淺談爐外精煉（LF）在冶金工業(yè)中的應用

袁東穎+劉江濤+張文政

摘 要：為了加強高鋼的產(chǎn)量與質(zhì)量，在現(xiàn)代鋼冶煉期間，各個大鋼廠全面使用各種新技術(shù)與設備，其中爐外精煉技術(shù)就是提高鋼質(zhì)量的新工藝之一。爐外精煉工藝是將轉(zhuǎn)爐或電爐初煉的鋼水轉(zhuǎn)移到鋼包中進行二次精煉的過程，也稱“二次冶金”或爐外精煉。本文簡單介紹了爐外精煉工藝的方法即LF法，以及爐外精煉技術(shù)的未來的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：爐外精煉技術(shù)；LF；夾雜；合金

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.17.029

1 引言

隨著工業(yè)和科學技術(shù)的發(fā)展，對于鋼的力學性能和工藝性能的要求越來越高。特別是一些重要零件，用一般的電爐熔煉得到的鋼液質(zhì)量不能滿足要求。因此自20世紀30年代。冶金工作者們開始尋求進一步提高鋼的質(zhì)量的方法，并逐步形成了爐外精煉工藝。

在60年代中期，我國就開始在生產(chǎn)煉鋼過程中，使用高堿度爐渣。在出鋼期間，采用脫硫的辦法冶煉軸承鋼，還學會了鋼包靜態(tài)脫氣的原始精練工藝，但目前沒有精練的設備能夠應用其中。在80年代時，我國自主研發(fā)的精煉設備也開始投入使用，如LF爐與電磁攪拌設備等，我國各冶金研究所等機構(gòu)聯(lián)合研發(fā)生產(chǎn)的喂絲機、鋼包吹氬與合金芯線，并健全了爐外精煉技術(shù)的輔助工藝。并且爐外精煉技術(shù)在當前已經(jīng)非常成熟，精煉工藝全面運用于國內(nèi)的各鋼鐵企業(yè)，以核心爐外精煉技術(shù)為主，并在冶煉特殊的鋼中取得了良好的效果和成果。

2 爐外精煉（LF）的幾個要點

2.1 爐外精煉（LF）的介紹

所謂爐外精煉（簡稱LF）是指鋼包中冶煉的全過程，它是真空處理、加熱控溫、喂線噴粉、吹氬攪拌和合金成分微調(diào)等工藝用不同方式組合起來的，并在鋼包內(nèi)二次造還原渣，讓鋼包內(nèi)保持還原性氣氛，讓鋼液更加精凈。爐外精煉技術(shù)是以減少鋼中的磷、硫、氧等有害物質(zhì)在鋼中含量，避免出現(xiàn)成分偏析以及有害參雜物。以此來提升鋼材的拉伸強度、韌性、屈服強度、塑性、沖擊性等機械力學性能。

2.2 爐外精煉（LF）能改變冶煉時的液相反應環(huán)境

氣體是冶煉期間的脫氧和脫碳的反應產(chǎn)物，爐外精煉（LF）是在真空環(huán)境下完成的，對化學反應的順向操作比較有利，工作壓力在≥50Pa時，加大真空度對鋼液脫氣的處理，降低鋼中的氣體含量。

2.3 爐外精煉（LF）能快速完成鋼液成分的傳輸

鋼液的傳質(zhì)速度是冶金反應速度快慢的關(guān)鍵，冶煉期間所采用多種混合方式讓系統(tǒng)內(nèi)的鋼液流動起來，讓熔體內(nèi)的傳熱、傳質(zhì)和對流的過程加快，強化鋼液內(nèi)的熔池攪拌，達到鋼液化學成分均勻的目的。

2.4 爐外精煉（LF）能增加渣-鋼之間的反應面積

爐外精煉的各種設備都有攪拌功能、噴粉技術(shù)，攪拌的時候能夠使渣-鋼乳化，細小顆粒、氣泡上浮，讓冶煉時產(chǎn)生金屬元素的熔化、熔解、碰撞等各種金屬元素化學反應，增加渣-鋼反應面積，提高反應速度，提高合金收得率，爐外精煉就是利用增大渣-鋼反應面積提高精練效果。

2.5 爐外精煉（LF）精確控制鋼水溫度、成分

爐外精煉設備有電極加熱裝置，能夠準確的控制鋼液溫度，同時用吹氬技術(shù)把鋼水內(nèi)的含有多種化學元素攪拌均勻，完成合金成分的微調(diào)，對化學反應要精確控制，讓各種反應保持平衡。并且轉(zhuǎn)爐煉鋼和連續(xù)鑄鋼之間有緩沖時間，與連續(xù)鑄鋼形成流暢的冶金生產(chǎn)流程。

2.6 爐外精煉（LF）在冶金中的應用

鋼廠在爐外精煉（LF）設備添加后，還需要水循環(huán)系統(tǒng)，除塵系統(tǒng)和人員投資等添加，讓煉鋼的冶煉成本不斷增加。但鋼液化學成分的穩(wěn)定性也得到了控制，合金成分也精確了，減少了偏析現(xiàn)象。鋼液中氣體、夾雜物的含量降低。增加鋼材的抗拉強度、韌性、屈服強度、塑性、沖擊性等機械力學性能，由于上述各種原因，讓煉鋼成本與機物料的消耗持平。

應用爐外精煉（LF）的優(yōu)點包括：

（1）使用鋼包精煉工藝后，鋼液中的有害化學元素和有害氣體都有所降低，并使鋼液中不易形成對鋼坯有嚴重侵害的非金屬夾雜物和金屬夾雜物，從而提高了鋼坯的機械性能和力學性能。

（2）電磁攪拌作用加快了鋼-渣之間的化學反應，有利于鋼液的脫硫、脫氧和脫氣，使鋼液中非金屬雜物及各種夾雜物的上浮，提高了鋼液反應速度，并使鋼液中的各種化學成分均勻。

（3）與普通轉(zhuǎn)爐煉鋼、電爐煉鋼聯(lián)合冶煉，加快生產(chǎn)周期，提高了鋼材產(chǎn)量、質(zhì)量，使企業(yè)效益最大化。

使用爐外精煉（LF）還需解決的問題包括：

鋼包倒包過程中，易使鋼液吸氣，為避免鋼液二次氧化，目前的解決辦法是精煉鋼包直接上連鑄，并實行保護澆鑄。

2.7 爐外精煉（LF）的未來發(fā)展趨勢

（1）以鋼包吹Ar 為核心，加上噴粉、合金成分微調(diào)等技術(shù)相結(jié)合，主要與轉(zhuǎn)爐一連鑄生產(chǎn)相銜接。

（2）以真空處理為核心，加上噴粉、化學加熱、合金成分微調(diào)等技術(shù)相結(jié)合，主要與轉(zhuǎn)爐一連鑄生產(chǎn)相銜接。

（3）以LF 爐為核心，與上述技術(shù)相結(jié)合的精煉，主要與電爐一連鑄生產(chǎn)相銜接。

（4）健全現(xiàn)場監(jiān)測設施，對爐外精煉冶金過程實現(xiàn)自動化控制，保證終點溫度和化學成分控制精度，提高鋼材產(chǎn)品的質(zhì)量。

3 結(jié)語

國際煉鋼工藝的水平主要表現(xiàn)在煉鋼爐前、后操作的流程變化，如鐵水預處理、爐外精煉技術(shù)以及相關(guān)的全新生產(chǎn)煉鋼的最好工藝流程的研究發(fā)展。爐外精煉（LF）是提升鋼材質(zhì)量，減少生產(chǎn)成本的國際先進技術(shù)，也是當前煉鋼技術(shù)中不能缺少的重要組成，它有微調(diào)化學成分和準確鋼液溫度的控制、夾雜物形態(tài)控制、真空脫氣等冶金功能。在整個冶煉期間，還要考慮到技術(shù)上的靈活性與連續(xù)性。為了完成最好的精煉成果，準確地在線測定與最終快速測定是鋼水中化學元素必須做的。所以說爐外精煉（LF）技術(shù)會在以后的冶煉中將會取得較快的發(fā)展，只有加大每項功能的環(huán)節(jié)作用，才能更好的發(fā)揮出爐外精煉（LF）優(yōu)勢，生產(chǎn)出品質(zhì)高精度純凈的鋼種。

可以預見，今后將有更多的精煉工藝和設備在我國的冶金行業(yè)得到應用，為冶金行業(yè)的發(fā)展做出更大的貢獻。

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