炉外精炼及钢的浇注

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1、8 8 钢水炉外精炼钢水炉外精炼 8.1 8.1 概述：概述： 炉外精炼是炉外精炼是2020世纪世纪6060年代以后发展起来的冶炼技术，其目的是将原年代以后发展起来的冶炼技术，其目的是将原本在转炉、电炉、平炉等炼钢主体设备中完成的任务，部分分解出来，本在转炉、电炉、平炉等炼钢主体设备中完成的任务，部分分解出来，放在炼钢后进行进一步的处理，并通过引入抽真空、吹气和喷粉技术，放在炼钢后进行进一步的处理，并通过引入抽真空、吹气和喷粉技术，实现钢中有害杂质实现钢中有害杂质( (如：如：S S、P P、C C、O)O)、有害气体（如：、有害气体（如：H H、N N）含量和非）含量和非金属夹杂物含量和形态

2、的控制，提高炼钢生产效率，降低冶炼成本。金属夹杂物含量和形态的控制，提高炼钢生产效率，降低冶炼成本。 根据要实现的主要目的，炉外精炼分为根据要实现的主要目的，炉外精炼分为真空处理真空处理、钢包精炼钢包精炼和和氩氧氩氧精炼精炼三大类：三大类： 真空处理：真空处理：在浇注前或浇注过程中，利用抽真空的方法，来去除钢中在浇注前或浇注过程中，利用抽真空的方法，来去除钢中 的气体和非金属夹杂物。的气体和非金属夹杂物。侧重于提高和改善钢的质量。侧重于提高和改善钢的质量。 钢包精炼：钢包精炼：在保证质量的同时，以提高产量和降低生产成本为目标。在保证质量的同时，以提高产量和降低生产成本为目标。 侧重于提高生产效

3、率、降低成本。侧重于提高生产效率、降低成本。 氩氧精炼：氩氧精炼：主要用于生产不锈钢。主要用于生产不锈钢。8 8 钢水炉外精炼钢水炉外精炼( (续续) )8.2 8.2 真空精炼真空精炼主要目的主要目的是去除钢中气体和非金属夹杂物。是去除钢中气体和非金属夹杂物。另外，对于未脱氧的钢水，还能进一步脱碳，生产低碳钢。另外，对于未脱氧的钢水，还能进一步脱碳，生产低碳钢。 真空处理的方法分类真空处理的方法分类：液面脱气液面脱气、钢流脱气钢流脱气、提升脱气提升脱气和和循环脱气循环脱气四种。四种。 1. 1. 液面脱气法：液面脱气法： 已被淘汰。已被淘汰。 2. 2. 钢流脱气法：钢流脱气法： 目前采用的

4、主要是：目前采用的主要是：倒包法倒包法、真空浇注法真空浇注法和和出钢过程脱气法出钢过程脱气法三种：三种： 原理：利用钢液流股在真空条件下的突然膨胀，散开成下落的滴状，原理：利用钢液流股在真空条件下的突然膨胀，散开成下落的滴状， 通过降低气体分压和增大脱气面积，实现钢中气体含量和非通过降低气体分压和增大脱气面积，实现钢中气体含量和非 金属夹杂物的进一步降低。金属夹杂物的进一步降低。 缺点：功能单一，结构复杂，劳动条件差，钢水温降大。缺点：功能单一，结构复杂，劳动条件差，钢水温降大。 3. 3. 真空提升脱气法（真空提升脱气法（DHDH法）：法）： P223 P223 图图13133 3 原理：利

5、用压力平衡，通过真空环境使钢液液面上升、真空室或钢原理：利用压力平衡，通过真空环境使钢液液面上升、真空室或钢 包的升降运动中的位置变化，促使真空室钢液不断更新，实包的升降运动中的位置变化，促使真空室钢液不断更新，实 现脱气的目的现脱气的目的8 8 钢水炉外精炼钢水炉外精炼( (续续) ) 3. 3. 真空提升脱气法（真空提升脱气法（DHDH法）：法）： 续续 特点：真空室内钢液剧烈沸腾，脱气表面积大，脱气效果好；特点：真空室内钢液剧烈沸腾，脱气表面积大，脱气效果好； 可使用燃料或电极对钢液加热；可使用燃料或电极对钢液加热； 处理过程可加入合金，合金元素收得率高；处理过程可加入合金，合金元素收得

6、率高； 较小的真空室就可处理较大量的钢液。较小的真空室就可处理较大量的钢液。 4. 4. 循环脱气法（循环脱气法（RHRH法）：法）： （P223 P223 图图13134 4） 原理：原理：钢液在真空脱气室进行脱气，脱气室下端有钢水上升管钢液在真空脱气室进行脱气，脱气室下端有钢水上升管 和下降管，从上升管旁导入驱动气体和下降管，从上升管旁导入驱动气体( (ArAr) )驱动钢液循环驱动钢液循环 RHRH法的优点：法的优点： 脱气效果好，脱气效果好，HH可降至可降至1 13 3ppmppm； 钢水温降小，一般只下降钢水温降小，一般只下降30308080； 适用范围大，同一设备能处理不同容量的钢

7、水；适用范围大，同一设备能处理不同容量的钢水； RHRH法发展很快，国内应用最广泛的一种脱气方法。法发展很快，国内应用最广泛的一种脱气方法。8 8 钢水炉外精炼钢水炉外精炼( (续续) )8.3 8.3 钢包精炼钢包精炼 发展钢包精炼的主要是提高生产率，降低成本。方法很多，比较发展钢包精炼的主要是提高生产率，降低成本。方法很多，比较有代表性的为：有代表性的为：钢包真空脱气法钢包真空脱气法、真空吹氧脱气法真空吹氧脱气法、钢包炉精炼法钢包炉精炼法等。等。 1.1.钢包真空脱气法钢包真空脱气法(ASEA-SKF(ASEA-SKF法法) ) （P224 P224 图图13135 5） 19851985

8、年，瑞典年，瑞典ASEAASEA与与SKFSKF公司联合研究发明的。公司联合研究发明的。 生产流程：生产流程： 电炉出钢电磁搅拌器除掉初渣造新渣电炉出钢电磁搅拌器除掉初渣造新渣 真空脱气处理加合金浇注真空脱气处理加合金浇注 处理时间：处理时间：1.5-31.5-3小时。小时。 优点：优点：可电弧加热、电磁搅拌，钢水脱气时间不受限制；可电弧加热、电磁搅拌，钢水脱气时间不受限制； 可进行脱硫、脱氧、调整成分和温度，提高钢水质量；可进行脱硫、脱氧、调整成分和温度，提高钢水质量； 提高电炉的生产率，电炉一般只用于熔化废钢；提高电炉的生产率，电炉一般只用于熔化废钢； 可扩大品种、降低生产成本和电耗。可扩

9、大品种、降低生产成本和电耗。8 8 钢水炉外精炼钢水炉外精炼( (续续) )8.3 8.3 钢包精炼钢包精炼 ( (续续) ) 1. 1. 钢包真空脱气法钢包真空脱气法(ASEA-SKF(ASEA-SKF法法) ) （续）（续） 缺点：缺点：设备较复杂，维修困难，精炼时间较长，耐火材料消耗高。设备较复杂，维修困难，精炼时间较长，耐火材料消耗高。 2. 2. 真空吹氧脱气法真空吹氧脱气法(VOD(VOD法法) ) （P225 P225 图图13136 6） 钢包放置在真空室内，吹氧管由真空室顶盖处插入向钢包吹氧，钢钢包放置在真空室内，吹氧管由真空室顶盖处插入向钢包吹氧，钢 包底部吹入氩气实现搅拌

10、。包底部吹入氩气实现搅拌。 3. 3. 钢包炉精炼法钢包炉精炼法(LF(LF法法) ) （P225 P225 图图13137 7）最常用的精炼方法；最常用的精炼方法；取代电炉还原期；取代电炉还原期；解决了转炉冶炼优钢问题；解决了转炉冶炼优钢问题；具有加热及搅拌功能；具有加热及搅拌功能；脱氧、脱硫、合金化；脱氧、脱硫、合金化；特点：不用真空，采用电弧加热、底部吹氩搅拌、炉渣精炼技术。特点：不用真空，采用电弧加热、底部吹氩搅拌、炉渣精炼技术。 具有冶炼功能，脱气效果好，钢水成分、温度均匀。具有冶炼功能，脱气效果好，钢水成分、温度均匀。8 8 钢水炉外精炼钢水炉外精炼( (续续) ) 8.4 8.4

11、 氩氧精炼（氩氧精炼（AODAOD法）法） P226 P226 图图13139 9 通过向炉内吹入氩气和氧气的混合气体，实现不锈钢生产过程的脱通过向炉内吹入氩气和氧气的混合气体，实现不锈钢生产过程的脱 碳保铬的目标。碳保铬的目标。 氧气用于脱碳，而氩气用于稀释气体，降低环境中氧气用于脱碳，而氩气用于稀释气体，降低环境中COCO分压，促进脱分压，促进脱碳反应的进行。碳反应的进行。 工艺过程：工艺过程：电炉熔化的钢液电炉熔化的钢液扒渣扒渣钢包钢包AODAOD炉精炼炉精炼加入合金加入合金出钢出钢 优点：优点：可使用价格较低的高碳铬铁等，碳、硅含量不受限制；可使用价格较低的高碳铬铁等，碳、硅含量不受限