1、8 鋼水爐外精煉,8.1 概述： 爐外精煉是20世紀(jì)60年代以后發(fā)展起來(lái)的冶煉技術(shù)，其目的是將原本在轉(zhuǎn)爐、電爐、平爐等煉鋼主體設(shè)備中完成的任務(wù)，部分分解出來(lái)，放在煉鋼后進(jìn)行進(jìn)一步的處理，并通過(guò)引入抽真空、吹氣和噴粉技術(shù)，實(shí)現(xiàn)鋼中有害雜質(zhì)(如：S、P、C、O)、有害氣體（如：H、N）含量和非金屬夾雜物含量和形態(tài)的控制，提高煉鋼生產(chǎn)效率，降低冶煉成本。 根據(jù)要實(shí)現(xiàn)的主要目的，爐外精煉分為真空處理、鋼包精煉和氬氧精煉三大類(lèi)： 真空處理：在澆注前或澆注過(guò)程中，利用抽真空的方法，來(lái)去除鋼中 的氣體和非金屬夾雜物。側(cè)重于提高和改善鋼的質(zhì)量。 鋼包精煉：在保證質(zhì)量的同時(shí)，以提高產(chǎn)量和降低生產(chǎn)成本為目標(biāo)。 側(cè)

2、重于提高生產(chǎn)效率、降低成本。 氬氧精煉：主要用于生產(chǎn)不銹鋼。,8 鋼水爐外精煉(續(xù)),8.2 真空精煉 主要目的是去除鋼中氣體和非金屬夾雜物。 另外，對(duì)于未脫氧的鋼水，還能進(jìn)一步脫碳，生產(chǎn)低碳鋼。 真空處理的方法分類(lèi)：液面脫氣、鋼流脫氣、提升脫氣和循環(huán)脫氣四種。 1. 液面脫氣法： 已被淘汰。 2. 鋼流脫氣法： 目前采用的主要是：倒包法、真空澆注法和出鋼過(guò)程脫氣法三種： 原理：利用鋼液流股在真空條件下的突然膨脹，散開(kāi)成下落的滴狀， 通過(guò)降低氣體分壓和增大脫氣面積，實(shí)現(xiàn)鋼中氣體含量和非 金屬夾雜物的進(jìn)一步降低。 缺點(diǎn)：功能單一，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，勞動(dòng)條件差，鋼水溫降大。 3. 真空提升脫氣法（DH法）

3、： P223 圖133 原理：利用壓力平衡，通過(guò)真空環(huán)境使鋼液液面上升、真空室或鋼 包的升降運(yùn)動(dòng)中的位置變化，促使真空室鋼液不斷更新，實(shí) 現(xiàn)脫氣的目的,8 鋼水爐外精煉(續(xù)),3. 真空提升脫氣法（DH法）： 續(xù) 特點(diǎn)：真空室內(nèi)鋼液劇烈沸騰，脫氣表面積大，脫氣效果好； 可使用燃料或電極對(duì)鋼液加熱； 處理過(guò)程可加入合金，合金元素收得率高； 較小的真空室就可處理較大量的鋼液。 4. 循環(huán)脫氣法（RH法）： （P223 圖134） 原理：鋼液在真空脫氣室進(jìn)行脫氣，脫氣室下端有鋼水上升管 和下降管，從上升管旁導(dǎo)入驅(qū)動(dòng)氣體(Ar)驅(qū)動(dòng)鋼液循環(huán) RH法的優(yōu)點(diǎn)： 脫氣效果好，H可降至13ppm； 鋼水溫降小

4、，一般只下降3080； 適用范圍大，同一設(shè)備能處理不同容量的鋼水； RH法發(fā)展很快，國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣泛的一種脫氣方法。,8 鋼水爐外精煉(續(xù)),8.3 鋼包精煉 發(fā)展鋼包精煉的主要是提高生產(chǎn)率，降低成本。方法很多，比較有代表性的為：鋼包真空脫氣法、真空吹氧脫氣法、鋼包爐精煉法等。 1.鋼包真空脫氣法(ASEA-SKF法) （P224 圖135） 1985年，瑞典ASEA與SKF公司聯(lián)合研究發(fā)明的。 生產(chǎn)流程： 電爐出鋼電磁攪拌器除掉初渣造新渣 真空脫氣處理加合金澆注 處理時(shí)間：1.5-3小時(shí)。 優(yōu)點(diǎn)：可電弧加熱、電磁攪拌，鋼水脫氣時(shí)間不受限制； 可進(jìn)行脫硫、脫氧、調(diào)整成分和溫度，提高鋼水質(zhì)量； 提

5、高電爐的生產(chǎn)率，電爐一般只用于熔化廢鋼； 可擴(kuò)大品種、降低生產(chǎn)成本和電耗。,8 鋼水爐外精煉(續(xù)),8.3 鋼包精煉 (續(xù)) 1. 鋼包真空脫氣法(ASEA-SKF法) （續(xù)） 缺點(diǎn)：設(shè)備較復(fù)雜，維修困難，精煉時(shí)間較長(zhǎng)，耐火材料消耗高。 2. 真空吹氧脫氣法(VOD法) （P225 圖136） 鋼包放置在真空室內(nèi)，吹氧管由真空室頂蓋處插入向鋼包吹氧，鋼 包底部吹入氬氣實(shí)現(xiàn)攪拌。 3. 鋼包爐精煉法(LF法) （P225 圖137） 最常用的精煉方法； 取代電爐還原期； 解決了轉(zhuǎn)爐冶煉優(yōu)鋼問(wèn)題； 具有加熱及攪拌功能； 脫氧、脫硫、合金化； 特點(diǎn)：不用真空，采用電弧加熱、底部吹氬攪拌、爐渣精煉技術(shù)

6、。 具有冶煉功能，脫氣效果好，鋼水成分、溫度均勻。,8 鋼水爐外精煉(續(xù)),8.4 氬氧精煉（AOD法） P226 圖139 通過(guò)向爐內(nèi)吹入氬氣和氧氣的混合氣體，實(shí)現(xiàn)不銹鋼生產(chǎn)過(guò)程的脫 碳保鉻的目標(biāo)。 氧氣用于脫碳，而氬氣用于稀釋氣體，降低環(huán)境中CO分壓，促進(jìn)脫碳反應(yīng)的進(jìn)行。 工藝過(guò)程：電爐熔化的鋼液扒渣鋼包AOD爐精煉加入合金出鋼 優(yōu)點(diǎn)：可使用價(jià)格較低的高碳鉻鐵等，碳、硅含量不受限制； 可大大提高電爐的生產(chǎn)效率； 不用真空，省去了復(fù)雜的真空系統(tǒng)及其設(shè)備； 操作較簡(jiǎn)單、維護(hù)費(fèi)用低； 冶煉不銹鋼時(shí)，鉻的回收率可達(dá)98； 鋼質(zhì)量好。,9 鋼的澆注,就是把在煉鋼爐中熔煉和爐外精煉所得到的合格鋼水，經(jīng)

7、過(guò)盛鋼桶及中間鋼包等澆注設(shè)備，注入到一定形狀和尺寸的鋼錠?；蚪Y(jié)晶器中，使之凝固成為鋼錠或鋼坯。 目前采用的澆注方法，有模鑄法和連鑄法兩種。 模鑄法：是傳統(tǒng)的鑄錠方法，產(chǎn)品為鋼錠， 已有百多年的歷史，在我國(guó)仍占較重要的地位。 連續(xù)鑄鋼法：產(chǎn)品為鑄坯 是50年代發(fā)展起來(lái)的澆注方法，它能直接得到一定斷面形狀的鑄坯，大大簡(jiǎn)化了由鋼液到鋼坯的生產(chǎn)工藝和設(shè)備，并為煉鋼生產(chǎn)的連續(xù)化、自動(dòng)化創(chuàng)造了條件。,9 鋼的澆注(續(xù)),9.1 模鑄鋼錠法工藝概述 模鑄法：是將鋼包內(nèi)的鋼水注入具有一定形狀和尺寸的鋼錠模中鑄成鋼錠的方法。鋼錠還需經(jīng)過(guò)初軋機(jī)軋制成鋼坯，然后再進(jìn)一步軋制成各種鋼材。 9.1.1 鑄錠方法和設(shè)備

8、（1）鑄錠方法： A. 坑鑄和車(chē)鑄： B. 上注法和下注法： （2）鑄錠設(shè)備： 主要包括：盛鋼桶、鋼錠模、保溫帽、中注管和底板等。,9 鋼的澆注(續(xù)),9.1.2 鑄錠工藝 （自學(xué)） 鑄錠工藝流程由生產(chǎn)準(zhǔn)備、澆注鋼錠和鋼錠處理三個(gè)步驟組成。 (1). 生產(chǎn)準(zhǔn)備: 清理干凈并烘烤盛鋼桶，檢查水口和塞棒等機(jī)構(gòu)；檢查底板與中注管是否平整、嚴(yán)密，湯道磚內(nèi)有無(wú)雜物；鋼模有無(wú)嚴(yán)重裂紋，鋼模擺放位置正確且平穩(wěn)；安裝好保溫帽或掛板等。,9 鋼的澆注(續(xù)),(2). 鋼錠的澆注。 A. 進(jìn)行鋼錠澆注應(yīng)首先使鋼液鎮(zhèn)靜，一般為510min。 鎮(zhèn)靜的作用： 鋼液的脫氧和合金化完全，成分進(jìn)一步均勻； 脫氧產(chǎn)物和其它外來(lái)

9、夾雜物充分上浮排除，以純凈鋼質(zhì)； 均勻溫度，出鋼溫度過(guò)高時(shí)，則可適當(dāng)延長(zhǎng)鎮(zhèn)靜時(shí)間，以降低澆注溫度。 B. 注溫和注速： 澆注溫度和澆注速度是澆注工藝的兩個(gè)基本參數(shù)，應(yīng)嚴(yán)格加以控制。 C. 保護(hù)澆注： 目的：防止二次氧化和從空氣中吸收氫、氮等。 保護(hù)澆注分類(lèi)：有渣和無(wú)渣保護(hù)。 有渣固體和液體渣； 無(wú)渣可燃材料和氣體保護(hù),9 鋼的澆注(續(xù)),D. 澆注操作：不同的鋼種，其操作方法亦不相同。 鎮(zhèn)靜鋼：脫氧完全的鋼液。出鋼時(shí)加入硅鐵、鋁等強(qiáng)脫氧劑處理， 含氧量為：0.00150.008%。 沸騰鋼：脫氧不完全的鋼液。加入錳鐵等弱脫氧劑處理， 含氧量為： 0.0150.045%。 半鎮(zhèn)靜鋼：脫氧效果介于

10、鎮(zhèn)靜鋼和沸騰鋼之間， 含氧量為：0.0040.02% (3). 鋼錠處理 鋼錠的冷卻和退火、精整等工序。 鋼錠的冷卻：模冷、坑冷和熱送。 模冷：鋼錠在鋼錠模內(nèi)冷卻到400以下，再脫模。 坑冷：鋼錠在鋼錠模內(nèi)冷卻到高于700脫模，放在緩冷坑內(nèi)加蓋緩冷， 低于300后出坑。 熱送：高于700脫模，并送到加熱爐加熱，準(zhǔn)備軋制。 鋼錠的退火：目的消除內(nèi)應(yīng)力，降低鋼錠表面硬度，均勻組織和 成分。 鋼錠的精整：目的去除鋼錠表面缺陷。,9 鋼的澆注(續(xù)),9.2 連續(xù)鑄鋼 連續(xù)鑄鋼是近30年間發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)。 可將鋼液連續(xù)地鑄成鋼坯，不經(jīng)過(guò)初軋，直接送軋鋼車(chē)間軋制成鋼材。,9 鋼的澆注(續(xù)),連續(xù)鑄鋼是近

11、30年間發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)。 可將鋼液連續(xù)地鑄成鋼坯，不經(jīng)過(guò)初軋，直接送軋鋼車(chē)間軋制成鋼材。 優(yōu)點(diǎn) 鋼液經(jīng)連鑄機(jī)可直接得到一定斷面形狀的鑄坯，大為簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝和設(shè)備； 鑄坯切頭率比鋼錠少，金屬收得率可提高712。 省去了脫模、整模、鑄錠等一系列工序。 鑄坯內(nèi)部組織均勻、致密，偏析少，性能穩(wěn)定，表面缺陷也少。 可降低能耗。每噸連鑄坯的綜合能耗約可減少130公斤標(biāo)準(zhǔn)煤。 另外，勞動(dòng)生產(chǎn)率可提高20以上。 缺點(diǎn)： 連鑄設(shè)備較復(fù)雜，對(duì)管理和操作的技術(shù)水平要求較高，對(duì)耐火材料 質(zhì)量的要求也較高。同時(shí)，沸騰鋼、高合金鋼的連鑄還有一定困難。,9 鋼的澆注(續(xù)),9.2.1 連鑄機(jī)種類(lèi) 主要有：立式、力彎式、弧

12、形式、橢圓形式、直式。 主要鋼種為：碳素鋼、低鋁鎮(zhèn)靜鋼； 9.2.2 連鑄設(shè)備 連鑄機(jī)由下列幾個(gè)主要部分組成的： 澆注設(shè)備、結(jié)晶器、二次冷卻裝置（二冷區(qū)）、拉坯矯直裝置、 鑄坯切割裝置及運(yùn)輸輥道等。 (1). 澆注設(shè)備: 包括：鋼包、鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)與中間包： 鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)：是為了方便而迅速地調(diào)換鋼包，實(shí)現(xiàn)多爐連鑄，包安放在 鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)上進(jìn)行澆注。 中間包：其作用是貯存一部分經(jīng)盛鋼桶流入的鋼水，減小鋼水注入結(jié)晶 器的沖擊力，穩(wěn)定鋼流和分流。 中間包中的鋼液經(jīng)包下的長(zhǎng)水口注入結(jié)晶器。,8 鋼的澆注(續(xù)),(2). 結(jié)晶器：是個(gè)無(wú)底水冷套，是連鑄機(jī)的最重要部件。 主要作用：規(guī)定鑄坯形狀；強(qiáng)制鋼液迅速冷卻，

13、并形成具有足夠強(qiáng)度 和厚度較均勻的坯殼。 整個(gè)結(jié)晶器安裝在能以一定頻率作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的框架上，目的是使結(jié)晶 器能按一定軌道作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以減輕拉坯阻力，避免初生坯殼與 結(jié)晶器粘連而造成坯殼拉裂。 (3). 二次冷卻裝置： 鑄坯從結(jié)晶器內(nèi)拉出后，坯殼厚度僅1025mm，而中心部分仍是高溫液體。 為了使鑄坯繼續(xù)凝固，在結(jié)晶器下口到拉矯機(jī)之間，設(shè)置較長(zhǎng)一段噴水冷 卻區(qū)，稱(chēng)為二次冷卻區(qū)。二次冷卻噴水帶走的熱量約占鋼水在整個(gè)連鑄過(guò) 程失去熱量50左右。因此，二冷區(qū)的冷卻情況對(duì)鑄坯表面質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì) 量有很大影響。,9 鋼的澆注(續(xù)),(3). 拉坯矯直裝置： 在二冷區(qū)夾輥輥道的末端設(shè)置拉坯矯直機(jī)。 作用：將引錠桿和鑄坯一起拉出；控制拉速并對(duì)鑄坯進(jìn)行表面平整矯直。 (4).切割裝置：火焰切割與機(jī)械剪切。 (5).引錠裝置：由引錠頭和引錠桿兩部分構(gòu)成 9.2.3 連鑄工藝 (自學(xué)),復(fù)習(xí)重點(diǎn),鋼與鐵的定義及區(qū)別； 燒結(jié)工藝過(guò)程及主要原燃料； 高爐生產(chǎn)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)(如焦比、利用系數(shù)、冶煉