爐外精煉工藝技術(shù)的應(yīng)用探討

黃紅濤

摘 要：爐外精煉又稱為“二次精煉”，是指將電爐、平爐或轉(zhuǎn)爐初煉過的鋼液移到另一個(gè)容器中進(jìn)行精煉的煉鋼過程。爐外精煉通過將經(jīng)過初煉后的鋼液置于惰性、還原性氣氛或真空的容器中進(jìn)行脫氧、脫硫、去夾雜物及成分微調(diào)處理，從而使鋼產(chǎn)品的質(zhì)量得到進(jìn)一步的提升。目前，爐外精煉已成為煉鋼工藝中必不可少的環(huán)節(jié)，本文主要對幾種常見的爐外精煉技術(shù)及其應(yīng)用進(jìn)行了分析和探討。

關(guān)鍵詞：爐外精煉；工藝技術(shù)；應(yīng)用

隨著社會發(fā)展建設(shè)對鋼材產(chǎn)品質(zhì)量以及規(guī)格、種類等方面要求的不斷提高，世界各國普遍加強(qiáng)了對煉鋼工藝的研究，由此而促進(jìn)了爐外精煉工藝技術(shù)的快速發(fā)展。我國也努力研發(fā)了各種性質(zhì)、各種型號的爐外精煉設(shè)備，使?fàn)t外精煉技術(shù)得到了很大程度的發(fā)展完善，出現(xiàn)許多先進(jìn)而成熟的精煉工藝技術(shù)，如真空循環(huán)脫氣法.（RH）、鋼包精煉爐法（LF）、VOD精煉法等。這些爐外精煉工藝極大地提高了煉鋼精煉工藝技術(shù)水平，有效地控制了生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

1 爐外精煉工藝技術(shù)概述及其應(yīng)用研究

爐外精煉技術(shù)自誕生以來，經(jīng)歷了數(shù)十年的研究與發(fā)展，目前已有數(shù)十種方法應(yīng)用于煉鋼工業(yè)生產(chǎn)中，逐漸成為了煉鋼工藝中一個(gè)新的分支。爐外精煉的主要任務(wù)是對鋼液進(jìn)行脫氧、脫硫、除氣、調(diào)整并均勻鋼液成分和溫度，以及除去鋼液中的非金屬夾雜物，凈化鋼液等。爐外精煉工藝的特點(diǎn)也基本相同，即理想的精煉氣氛條件；合理的鋼液攪拌；適宜的鋼液加熱和溫度控制，各種爐外精煉工藝不外乎于這3個(gè)方面的不同組合以及實(shí)現(xiàn)方式的不同。進(jìn)過不斷的發(fā)展與改進(jìn)，目前技術(shù)較成熟的、在我國應(yīng)用較為普遍的爐外精煉工藝技術(shù)主要有真空循環(huán)脫氣法、鋼包精煉爐法、VD和VOD聯(lián)合精煉法等。

1.1 真空循環(huán)脫氣法（RH）

真空循環(huán)脫氣法是一種鋼液真空處理技術(shù)，在1956年由聯(lián)邦德國Ruhrstahl公司和Heraeus公司共同研發(fā)，因此以兩公司首字母命名，簡稱RH法。真空循環(huán)脫氣法主要是利用了空氣揚(yáng)水泵原理，使鋼液在大氣壓力作用下進(jìn)入真空室，在高真空作用下可以使鋼液中的氣體不斷釋放，從而實(shí)現(xiàn)鋼液的脫氧、脫碳、脫氣處理，真空脫氣處理后的鋼液再沿下降管返回到鋼包中，如此連續(xù)反復(fù)循環(huán)作業(yè)。

1.2 鋼包精煉爐法（LF）

LF爐精煉法是爐外精煉的主要方法之一，該方法起源于日本，主要是利用電弧加熱、吹氬攪拌、快速造白渣來實(shí)現(xiàn)精煉的。該方法的主要優(yōu)勢是精煉效果好，適用于超低硫、超低氧的鋼材生產(chǎn)；采用電弧加熱，熱效率高，溫度控制精確，滿足煉鋼精煉的大幅升溫要求；設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便，采用渣鋼精煉工藝，有利于調(diào)整生產(chǎn)節(jié)奏和合理控制精煉成本。鋼包精煉爐法的工藝要點(diǎn)主要包括以下幾個(gè)方面：

1.2.1 溫度控制

合理精確的溫度控制是完成鋼包精煉，保證精煉效果的關(guān)鍵性條件因素。鋼包精煉爐法采用了埋弧泡沫技術(shù)和電弧加熱的方式，有效較低了加熱過程中的熱量損失，保證了較高的加熱效率和對精煉各階段溫度的準(zhǔn)確控制。

1.2.2 白渣精煉

鋼包精煉法主要是通過鋼渣反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)精煉的，因此白渣精煉也是鋼包精煉爐法最為核心的環(huán)節(jié)。在白渣精煉中主要應(yīng)注意以下：控制渣子的堿度，一般情況下應(yīng)保證將渣子的堿度控制在R≥4范圍內(nèi)；保持爐內(nèi)的弱氧化狀態(tài)，避免造成爐渣的再氧化過程；采取適當(dāng)?shù)臄嚢鑿?qiáng)度，在確保熔池中的傳質(zhì)速度的同時(shí)，避免將鋼液面裸露在外。

1.2.3 鋼液成分的微調(diào)控制

合理的成分微調(diào)過程，可確保鋼材成分的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)良好的冶金過程。以齒輪鋼生產(chǎn)為例，為將鋼材的淬透性帶度控制在4HRc以內(nèi)，就必須對鋼液中的各種合金成分進(jìn)行精確調(diào)整。在成分控制中應(yīng)注意將快速分析響應(yīng)時(shí)間控制在3～5min內(nèi)；精確計(jì)量鋼液重量、合金回收率等參數(shù)，然后根據(jù)產(chǎn)品性能需要確定所需的合金元素參數(shù)，以確保鋼液成分的精確性和穩(wěn)定性。

1.3 VD與VOD聯(lián)合法

VD爐是精煉過程中較為常見的真空脫氣設(shè)備，可對鋼水進(jìn)行一般的真空脫氣處理及真空下合金成分微調(diào)，與LF聯(lián)合使用可以滿足各種合金鋼、低合金高強(qiáng)度鋼以及優(yōu)質(zhì)碳鋼的生產(chǎn)。VOD爐即是在VD爐中加設(shè)了頂吹供氧系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了真空吹氧脫碳，在低碳不銹鋼冶煉中有較好的應(yīng)用效果。該方法中鋼包凈空高度對精煉強(qiáng)度的影響較大，通常完成鋼液脫氣處理，要求鋼包凈高度不低于600mm；鋼液碳脫氧處理，凈高度不低于900mm；而吹氧脫碳處理則要求鋼包凈高度在1～1.2m范圍內(nèi)。由于其對鋼包凈高度的嚴(yán)格要求，因此該方法脫碳處理的周期也較長，一般為40～45min，整個(gè)處理周期則需要75～90min。

2 結(jié)語

隨著各種爐外精煉工藝的不斷發(fā)展完善，目前爐外精煉工藝在提高產(chǎn)品質(zhì)量、控制生產(chǎn)成本、提高精煉效率等方面都有了極大的進(jìn)步。未來，爐外精煉工藝將繼續(xù)以提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本以及節(jié)能減排、環(huán)保清潔生產(chǎn)為發(fā)展改進(jìn)方向，進(jìn)一步加強(qiáng)與各種先進(jìn)技術(shù)和理念的融合，努力實(shí)現(xiàn)設(shè)備控制的自動(dòng)化、能源消耗的最小化、生產(chǎn)過程的清潔化和產(chǎn)品品質(zhì)的高端化，促進(jìn)爐外精煉整體工藝向更高水平的提升，從而為社會發(fā)展建設(shè)發(fā)揮更大的作用。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：河鋼集團(tuán)邯寶煉鋼廠）