钢液炉外精炼工艺

1、钢液炉外精炼工艺1 炉外精炼的产生半世纪以来迅速发展的钢铁冶金重要技术；提高生产率、降低生产成本；代替电炉还原期、缓冲、温度调整提高钢质量；去除钢种的有害元素及气体，S、O、N、H、C 等；成分调整；夹杂物去除及控制满足不同钢种的特殊要求，扩大品种（转炉）。炉外精炼发展历程20世纪3040年代，合成渣洗、真空模铸1933年，法国佩兰（R.Perrin)应用高碱度合成渣，对钢液进行“渣洗脱硫”现代炉外精练技术的萌芽；50年代，大功率蒸汽喷射泵技术的突破，发明了钢包提升脱气法(DH)及循环脱气法(RH)n 1935年H.Schenck 确定大型钢锻件中的白点缺陷是由氢引起的-氢脆。n 1950年，

2、德国Bochumer Verein (伯施莫尔-威林）真空铸锭。n 1953年以来，美国的10万千瓦以上的发电厂中，都发现了电机轴或叶片折损的事故。n 1954年，钢包真空脱气。n 1956年，真空循环脱气（DH、RH）。6070年代，高质量钢种的要求，产生了各种精炼方法60、70年代是炉外精炼多种方法分明的繁荣时期与60年代起纯净钢生产概念的提出、连铸生产工艺稳定和连铸品种扩大的强烈要求密切相此时，炉外精炼正式形成了真空和非真空两大系列不同功能的系统技术，同时铁水预处理技术也得到迅速发展，它和钢水精炼技术前后呼应，经济分工，形成系统的炉外处理技术体系，使钢铁生产流程的优化重组基本完成这个时期

3、，还基本奠定了吹氩技术作为各种炉外精炼技术基础的地位和作用这一时期发展的技术：VODVAD、ASEASKF、RHOB、LF、喷射冶金技术（SL、TN、KTS、KIP）、合金包芯线技术、加盖和加浸渍罩的吹氩技术（SAB、CAB、CAS）8090年代，连铸的发展，连铸坯对质量的要求及炼钢炉与连铸的衔接RHKTB、RHMFP、RHOB；RHIJ（真空深脱磷），RHPB、WPB（真空深脱硫）、VKIP、SRP脱磷21世纪，更高节奏及超级钢的生产。我国90年代炉外处理技术成果我国90年代四项突出炉外处理技术成果（1）钢水真空处理综合精炼技术开发与应用（2）镁质铁水脱硫技术和转炉铁水预处理技术开发与应用（

4、3）适于中小钢包钢水精炼技术的开发与生产应用的发展（4）中间包以镁钙锆系材料及流场优化为中心的中间包冶金技术的开发应用再与钢包精炼炉吹氩、喂丝等基本技术相结合近几年内炉外处理技术的重点发展方向（1）以转炉作为主要手段的全量铁水预处理不仅会大大提高铁水预处理的生产效率，还将为现有冶金设备的功能优化重组开辟新的方向（2）中间包冶金及钢水凝固过程的精炼技术将逐渐显示其对最终钢铁产品质量优化的重要意义（3）电磁冶金技术对炉外处理技术的发展将起到积极推动作用（4）钢铁生产固体原料预处理技术研究（5）我国中小型钢厂炉外处理技术将会有重大突破性进展（6）配套同步发展辅助技术，包括冶炼炉、精炼炉准确的终点控制

5、技术和工序衔接技术智能化炉外精炼的内容w 脱氧、脱硫、脱H、脱Nw 去气、去除夹杂、夹杂物改性w 调整钢液成分及温度炉外精炼作用和地位w 提高冶金产品质量，扩大钢铁生产品种不可缺少的手段；w 是优化冶金生产工艺流程，进一步提高生产效率、节能强耗、降低生产成本的有力手段w 保证炼钢连铸连铸坯热送热装和直接轧制高温连接优化的必要工艺手段w 优化重组的钢铁生产工艺流程中独立的，不可替代的生产工序2 炉外精炼的手段w 渣洗 最简单的精炼手段；w 真空 目前应用的高质量钢的精炼手段；w 搅拌 最基本的精炼手段；w 喷吹 将反应剂直接加入熔体的手段；w 调温 加热是调节温度的一项常用手段。合成渣洗w 根据

6、要求将各种渣料配置成满足某种冶金功能的合成炉渣；w 通过在专门的炼渣炉中熔炼，出钢时钢液与炉渣混合，实现脱硫及脱氧去夹杂功能；w 使渣和钢充分接触，通过渣-钢之间的反应，有效去除钢中的硫和氧（夹杂物）；w 不能去除钢中气体；w 必须将原炉渣去除；w 同炉渣洗、异炉渣洗。真空处理w 脱气的主要方法, 提高真空度可将钢中C、H、O降低；w 日本真空技术，真空度到1 torr；C<10ppm,H<1ppm,O<5ppmw 中国真空技术，真空度到3 torr；C<20ppm,H<2ppm，O<15ppm。w 新开发了脱硫功能：KTB 代表性装置：RH、VD、VOD。

7、搅拌n 目的：加速反应的进行，均匀成分、温度n 手段：电磁搅拌，吹气搅拌喷吹技术w 喷吹实现脱碳、脱硫、脱氧、合金化、控制夹杂物形态；w 单一气体喷吹 VOD；w 混合气体喷吹 AOD；w 粉气流的喷吹 TN；w 固体物加入 喂线。升温工艺w 提高生产率的需要；w 保证连铸的顺利进行；w 加热方法：n 电加热：电弧加热、感应加热、等离子加热等n 化学热w 升温装置：n LF加热n CAS化学加热n OB3 主要的精炼工艺w LF(Ladle Furnace process)；w AOD(Argon-oxygen decaburization process );w VOD (Vacuum ox

8、ygen decrease process) ; w RH (Ruhrstahl Heraeus process);w CAS-OB( Composition adjustments by sealed argon -oxygen blowing process) ；w 喂线 (Insert thread) ；w 钢包吹氩搅拌(Ladle argon stirring)；w 喷粉( powder injection )。3.1 LF炉w 最常用的精炼方法w 取代电炉还原期w 解决了转炉冶炼优钢问题w 具有加热及搅拌功能w 脱氧、脱硫、合金化工艺优点l 精炼功能强，适宜生产超低硫、超低氧钢；l

9、具备电弧加热功能，热效率高，升温幅度大，温度控制精度高；l 具备搅拌和合金化功能，易于实现窄成分控制，提高产品的稳定性；l 采用渣钢精炼工艺，精炼成本较低；l 设备简单，投资较少。常规 LF炉工艺操作w 电炉EBT出钢，出钢过程加合金、加渣料(石灰、萤石等2%)，底吹氩、通电升温、化渣，10分钟取样分析，加渣料(1)，测温取样，加合金看脱氧，准备出钢。w 一般3050分钟，电耗5080kwh/t；w 现代转炉、电炉与连铸联系的纽带。LF炉精炼的主要工艺内容（1）加热与温度控制LF炉采用电弧加热，加热效率一般³60，高于电炉升温热效率。吨钢水平均升温1耗电0.50.8kWh。升温速度决

10、定于供电比功率（kVA/t），供电比功率的大小又决定于钢包耐材的熔损指数。通常LF炉的供电比功率为150200kVA/t，升温速度可达35/min，采用埋弧泡沫技术可提高加热效率1015。采用计算机动态控制终点温度可保证控制精度±£5。（2）白渣精炼工艺利用白渣进行精炼，实现脱硫、脱氧、生产超低硫和低氧钢。白渣精炼是LF炉工艺操作的核心：出钢挡渣，控制下渣量£5kg/t钢包渣改质，控制R³2.5，渣中w(TFe+MnO)£3.0白渣精炼，一般采用Al2O3-CaO-SiO2系炉渣，控制R³4，渣中w(TFe+MnO)£1.0

11、控制炉内气氛为弱氧化性，避免炉渣再氧化适当搅拌，避免钢液面裸露，并保证熔池内具有较高的传质速度。（3）合金微调于窄成分控制在线建立快速分析设施，保证分析相应时间£3min精确估算钢水重量和合金收得率钢水脱氧良好，实现白渣精炼计算机在线准确计算各种合金加入量，保证钢水成分的准确性与稳定性。LF炉精炼遇到的问题w LF是目前使用最高的精炼设备w LF原为解决ARF生产周期长，与ARF搭配效果最佳w 现转炉生产流程也常采用LF精炼w 生产周期不匹配，LF炉负担太大，造还原渣以及脱硫时间不够w 减少转炉出钢下渣量、加强脱氧、LF精炼渣优化。首钢80tLF辅助工艺装备的应用n 三炼钢厂3座公称

12、容量为80t的氧气顶吹转炉，两座LF钢包精炼炉，一座VD真空脱气装置，3台8流方坯连铸机、1台4流全自动矩形坯品种铸机。有2条从铁水脱硫转炉冶炼LF精炼（VD炉真空脱气）-品种连铸机的优质钢生产线。n 随着冶炼品种比例的不断增大，因LF处理周期偏长等因素，成为了限制性环节，品种与规模、产量与质量之间的矛盾也十分突出。n 树立LF精炼是一项系统工程的思想，合理整合精炼系统，有效配置主辅设备。在LF系统装配喂线机、电极接换平台、电极下滑平台车、定氧仪、定氢仪和增压泵吹氩系统等装备，实现工艺设备合理配置，优化工艺过程。n 目前LF的生产能力在保证上述2条优质钢生产线的同时，还为新改造的3#品种铸机提

13、供部分钢水，并不断提高产品质量，品种钢产量由1995年的几千吨逐年增加，2003年品种钢产量为134.16万吨，占总产量的44.52%，2004年品种钢产量为172.5万吨，占总产量的56.37。首钢80tLF辅助工艺装备的应用n 意大利达涅利公司引进的双工位LF钢包精炼炉2座，变压器额定功率为14MVA，最大电极工作电流46KA，电极直径400mm，电弧长度6090mmn 加热炉盖由水冷排管式炉盖和预制式中心小炉盖组成，电极极心圆直径达到700mm，钢水升温速率35/minn 在加热炉盖上设置了加料孔、喂线孔、检查样门、取样孔盖和除尘孔等每座LF炉配有：3 台双孔喂线机；钢包采用2块狭缝式底

14、部透气砖；1台定氧仪和1台定氢仪n 为配合LF的精炼，应用喂线技术将钢液脱氧、脱硫、增碳、易氧化元素合金化、夹杂物变性、成分微调所需的材料制成线状物（实心线或包芯线），藉用喂线机的机械力量将其以一定的速度穿越钢渣面达到钢液深部的一种精炼技术。n 每座LF配有3台双孔喂线机，其主要特性参数见表1。n 可双孔同时喂，也可单孔喂。分布在双座包工位和在线加热位，在线加热位的喂线机主要用于喂S线，钙铝铁、硅钙钡或硅钙包芯线，产生的烟尘由包盖除尘系统排出；双座包工位的喂线机主要用于喂Al线和含Ti、B或C的包芯线，各种喂线使用情况见表2。n 喂线机设备简单、投资少、工艺安全可靠、钢液降温少、无环境污染等优

15、点，n 提高了合金元素的收得率，微调成分，缩短LF在加热位的时间和精炼周期，从而降低钢的成本，提高了钢的质量。n 如精炼冷墩钢ML15Al时，用喂Al线代替人工加铝粒调成分Al时，可节约铝30%以上，然后喂CaSi包芯线处理，可使钢中脆性的Al2O3夹杂变性，生成低熔点的易于上浮的钙铝酸盐夹杂，有利于净化钢水，减少水口堵塞，提高钢的质量。首钢80tLF辅助工艺装备的应用电极接换平台和电极下滑平台车的应用n LF在连续生产过程中，电极不断消耗，需要进行下滑电极和接换电极操作，打乱了LF的正常操作，影响其产品质量。n 改造前：下滑电极操作采用空钢包上加钢板作为下滑电极平台，由天车将该平台吊至钢包车

16、上，需要10-15min左右。接换电极操作是用天车吊电极在电极备用装置上接好电极，需要20-30min。在每座LF增设电极下滑平台车和接换电极平台等设备改造，n 改造后可以灵活掌握下滑电极与接换电极时机，减轻了天车的负担，缩短下滑与接换电极操作的时间，接换或下滑1根电极只需要23min。同时软吹氩时间也得到了延长，由过去的软吹氩时间810min延长至1015min,保证夹杂物有充分上浮的时间,提高了产品质量。如LF常炼品种硬线80#钢改造前后主要指标对比见表3。首钢80tLF辅助工艺装备的应用LF精炼80#改造前后主要指标对比首钢80tLF辅助工艺装备的应用定氧仪和定氢仪的应用n 定氧设备型号

17、为Multi-Lab celox，能测出钢水中的溶解氧量，有利于确定脱氧剂的加入量而改进脱氧操作。n 如齿轮钢20CrMnTiH在LF精炼前进行定氧操作，要求控制氧活度10ppm，精炼过程调Ti前定氧，要求控制氧活度8ppm，提高了TiFe中Ti的收得率，目前全氧含量达到25ppm的好水平。n 定氢（Hydris）系统是由Electro-Nite开发，用于控制钢水中的氢；快速、精确的测定为控制和优化,为了解和消除吸氢提供了最有效的工具。（1）大气水分是吸氢的主要因素之一，特别是出钢过程与大气接触，通过渣吸入和扩散，通过吸潮的添加剂吸入；（2）添加石灰、白云石等溶剂会增加钢中的氢含量。石灰容易吸

18、收大气中的湿气，经常造成氢含量高的主要原因；（3）碱性渣保持水分的倾向大，流体渣将其更多的氢传输给钢水；（4）加铁合金时氢会增加，应将合金储存在干燥环境中以减少氢含量；（5）成分氧或硫高能减少吸氢，因此低氧低硫钢更容易吸氢；（6）高温增加氢在钢液中的溶解度，钙处理后会增氢；（7）用惰性气体搅拌，可以达到去氢的目的；（8）通过真空脱气装置是最好的去氢设备。如3542CrMo合金结构钢对白点特别敏感，轧制成大圆钢后检验低倍时出现白点的机率比较高，最高达35.6%，通过采用定氢仪对精炼过程进行定氢测量，指导精炼操作，加强对原材料的管理，优化精炼工艺等系列措施，出现白点的机率明显降低。石钢60吨转炉G

19、Cr15钢LF精炼工艺w 目前轴承钢的典型冶炼工艺是采用电炉工艺但废钢中带入的有色金属会增加钢中有害元素的含量，影响轴承钢寿命。为降低钢中残余元素和降低生产成本，日本住友、德国蒂森和日本川崎制铁公司先后开发采用了杂质少的铁水经转炉吹炼生产轴承钢的工艺，并逐步配合LF钢包精炼和RH真空处理工艺生产出高纯净度的轴承钢。w 石钢在成功开发转炉优质45钢等钢种的基础上，研究开发了采用转炉工艺生产GCr15轴承钢的生产工艺。转炉冶炼轴承钢优势及不足¨ 优势原料条件好,铁水的纯净度和质量稳定性均优于废钢转炉终点控制水平高,钢渣反应比电炉更趋近平衡转炉钢的气体含量低¨ 不足没有偏心炉底出

20、钢，出钢过程中下渣量的控制有较大难度，大量的氧化性炉渣随钢液进入精炼钢包，不仅对化学成分控制带来困难，而且给精炼效果造成不利影响转炉生产节奏快石钢60吨转炉GCr15钢LF精炼工艺精炼工艺：氩气搅拌制度 吹氩是保证精炼炉内反应及夹杂上浮、氧含量降低的有效措施。 在精炼的不同阶段采用不同的吹氩制度。在LF精炼过程中为加速反应进行，适当加大供气量,氩气压力控制在0.6-1.0MPa，在精炼结束后为保证夹杂上浮要对钢水进行弱搅拌，弱搅拌时氩气量不可过大，防止因钢水翻腾厉害，与空气接触，将已经处理好的钢液二次氧化，或将渣子卷进钢液石钢合适的弱吹氩压力控制在0.2-0.3MPa，弱吹时间控制在7分钟以上

21、。石钢60吨转炉GCr15钢LF精炼工艺精炼工艺：精炼渣系的选择转炉作为初炼炉冶炼GCr15钢时，因转炉节奏较快，要求实现快速成渣的高效精炼，否则轴承钢的质量不能满足要求或影响到连续生产。采用高碱度的CaO-SiO2-Al2O3渣系进行处理，其渣系组成见表转炉作为初炼炉冶炼GCr15钢时，因转炉节奏较快，要求实现快速成渣的高效精炼，否则轴承钢的质量不能满足要求或影响到连续生产。采用高碱度的CaO-SiO2-Al2O3渣系进行处理，其渣系组成见表成分CaO SiO2 Al2O3 R FeO 含量% 50-60 13-18 15-20 3.5 1.0 石钢60吨转炉GCr15钢LF精炼工艺精炼工艺

22、：钢中铝含量的控制 用铝脱氧的钢中，主要Al2O3夹杂呈簇状，其熔点高（2050），炼钢钢温度下为固态，连铸时易粘附在水口壁上、积累长大结瘤，会引起水口堵塞；在钢材加工时，它在钢中呈链状或串状分布，恶化钢材内部和表面质量。 在轴承钢LF精炼中要尽可能将夹杂Al2O3去除，同时应控制合适的铝含量。 石钢轴承钢GCr15的生产是LF炉配小方坯连铸机，同时因本钢种要严格控制球状氧化物，且不能喂入钙进行钙处理，故钢中铝含量过高往往会造成流动性变差，钢中夹杂物不降反升，影响轴承钢的质量提高。 在保证钢水可浇性的前提下，确定了合适的钢中铝的控制范围，要求钢中铝小于等于0.04%。石钢60吨转炉GCr15钢

23、LF精炼工艺精炼工艺：温度控制 GCr15轴承钢连铸对温度的要求严格,温度控制不好会加剧低倍缺陷的形成。 石钢在精炼结束后的温度控制在液相线以上60度左右。石钢60吨转炉GCr15钢LF精炼工艺精炼工艺：轴承钢质量情况 通过LF精炼工艺的合理控制，有效地提高了GCr15轴承钢的质量。轴承钢国家标准GB18254-2002中对氧含量做了明确规定：要求模铸钢中的氧含量不大于15×10-6,连铸钢中氧含量不大于12×10-6,石钢转炉配LF工艺可以实现此目标，氧含量控制水平达到7-10ppm，最低氧含量可达到 6.8×10-6。 A、B、C、D类夹杂能够分别控制在1.0

24、、0.5、0、1.0级以内，具备了冶炼轴承钢的能力，能够满足轴承钢的生产。重轨生产中LF精炼我国现有重轨生产厂（攀钢、包钢、鞍钢和武钢）生产典型的工艺路线：LDLFVDCC钢包吊到LF处理线的钢包车上，由人工接通钢包底吹氩的快速接头，根据钢水成分和温度要求，确定物料的投入量（喂丝）重轨含碳量较高，增碳很重要，转炉出钢时钢水含碳量控制为0.20.3%，炉后增碳至0.6%0.65%，在LF处理时再增0.10%0.15%，至标准的中上限，经VD处理后即可达到钢种成分要求。LF增氮w LF炉溶池金属靠电弧的高温加热电弧是一种高温高速的气体射流，它对溶池的冲击作用和转炉中氧气流股的冲击作用在本质上是相似

25、的，在冲击点处造成一个凹坑w 电极加热时，凹坑处会出现裸露的钢液面而这部分裸露的钢液较其它部位的钢液温度高，大于2400K，在该温度下，O、S对阻碍钢液吸氮的表面活性作用也消失。此时只要钢液裸露就容易吸氮。w 电弧的高温作用下，周围空气中的氮气基本上全部被离解为单原子状态，也给钢液吸氮创造了条件。LF炉增氮控制技术（1）尽早造好泡沫渣以防止钢液面裸露尤其是冲击凹坑处钢液面裸露。泡沫渣渣层厚度应该高于冲击凹坑深度。国内部分钢厂已在LF炉实施泡沫渣工艺。在高强船板钢种上做了15炉泡沫渣试验。 每炉试验在电极加热期间加入两批发泡剂，间隔7分钟。在钢水搬入LF炉和搬出LF炉时取钢样分析钢中氮、氧、酸溶

26、铝含量。钢水增氮量为113ppm，平均增氮5.27ppm。对严格控制钢中氮含量的钢种应根据加热和精炼时间的长短加入三四批发泡剂。使用了高强船板钢取得的数据，未采用泡沫渣工艺时钢水增氮020ppm，平均增氮6.43ppm。（2）控制钢液中的氧精炼中间不加铝。生产低氮含量钢应在LF精炼后期喂铝线加铝、钛；需要VD真空精炼的钢种应通过真空下合金加入装置在破真空前5分钟加入铝、钛。3.2 AOD 炉w 目的： 主要是冶炼高质量的不锈钢(C<20ppm,S,P<50ppm)，超低碳不锈钢(C<20ppm) ，使用更廉价的原料(采用高碳铬代低碳铬)；w 使用情况：6070的不锈钢产量；w

27、 我国太钢有国内第一台AOD;w 不锈钢的冶炼方法 电炉；电炉或转炉AOD；电炉或转炉VOD.AOD工艺过程w 炉料：废钢、不锈钢返回料、高碳铬铁、高碳镍铁w 吹炼过程温度及氩氧比的控制分不同温度及碳含量控制吹炼氩氧比:O2：Ar=4:1(3:1)，C下降为0.2%、T1680；O2：Ar=2:1， C下降为0.1%、T1700；O2：Ar=1:2， C下降为0.02%、T1730；O2：Ar=1:3， C下降为0.01%、T1750；3.3 VD/VOD炉w VD 的功能仅是真空加搅拌，w VOD 是Vacuum and stir and injection oxygen；w VD主要应用于

28、轴承钢脱氧；VD经常与LF炉双联，生产各种合金结构钢、优质低碳钢和低合金高强度钢w VOD 主要用于不锈钢冶炼；V D / VODVD工艺以轴承钢冶炼为例w 轴承钢最重要的性能指标是疲劳寿命。w 影响轴承钢寿命的重要指标是钢中氧含量，钢中O控制在10ppm为好。 最好水平O35ppm。国内10ppm左右。w 控制钢中非金属夹杂物和碳化物级别。w GCr15是最常用轴承钢：%C：0.95-1.05 %Mn: 0.9-1.20 %Si:0.40-0.65 %Cr: 1.30-1.65 S,P<0.020冶炼工艺：UHPLF+VD（或RH）+CC：w LF出钢后，扒渣（倒渣）2/3，渣层厚度应

29、保持4070mm，扒渣时间<3min。w 扒渣完毕LF钢包入VD处理工位，接通氩气，调节流量5080NL/min，同时测温、取样，加入硅石2 kg/mm，调整炉渣碱度R=1 .21 .5。w 测温、取样后VD加盖密封，抽真空。w 真空泵启动期间，调整氩气流量保持30 40NL/min。w 真空保持时间：真空启动后，工作压力达到67 Pa时，保持时间15min。w 真空保持期间调整氩气流量 70NL/min左右，并通过观察孔观察钢水沸腾情况，及时调整，保持均匀沸腾。w 终脱氧后解除真空、开盖、测温，软吹1525min，氩气流量 70-100NL/min左右，控制渣面微动为宜。w 软吹结束后

30、，测温、取样，加保温剂出钢，出钢温度15301540。VOD 工艺以冶炼超低碳不锈钢为例w 初炼炉将碳控制在0.20.5，P<0.03%以下； 钢液温度为1630；w 初炼炉除渣后，将VOD钢包吊入真空室，接底吹氩，开始抽真空，此时温度1550-1580;w 当真空度达到1320kpa时，开始吹氧脱碳；w 碳含量降低的同时，提高真空度，保铬不氧化；w 当碳合格时，停止吹氧，加大真空到100Pa以下，并加大搅拌，进一步脱碳，钢液温度达到16701750；w 加合金、微调成分、加铝吹氩搅拌几分钟后，破真空浇铸。VD（VOD、VHD、VAD）的特点（1）精炼强度受钢包净空度的严格限制通常，完成

31、钢液脱气处理，要求钢包的净空高度³600mm；进行钢液碳脱氧工艺，需净空高度³900mm;吹氧脱碳，要求净空高度1.01.2m。钢水脱碳反应强度受到钢包净空高度的严格显著，VD炉脱碳周期较长（一般为4045min），整个处理周期为7590min（2）受包盖、炉渣等物理因素的影响，真空脱气效率有所降低脱气处理2025min，钢水氢含量可达到2ppm，N含量波动在（3045）ppm。氩气消耗量也高于RH工艺。（3）真空条件下实现钢渣反应，有利于脱硫和脱氧VD处理工程中，钢中氧可从100ppm降低到20ppm；硫含量可从0.01%降低到0.0015%以下，平均脱硫率可达84VOD

32、法在生产实践中的应用上海大隆铸锻厂从德国莱宝（leybold）公司进口1台15tVODC的关键设备和技术软件。采用电炉初炼钢水经VODC精炼了超低碳不锈钢、中低合金钢和碳钢，氢含量小于 3ppm，氧小于6.5ppm，不锈钢中铬的回收率达9899。VODC精炼工艺成熟，控制容易，适应中小型钢厂和铸钢厂的多钢种、小吨位精炼生产需要。抚顺特钢有30tVOD炉，采用EAFVOD技术精炼不锈钢，可使H£2.58ppm，TO£41.9ppm，铬回收率达到99.5%，脱硫率64.2%，精炼高碳铬轴承钢TO£12.13ppm3.4 RH真空精炼w Ruhrstahl 公司和Her

33、aeus公司1957年开发的。w 也称钢液循环脱气法，将钢液提升到一容器内处理。w 不要求特定的钢包净空高度，反应速度也不受钢包净空高度的限制w 主要冶炼高质量产品，如轴承钢、IF钢、硅钢、不锈钢、齿轮钢等。w 国内RH设备主要依靠进口。RH工艺特点反应速度快，表观脱碳速度常数kC可达到3.5min-1。处理周期短，生产效率高，常与转炉配套使用。反应效率高，钢水直接在真空室内进行反应，可生产H0.5×10-6，N25×10-6，C10×10-6的超纯净钢。可进行吹氧脱碳和二次燃烧进行热补偿，减少处理温降；可进行喷粉脱硫，生产S5×10-6的超低硫钢。RH

34、工艺参数w 处理容量：大炉子比小炉子好(50t以上)；w 处理时间：钢包在真空位的停留时间；Tc/Vt Tc允许温降， Vt平均温降/min；w 循环因数：C(t/min).t(min)/Q (ton) 循环流量、 t脱气时间、 Q处理容量w 循环流量：主要由上升管与驱动气体流量决定；w 真空度：60100pa；w 抽气能力。RH真空工艺过程w 出钢后，钢包测温取样；w 下降真空室，插入深度为150-200mm；w 起动真空泵，一根插入管输入驱动气体；w 当真空室的压力降到2610kpa后，循环加剧；w 钢水上升速度为5m/s、下降速度为12m/s；w 气泡在钢液中将气体及夹杂带出。RH精炼效

35、果影响因素（1）极限真空度与抽气速率国际发展趋势：提高真空泵的抽气能力，使RH达到极限真空度（66.7Pa）的抽气时间缩短到2min（2）钢水循环流量Q进一步提高钢水的循环流量Q。Q决定于下降管内径D，真空室内钢水深度H和吹Ar的气体流量G。（3）表观反应速度常数kxRH精炼效果影响因素（4）顶吹供氧强度和枪位控制向RH内吹入纯氧，可以提高RH在高碳低氧区内的脱碳速度，有利于提高RH的初始含碳量。RH内钢水碳氧比C/O£0.66时，RH脱碳的限制环节是钢水中碳的扩散； C/O ³0.6时，熔池内氧的传质速度决定了脱碳速度。（5）脱硫剂成分及喷粉工艺控制提高脱硫剂中CaF2的

36、配比至40，增加脱硫剂用量，有利于提高RH脱硫的效果，适宜冶炼S£10ppm的超低硫钢。RH的发展w -OB (Oxygen Blowing)，真空室下部吹氧脱碳w -KTB (Kawasaki Top Blowing) 日本川崎，顶吹氧燃烧CO，补偿温降。w -PB(Powder Blowing)，真空室下部喷粉脱P、S。w -KTB/PBRH新技术（1）防止RH脱气设备结渣结渣主要在吹氧脱碳期间形成，需要定期烧渣来清理结渣。Technolmetal公司把最初由ATZEVUS公司开发的卵石加热装置经过进一步改进，用在RH真空脱气设备上原理是在反应炉的脱碳反应期间，用CO燃烧生成CO

37、2发出的热量来阻止结渣的形成，并以与反应气体逸出的相反方向喷入热空气来实现这一目的（2）水冷RH装置最近，Technometal开发了一种RH装置，仅底部为耐材内衬该装置是从清除结渣问题，使耐材消耗降至最少及减少总操作费用等方面来考虑的也能减少一些环境问题在很大程度上是以Fuchs公司的电弧炉车间的水冷废钢预热竖炉所获得的经验为基础设计的（3）吹氧、喷粉和用煤气加热的可更换的联合喷枪主要特征是该喷枪的定型设计，能使操作者仅“插入”特定操作方式所需的那部分喷枪。灵活方便可节省能源和维修费用，喷枪寿命也可延长RH新技术RH法在生产实践中的应用日本山阳钢厂将LF与RH配合生产轴承钢，形成EFLFRH

38、CC轴承钢生产线，钢中总氧量达到5.8ppm。LFRH法首先利用LF炉将钢水升温，利用LF搅拌和渣精炼功能进行还原精炼，使钢水脱硫和预脱氧，然后在RH中进行脱氢和二次脱氧宝钢RHOB的冶炼效果较理想，脱氢率为5070，脱氮率为2040，一般情况下，经RHOB处理后H£2.5ppm，C£30ppm，钢中夹杂物去除率一般能达到70，总氧£25ppm。同时RH中合金处理可以提高合金的收得率和控制的精确度，C、Si、Mn的控制精度能达到±0.05，铝的精确度可达0.0015%3.5 CAS、CASOB精炼工艺工艺优点：· 钢液升温和精确控制钢水温度&#

39、183; 促进夹杂物上浮，提高钢水纯净度，可控制酸溶铝£0.005%,钢水TO降低2040· 精确控制钢液成分，实现窄成分控制，可提高合金收得率2050· 均匀钢水成分和温度· 与喂线配合，可进行夹杂物的变性处理· 冶炼节奏快，适合转炉的冶炼节奏。CAS和CAS-OB O2CASOBw CASOB在原CAS站增设吹氩提稳功能，增设的氧枪安装在隔离罩的中心，采用顶吹自消耗型氧枪，铝及其它合金由加料口直接投到钢水面w 放热剂主要是铝，提温时采用连续供铝方式w 升温速度快，热效率高；612/min，升幅可达100，终点温度波动±£

40、5w 设备投资少，操作成本低和控制过程简便、快速、准确w OB后续的CAS处理，保证了吹氧后大量细小Al2O3夹杂的上浮和快速去除，保证了钢水质量不受吹氩的影响w 当温度较高时可不作OB处理CASOB的操作工艺（1）吹氩升温和终点温度控制在吹氧过程中连续加入铝丸，控制Al/O2比是避免钢中C、Si、Mn等元素烧损和控制钢中酸溶铝含量的关键技术。采用溶解铝氧化升温工艺，属于体相加热，热效率高于90。通常每吨钢水升温1，耗铝量为350450g。升温速度快，整个CASOB处理周期为1116min，可与转炉生产节奏相匹配。(2)吹Ar工艺与夹杂物去除采用加铝升温，铝氧化生成大量Al2O3夹杂，并可能使

41、钢中铝含量升高。在加热过程中精确控制Al/O2比及搅拌强度；升温后保证一定时间的吹Ar搅拌，促进夹杂物上浮。（3）合金微调工艺出钢时，对钢水成分进行精调，并取钢水样进行快速分析，根据化学分析结果，在CAS处理中补加合金进行钢水成分的最终调整，实现窄成分控制。CASOB的冶炼效果w 加热；升温速度56/min；w 钢液成分：吹氧前后变化不大；w 钢水洁净度：O基本不变，可降低N含量。CASOB对钢中夹杂物的影响w 在吹氧后钢中夹杂物含量基本与处理前持平，但经CAS处理后夹杂物含量非常低w 钢中总氧含量在OB处理后略有上升，在CAS处理后与未经OB直接进行CAS处理的钢水具有相同的水平w 新日铁和

42、国内各厂家的操作实践证实：OB提温不会对最终成品钢水带来质量影响CASOB对钢水成分的影响w Si和Mn有一定的氧化倾向w S和P稍有回复w C和N没有出现大的波动w 这些变化可在后续CAS处理中进行补充和调整影响CASOB升温速度的主要因素（1）Al高的Al过量系数（指Al/O2供入的化学当量的比值)可以大大提高升温速率和加热效率（2）吹氧量高的供氧强度是快速升温的保障意大利TALANTO厂300t钢包吹氧流量25004000m3/h过量吹氧可能造成钢水氧化；但可通过调整底吹氩量解决，底吹氩量增加，钢水循环速度加快，氧铝反应成分，钢水不易氧化；强搅拌条件下，发热剂高效燃烧，传热条件良好，升温

43、速度提高（3）氧枪枪位低枪位增加了射流的冲击强度，造成更大的、同时被钢水包围的火点区，热损失少但枪位过低，氧枪熔损加剧，枪位控制困难，提温效果也将受到影响50800mm可控枪位范围内，200500mm枪位比较理想（4）钢包容量、发热剂种类、原始钢水成分、隔离罩尺寸CASOB吹氧操作注意的主要问题（1）钢水过氧化和有益元素的损失解决方法：增加底吹氩流量，控制顶吹氧流量，增加铝的过量系数（2）氧枪烧损使用不锈钢钢管外衬高铝质耐火材料（3）隔离罩寿命控制合适的枪位防止喷溅过度，尽可能将火点区包围在钢水中减少对罩衬的直接辐射吹氧前先加入部分铝，减少表面FeO的大量富集CASOB研究工作进展（1）氧枪八

44、幡厂开发了一种有惰性气体包围氧气流股的双套管喷枪，使氧气流股包围在惰性气氛当中，并形成集中的吹氧点，在钢面形成低氧分压区，抑制了钢水的氧化（2）吹氧前向钢中添加铝发热剂与氧气同时供向钢水表面时，隔离罩内的钢水和发热剂同时氧化形成富含FeO的氧化渣层该渣层与连续添加的铝发生反应，产生的热量只能被表面的钢水吸收，无法传至下层钢水氧化层还造成钢水污染、脱碳和耐材损耗在吹氧前向钢水表面添加0.5kg/t钢铝，发热剂在1030s内在钢水面形成发热剂熔融层立即吹氧，同时投入发热剂，如此铝便得以优先氧化，形成流动性良好的渣层，对钢水无污染，也不侵蚀隔离罩，同时使产生的热量顺利向钢水内部传递（3）将顶吹氧枪下

45、端置于由底吹气体、顶吹氧在隔离罩内形成的发泡钢水中进行吹氧在起泡的钢水中吹氧可以实现高的热效率和快速升温必须借助钢中碳的氧化生成大量的CO和O2气体（4）采用恒定的底吹氩量，改变隔离罩插入深度CAS处理时插入深度200mm，OB处理时则为400mmCAS精炼遇到的问题w 部分钢厂CAS精炼操作效果好，部分钢厂效果差，甚至无法使用w 转炉容量小，不适宜采用CAS3.6 喷粉工艺w 效果最好投资及使用成本最低也是最不好掌握的技术；可脱硫、脱磷、合金化、夹杂变性；工艺参数：w 喷枪插入深度；h=H(钢液深)-hc(喷入深)；w 喷吹压力：大于钢液、炉渣及大气压；w 喷吹时间：喷粉设备及钢液容纳粉剂的

46、能力；w 供料速度：设备能力及钢液化学反应速度；w 载气能力与粉气比。4 典型精炼设备的功能冶金效果5 我国炉外精炼技术的现状和发展 炉外精炼工艺是现代钢铁生产过程中开发新品种、提高钢质量的关键，也是生产洁净钢的重要环节。目前我国的炉外精炼设备和工艺除宝钢等重点钢铁企业外，都还比较落后，精炼比仅为20%左右，钢水真空处理的比例则更低，这些都制约了我国钢铁工业的发展。从现状看，钢铁生产企业应该全面提高炉外精炼的比例，满足质量和品种开发的需要。主要推广应用的技术应包括以下几方面ü 真空深脱碳工艺技术满足超低碳钢的需要，使得C0.0020%；深脱氧和夹杂物控制技术。包括满足钢种需要的夹杂物

47、变性技术、尺寸20mm的夹杂物控制技术、钢包精炼渣改质技术、减少夹杂物总量的精炼工艺技术等；深脱硫精炼工艺技术，使得钢中S0.0010%；精炼过程钢水成分和温度的精确控制技术；精炼过程控制模型的开发与应用；洁净钢生产技术；精炼过程氮的控制技术；炉外精炼和洁净钢生产用耐火材料的开发及使用寿命的提高研究；ü 满足洁净钢要求的高精度、快速分析和检测手段；ü 开发并优化围绕特殊产品需要的炉外精炼工艺技术。不断开发特殊需要的、高规格、高要求同时也是高附加值的钢铁产品的炼钢及炉外精炼工艺技术，为这些产品的开发提供技术支撑。这些钢铁产品主要包括取向硅钢、高牌号无取向硅钢、宽厚板、高合金油井管材、高难度盘条产品、超薄制罐材料等。ü 成套精炼设备和工艺技术（如LF、RH等成套技术）。这些技术的很多部分目前在宝钢等钢铁企业已经得到很好的应用，应该在行业内大力推广并完善。争