淺談爐外精煉（LF）在冶金工業(yè)中的應(yīng)用

袁東穎+劉江濤+張文政

摘 要：為了加強(qiáng)高鋼的產(chǎn)量與質(zhì)量，在現(xiàn)代鋼冶煉期間，各個(gè)大鋼廠全面使用各種新技術(shù)與設(shè)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(jìn)行二次精煉的過程，也稱“二次冶金”或爐外精煉。本文簡(jiǎn)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(shì)。

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(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于鋼的力學(xué)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(jì)30年代。冶金工作者們開始尋求進(jìn)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(guó)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(xué)會(huì)了鋼包靜態(tài)脫氣的原始精練工藝，但目前沒有精練的設(shè)備能夠應(yīng)用其中。在80年代時(shí)，我國(guó)自主研發(fā)的精煉設(shè)備也開始投入使用，如LF爐與電磁攪拌設(shè)備等，我國(guó)各冶金研究所等機(jī)構(gòu)聯(lián)合研發(fā)生產(chǎn)的喂絲機(jī)、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(dāng)前已經(jīng)非常成熟，精煉工藝全面運(yùn)用于國(guó)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(gè)要點(diǎn)

2.1 爐外精煉（LF）的介紹

所謂爐外精煉（簡(jiǎn)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(qiáng)度、韌性、屈服強(qiáng)度、塑性、沖擊性等機(jī)械力學(xué)性能。

2.2 爐外精煉（LF）能改變冶煉時(shí)的液相反應(yīng)環(huán)境

氣體是冶煉期間的脫氧和脫碳的反應(yīng)產(chǎn)物，爐外精煉（LF）是在真空環(huán)境下完成的，對(duì)化學(xué)反應(yīng)的順向操作比較有利，工作壓力在≥50Pa時(shí)，加大真空度對(duì)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(yīng)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(dòng)起來，讓熔體內(nèi)的傳熱、傳質(zhì)和對(duì)流的過程加快，強(qiáng)化鋼液內(nèi)的熔池?cái)嚢?，達(dá)到鋼液化學(xué)成分均勻的目的。

2.4 爐外精煉（LF）能增加渣-鋼之間的反應(yīng)面積

爐外精煉的各種設(shè)備都有攪拌功能、噴粉技術(shù)，攪拌的時(shí)候能夠使渣-鋼乳化，細(xì)小顆粒、氣泡上浮，讓冶煉時(shí)產(chǎn)生金屬元素的熔化、熔解、碰撞等各種金屬元素化學(xué)反應(yīng)，增加渣-鋼反應(yīng)面積，提高反應(yīng)速度，提高合金收得率，爐外精煉就是利用增大渣-鋼反應(yīng)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(shè)備有電極加熱裝置，能夠準(zhǔn)確的控制鋼液溫度，同時(shí)用吹氬技術(shù)把鋼水內(nèi)的含有多種化學(xué)元素?cái)嚢杈鶆颍瓿珊辖鸪煞值奈⒄{(diào)，對(duì)化學(xué)反應(yīng)要精確控制，讓各種反應(yīng)保持平衡。并且轉(zhuǎn)爐煉鋼和連續(xù)鑄鋼之間有緩沖時(shí)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(yīng)用

鋼廠在爐外精煉（LF）設(shè)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(xué)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(qiáng)度、韌性、屈服強(qiáng)度、塑性、沖擊性等機(jī)械力學(xué)性能，由于上述各種原因，讓煉鋼成本與機(jī)物料的消耗持平。

應(yīng)用爐外精煉（LF）的優(yōu)點(diǎn)包括：

（1）使用鋼包精煉工藝后，鋼液中的有害化學(xué)元素和有害氣體都有所降低，并使鋼液中不易形成對(duì)鋼坯有嚴(yán)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(jī)械性能和力學(xué)性能。

（2）電磁攪拌作用加快了鋼-渣之間的化學(xué)反應(yīng)，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(yīng)速度，并使鋼液中的各種化學(xué)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(shí)行保護(hù)澆鑄。

2.7 爐外精煉（LF）的未來發(fā)展趨勢(shì)

（1）以鋼包吹A(chǔ)r 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(xué)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(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)施，對(duì)爐外精煉冶金過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，保證終點(diǎn)溫度和化學(xué)成分控制精度，提高鋼材產(chǎn)品的質(zhì)量。

3 結(jié)語

國(guó)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(yù)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(guó)際先進(jìn)技術(shù)，也是當(dāng)前煉鋼技術(shù)中不能缺少的重要組成，它有微調(diào)化學(xué)成分和準(zhǔn)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(gè)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(zhǔn)確地在線測(cè)定與最終快速測(cè)定是鋼水中化學(xué)元素必須做的。所以說爐外精煉（LF）技術(shù)會(huì)在以后的冶煉中將會(huì)取得較快的發(fā)展，只有加大每項(xiàng)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(shì)，生產(chǎn)出品質(zhì)高精度純凈的鋼種。

可以預(yù)見，今后將有更多的精煉工藝和設(shè)備在我國(guó)的冶金行業(yè)得到應(yīng)用，為冶金行業(yè)的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。

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