉外精炼的概念及目的
概念：
炉外精炼就是将转炉（或电炉）中初炼的钢 水移到另一反应器中进行精炼的过程，也称二次 精炼。
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吹Ar精炼
通过钢包底部的 多孔塞将 Ar 吹入钢液， Ar 在 上 升 中 形 成 小 气 泡，对 H 、 N 而言为真 空室，因此向其中扩 散并带走。此外，吹 Ar 利 于 去 除 夹 杂 、 均 匀成分和温度，避免 钢液二次氧化。
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⑥加料系统
组 成：
高位料仓皮带、储料 斗、溜槽和固定料槽；
动
作：
造渣材料和合金由上 位料仓经溜槽和固定料槽 进入钢包。 料仓共16个，分别为 铁合金、脱氧剂、造渣料 和增碳剂。
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⑦喂丝装置
目 的：
借助喂丝机将易氧化、易 挥发合金制成包芯线输入钢液， 达到脱氧、脱S等目的；
喂丝设备：
松卷装置、喂丝器、导向 系统构成；
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2.埋弧加热桶炉法（LF法）
1) 2) 3) 4) 5) LF概述 LF生产模拟 LF工艺原理 LF生产工艺 LF相关设备
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1) LF概述
LF 是日本大同制钢公司于 1971 年开发， 特点是将电弧炉炼钢还原期任务移到专用 的钢包内进行。在利用电弧加热钢水的同 时，向钢液内吹入惰性气体（ Ar ），以实 现在非氧化性气氛下精炼，从而达到钢液 脱硫、脱氧、去气、去夹杂物的效果。经 LF 处 理 的 钢 水 ， 钢 中 [O]10-30ppm 、 [N]20ppm、[H]1.5-2.5ppm。
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③去 夹 杂
来 源：
脱氧产物、浇注及凝固 反应产物，混入熔渣及耐 材；
危 害：
破坏钢的组织连续性；
措 施：
减少外部带入；强化冶 炼；提高耐材质量；出钢 过程强化非金属夹杂排除
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4) LF生产工艺
供 电 制 度
吹 氩 制 度
造 渣 制 度
成 分 调 整
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①供电制度
初期低功率供电 造渣 ; 泡沫渣造好后高 功率埋弧精炼 ; 连续加 热10~15min 后, 停止加 热 2~5min, 使钢液温度 均匀,加热时间约 30min, 升温速度为 2-4 ℃ /min
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②钢包及台车
炉 体： LF炉体为电弧炉 出钢用钢包； 钢包车：
钢板焊接结构， 由钢包支架、二台电 动机、电缆线、调速 器、防热罩构成。
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③炉盖提升装置
结 构：
炉盖主要用于保温， 保持还原气氛，减少电极 氧化。内圈为耐材，外圈 为水冷管；电极孔周围为 耐材和绝缘材料；
炉盖提升装置：
提升液压缸安装在立 柱下，液压缸外壳与炉盖 立柱相固定，可实现炉盖 升降。
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1） AOD、CLU、VOD、RHOB 和VODC适合冶炼低碳和超低碳 钢; 2）桶炉，VAD（VHD）和LF具 备加热搅拌功能对温度控制灵活, 可去气、脱氧、去除夹杂和合金 化; 3 ） DH 、 RH, 不同形式的流滴去 气法和真空吹Ar法,可脱除钢中气 体、氧和夹杂 , 但无加热设备 , 适 应于普通钢和中低合金钢的真空 脱气处理; 4 ）同炉渣洗法主要用于电炉出 钢过程中对钢水脱S、脱O和去除 夹杂。
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②吹氩制度
原 则:
钢包到位后 , 采用中等 吹Ar量,均匀成分和温度; 化渣时采用大流量吹 Ar以尽快化渣; 加合金时 , 采用大流量 吹 Ar, 加速合金熔化 , 提高 收得率; 通电时 , 采用小流量吹 Ar,均匀温度又不引起大的 液面波动.
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③造渣制度
目 的:
脱S、脱O、去夹杂； 提高炉衬寿命； 防止钢水二次氧化，提高合 金收得率。
脱气后的钢液汇集在真空室 底部，在密度差的作用下不断地 从下降管回到钢包中。如此循环 多次，达到精炼钢液的目的。
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5) RH的主要功能与工艺参数
功 能:
① 脱 H: 对 完 全 脱 氧 钢 液 脱 氢 效 率 ≮60%,对未完全脱氧钢液,由于CO 反 应 剧 烈 , ＞ 70%. 脱 气 时 间 15~20min,[H]＜2ppm. ② 脱 N:N 易 形 成 N- 化 物 , 脱 氮 效 率 0~10%; ③脱O:∑[O]0.002~0.005% ④脱碳:对初始[C]有要求,处理15min, 可使[C]＜0.002%; ⑤脱S:效率50~75%; ⑥减少非金属夹杂:改善钢水纯净度; ⑦成分微调:合金元素控制精度为 ±0.003~0.010%
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3.炉外精炼的分类
渣洗法：合成渣洗、同炉渣洗 常压下处理法 合金添加和喷粉法：弹丸发射法、喂丝法、 喷粉法
Ar精炼法：Gazal、CAB、AOD、CLU 脱气为主:钢包除气法、DH、RH
真空精炼法 脱C、O、气为主:VOD、RH-OB、RH-PI
1)按精炼手段分类
真空和加热法： ASEA-SKF、VAD、LF
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④事故搅拌装置
作 用：
在透气砖不能工作情况 下，惰性气体通过顶枪吹入 钢包，进行事故搅拌；
结
构：
顶枪安装在支撑框架上， 支撑框架安装在炉盖侧面， 顶枪通过电动机和卷筒实现 上下；
参
数：
顶枪压力：0.6-1.6MPa； 流量（max）：600NL/min
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⑤测温取样装置
取样装置由固定 钢结构支撑，取样枪 插入钢包预定深度， 停留数秒后抽出。取 样枪可使用钢水取样 探头和测温热电偶， 也可使用测温和测氧 含量的混合型探头。
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2) LF生产模拟
工部全景

①脱 氧
②脱 硫
③去夹杂
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①脱
氧
目 的: 钢中过剩氧与 脱氧剂选择 : [C]反应产生气
脱 氧 元素 对 氧 的亲 和 力 沉淀脱氧 : ＞铁对氧的亲和力；脱氧产 Fe-Si 和 Al 等脱氧 剂与钢中 [O] 反应 , 脱氧产物上浮 , 达到脱氧 物在钢液中的溶解度尽可能 的目的.因产物在钢液内部以沉淀 形态产生 , 故称沉淀脱氧 . 优点 : 脱 小；残留钢中的脱氧元素对 氧速度快 , 操作简单 , 缺点 : 部分脱 钢性能不产生坏的影响；脱 氧产物成为非金属夹杂; 氧元素应在钢液中溶解快、 扩散脱氧 : C 、 Si 、 Mn 等脱氧元素以粉 均匀并经济。 末状加入渣中 ,与渣中（ FeO ）、
基本制度:
渣料加入量8-10Kg/t; 分 批 加 入 , 出 钢 过 程 加 4050%,其余待化渣后分2-3次加入; 炉渣过稠加CaF2,炉渣过稀加 CaO.
常用渣系：
CaO-CaF2；CaO-Al2O3； 碱度4-6