会计学1冶金工业概论冶金工业概论 炉外精炼炉外精炼2主要内容主要内容一一一一.概概概概 述述述述二二二二.RH.RH.RH.RH、LFLFLFLF及及及及VDVDVDVD法简介法简介法简介法简介第1页/共29页31.炉外精炼的概念及目的炉外精炼的概念及目的概念：概念：炉炉外外精精炼炼就就是是将将转转炉炉（或或电电炉炉）中中初初炼炼的的钢钢水水移移到到另另一一反反应应器器中中进进行行精精炼炼的的过过程程，也也称称二二次次精炼目的：目的：把把传传统统的的炼炼钢钢方方法法分分为为两两步步，即即初初炼炼+精精炼炼初初炼炼在在氧氧化化性性气气氛氛下下进进行行炉炉料料的的熔熔化化、脱脱P P、脱脱C C和和合合金金化化精精炼炼在在真真空空、惰惰性性气气体体或或可可控控气气氛氛的的条条件件下下进进行行深深脱脱C C、去去气气、脱脱氧氧、去去夹夹杂杂物物和和夹夹杂杂物物变变性性处处理理，调调整整成成分分，控控制制钢钢水水温温度度等等，从从而而优优化化工工艺艺和和产产品品结结构构、开开发发高高附附加加值值产产品、节能降耗、降低成本增加经济效益品、节能降耗、降低成本增加经济效益第2页/共29页4 早期的炉外处理设备是钢包脱气，其目的在于减少钢中的H和O，由于钢包脱气法的使用，使轴承钢的寿命大为增加。
德国于1956年发明了真空提升脱气法即DH法，莱茵钢铁冶金公司和海拉斯公司合作开发了真空循环脱气法即RH法，解决了传统炼钢方法难以解决的脱氧、脱氮等问题发发发发 展展展展第3页/共29页5 进入60年代后，为了提高钢水的炉外处理效果，扩大处理功能，使钢水有均匀的温度和成分，促使夹杂物上浮，瑞典研制出具有感应搅拌和电弧加热功能的ASEASKF精炼炉1965年，德国又研制成真空吹氧脱碳法即VOD法；1968年，美国研制成氩氧精炼炉即AOD法70年代初，日本研制成具有电弧加热、氩气搅拌功能的钢包精炼炉即LF炉第4页/共29页6 日本山阳钢厂对不同氧含量的轴承钢进行疲劳试验证明，当钢中O由30ppm降到15ppm时，轴承钢的疲劳寿命增加5倍；降到10ppm，则提高15倍；降到5ppm，可提高30倍由此可以看出，保证钢材有高的纯净度是提高内在质量的重要一环而炉外精炼就是为了解决科学技术发展对钢材质量的要求不断提高而提出来的，没有炉外精炼，就无法保证钢材的高质量第5页/共29页73.炉外精炼方法的共同特点炉外精炼方法的共同特点n n理想的精炼气氛条件，通常应用真空、惰性气氛或还原气氛；n n搅动钢水，采用电磁力、惰性气体或机械搅拌的方法；n n为补偿精炼过程的钢水温度损失，采用加热设施有电弧加热、等离子加热或增加钢水中的化学热等。
第6页/共29页8二二.RH.RH、LFLF及及VDVD法简介法简介RH 法法LF 法法VD 法法第7页/共29页91 1）RHRH的功能与特点的功能与特点 以小部分钢水进入真空环境，经受真空处理，在不同程度上增大了钢气接触面积，提高了精炼脱气效果特特 点：点：脱气效果好；适用于大量的钢液处理；处理过程温降小；脱C能力强，适用于低碳钢的生产第8页/共29页102 2）生产过程模拟）生产过程模拟第9页/共29页11第10页/共29页123 3）RHRH过程生产工艺原理过程生产工艺原理 当当真真空空室室抽抽真真空空后后，插插入入管管插插入入钢钢液液中中，ArAr经经钢钢液液加加热热膨膨胀胀，形形成成向向上上流流动动的的气气泡泡，使使上上升升管管内内的的钢钢液液随随之之上上升升进进入入真真空空室室气气泡泡在在真真空空室室下下突突然然膨膨胀胀，使使钢钢液液溅溅成成极极细细微微粒粒呈呈喷喷泉泉状状，增增加加了了钢钢液液与与真真空空接接触触面面积积，使使钢液充分脱气钢液充分脱气脱脱气气后后的的钢钢液液汇汇集集在在真真空空室室底底部部，在在密密度度差差的的作作用用下下不不断断地地从从下下降降管管回回到到钢钢包包中中。
如如此此循循环环多多次次，达达到到精精炼炼钢钢液的目的液的目的第11页/共29页134)RH4)RH的主要功能的主要功能功功功功 能能能能:脱脱 H:H:对对 完完 全全 脱脱 氧氧 钢钢 液液 脱脱 氢氢 效效 率率 60%,60%,对对未未完完全全脱脱氧氧钢钢液液,由由于于C-C-OO反反 应应 剧剧 烈烈,70%.70%.脱脱 气气 时时 间间1520min,H1520min,H2ppm.2ppm.脱脱 N:NN:N易易 形形 成成 N-N-化化 物物,脱脱 氮氮 效效 率率010%;010%;脱脱OO:O0.0020.005%:O0.0020.005%脱脱碳碳:对对初初始始CC有有要要求求,处处理理15min,15min,可使可使CC0.002%;0.002%;脱脱S:S:效率效率5075%;5075%;减少非金属夹杂减少非金属夹杂:改善钢水纯净度改善钢水纯净度;成成分分微微调调:合合金金元元素素控控制制精精度度为为0.0030.010%0.0030.010%第12页/共29页142.LF 法法第13页/共29页151)LF1)LF概述概述 LF是日本大同制钢公司于1971年开发，特点是将电弧炉炼钢还原期任务移到专用的钢包内进行。
在利用电弧加热钢水的同时，向钢液内吹入惰性气体（Ar），以实现在非氧化性气氛下精炼，从而达到钢液脱硫、脱氧、去气、去夹杂物的效果经LF处 理 的 钢 水，钢 中 O10-30ppm、N20ppm、H1.5-2.5ppm第14页/共29页162)LF2)LF工艺原理工艺原理脱脱 氧氧脱脱 硫硫去夹杂去夹杂第15页/共29页17脱脱 氧氧目目目目 的的的的:钢钢中中过过剩剩氧氧与与CC反反应应产产生生气气泡泡,将造成凝固组织不致密将造成凝固组织不致密;沉淀脱氧沉淀脱氧沉淀脱氧沉淀脱氧:Fe-SiFe-Si和和AlAl等等脱脱氧氧剂剂与与钢钢中中OO反反应应,脱脱氧氧产产物物上上浮浮,达达到到脱脱氧氧的的目目的的.因因产产物物在在钢钢液液内内部部以以沉沉淀淀形形态态产产生生,故故称称沉沉淀淀脱脱氧氧.优优点点:脱脱氧氧速速度度快快,操操作作简简单单,缺缺点点:部部分分脱脱氧产物成为非金属夹杂氧产物成为非金属夹杂;扩散脱氧扩散脱氧扩散脱氧扩散脱氧:C C、Si Si、MnMn等等脱脱氧氧元元素素以以粉粉末末状状加加入入渣渣中中,与与渣渣中中（FeOFeO）、（MnOMnO）、（Fe2O3Fe2O3）及及OO在在钢钢渣渣界界面面进进行行反反应应,使使OO降降低低，脱脱氧氧产产物物直直接接溶溶于于渣渣中中,不不污污染染钢液；钢液；脱氧剂选择脱氧剂选择:脱氧元素对氧的亲和力铁对氧的亲和力；脱氧产物在钢液中的溶解度尽可能小；残留钢中的脱氧元素对钢性能不产生坏的影响；脱氧元素应在钢液中溶解快、均匀并经济。
第16页/共29页18脱脱 硫硫目目目目 的的的的:S S在在钢钢中中产产生生”热热脆脆”并并降降低低钢钢的的抗抗腐腐蚀蚀性、延展性和韧性；性、延展性和韧性；原原原原 理理理理:（FeSFeS）+（CaOCaO）=（FeFeOO）+（CaSCaS）条条条条 件件件件:高高碱碱度度、还还原原气气氛氛、高温、大渣量高温、大渣量第17页/共29页19去去 夹夹 杂杂来来来来 源：源：源：源：脱氧产物、浇注及凝固脱氧产物、浇注及凝固反应产物，混入熔渣及反应产物，混入熔渣及耐材；耐材；危危危危 害：害：害：害：破坏钢的组织连续性；破坏钢的组织连续性；措措措措 施：施：施：施：减少外部带入；强化冶减少外部带入；强化冶炼；提高耐材质量；出炼；提高耐材质量；出钢过程强化非金属夹杂钢过程强化非金属夹杂排除排除第18页/共29页203)LF3)LF相关设备相关设备供供电电系系统统钢钢包包及及台台车车炉炉盖盖提提升升装装置置事事故故搅搅拌拌装装置置测测温温取取样样装装置置加加料料系系统统喂喂丝丝装装置置第19页/共29页21喂丝装置喂丝装置目目目目 的：的：的：的：借借助助喂喂丝丝机机将将易易氧氧化化、易易挥挥发发合合金金制制成成包包芯芯线线输输入入钢钢液液，达到脱氧、脱达到脱氧、脱S S等目的；等目的；喂丝设备：喂丝设备：喂丝设备：喂丝设备：松松 卷卷 装装 置置、喂喂 丝丝 器器、导导 向向系统构成；系统构成；喂丝操作：喂丝操作：喂丝操作：喂丝操作：AlAl丝丝在在成成分分调调整整时时喂喂入入，Si Si、Ca-SiCa-Si丝丝 在在 LFLF处处 理理 后后 喂喂 入入。
喂喂丝丝时时弱弱吹吹ArAr搅搅拌拌，可可自自动动设设定定也可手动也可手动第20页/共29页223.钢包真空脱气法（钢包真空脱气法（VD法）法）VD 法法第21页/共29页231)VD1)VD概述概述 2020世世纪纪5050年年代代由由德德国国首首先先应应用用，用用于于生生产产低低碳钢，可严格控制成分和温度碳钢，可严格控制成分和温度具有以下功能：具有以下功能：具有以下功能：具有以下功能：有效的脱气，减少有效的脱气，减少HH、NN；脱氧，通过脱氧，通过C+O=COC+O=CO去除去除OO；通过碱性顶渣去通过碱性顶渣去SS；通过合金微调及吹通过合金微调及吹ArAr控制化学成分和温度；控制化学成分和温度；通过吹通过吹ArAr使夹杂无聚集上浮使夹杂无聚集上浮VDVD主主要要与与电电弧弧炉炉和和LFLF配配合合，用用于于生生产产管管线线钢钢，SS10ppm10ppm；H H 1.5-2ppm1.5-2ppm；N N 40ppm40ppm；O O 20ppm20ppm第22页/共29页242)VD2)VD生产模拟生产模拟工部全景工部全景生产模拟生产模拟第23页/共29页253)VD3)VD生产工艺生产工艺基本原理基本原理真空处理真空处理吹吹Ar制度制度第24页/共29页26真空脱气真空脱气原原原原 理：理：理：理：基基于于HH、NN在在钢钢液液中中溶溶解解服服从从平平方方根根定定律律，当当VDVD抽抽真真空空时时，真真空空室室内内压压力力降降低低，使使HH、NN随随之之降降低低，达到去除目的。
达到去除目的脱脱气气产产物物为为气气体体，向向溶溶液液中中析析出出的的脱脱氧氧产产 物物 COCO和和 吹吹 ArAr气气 泡泡内扩散而一起去除内扩散而一起去除第25页/共29页27吹吹ArAr精炼精炼 通通过过钢钢包包底底部部的的多多孔孔塞塞将将ArAr吹吹入入钢钢液液，ArAr在在上上升升中中形形成成小小气气泡泡，对对HH、NN而而言言为为真真空空室室，因因此此向向其其中中扩扩散散并并带带走走此此外外，吹吹ArAr利利于于去去除除夹夹杂杂、均均匀匀成成分分和和温温度度，避避免免钢钢液液二二次次氧化第26页/共29页28真空处理真空处理工作顺序：工作顺序：排排气气连连续续压压缩缩（6min6min后后）达达设设计计真真空空度度保保持持达达到到VDVD处处理理要要求求反反抽抽气破坏真空气破坏真空第27页/共29页29吹吹ArAr制度制度 钢钢包包到到工工位位即即吹吹ArAr，不不吹吹破破渣渣面面，防防止止透透气气砖堵塞；砖堵塞；加加合合金金采采用用大大流流量量吹吹ArAr，吹吹开开渣渣面面，使使合合金金直直接接进进入入钢钢液液，提提高高收收得率；得率；高高真真空空处处理理时时小小流流量量吹吹ArAr，防喷溅；，防喷溅；喂喂丝丝时时，小小流流量量吹吹ArAr，防止增，防止增NN和二次氧化。
和二次氧化第28页/共29页。
