1、LF精煉技術(shù)與技術(shù)，劉建華(010 ) 62332358京牌科技高等院校冶金和生態(tài)工程學(xué)學(xué)院冶金研究中心金屬學(xué)會煉鋼分會爐外精煉學(xué)術(shù)委員會，1爐外精煉的發(fā)生，半個(gè)世紀(jì)以來發(fā)展迅速的鐵元素鋼冶金，可提高關(guān)鍵技術(shù)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，包括電爐還原期、緩沖、溫度調(diào)節(jié)(清潔級、 提高鋼質(zhì)量以替代c，n )的鋼種有害元素體和去除瓦斯氣體、s、o、n、h、c等成分調(diào)節(jié)夾雜物的去除和控制滿足了不同鋼種的特殊要求，擴(kuò)大了品種(轉(zhuǎn)爐)。 1爐外精煉的發(fā)生，1.1爐外精煉的發(fā)展過程20世紀(jì)3040年代，合成渣洗，真空壓鑄件1933年，法蘭西(R.Perrin )應(yīng)用高鹽基度合成渣對鋼水進(jìn)

2、行了“渣洗脫硫”現(xiàn)代爐外精煉技術(shù)的萌芽的50年代，大功率蒸汽射流泵技術(shù)的閃耀發(fā)明了氣囊上升脫氣法(DH )和循環(huán)脫氣法(RH) 1935年H.Schenck，確定了大型鋼鍛造品中的白點(diǎn)缺陷是由氫引起的氫脆性。 1950年，德意志的Bochumer Verein真空錠。 1953年以來，在美國10萬千瓦以上的發(fā)電站發(fā)現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)軸和葉片損壞的事故。 1954年，鋼包被真空脫氣了。 1956年，真空循環(huán)脫氣(DH，RH )。 1爐外精煉的發(fā)生，6070年代，對高品質(zhì)鋼種的要求，60、70年代提出了各種精煉方法的發(fā)明繁榮時(shí)期和來自六十年代的純鋼生產(chǎn)概念， 與連續(xù)澆鑄生產(chǎn)技術(shù)的穩(wěn)定和擴(kuò)大連續(xù)澆鑄品種的強(qiáng)

3、烈要求密切相關(guān)，爐外精煉在產(chǎn)生了真空和非真空兩種不同功能的系統(tǒng)技術(shù)的云同步，鐵水預(yù)處理技術(shù)也迅速發(fā)展，與鋼水精煉技術(shù)前后呼應(yīng)，形成了經(jīng)濟(jì)分工、系統(tǒng)的爐外處理技術(shù)體系，幾乎完成了鐵元素鋼生產(chǎn)過程的優(yōu)化重組， 1爐外精煉的發(fā)生時(shí)期基本確立了各種爐外精煉技術(shù)的基礎(chǔ)氬噴涂技術(shù)的地位和作用： VODVAD、ASEASKF、rhab、LF、噴涂冶金技術(shù)(SL、TN、KTS、KIP )、合金包芯線技術(shù)、推一推蓋和浸漬罩的氬噴涂技術(shù)(8090年代，連續(xù)澆鑄的發(fā)展，對連續(xù)澆鑄產(chǎn)品質(zhì)量的要求和煉鋼爐和連續(xù)澆鑄的聯(lián)系RHKTB，RHMFP，rhb； RHIJ (真空深脫磷)、RHPB、WPB (真空深脫硫)、VKI

4、P、SRP脫磷21世紀(jì)，生產(chǎn)更高的節(jié)奏和超鋼。1爐外精煉的發(fā)生1.2中國90年代的4個(gè)突出爐外處理技術(shù)成果(1)鋼水抽空處理綜合精煉技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用(2)鎂質(zhì)鐵水脫硫技術(shù)和轉(zhuǎn)爐鐵水預(yù)處理技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用(3)中小鐵水包鋼水精煉技術(shù)的開發(fā)和生產(chǎn)應(yīng)用的發(fā)展(4) 以鐵水包鎂、鈣元素、鋯系材料和流場優(yōu)化為中心的鐵水包冶金技術(shù)開發(fā)應(yīng)用(5)將鋼包精煉吹氬、給絲等基本技術(shù)結(jié)合起來，將1爐外精煉的發(fā)生、1.3近年來爐外處理技術(shù)的重點(diǎn)發(fā)展方向(1) 以轉(zhuǎn)爐為主要手段的全量鐵水預(yù)處理不僅大大提高了鐵水預(yù)處理的生產(chǎn)效率，為目前冶金設(shè)備的功能優(yōu)化重組開辟了新的方向(2)中間包冶金和鋼水凝固過程的精煉技術(shù)逐漸對優(yōu)化

5、最終鋼鐵產(chǎn)品的質(zhì)量顯示了重要意義(3) 電磁冶金技術(shù)對爐外處理技術(shù)的發(fā)展起著積極的推動(dòng)作用(4)鐵元素鋼生產(chǎn)固體原料的預(yù)處理技術(shù)研究，1爐外精煉的發(fā)生(5)中國中小鋼廠的爐外處理技術(shù)有重大的突破(6)聯(lián)合發(fā)展輔助技術(shù)對冶煉爐、煉爐的正確終點(diǎn)控制技術(shù)和工程聯(lián)絡(luò)技術(shù)的智能化，1爐外精煉的發(fā)生， 1.4爐外精煉的內(nèi)容包括脫氧、脫硫、脫h、脫n脫氣、去除夾雜物、夾雜物改性調(diào)整鋼水成分和溫度、1爐外精煉的發(fā)生、1.5爐外精煉作用和地位(1)提高冶金產(chǎn)品品質(zhì)、擴(kuò)大鐵元素鋼生產(chǎn)品種不可或缺的手段(2)優(yōu)化冶金生產(chǎn)工藝，進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率，節(jié)能消耗降低生產(chǎn)成本的有勢力手段是煉鋼連續(xù)澆鑄鑄坯的傳熱裝置和直接軋制

6、保證高溫接續(xù)優(yōu)化的必要工藝手段，在重組的鐵元素鋼生產(chǎn)工藝中是獨(dú)立的，不能替代的生產(chǎn)工藝，1爐外精煉的發(fā)生，2爐外精煉的手段， 熔渣清洗是最簡單的精煉手段真空現(xiàn)在應(yīng)用的高品質(zhì)鋼的精煉手段攪拌的最基本的精煉手段噴射將反應(yīng)劑直接加入熔液中的手段的溫度調(diào)節(jié)加熱是調(diào)節(jié)溫度的一般手段。 2.1按照合成渣清洗要求，將各種渣材料配置在滿足某種冶金功能的合成渣中，用專門的熔爐進(jìn)行熔煉，出鋼時(shí)將鋼水和渣混合，使實(shí)現(xiàn)脫硫和除氧功能的渣和鋼與一盞茶接觸，通過渣-鋼之間的反應(yīng)，使鋼中的硫和氧(夾雜物)產(chǎn)生效果2爐外精煉的方法，2.2抽空處理脫氣的主要方法提高真空度可以降低鋼中的c、h、o，2爐外精煉的方法新研制出脫硫功

7、能： KTB的代表性裝置： RH、VD、VOD。 2爐外精煉的手段，2.3攪拌目的：加速反應(yīng)的均勻成分，溫度手段：電磁攪拌吹風(fēng)攪拌，2爐外精煉的手段，2.4吹風(fēng)技術(shù)吹風(fēng)脫碳、脫硫、脫氧、合金化、夾雜物形態(tài)的控制噴涂VOD混合瓦斯氣體噴涂AOD粉氣流的TN固體進(jìn)入絲中。 2爐外精煉的手段，2.5升溫工藝提高生產(chǎn)率的必要性保證連續(xù)澆鑄順利進(jìn)行的加熱方法：電熱：電弧加熱、感應(yīng)加熱、等離子加熱等化學(xué)熱升溫裝置： LF加熱CAS化學(xué)加熱OB，2爐外精煉的手段，2.6主要精煉工藝LF(Ladle Furnace process )； 原始建筑物化處理(aod )虛擬建筑物化處理(VOD ) RH (原始建

8、筑物化處理) cas-ob (compositionandationsbysealedargon-oxygenblowiningprocess )送絲(Insert thread )鋼包噴氬攪拌(Ladle argon stirring )推、2爐外精煉的手段、LF精煉在大氣壓強(qiáng)(Ar氣氛)下進(jìn)行電弧加熱，日本大同特鋼公司于1971年采用基于ASEASKF精煉技術(shù)開發(fā)的鋼包底噴涂氬瓦斯氣體的方法，給予鋼水?dāng)嚢鑴?dòng)能，與電磁攪拌同樣具有脫硫、脫氧效果， 用有利于鋼中夾雜物上浮的強(qiáng)還原性爐渣進(jìn)行脫硫、脫氧，并在夾雜物控制和電弧加熱熔融的鐵元素合金、調(diào)整成分、溫度等主要冶金功能的鋼包精煉時(shí)進(jìn)行電弧加熱

9、，不僅能調(diào)整鋼水溫度，還能加入大量合金。 3 LF精煉、電爐LF連鑄鋼方式大幅提高電爐的生產(chǎn)率，通過采用最終形連續(xù)澆鑄，在高效短流程生產(chǎn)普通鋼的電爐煉鋼法也大大發(fā)展的轉(zhuǎn)爐車間，采用LF精煉，生產(chǎn)特種鋼(合金鋼材)，可以確定由“粗煉爐外精煉”組成的多品種、高品質(zhì)鋼的大生產(chǎn)體制。 3 LF精煉、3.1功能和優(yōu)點(diǎn)最常用的精煉方法是代替電爐還原期解決轉(zhuǎn)爐熔化期的優(yōu)鋼問題，加熱和攪拌功能的脫氧、脫硫、合金化、3 LF精煉、LF爐精煉原理1-電極； 2-合金料斗； 3-透氣磚4-滑動(dòng)噴嘴、1-電極2-合金料斗； 3-透氣磚4-滑動(dòng)噴嘴，精煉功能強(qiáng)，具備適合生產(chǎn)超低硫、超低氧鋼的電弧加熱功能，熱效率高，升溫

10、幅度大，溫度控制精度高，具備溫度控制精度達(dá)到5K的攪拌和合金化功能，容易實(shí)現(xiàn)狹小成分的控制，提高產(chǎn)品穩(wěn)定性的礦渣鋼精、3.1功能和優(yōu)點(diǎn)、3.1功能和優(yōu)點(diǎn)、3.1功能和優(yōu)點(diǎn)、3.2 LF爐生產(chǎn)工藝、轉(zhuǎn)爐、電爐EBT出鋼、出鋼工藝、合金化、熔渣化材料(石灰、夜明珠等2% )、底吹氬、通電升溫、熔渣化、10分鐘采樣分析、熔渣一般3050分鐘，電功耗5080kwh/t現(xiàn)代轉(zhuǎn)爐，電爐與連續(xù)澆鑄的羈絆。 3.2 LF爐的生產(chǎn)工藝，(1)加熱和溫度控制LF爐采用電弧加熱，加熱效率一般為60，高于電爐的升溫效率。 噸鋼水平均升溫1電功耗為0.50.8kWh。 升溫速度取決于供電比電力(kVA/t )，供電比電

11、力的大小取決于鋼包耐材的熔損指數(shù)。 通常LF爐的供電比電力為150200kVA/t，升溫速度達(dá)到35/min，采用埋弧發(fā)泡技術(shù)可以提高加熱效率1015。 用計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)控制終點(diǎn)溫度，可以保證控制精度5。 3.3 LF精煉的主要技術(shù)內(nèi)容，(2)白渣精煉技術(shù)利用白渣進(jìn)行精煉，實(shí)現(xiàn)脫硫、脫氧、超低硫和低氧鋼的生產(chǎn)。 熔渣精煉是LF爐工藝操作的核心：提出熔渣，熔渣量為5kg/t，抑制熔渣的改性，抑制R2.5，熔渣中的w(tfefmno )為3.0，抑制熔渣精煉，一般采用Al2O3-CaO-SiO2系熔渣，抑制R4 將1.0的爐內(nèi)氣氛抑制在弱氧化性，避免爐渣再氧化，不露出鋼水水平，保證熔池內(nèi)的高傳遞速度。

12、3.3 LF精煉的主要技術(shù)內(nèi)容、3.3 LF爐精煉的主要技術(shù)內(nèi)容、(3)合金的微調(diào)以狹窄的成分用上線了建立迅速的分析設(shè)施，在相應(yīng)的時(shí)間3min正確估算鋼水重量和合金的收率鋼水脫氧良好，實(shí)現(xiàn)了白渣精煉計(jì)算機(jī)用上線了正確計(jì)算各種合金的添加量，保證鋼水成分的精準(zhǔn)性和穩(wěn)定性3.3 LF爐精煉的主要技術(shù)內(nèi)容，(4)吹氬技術(shù)是鋼包進(jìn)入LF站后，進(jìn)行吹氬操作，并且在熔化期過程中，創(chuàng)造了不同的氬瓦斯氣體產(chǎn)水量，特別是在熔化期中期，深脫硫的動(dòng)力學(xué)條件，防止鋼水增加碳和吸氮，特別是在生產(chǎn)中特羅爾氬瓦斯氣體產(chǎn)水量3.3 LF爐精煉的主要工藝內(nèi)容是在進(jìn)行深脫硫時(shí)，隨著鋼中硫含量的降低，反應(yīng)速度也降低，此時(shí)需要延長處理

13、時(shí)間，必須根據(jù)生產(chǎn)節(jié)律和深脫硫的程度控制LF的處理時(shí)間。在實(shí)際生產(chǎn)中控制LF爐的處理時(shí)間為4050分鐘，鋼中的微量元素體(鈮、釩、鈦等)在精煉后期添加，保證一盞茶的弱攪拌時(shí)間。 目的優(yōu)化流變性、發(fā)泡埋弧作用、具有脫硫和夾雜物吸收能力的工廠LF精煉目標(biāo)渣系、3.4 LF爐精煉渣技術(shù)和理論、鐵水包渣的作用：維持熔池的保溫絕熱，維持鋼水溫度從鋼中去除夾雜物保護(hù)鋼水免受氧化，抑制鋼水化學(xué)成分去除有害夾雜硫， 改善鋼的性質(zhì)，使電弧和埋弧加熱穩(wěn)定，保護(hù)耐火原料免受燒蝕，將耐火原料的侵蝕控制在最小限度。 3.4 LF爐精煉渣技術(shù)和理論、精煉渣的設(shè)計(jì)必須考慮上述要求，精煉渣的類型與生產(chǎn)的鋼種、進(jìn)料的鋼水成分、

14、原料、各煉鋼廠的實(shí)際需要等有關(guān)。 例如，某制鐵元素所的轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)工藝，要求高效生產(chǎn)，鋼包爐只能起到溫控、緩沖的作用，精煉渣的埋弧焊特別重要。 在別的鋼廠爐中煉鋼種時(shí)，特別要求脫硫，煉渣除了具備通常的功能外，還需要良好的脫硫能力。3.4 LF爐精煉渣技術(shù)和理論、3.4.1精煉渣的物理化學(xué)性能1 .鹽基度二鹽基度光學(xué)鹽基度、3.4 LF爐精煉渣技術(shù)和理論、2 .氧化性全鐵元素法全氧法MnO、3.4 LF爐精煉渣技術(shù)和理論、3硫容量I定義硫容量由渣瓦斯氣體平衡定義的式中Cs :硫容量； (%S )熔渣中硫的質(zhì)量百分率，%；爐渣瓦斯氣體間平衡時(shí)氣相中的氧分壓和硫分壓。 Cs是鋼渣和鋼的平衡的硫容量，由爐

15、渣成分和溫度決定，表現(xiàn)出爐渣吸收硫的能力，3.4 LF爐精煉爐渣技術(shù)和理論，1627點(diǎn)Cao SiO2al2o3MgO (5% )爐渣系的等硫容量曲線，3.4 LF爐精煉爐渣技術(shù)和理論，然后運(yùn)用和計(jì)算方便3.4 LF爐精煉爐渣制造技術(shù)和理論，硫容量未顯示爐渣從鋼水中脫硫的量。 鋼中硫的除去，是鋼同熔渣的混合程度熔渣量溫度鋼中含氧熔渣氧化程度熔渣的黏性系數(shù)、3.4 LF爐精煉熔渣技術(shù)和理論、II .硫容量和熔渣的光學(xué)鹽基度()的關(guān)系Sosinsky D J等由CaO、SiO2、Al2O3和MgO等構(gòu)成的二元、三元， 總結(jié)了四元爐渣系的多種試驗(yàn)數(shù)據(jù)，在1400一1700的條件下得到了爐渣的硫容量與

16、爐渣光學(xué)鹽基度的關(guān)系，3.4 LF爐精煉爐渣技術(shù)與理論，.硫分配比與硫容量的關(guān)系，3.4 LF爐精煉爐渣技術(shù)與理論，一般除了鋼中的碳、硅元素含量高以外， 鋼中的硫活性系數(shù)接近，as硫容量增加n倍和氧活性降低1/n等價(jià)于可以用wS代替。 3.4 LF爐精煉渣制造技術(shù)和理論，LF爐精煉的主要技術(shù)內(nèi)容是合理確定煉鋼爐渣系，在有合適硫容量的工廠實(shí)際生渣精煉后的硫分配比為200350，理論計(jì)算中鋼水殘馀平衡硫含量低于0.001%，渣量也符合渣量為金屬量28的LF用渣的原則4 MI指數(shù)爐渣指數(shù)(=CaO/SiO2:Al2O3比)反映了保證精煉爐渣的一定鹽基度，使?fàn)t渣具有適當(dāng)?shù)牧髯冃浴?研究表明，當(dāng)熔渣指數(shù)

17、為0.20.4時(shí)，硫的分配比超過80，對于3.4 LF爐精煉熔渣技術(shù)和理論、5黏性系數(shù)、表面張力、熔點(diǎn)、3.4 LF爐精煉熔渣技術(shù)和理論、6泡沫化性能，多數(shù)指數(shù)為熔渣的發(fā)泡效果： (1)相對發(fā)泡高度3360=(HN-HN ) hn渣發(fā)泡最大高度/m。 (2)起泡率：=hn/h0 (3)起泡持續(xù)時(shí)間： t (min) (4)起泡指數(shù)(或p )、3.4 LF爐精煉爐渣制造技術(shù)和理論、3.4.2脫硫工藝和理論利用白渣進(jìn)行精煉，實(shí)現(xiàn)脫硫、脫氧、超低硫和低氧鋼的生產(chǎn)。熔渣精煉是LF爐工藝操作的核心出鋼熔渣，抑制熔渣量5kg/t鋼包熔渣的改性，抑制R2.5，抑制熔渣中w(TFe MnO)3.0的熔渣精煉，一般采用Al2O3-CaO-SiO2系熔渣，抑制R4，熔渣中w 3.4 LF爐精煉渣技術(shù)和理論，1精煉渣脫硫反應(yīng)歷程脫硫反應(yīng)： S (CaO)=(CaS) O，3.4 LF爐精煉渣技術(shù)和理論，2渣各成分對脫硫的影響.鹽基度對精煉渣脫硫性能的影響精煉渣堿度