爐外精煉工藝技術的發展

王世琢

(邵陽學院 湖南 邵陽 422000)

?

爐外精煉工藝技術的發展

王世琢

(邵陽學院 湖南 邵陽 422000)

隨著科學技術的迅速發展，鋼材性能和質量越來越被重視，鋼材質量主要包括鋼材的潔凈度、均勻性能和高的精度。而各種爐外精煉方式恰是獲得高純度、高均勻性和高精度鋼材的重要措施簡要介紹了爐外精煉工藝的冶金功能和精煉特點、方法,以及喂絲吹氬操作，并對爐外精煉技術的發展趨勢作了展望。

爐外精煉；冶金功能；發展趨勢

一、概述

爐外精煉：將在常規煉鋼爐中完成的精煉任務部分或全部地移到鋼包或其它容器中進行；也稱二次精煉或鋼包冶金；

爐外精煉出現和發展的原因：

1.對鋼材質量要求的日益提高

(1)純潔度高。雜質數量相差幾倍甚至幾十倍，雜質形態：控制(2)合金成分范圍窄，產品成分范圍寬，不利于鋼材加工。

2.傳統工藝方法存在著不合理處

(1)電爐的優勢被不合理的工藝安排所抵消；(2)采取的預防措施不能從根本上解決問題：

如：還原期渣料的嚴格烘烤(3)只有將鋼的精煉從煉鋼爐內移到爐外。

3.改善煉鋼生產和連鑄機之間的配合

連鑄生產要求：定時、定量提供一定溫度的優質鋼液；傳統煉鋼工藝：較難滿足；爐外精煉：緩沖作用。

二、爐外精煉的冶金特點

各種爐外精煉設備都具備高效精煉的特點,適宜冶煉各類純凈鋼、超純凈鋼。其原因在于各種爐外精煉設備的工藝與設備設計能滿足以下冶金特點:(1)改善冶金化學反應的熱力學條件。如煉鋼中脫碳、脫氣反應,反應產物為氣體。降低氣相壓力,提高真空度,有利于反應繼續進行。(2)加速熔池傳質速度,對于多數冶金反應,液相傳質是反應速度的限制環節。各種精煉設備采用不同的攪拌方式,強化熔池攪拌,加速混勻過程,提高化學反應速度。(3)增大渣鋼反應面積,對各種爐外精煉設備均采用各種攪拌或噴粉工藝,造成鋼渣乳化、顆粒氣泡上浮、碰撞、聚合等現象,顯著增加渣鋼反應面積,提高反應速度。(4)精確控制反應條件,均勻鋼水成分、溫度。多數爐外精煉設備,配備了各種不同的加熱功能,可以精確控制反應溫度。同時,通過攪拌均勻鋼水成分,精確調整成分,實現成分微調。精確控制化學反應條件,使各種冶金反應更趨近平衡。(5)健全在線檢測設施,對精煉過程實現計算機智能化控制。保證精煉終點的命中率和控制精度,提高產品質量的穩定性。

三、爐外精煉方法分類

1.渣洗

(1)概念：用合成渣來處理鋼液合成渣：基本上都是CaO、Al2O3渣系，CaO含量波動在45～60%的范圍；(2)作用：脫硫，脫氧、去夾雜；(3)種類：異爐渣洗，同爐渣洗，混合煉鋼。

常用的渣洗工藝是：a.冶煉合成渣；b.按要求的成分、溫度、渣量先倒入澆注鋼包中；c.吊到電弧爐出鋼，乳化；d.乳化的渣滴上浮；e.在此過程脫硫、脫氧、去除非金屬夾物；總共十多分鐘。

2.吹氬

(1)概念：通過鋼包底部專門安裝的透氣磚向鋼液內部吹入氬氣；(2)作用：去夾雜，均勻鋼液成分和溫度；(3)舉例：a.鋼包吹氬，b.SAB(Scald Argon Bubbling)法(又稱CAS:Composition Adjustment by Scalded Argon Bubbling法)c.帶蓋鋼包吹氬法，即CAB(Capped Argon Bubbling)法。

3.真空

作用：脫氣、脫碳、脫氧：(1)VD法(Vacuum Degassing)；(2)真空循環脫氣法，即RH法；(3)提升脫氣法，即DH法；(4)出鋼過程的真空脫氣，即TD法(Tap Degassing)；(5)真空澆注，即VC法(Vacuum Casting)；(6)真空吹氧脫碳法，即VOD(Vacuum Oxygen Decarburization)。

4.加熱

主要有兩類：三相交流電弧加熱；化學加熱；(1)LF法(Ladle Furnace)，若帶有真空，則為LFV；(2)VAD法(Vacuum Arc Degassing)；(3)鋼包精煉法ASEA-SKF；(4)CAS-OB(Composition Adjustment by Scald Argon Bubbling-Oxygen Blowing)等。

5.固體料的添加方法

(1)主要方法：噴粉法(TN法)喂絲法(WF法，Wire Feeding)彈丸發射法(ABS法，Aluminum Ball Shoot)等；(2)作用：使反應劑直接加入反應區，與反應物有盡可能大的接觸界面，盡量減少反應劑參與反應前的損失。

四、爐外精煉技術的發展趨勢

20世紀爐外精煉工藝技術的誕生和發展歷史,可以預言:在21世紀,爐外精煉作為最重要的煉鋼生產工序,將會得到進一步地發展。新世紀爐外精煉技術的發展趨勢表現為:(1)真空精煉技術將會更普遍地應用,進一步提高鋼水真空精煉的比例。隨著鋼材純凈度的日益提高,要求真空處理的鋼種逐漸增多,真空精煉技術的應用將更加普遍。最近,日本新改建的面向21世紀的煉鋼廠已明確提出:全部鋼水100%進行真空處理的發展目標。因此,21世紀真空冶金和真空精煉技術將會進一步發展。(2)爐外處理設備將實現“多功能化”。在一臺鋼水精煉設備中將渣洗精煉、真空冶金、攪拌與噴粉工藝以及加熱控溫功能全部組合起來,實現多功能精煉,以滿足超純凈鋼生產的社會需求。(3)爐外精煉工藝進一步實現高效化和高速化。目前,轉爐和連鑄工藝的發展均以高速化為目標,采用高速吹煉和高拉速工藝,提高設備的生產效率,加快生產節奏,縮短生產周期。在此條件下,精煉往往成為煉鋼生產流程中的“瓶頸”。特別是LF工藝,受升溫速度的限制,生產節奏已很難適應高效轉爐或高速連鑄的要求。因此,如何進一步提高爐外處理設備的加熱功率和精煉速度,縮短精煉周期,將是21世紀爐外處理工藝發展的重要課題。(4)在線配備快速分析設施。21世紀對鋼材成分的控制將更加嚴格,爐外精煉作為最終鋼水成分控制的工序,為縮短精煉周期,需在線配備快速分析設備,實現數據聯網,減少等待時間。(5)實現爐外精煉工藝的智能化控制。主要內容包括:準確預報鋼水精煉的終點成分與溫度,選擇最佳的精煉工藝并利用計算機控制精煉過程中吹O2、攪拌、加料、合金調整與鋼水加熱和溫度控制等操作。

[1]劉瀏.煉鋼.鋼鐵研究總院.2001

[2]陳家祥主編.鋼鐵冶金學.冶金工業出版社，1999.

[3]趙保國等.LF精煉造渣工藝研究[J].包鋼科技.2003，12(29):24一27.

[4]李宏譯.爐外精煉.冶金工業出版社，2002.

[5]趙沛.爐外精煉及鐵水預處理實用技術手冊[M].北京.冶金工業出版社.2004:409

[6]沈才芳，孫社成，陳建斌.電弧爐煉鋼工藝與設備.冶金工業出版社，2002.

王世琢(1995-)，男，漢族，山東省青島市人，本科在讀，學校：邵陽學院，專業：機械設計制造及其自動化。