LF鋼包精煉爐的冶金效果分析

曹大龍，畢恩君

（本鋼煉鋼廠精煉作業區，遼寧 本溪 117000）

以高效率—爐外精煉—連續鑄造為代表的短流程工藝憑借其節能、高效、技術手段先進等一系列優勢而得以在社會上大規模推廣應用。鋼水爐外精煉，實際上是將傳統煉鋼爐專爐或電弧爐中能夠完成或部分完成的精煉任務(比方說脫氧、脫碳、脫硫、祛除廢物等)轉至爐外的“鋼包”或其它公用容器中單獨操作處理，所以國外又稱之為一次精煉(One Ref i ning making)、二次煉鋼 (Secondary steel making)或鋼包冶金 (Ladle Metal making)[1]。爐外精煉的出現和發展，是煉鋼工藝流程和科學技術有機結合的重大突破，它使以往的一步煉鋼轉變為“爐內初煉、爐外精煉”，從而實現了“一步煉鋼”，使得煉鋼方法發生重大改變；而且對提高冶煉水平、優化產品結構以及協調生產起到至關重要的作用，銜接煉鋼連鑄環節，甚至對連鑄坯熱鑄造的全流程起到關鍵作用。因為短流程中鋼包爐的主要功能之一就是作為電爐連鑄之間的緩沖器，起到承上啟下、協調節奏的作用，更好地實現多爐連澆。功能之二就是最終決定產品的出爐質量、化學性質和溫度控制。所以必須在技藝研究、總體設備、真空環境、液壓以及計算機控制等方面有所創新，使整臺設備達到領先水平。

1 LF鋼包精煉爐的冶金效果分析

1.1 造渣控制

LF鋼包精煉爐的冶金效果中的造渣控制主要包括兩方面內容，即渣系選擇和渣量控制[2]。

渣系選擇具體是按照工廠實際狀況以及設備條件，選擇造渣材料，主要是由石灰和螢石構成。因為電爐利用偏心爐底達到出鋼目的，鋼包渣面上幾乎沒有氧化渣得出現，所以這種渣系脫氧和脫硫效果就極其顯著。渣量控制是指鋼包爐渣量的調整需要分兩次進行，第一次調整主要是參考熔雜樣中渣滓的多少，加入適量的石灰和螢石量；第二次調整是在機器工位上進行，保證調包前渣系是稀白渣并確保渣滓成分符合有關標準要求。一般在實際冶煉過程中，石灰加入1000kg～1100kg，螢石加入250kg～300kg即可，如此脫硫率就能達到80%以上。

1.2 LF爐精煉指標完成

本文以Q235B、SPHC和管線鋼三個鋼種為例，考核其精煉指標的完成。雖然Q235B并不屬于必須進行LF精煉的鋼種，可畢競其中大部分或因升溫、保溫等處理，又或其它因素，導致必須經歷LF精煉工序[3]。因此，了解Q235B的精煉指標完成情況同樣有利于對現行LF鋼包精煉爐的冶金效果作出客觀評價。文中引用的數據絕大多數取自現場的“LF鋼包精煉爐生產日報表”及其它檢查報告。為保證其可比性，排除了原始記錄中不完整、不規范以及非正常升溫與保溫程序下處理的爐次。另外，由于“生產日報表”中沒有記載LF鋼包精煉爐工序的非作業時間，所以暫時將進爐到出爐的這段時間稱之為精煉周期。

表1 各類鋼種的LF精煉工序時間

首先在加熱時間和精煉周期上，表1列出了Q235B、SPHC和管線鋼的過分統計數據。表1中各類鋼種的LF鋼包精煉爐的加熱時間和精煉周期的數值波動比較大。就以精煉周期平均值來說，Q235B和管線鋼等低碳鋼種大概在40min左右，SPHC高碳鋼接近30min。其次，各類鋼種進爐后均停留較長時間后才開始起弧加熱。比如Q235B的平均停等時間為10.5min，SPHC為6.0min，管線鋼為12.7min；上述情況證明，就現今LF鋼包精煉爐的技藝水平來說尚有待規范，以便更好地提高其工作效率。

1.3 氬氣的控制

LF鋼包精煉爐主要是借助氬氣的攪拌作用來完成各種精煉過程的，所以氬氣的控制對于LF鋼包精煉爐的冶煉過程來說是極其重要的。出鋼后開始慢慢吹氬，確保氬氣壓力精準控制在0.1MPa，以保證可以吹通，吹通后將氬氣壓力適時調小至0.3MPa，以鋼水上浮、鋼液面不暴露最好[4]。吹氬時如果壓力過大，就會導致鋼水運動頻繁，甚至發生噴濺事故，造成鋼水過度氧化、吸氣甚至降低其使用壽命；吹氬時壓力過小，則會造成吹不通或達不到精煉鋼水的目的。氬氣流量是根據鋼液量的多少來確定的，一般控制在20L/min～30L/min之間。在進行真空脫氣處理時，氬氣量必須控制在50L/min，以防真空環境下發生鋼液噴濺，同時如果吹氬量小于30L/min時，也會影響其脫氣效果。所以在LF鋼包精煉爐的冶金過程中，氬氣的控制是極其關鍵而必須的。

1.4 溫度的控制

對于LF鋼包精煉爐的冶金效果評價的一個標準就是溫度把控，具體分為電爐出鋼溫度、調包溫度、加熱升溫三部分內容。電爐出鋼溫度要求必須大于等于1673℃，精煉爐溫度要求達到標準溫度±40℃上下。調包溫度，在鋼包第一爐內，中間包第一爐的溫度用T 表示，那么有關公式成立：

式中，T1代表液相線的標準溫度，T2代表中間包的過熱度，F1表示鋼包第一爐20℃，F2表示中間包第一爐20℃。加熱升溫，在加熱過程中，鋼液的升溫速度并不恒定不變的，它和有功功率呈線性相關關系，因為最開始鋼包爐壁吸熱速度較快，鋼液升溫速度較慢[5]。所以，有必要將鋼包溫度直接烘烤到最高溫。

1.5 成份控制與改善

精煉環節是確保冶煉產品成份品質最為關鍵的一個環節，在電爐、LF爐、VD爐測溫取樣的成功就是完成動態精準把控的有效保障。精煉爐成分按照工序要求具體分為化學成分(國家規定)、內控要求以及目標要求3種，最終調包之前即精煉爐完成操作時要求成分必須按照內控要求完成，達到目標要求。電爐在出鋼時，合金成分一般會控制在要求下限或低于下限，之后再另行進行調整。正常狀況下，根據白渣形成后的具體成分，鋼液分兩批取3個～5個樣品進行模擬調整。在實際生產過程級需要進行加料模型的計算，并按照作業流程、行業標準以及若干取樣分析后的化學成份計算最終合金添加量，指導LF鋼包精煉爐加料。同時LF鋼包精煉爐基礎級別中也設有合金加料計算步驟，它可以按照成份分析獨立完成加料計算，實現高位料倉添加動作，完成加料任務。正是因為具備加熱調整手段，所以在精煉過程中合金的添加量原則上是不受任何限制的，從而允許精煉鋼種范圍較廣的各類合金鋼成分可以有效控制在一個規定范圍內。

2 結語

本文對LF鋼包精煉爐的冶金效果進行分析，根據LF鋼包精煉爐的應用要求和現實需要，對其冶金效果進行評估，實現本文研究。希望本文的研究能夠為LF鋼包精煉爐的應用方法提供理論依據。