炉外精炼 20090316.docVIP

1 炉外精炼概述 1.1 钢铁制造流程 图6.1 钢铁制造流程图 1.3 炉外精炼.3.2 炉外精炼方法分类 炉外精炼是指从初炼炉(转炉、电弧炉)出来的钢水，在另一冶金设备(如钢包、AOD)中进行精炼的技术。它可提高钢的质量，缩短初炼炉的冶炼时间，降低成本，可生产出一般初炼炉达不到的高质量钢。近30年来炉外精炼发展迅速，具体方法有30多种，各自侧重点不同，如：脱硫、脱碳、脱氮、脱氧，减少非金属夹杂物，改变夹杂物形态，均匀浇注温度和微调成份等。炉外精炼方法分类如图6.13所示。 图 6.13 各种炉外精炼方法示意图 表6.1 主要炉外精炼方法的分类、开发及适用情况 分类 名称 开发年份与国别 适用性 合成渣渣洗 液态合成渣洗(液态) 固态合成渣洗 预熔渣渣洗 1933 法国 脱氧、脱硫、去除夹杂物 钢包吹氩精炼 GAZAL(钢包吹氩法) CAB(带盖钢包吹氩法) 1965 日本 1965 日本BV(倒桶法) VC(真空浇注) SLD(倒包法) VD(真空罐内钢包脱气法) DH(提升脱气法) TD(出钢过程中的真空脱气法) 连续真空处理法(CVD) VSR(真空渣洗精炼法) RH(真空循环脱气法) RH-OB RH-KTB RH-PB RH-PTB RH-MFB 1952西德 1952 西德 1956 西德 1962 1971前苏联1974 前苏联 1958 德国 1968 日本 1986 日本 1987日本 加热装置的炉外精炼ASEA-SKF(真空电磁搅拌+电弧加热) VAD(真空埋弧加热去气法)1965 瑞典 1967 美国 1971 日本低碳钢液的精炼VODC(转炉真空吹氧脱碳法)美国 1973 法国 1976 西德1973 日本 1976 瑞典 .3.3 几种常用的炉外精炼方法 .3.3.1 渣洗 用于渣洗的合成渣一般为CaO-Al2O3渣系。其熔点低于被渣洗钢液的熔点，为1400℃以下；具有较好的流动性。预熔渣是还原性的，渣中FeO含量很低。 现在除广泛使用预熔渣渣洗外，还使用电解铝工业的二次废弃物。 .3.3.2 钢包吹氩精炼法 钢包内喷吹惰性气体(Ar气)搅拌工艺(底吹或顶吹法)，又称“钢包吹氩”技术是最普通也是最简单的炉外处理工艺。其主要冶金功能是均匀钢水成分、温度、促进夹杂物上浮。通常钢包吹氩的气体搅拌强度为0.003～0.01Nm3/t·min。 钢包吹氩的作用：1)调温：主要是冷却钢液。对于开浇温度有比较严格要求的钢种或浇注方法，用吹氩的办法将钢液温度降低到规定的要求。2)混匀：在钢包底部适当位置安放气体喷入口，可使钢包中的钢液产生环流，用控制气体流量的方法来控制钢液的搅拌强度。实践证明，这种搅拌方法可促使钢液的成分和温度迅速地趋于均匀。3)净化：搅动的钢液增加了钢中非金属夹杂碰撞长大的机会。上浮的氩气泡不仅能够吸收钢中的气体，还会粘附悬浮于钢液中的夹杂，把这些粘附的夹杂带至钢液表面被渣层所吸收。 钢包吹氩二种型式：1)底吹。大多数炉外精炼的吹氩型式是通过安装在钢包底部一定位置的透气砖(或其他型式的喷口)，将氩气吹入钢液。2)顶吹。吹氩喷枪插入钢包内的钢液中，在接近包底处将氩吹入钢液。 钢包吹氩精炼最常见的有CAS和CAS-OB两种。 CAS 提高钢包吹氩强度，有利于熔池混匀和夹杂物上浮。而吹氩强度过大，会使钢液面裸露，造成二次氧化，为解决这一问题，采用强吹氩工艺将渣液面吹开后，将封闭的浸渍钟罩内迅速形成氩气保护气氛，避免了钢水氧化的工艺，这一吹氩工艺通常称为CAS法，如图6.14(a)所示。CAS法不仅提高了吹氩强度，而且钟罩内氩气氛使合金收得率提高，又使钢包吹氩工艺增加了合金微调的功能。 SAB法又称CAS法，由日本1965年开发。其特点是除底部吹氩外，在钢包液面上加一沉入罩，罩内充有从钢液中排出的或专门导入的氩气。通过罩上方的加料口，可添加合成渣料和微调钢液成分用的合金。 优点：1)均匀钢水成分和温度，且控制快速、准确，操作方便；2)提高合金收得率，且稳定；3)净化钢液，去除夹杂物，连铸坯质量提高；4)基建、设备投资少，操作费用低。 (a)CAS调节成分；(b)OB升温 CAS-OB 为了解决钢水升温的问题，日本又在CAS上增设顶吹吹氧枪和加铝丸设备，通过溶入钢水内的铝氧化发热，实现钢水升温，通常称为CAS-OB工艺，如图6.14(b)所示。 CAS-OB工艺的工作原理是在一个密闭、惰性、无渣的环境下，通过铝的氧化反应放热使钢水升温，并在此惰性气氛下加入合金。 .3.3.3 LF LF是70年代初由日本开发成功，并大量推广，成为当代最主要的炉外精炼设备，见图.15。 LF具有以下工艺优点：精炼功能强，适宜生产超低硫、超低氧钢；具有电弧加热功能，热效率高，升温幅度大，温度控制精度高；具备搅拌和合金化功