LF炉精炼技术的发展
低成本高效率LF精炼工艺创新与应用
低成本高效率LF精炼工艺创新与应用摘要：随着钢铁工业的快速发展, 要求钢材向品质优越、多功能、高技术含量和高附加值方向发展,钢水炉外精炼处理技术迅速发展。
LF精炼是转炉炼钢与连铸工艺之间的过渡环节，既要满足转炉炼钢的快节奏，又要为连铸提供合格的钢液。
LF精炼能否在生产节奏要求时间内使钢水成分、温度、洁净度达到相应的技术要求，已成为炼钢厂生产的限制环节。
因此在了解LF精炼工艺特点的基础上，强化其冶金功能，以满足生产的要求。
本文分析了低成本高效率LF精炼工艺创新与应用。
关键词：低成本高效率；LF精炼工艺创新；应用世界金融危机爆发后，西方国家对我国钢铁产品征收高额关税，导致国内钢材严重过剩。
为占领更多市场份额，各钢铁企业纷纷降价销售，以致大多数钢铁企业亏损，买方市场观望气氛甚浓，对产品质量趋于苛刻。
为适应市场发展趋势，提高产品竞争力，各公司在不断提高产品质量的同时，也在深入挖潜降耗。
其中电耗是钢铁生产中的重要能耗指标，是衡量一个企业生产效率高低的指标之一，电耗受生产过程多种因素制约和影响，与工艺、设备、人员、生产前的准备工作等各因素密不可分。
一、LF 精炼工艺的特点1.石墨电极埋弧加热。
LF炉以石墨电极与钢水之间产生的高温电弧为热源,对钢水进行加热,升温速度为4～5℃/min。
加热时将石墨电极插入泡沫渣层中，进行埋弧操作，高温电弧在渣层内产生。
泡沫渣对高温电弧起到屏蔽作用，一方面减少了高温电弧对钢包的热辐射，保护了炉衬；另一方面钢水和炉渣可以有效的吸收电弧热，提高了热效率。
2.高碱度合成精炼渣。
生产中要求LF精炼渣为高碱度、高还原性、低熔点的白渣，此外还要有良好的流动性、合适的扩散系数和表面张力等理化性能。
炉渣的化学成分会影响LF的精炼效果。
钢水中的硫可以脱到0.005%以下。
理论上炉渣碱度越高，脱硫效果越好；但碱度过高，炉渣黏度将增大，流动性变差。
实际生产中通常将SiO2降得很低，以提高炉渣碱度，通过调整炉渣中的Al2O3来改变炉渣的流动性，由于炉渣的流动性也比较好，炉渣的熔点也比较低，LF精炼渣通常具有较高的还原性。
lf炉精炼工艺优化和设备改造生产实践
47中国设备工程Engineer ing hina C P l ant中国设备工程 2019.11 （下）LF 炉在初期时主要使用其对特殊钢进行精炼加工处理，通过渣精炼、氩气搅拌以及电弧加热技术进行加工。
LF 炉具有非常高的使用价值，其具有多种冶炼功能，并且对其的使用具有较高的灵活性，因此，目前我国许多的普钢生产厂也大范围的使用LF 炉。
LF 炉可以处理的钢的范围从普钢到特殊品种钢，因此，在我国的钢生产市场中具有非常重要的地位，企业如果可以通过精炼工艺以及进行设备改造，提升钢水纯净度与冶炼钢的效率，便可以降低冶炼钢的成本，从而帮助企业赚取更多的经济收益，有助于企业未来的发展。
1 LF 炉精炼的原理使用LF 炉冶炼钢可以获得较高的脱硫与脱氧结果。
在LF 炉的还原性、高碱精炼以及池搅拌的作用下，钢水具有非常高的脱硫的作用。
同时，其使用扩散脱氧的方法，可以把脱氧产物排到渣里，通过具有高流量的氩气对还原渣的环境以及冶炼的环境进行搅拌，从而实现将高沉淀脱氧去除率降低与渣钢间氧传输速率的提升。
在LF 炉中，其脱硫与脱氧具有相互作用的效果，因为如果其具备优良的脱氧能力，所以含有质量分数较高的氧化钙，同时氧化铁的质量分数会减少，所以脱硫的环境更加有利。
再者，在LF 炉中，通过底吹透气砖可以实现较高的脱气去杂的能力，在钢水中出现因为输送氩气而产生的小气泡可以通过上浮运动帮助增加钢水气体含量并且提升非金属杂物上浮的速度，从而将钢水与非金属杂物排除。
2 LF 炉精炼工艺优化与设备改造的生产实践2.1 LF 炉精炼工艺优化与设备改造的思路以某一钢轧厂的LF 炉进行研究，提升LF 炉的脱氧能力，从而提升造渣速率，减少冶钢的成本，将钢水的纯净度提升，减少冶炼的时间，减少冶炼中能源与物料的使用，提升钢种成分的命中率，优化精炼钙处理工艺，增加含钙包芯线的吸收率，增加钢水改质效果，减少钙处理成本。
2.2 LF 炉精炼工艺优化与设备改造的方法（1）LF 炉脱氧工艺优化：①分析与优化分渣的氧化性：第一，需要将转炉下渣率降低，在挡渣出炉时以挡渣锥作为辅助，并且在转炉下增加检测设备，从而保证低于80毫米的钢包下渣量。
安徽工业大学科技成果——钢包精炼炉(LF炉)电极智能控制与优化
安徽工业大学科技成果——钢包精炼炉（LF炉）电极
智能控制与优化
成果简介本项目面向钢包精炼炉（LF炉）电极系统，开发出一种神经网络建模、解耦及控制的智能控制系统。
包括开发出一种含有智能控制算法、SIEMENS Win AC软件、工业以太网、现场总线等多种软硬件技术的系统集成平台，从而实现LF炉三相电极电流的实时在线解耦与控制。
成熟程度和所需建设条件本项目先后成功应用于马钢和湖北新冶钢，结果表明节能减排效果显著，经济和社会效益明显。
本系统可以和原系统兼容，只需要添加一台工控机。
LF炉电极智能控制柜
技术指标LF炉电耗95.66kwh/t，电极1.07kg/t。
市场分析和应用前景可以应用于超大功率电弧炉电极控制。
社会经济效益分析体现在电耗和电极消耗的减少。
调试和监视界面
知识产权及成果获奖情况
成果“钢包精炼炉电极控制系统智能建模及控制技术的研究与开发”获得安徽省科技进步二等奖。
发明专利：ZL200510123198.3基于模型参考自适应控制的多变量系统神经网络解耦的简捷方法；ZL200510123197.9基于神经网络逆辨识与逆控制的多变量系统的间接解耦方法
合作方式合作开发、受托开发。
提高LF炉精炼效率的途径
提高LF炉精炼效率的途径闫若璞，钱丹丹，陈志月，张书欣（唐钢市场部，河北 唐山 ０６３０００）摘 要：ＬＦ炉作为一种特殊的精炼工艺，被广泛应用到各大钢铁制造企业中。
随着技术的不断革新，对ＬＦ炉的精炼技术也提出了挑战，如何在有效的范围内提高ＬＦ炉的精炼效率，从中找到一条合适的发展途径，这是本文所集中探讨的内容，并最终给出了几种方法和有效的解决途径。
关键词：ＬＦ炉精炼效率；中图分类号：ＴＦ７６８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０１６）０７－００８２－２Ways to improve the efficiency of LF refining furnaceYAN Ruo-pu,QIAN Dan-dan,CHEN Zhi-yue,ZHANG Shu-xin（Ｔａｎｇｓｈａｎ ｉｒｏｎ ａｎｄ ｓｔｅｅｌ ｍａｒｋｅｔ，Ｔａｎｇｓｈａｎ ０６３０００，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ａｓ ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ｓｐｅｃｉａｌ ｒｅｆｉｎｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ＬＦ ｆｕｒｎａｃｅ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｖａｒｉｏｕｓ ｌａｒｇｅ ｓｔｅｅｌ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ． Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ｏｆ ＬＦ ｆｕｒｎａｃｅ ｒｅｆｉｎｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ， ｈｏｗ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｒａｎｇｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ＬＦ ｒｅｆｉｎｉｎｇ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ， ｆｉｎｄ ａ ｓｕｉｔａｂｌｅ ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｆｒｏｍ． Ｔｈｉｓ ｉｓ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｆｏｃｕｓｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ， ａｎｄ ｆｉｎａｌｌｙ ｇｉｖｅｓ ｓｅｖｅｒａｌ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎ．Keywords: ｒｅｆｉｎｉｎｇ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ＬＦ ｆｕｒｎａｃｅ；1 LF炉性能分析LF炉通常又被成为钢包精炼炉或钢包炉，作为一种特殊的精炼容器，被广泛应用于现代化钢铁冶炼流程中[1]。
lf精炼炉炼钢原理与工艺 -回复
lf精炼炉炼钢原理与工艺-回复精炼炉（LF炉）是用来进行钢液净化和精炼的设备。
它能够有效去除钢液中的杂质，调整化学成分，并改善钢的性能与质量。
本文将一步一步解析LF炉的炼钢原理与工艺，以帮助读者深入了解。
一、LF炉的炼钢原理1.1 钢液净化LF炉主要通过炉后吹氩和加入特定化合物，来净化钢液中的杂质。
炉后吹氩能够有效去除钢液中的气体、硫和磷等杂质，同时还能调整温度和各组分的分布。
加入特定化合物，如石灰和石墨等，可以与杂质反应形成不溶性的化合物，从而使杂质从钢液中分离出来。
1.2 炼钢调温LF炉中，钢液的温度可以通过电加热和氩气吹吐等方式进行调节。
通过炼钢调温，可以使钢液温度达到炉内所需的溶解、反应和转化温度。
调温还能保证钢液的流动性，从而有利于杂质的分离和钢液的均匀化。
1.3 炼钢精炼LF炉的炼钢精炼主要通过吹氧和搅拌来实现。
吹氧能够使钢液中的碳和硅等元素氧化，从而减少钢液中的杂质含量。
搅拌则能促进氧含量均匀分布，加快反应速度，同时还能使钢液中的夹杂物向钢液表面浮动，便于排除。
二、LF炉的炼钢工艺2.1 关键工艺参数选择LF炉的炼钢工艺中，选择合适的工艺参数非常重要。
首先是吹氩时间和吹氧时间的控制，这决定了炉内温度和各元素的氧化程度。
其次是石灰和石墨的用量和添加方式，这直接关系到杂质的去除效果。
此外，还要考虑炉内搅拌方式和速度，以保证炼钢过程的均匀性和高效性。
2.2 炉底吹氩和炉后吹氩LF炉的炼钢工艺中，炉底吹氩和炉后吹氩是常用的操作方式。
炉底吹氩可以促进钢液的流动，帮助气泡和杂质向上浮动，从而增强净化效果。
而炉后吹氩则用于调整钢液中氧的含量，防止二次氧化。
2.3 搅拌技术LF炉中的搅拌技术对炼钢效果起着重要作用。
通常采用电磁搅拌或气体搅拌方式。
电磁搅拌通过电磁感应产生涡流，从而使钢液产生强烈的旋涡，促进各组分的混合和反应。
而气体搅拌则利用气体的冲击和搅拌作用来加速气体的溶解和杂质的分离。
2.4 添加剂的使用LF炉的炼钢工艺中，添加剂的选择和使用也是关键步骤。
LF炉
钢包精炼炉，是用来对初炼炉（电弧炉、平炉、转炉）所熔钢水进行精炼，并且能调节钢水温度，工艺缓冲，满足连铸、连轧的重要冶金设备。
钢包炉是炉外精炼的主要设备之一。
钢包精炼炉主要功能：1、使钢液升温和保温功能。
钢液通过电弧加热获得新的热能，这不但能使钢包精炼时可以补加合金和调整成分，也可以补加渣料，便于钢液深脱硫和脱氧。
而且连铸要求的钢液开浇温度得到保证，有利干铸坯质量的提高。
2、氩气搅拌功能。
氩气通过装在钢包底部的透气砖向钢液中吹氛，钢液获得一定的搅拌功能。
3、真空脱气功能。
通过钢包吊入真空罐后，采用蒸汽喷射泵进行真空脱气，同时通过包底吹入氩气搅动钢液，可以去除钢液中的氢含量和氮含量，并进一步降低氧含量和硫含量，最终获得较高纯净度的钢液和性能优越的材质。
钢包精炼炉的应用对整个企业来看，至少可增加如下得益：加快生产节奏，提高整个冶金生产效率。
应用领域：钢包精炼炉被广泛用于工业、钢铁、冶金等行业。
LF炉(LADLE FURNACE)即钢包精炼炉，是钢铁生产中主要的炉外精炼设备。
它的主要任务是：①脱硫②温度调节③精确的成分微调④改善钢水纯净度⑤造渣在LF炉生产中建立过程控制计算机系统，主要用来解决以下问题：①实时接收生产计划，按照计划动态组织生产。
②按照炉次对LF炉生产进行实时的数据跟踪。
③通过冶金模型的计算，实现作业过程的优化，同时并向操作人员提供操作指导。
④向下工序提供LF炉作业数据。
⑤向工艺人员提供生产数据的历史追溯.LF炉一般指钢铁行业中的精炼炉。
实际就是电弧炉的一种特殊形式。
电弧炉electric arc furnace利用电极电弧产生的高温熔炼矿石和金属的电炉。
气体放电形成电弧时能量很集中，弧区温度在3000℃以上。
对于熔炼金属，电弧炉比其他炼钢炉工艺灵活性大，能有效地除去硫、磷等杂质，炉温容易控制，设备占地面积小，适于优质合金钢的熔炼。
电弧炉按电弧形式可分为三相电弧炉、自耗电弧炉、单相电弧炉和电阻电弧炉等类型。
LF精炼炉
钢类 碳结钢 碳工钢 合金结构钢 轴承钢
质量特点及要求 保证常规机械性能 气体敏感性强﹑钢锭易出现针状气孔中心裂纹；要 保证硬度﹑耐腐性及均匀性 淬透性↑气体﹑夹杂物↓机械性能 夹杂物↓﹑碳化物偏析↑
冶炼方法 转炉（电炉）+吹Ar 电炉/转炉+LF 电炉（或转炉、平炉）+吹Ar 转炉﹑电炉+钢包吹Ar 电炉/转炉+LF 电炉+LF+VD+MC/CC 电炉+VOD/VAD 电炉+ASEA-SKF 转炉+LF+VD
渣金脱硫反应方程
对于 CaO 基的精炼渣:
分 子 理 论 ( C a O ) + [ S ] = ( C a S ) + [ O ] ( 8 1 ) a a 5170 CaS [ o ] log K log 1 . 34( 平 衡 常 数 8 2 ) 1 a a T CaO [ s ]
预熔渣的功能
（1）脱氧功能 （2）脱硫功能 （3）去除夹杂功能 （4）调渣功能
（1）预熔渣脱氧的特点
脱氧速度快，由于脱氧元素是以小颗粒状加入，预 熔渣中的脱氧元素与钢液的接触面积成千上万倍的 增加，脱氧的动力学条件得到很大的改善。 脱氧剂利用效率高，小颗粒在钢液中上浮的过程中 与钢液中的氧接触并反应，当上浮到钢液面时已基 本完成脱氧反应，其综合利用率达到60％以上。
（2）氩气搅拌
氩气搅拌加速钢—渣之间物质传递，有利于钢液
脱氧、脱硫反应
加速 Al2O3 夹杂物上浮速度，在密封的 LF 炉， 吹氩 15 min 后，可使钢中大于 20 μm 的 Al2O3夹 杂基本清除
加速钢液中温度与成分均匀；能精确的调整复杂
LF精炼炉基本工艺
5.1 LF钢包炉精炼工艺的基本特点：
• LF钢包炉是70年代初期在国内发展起来的精炼设备。 由于它的设备简单、投资费用低、操作灵活和精炼效 果好,而成为冶金行业精炼设备的后起之秀，在日本及 世界各地得到了广泛的应用与发展。 • LF钢包炉既可以与电炉配合，以取代电炉的还原期， 还可以与氧气转炉配合，生产各种优质钢种。此外， LF钢包炉还是连铸车间，特别是合金钢连铸生产线上 不可缺少的控制成分、温度及保存钢水的设备 ．因此， LF炉的出现形成了LD-LF-RH-CC或EAC-LF-VD-CC新 的生产优质钢的联合生产线。
• • • •
• ④ 白渣精炼
•
LF炉是利用白渣进行精炼的，它不 同于主要靠真空脱气的其它精炼方法。 白渣在LF炉内具有很强的还原性，这是 LF炉内良好的还原气氛和氩气搅拌互相 作用的结果。通过白渣的精炼作用可以 降低钢中氧、硫及夹杂物的含量。
2 惰性气体搅拌能均匀 钢液成分及温度加速 冶金反应
5.7 LF炉埋弧精炼技术 5.8 LF钢包炉供配电制度 5.9 LF钢包炉的脱硫工艺 • 1） 渣指数与硫分配比的关系 • 2） LF炉合成渣脱硫技术 • 3） LF炉合成渣脱硫技术
• 5.10 LF钢包炉防止增氮技术 • 5.11 LF钢包炉的吹氩工艺 • 5.12 低夹杂物在LF钢包炉的精炼技术 • 1） 夹杂物变形处理用酸性合成渣技术
5.2 四个独特的精炼特点：
• ① 炉内还原性气氛 • LF炉本身一般不具备真空系统，通常在大气压下进行 精炼，主要靠钢包包沿与水冷炉盖间的密封气幕起到 隔离空气的密封作用。再加上在造还原渣过程中，渣 料中的C及加热时的石墨电极与炉渣中的FeO、MnO、 Cr2O3等氧化物作用生成CO气体，增加了炉气的还原 性, 并保待炉内微正压, 使LF炉内气氛中的氧含量减为 0.5％左右，阻止了外界及炉气中的氧向钢液传递，保 证了精炼时炉内的还原性气氛。钢液在还原条件下精 炼,可以进一步脱氧、脱硫及去除非金属夹杂物，有利 于钢液质量的提高。