王世琢

(邵陽學(xué)院 湖南 邵陽 422000)

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爐外精煉工藝技術(shù)的發(fā)展

王世琢

(邵陽學(xué)院 湖南 邵陽 422000)

隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，鋼材性能和質(zhì)量越來越被重視，鋼材質(zhì)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(shù)的發(fā)展趨勢作了展望。

爐外精煉；冶金功能；發(fā)展趨勢

一、概述

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

爐外精煉出現(xiàn)和發(fā)展的原因：

1.對鋼材質(zhì)量要求的日益提高

(1)純潔度高。雜質(zhì)數(shù)量相差幾倍甚至幾十倍，雜質(zhì)形態(tài)：控制(2)合金成分范圍窄，產(chǎn)品成分范圍寬，不利于鋼材加工。

2.傳統(tǒng)工藝方法存在著不合理處

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

如：還原期渣料的嚴(yán)格烘烤(3)只有將鋼的精煉從煉鋼爐內(nèi)移到爐外。

3.改善煉鋼生產(chǎn)和連鑄機之間的配合

連鑄生產(chǎn)要求：定時、定量提供一定溫度的優(yōu)質(zhì)鋼液；傳統(tǒng)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(shè)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(shè)備的工藝與設(shè)備設(shè)計能滿足以下冶金特點:(1)改善冶金化學(xué)反應(yīng)的熱力學(xué)條件。如煉鋼中脫碳、脫氣反應(yīng),反應(yīng)產(chǎn)物為氣體。降低氣相壓力,提高真空度,有利于反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行。(2)加速熔池傳質(zhì)速度,對于多數(shù)冶金反應(yīng),液相傳質(zhì)是反應(yīng)速度的限制環(huán)節(jié)。各種精煉設(shè)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(xué)反應(yīng)速度。(3)增大渣鋼反應(yīng)面積,對各種爐外精煉設(shè)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(xiàn)象,顯著增加渣鋼反應(yīng)面積,提高反應(yīng)速度。(4)精確控制反應(yīng)條件,均勻鋼水成分、溫度。多數(shù)爐外精煉設(shè)備,配備了各種不同的加熱功能,可以精確控制反應(yīng)溫度。同時,通過攪拌均勻鋼水成分,精確調(diào)整成分,實現(xiàn)成分微調(diào)。精確控制化學(xué)反應(yīng)條件,使各種冶金反應(yīng)更趨近平衡。(5)健全在線檢測設(shè)施,對精煉過程實現(xiàn)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(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)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??；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(nèi)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(huán)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(xué)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(fā)射法(ABS法，Aluminum Ball Shoot)等；(2)作用：使反應(yīng)劑直接加入反應(yīng)區(qū)，與反應(yīng)物有盡可能大的接觸界面，盡量減少反應(yīng)劑參與反應(yīng)前的損失。

四、爐外精煉技術(shù)的發(fā)展趨勢

20世紀(jì)爐外精煉工藝技術(shù)的誕生和發(fā)展歷史,可以預(yù)言:在21世紀(jì),爐外精煉作為最重要的煉鋼生產(chǎn)工序,將會得到進(jìn)一步地發(fā)展。新世紀(jì)爐外精煉技術(shù)的發(fā)展趨勢表現(xiàn)為:(1)真空精煉技術(shù)將會更普遍地應(yīng)用,進(jìn)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(shù)的應(yīng)用將更加普遍。最近,日本新改建的面向21世紀(jì)的煉鋼廠已明確提出:全部鋼水100%進(jìn)行真空處理的發(fā)展目標(biāo)。因此,21世紀(jì)真空冶金和真空精煉技術(shù)將會進(jìn)一步發(fā)展。(2)爐外處理設(shè)備將實現(xiàn)“多功能化”。在一臺鋼水精煉設(shè)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(xiàn)多功能精煉,以滿足超純凈鋼生產(chǎn)的社會需求。(3)爐外精煉工藝進(jìn)一步實現(xiàn)高效化和高速化。目前,轉(zhuǎn)爐和連鑄工藝的發(fā)展均以高速化為目標(biāo),采用高速吹煉和高拉速工藝,提高設(shè)備的生產(chǎn)效率,加快生產(chǎn)節(jié)奏,縮短生產(chǎn)周期。在此條件下,精煉往往成為煉鋼生產(chǎn)流程中的“瓶頸”。特別是LF工藝,受升溫速度的限制,生產(chǎn)節(jié)奏已很難適應(yīng)高效轉(zhuǎn)爐或高速連鑄的要求。因此,如何進(jìn)一步提高爐外處理設(shè)備的加熱功率和精煉速度,縮短精煉周期,將是21世紀(jì)爐外處理工藝發(fā)展的重要課題。(4)在線配備快速分析設(shè)施。21世紀(jì)對鋼材成分的控制將更加嚴(yán)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(shè)備,實現(xiàn)數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng),減少等待時間。(5)實現(xiàn)爐外精煉工藝的智能化控制。主要內(nèi)容包括:準(zhǔn)確預(yù)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(diào)整與鋼水加熱和溫度控制等操作。

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[6]沈才芳，孫社成，陳建斌.電弧爐煉鋼工藝與設(shè)備.冶金工業(yè)出版社，2002.

王世琢(1995-)，男，漢族，山東省青島市人，本科在讀，學(xué)校：邵陽學(xué)院，專業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化。