爐外精煉試題答案

1、1. 敘述爐外精煉的主要功能和實(shí)現(xiàn)途徑？答：爐外精煉的主要功能包括：（1）脫氣去夾雜，提純精煉功能。通過鋼渣反應(yīng)、真空冶煉以及噴射冶金等方法降低鋼中0、S、P、H、N和非金屬夾雜物 的含量，改變夾雜物的形態(tài)，以提高鋼的純凈度，改善鋼的機(jī)械性能；（2）深脫 Co進(jìn)一步降低鋼中含碳量，以滿足低 C鋼的要求；（3）微調(diào)合金成分。把合金 成分控制在很窄的 范圍內(nèi)并使其分布均勻，盡量降低合金的消耗以提高合金收得率；（4）調(diào)整鋼液溫度到澆注所要求的溫度范圍內(nèi)，最大限度的減小包內(nèi)的溫度梯度。為實(shí)現(xiàn)上述冶金功能，主要通過以下途徑：（1）渣洗精煉：精確控制爐渣成分，通過渣鋼反應(yīng)實(shí)現(xiàn)對鋼水的提純精煉。主要用于鋼水

2、脫氧、脫硫和去除夾雜等方面。（2）真空精煉：在真空條件下實(shí)現(xiàn)鋼水的提純精煉。通常工作壓力N50Pa,適用于對鋼液脫氣、脫碳和用碳脫氧等反應(yīng)過程。（3）熔池?cái)嚢瑁和ǔＪ窍蚍磻?yīng) 體系提供一定的能量，促使該系統(tǒng)內(nèi)的熔體產(chǎn)生流動。通過對流加速熔體內(nèi)傳熱、傳質(zhì)過程，達(dá)到混勻的效果。攪拌的方法主要有氣體攪拌、電磁攪拌和機(jī)械攪拌三種方法。（4）加熱與控溫：為了精確控制反應(yīng)溫度與終點(diǎn)鋼水溫度，多爐爐外精煉設(shè)備采用了各種不同的加熱功能，避免精煉過程溫降。主要的加熱方法有：電弧加熱、化學(xué)加熱和脫碳二次燃燒加熱。（5）噴吹：用氣體作載體將反應(yīng)劑加 入金屬液內(nèi)的一種手段。噴吹的冶金功能取 決于精煉劑的種類，它能完成脫

3、碳、脫硫、脫氧、合金化和控制夾雜物形態(tài)等精煉任務(wù)。（6）過濾：利用陶瓷過濾器 將中間包內(nèi)鋼液中的氧化物夾雜等過濾掉。2. 畫圖并敘述RH爐的精煉原理和冶煉效果。臺金演加孑L皿5.10 RH法質(zhì)理圖答： RH 爐的精煉原理：在 RH 真空處理裝置中，鋼液的真空脫氣在一個(gè)砌有 耐火 磚襯的真空室中進(jìn)行。真空室的底部有兩個(gè)用耐火材料制成的可插入鋼液中 的插入管， 將插入管插入鋼液，對真空室抽真空形成負(fù)差，在大氣壓力的作用下 使鋼液由插入管 進(jìn)入真空室。當(dāng)向其中一根插入管 （上升管）中通入驅(qū)動氣體（惰性 氣體Ar）,利用氣泡泵 的原理就能使鋼包中的鋼液上升，經(jīng)真空室然后在重力的作用下從下降管回流入鋼包

4、而不斷使鋼水產(chǎn)生循環(huán)洞時(shí)，提升氣體的另一個(gè)作用是使鋼水在上升插入管內(nèi)上升的過程中產(chǎn)生沸騰而大幅增加鋼液與氣相 （ 上升插 入管內(nèi)鋼水中的 Ar 氣泡、真空室內(nèi)的 氣體）的接觸面積，由于氣相中 H2、N2的分壓極低，溶解于鋼液中的H）、 N）便從鋼液中逸出而進(jìn)入氣相。在鋼水循 環(huán)的過程中，非金屬夾雜物由于浮力的作用而上浮， 鋼水的成分和溫度場分布得 更加均勻，同時(shí)通過物料添加系統(tǒng)加入脫氧劑、脫硫脫磷 劑、合金等使其具有脫 氧、脫硫、脫磷，成分微調(diào)等多項(xiàng)冶金功能。冶煉效果：（1）脫氫。經(jīng)循環(huán)處理后，脫氧鋼可脫 （0（H）約65%,未脫氧鋼可 脫（0（H） 約70%;使鋼中的（0（H）降到2X10-

5、6以下。（2）脫氧。循環(huán)處理時(shí)，碳有一定的脫氧作用，用RH法處理未脫氧超低碳鋼，氧含量可由（200-500） X 10%降到（80-300） XI。處理各種含碳量的鎮(zhèn)靜鋼，氧含量由（60-250） XW 6 降到 （20-60） X 10 氣（3）去氮。當(dāng)ro（N）100X10-6時(shí)，脫氮率一般為 10%? 20%。（4）提高鋼的質(zhì)量。鋼液經(jīng) RH 處理后可提高純凈度，使縱向和橫向機(jī)械性能 均勻， 提高延伸率、沖擊韌性。 （5）可以用頂槍進(jìn)行化學(xué)升溫的溫度調(diào)整，為連鑄機(jī)提供流動性好、純凈度高、符合澆鑄溫度的鋼水，以利于連鑄生產(chǎn)的多爐連澆。 （6）輕處理。通過 RH 輕處理，使碳、氧同步下降，減

6、輕了轉(zhuǎn)爐脫碳負(fù)擔(dān)，其脫氧產(chǎn)物（一氧化碳?xì)馀荩┎晃廴句撍疑细∵^程中使鋼水純凈度大大提高，最后僅用少量鋁終脫氧，鋁收得率高達(dá) 70%以上而且十分穩(wěn)定鋼水純凈度的 提高，消除了連鑄堵水口事 故。3. 畫圖并敘述LF爐的精煉原理和冶煉效果。圖lft-1 LF爐精煉原理電極,2合金料斗,3 3氣磚,4滑動水口答：LF爐精煉原理：LF精煉爐是采用三根電極迸行加熱的。加熱時(shí)電極插入渣層中采用埋弧加熱法，這種方法的輻射小，對爐襯有保護(hù)作用，同時(shí)加熱的效率也比較高。利用白渣進(jìn)行精煉，白渣具有很強(qiáng)的還原性，通過白渣的精煉作用可以降低鋼中氧、硫及夾雜物含量。因此，LF爐冶煉時(shí)可以不用加脫氧劑，而是靠白渣對氧化

7、物的吸附作用而達(dá)到脫氧的目的。LF爐本身一般不具有真空 設(shè)備，在精煉時(shí)，即在不抽真空的大氣壓下進(jìn)行精煉時(shí)，靠鋼桶上的水冷法蘭盤、水冷爐蓋及密封橡皮圈的作用可以起到隔離空氣的密封作用。再加上還原性渣以及加熱時(shí)石墨電極與渣中 FeOMnO、C等氧化物作用生成 CO氣體，增加爐氣 的還原性。除此之外，石墨電極還與 桶內(nèi)的氧氣作用生成碳一氧化物，阻止?fàn)t氣中的氧向金屬傳遞。此外，LF爐精煉通過氧氣攪拌可以促進(jìn)鋼一渣之間的化學(xué)反應(yīng)，加速鋼一渣之間的物質(zhì)傳遞，有利于鋼液的脫氧、脫硫反應(yīng)的進(jìn)行。冶煉效果：（1）脫氧。通過沉淀脫氧 （Fe-Si和Al等脫氧劑與鋼中0反應(yīng)， 脫氧產(chǎn)物上浮，達(dá)到脫氧的目的）和擴(kuò)散脫

8、氧（C、Si、Mn等脫氧元素以粉末 狀加入渣中，與渣中（FeO）、 （MnO）、 （Fe2O3）及0在鋼渣界面進(jìn)行反應(yīng)，使0降低），使鋼中過剩氧與 C反應(yīng)產(chǎn)生氣泡；（2）脫硫。脫硫原理:(FeS) + (CaO)（3）去夾雜。（4）=（FeO） + （CaS）,消除S在鋼中引起的熱脆等不利影響;料,合金收得率高,合金元素熔化后能很快地在鋼液內(nèi)均勻。通過邊加合金料邊分析,微調(diào)合金成分,把合金成分調(diào)整到很窄地范圍內(nèi)4.以生產(chǎn)潔凈鋼為目標(biāo)，設(shè)計(jì)一套科學(xué)合理的冶煉流程并微調(diào)合金成分。在電弧加熱、底吹氯攪拌和還原氣氛下加入合金述設(shè)計(jì)思路。答：潔凈鋼是由 Kiessling于1962年首次提出，泛指 O,

9、 S, P, H, N及Pb, As, Cu,（主要是氧化物、非金屬夾雜物數(shù)量少、Zn等雜質(zhì)含量低的鋼。一般意義上的潔凈鋼是指對鋼中非金屬夾雜物硫化物）進(jìn)行嚴(yán)格控制的鋼種，主要包括：鋼中總氧含量低, 尺寸小、分布均勻及合適的夾雜物形狀。冶煉流程：i.'j . ' 法水娩瞌轉(zhuǎn)爐二脫RH設(shè)計(jì)思路：（1）先對原料進(jìn)行高爐熔煉，通過高溫氧化還原反應(yīng)提取鐵礦中的鐵，分離出的鐵水作為煉鋼原料;（2）生鐵中一般S含量較高，S在 生鐵中是有害元素，它促進(jìn)鐵與碳的結(jié)合，使鐵硬脆，并與鐵化合成低熔點(diǎn)的硫化鐵,使生鐵產(chǎn)生熱脆性和減低鐵液的流動性。鐵水脫硫是一種經(jīng)濟(jì)、有效的脫硫方法。同時(shí)，鐵水預(yù)脫硫能

10、減輕轉(zhuǎn)爐負(fù)擔(dān)，提高冶煉效率，使轉(zhuǎn)爐采用低硫鐵水冶煉,有利于進(jìn)一步降低鋼水中硫含量，滿足用戶對超低硫的要求。（3）對鐵水進(jìn)行“三脫”（脫硅、脫磷、脫硫）預(yù)處理，可經(jīng)濟(jì)有效的去除其中的過高的有害成分磷、硅，并進(jìn)一步降低硫含量，可有利于實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐少渣冶煉。（4）傳統(tǒng)冶煉渣量大，爐渣利用率低，難以實(shí)現(xiàn)爐渣循環(huán)利用。轉(zhuǎn)爐渣量隨鐵水Si波動通常為為100120kg/t,煉鋼產(chǎn)生的大量爐渣往往無法在煉鋼生產(chǎn)過程中直接返回利用,造成大量爐渣外排，嚴(yán)重影響環(huán)境。而經(jīng)過鐵水進(jìn)行三脫之后，可以應(yīng)用轉(zhuǎn)爐少渣冶煉，可大量減少煉鋼渣量，并能提高冶煉速度；（5）通過RH真空冶煉，去除鋼中H、0、N等有害氣體 含量，進(jìn)一步提高

11、鋼液質(zhì)量；（6）對鋼液進(jìn)行澆注,生產(chǎn)出符合要求的潔凈 鋼5 結(jié)合國內(nèi)外生產(chǎn)和研究現(xiàn)狀，闡述今后爐外精煉技術(shù)的發(fā) 展方向和前景。答：現(xiàn)狀：隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和工農(nóng)業(yè)對鋼材質(zhì)量要求的提高，鋼廠 普遍 采用了爐外精煉工藝流程，它已成為現(xiàn)代煉鋼工藝中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。 我國早在 20世紀(jì) 50年代末， 60年代中期就在煉鋼生產(chǎn)中采用高堿度合成渣在 出鋼過程中脫硫 冶煉軸承鋼、鋼包靜態(tài)脫氣等初步精煉技術(shù) , 但沒有精煉的裝備。 60年代中期至 70年 代有些特鋼企業(yè) （大冶、武鋼等） 引進(jìn)一批真空精煉設(shè)備。 80 年代我國自行研制開發(fā)的 精煉設(shè)備逐漸投入使用（如 LF 爐、噴粉、攪拌設(shè)備）， 黑龍

12、江省冶金研究所等單位聯(lián) 合研制開發(fā)了喂線機(jī)、包芯線機(jī)和合金芯線，完善 了爐外精煉技術(shù)的輔助技術(shù)。目前， 我國已經(jīng)擁有了一套完善的精煉設(shè)備，其中包括 LF、RH、VOD、VAD、AOD 等精煉設(shè)備。由于爐外精煉技術(shù)的發(fā)展，也 促進(jìn)了煉鋼生產(chǎn)工藝更加合理完善，原有煉鋼 爐已成為一種初煉爐，其精煉功能 逐步由爐外精煉設(shè)施承擔(dān)，從而減輕了煉鋼爐負(fù)荷， 提高了煉鋼爐的生產(chǎn)能力和 改善了煉鋼爐的作業(yè)指標(biāo)。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

13、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，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(shí)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(shí)現(xiàn)多功 能精煉，以滿足超純凈鋼生產(chǎn)的社會需求。 （ 3）爐夕卜 精煉工藝進(jìn)一步實(shí)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，