炉外精炼概述PPT课件

铁水预处理三脱阶段炼钢（转炉、电炉等）转炉内融化氧化、出钢过初次合金化钢包内脱气、脱氧、脱硫、控制夹杂物、温度成分微调第1页/共43页第2页/共43页第3页/共43页第4页/共43页第5页/共43页第6页/共43页第7页/共43页合金微合金微脱硫脱硫夹杂物变性处理夹杂物变性处理喂线（丝）处理喂线（丝）处理第8页/共43页p请看flashflash第9页/共43页第10页/共43页p RHRH真空脱气的原理真空脱气的原理p RHRH工艺参数的选择工艺参数的选择p RHRH基本设备介绍基本设备介绍p RHRH应用及发展应用及发展p RHRH基本工艺及操作基本工艺及操作第11页/共43页 随着冶金工业的迅速发展，对钢材质量的要求越来越高，而且纯净钢的需求量不断增加，因而促进了RH多功能精炼技术的迅速发展。到目前为止，RH的主要功能已经由原来单一的脱氢设备转变为包含真空脱碳、吹氧脱碳、喷粉脱硫、温度补偿、均匀温度和成分等的多功能炉外精炼设备，而且随着技术的进步和精炼功能的扩展，在生产超低碳钢方面表现出了显著的优越性。目前，在现代化的钢厂中，多功能的RH真空精炼已成为一种必不可少的炉外处理手段，它的应用为炼钢厂实现优质、低耗、多品种、高效益奠定了可靠的基础。第12页/共43页p 浸渍管插入钢水后，真空泵开始抽真空，槽内和槽外形成压差，钢液就从浸渍管上升到与压差相等的高度（即所谓的提升高度）。p 与此同时，从上升管下部约三分之一处吹入驱动气体（Ar或N2），该气体由于受热膨胀和压力降低，引起等温膨胀，气泡体积成倍增加，使钢液比重变小，从而驱动钢液上升，使其象喷泉一样向真空槽喷出。p 随着气泡的破裂，钢水成为细小的液滴，使脱气表面积大大增加，加速了脱气过程。气体自钢液内析出，被抽走，而脱气后的钢水由于重量的差异，经下降管返回钢包。未经脱气的钢液又不断从上升管进入真空槽，从而形成连续循环过程。RHRH真空脱气的原理真空脱气的原理第13页/共43页脱H脱C脱N脱O脱SCa处理升温成份控制温度控制节约合金RHRHRH真空环流脱气装置所具有的功能现状：真空环流脱气装置所具有的功能现状：注：好较好第14页/共43页RHRH主要工艺参数的选择主要工艺参数的选择主要工艺参数有：主要工艺参数有：处理能力、循环指数、脱气时间、循环流量、真空处理能力、循环指数、脱气时间、循环流量、真空度及其抽气能力等。度及其抽气能力等。这些参数的正确选择，对脱气室及其系统设计有着这些参数的正确选择，对脱气室及其系统设计有着重要的意义。重要的意义。第15页/共43页第16页/共43页冷钢的形成冷钢的形成RH处理过程中，从上升管吹入的氩气，形成大量的气泡，气泡受热不断膨胀并带动钢水上升，当气泡进入真空室后，由于压差使气泡破裂，在破裂的瞬间将钢液击碎形成无数小液滴，在此过程中既完成了RH的各种脱气反应，但同时部分液滴可吸附于真空槽壁，经数炉堆积后，就在槽内形成了所谓的“冷钢”或称“钢瘤”。由此可见，冷钢是伴随RH钢液环流而生，是RH处理的孪生产物。第17页/共43页增强抽气能力，加大环流速度，强化脱碳功能近十多年来，随超低碳钢IF钢产量不断增加，冶金工作者一直致力于缩短RH脱碳过程的研究和实践。下表所示为近年来RH真空泵能力、环流速度及脱碳能力的变化。项目RH-OBRH-MFBRH-SBRH-SB年代1985199919921999容量300300270270真空泵系统B3232E3253C5352排气能力在0.5torr950kg/h1100kg/h800kg/h1200kg/h在100torr/8000kg/h/在200torr7000kg/h/6000kg/h12000kg/h环流管直径500mm750mm600mm750mm环流气流量1000Nl/min3000Nl/min1500Nl/min3000Nl/min环流速度约85吨/分约220吨/分约140吨/分约220吨/分30020ppm20分1213分1416分1213分第18页/共43页第19页/共43页nKIPCAS钢水处理设备p KIP主要设备包括：粉料的接受和输送设备，喷吹设备，喷枪升降及旋转装置，钢包盖升降装置，喷枪更换用悬臂吊，运送喷枪用汽车等。p CAS主要设备包括：合金接受与储藏设备，合金输送与称量设备，合金投入装置，合金回收装置，浸渍管升降装置及夹持装置，吹氩装置，测温取样装置，破渣装置，钢液面检测棒等。p KIPCAS附属设备：耐火材料修理设备，除尘设备，钢包车等。p 耐火材料修理设备包括：KIP用喷吹枪修造设备，喷枪干燥设备，钢包盖修理设备，钢包盖干燥设备,浸渍管修理设备，浸渍管干燥设备，修理用电动萌芦及悬臂吊，浸渍管运送台车等。第20页/共43页第21页/共43页LF炉精炼钢水的基本原理如图所示，在保持钢包内还原性气氛条件下，用电弧加热高碱度炉渣，边造渣边完成脱氧、脱硫等一系列炉渣精炼，该工艺不仅能精确地控制化学成分和温度，而且通过合成渣精炼具有脱硫、脱氧及夹杂物变性等功能。第22页/共43页主要主要工艺特点：工艺特点： 深脱硫功能深脱硫功能：成品：成品S S10ppm10ppm 深脱氧功能深脱氧功能：成品：成品O O15ppm15ppm 控制夹杂物形态：控制夹杂物形态：钢帘线处理钢帘线处理 电极升温电极升温：降低转降低转炉出钢温度，协调炉出钢温度，协调工序物流工序物流第23页/共43页四个独特的精炼特点：四个独特的精炼特点： p 炉内还原性气氛炉内还原性气氛p LF炉本身一般不具备真空系统，通常在大气压下进行精炼，主要靠钢包包沿与水冷炉盖间的密封气幕起到隔离空气的密封作用。再加上在造还原渣过程中，渣料中的C及加热时的石墨电极与炉渣中的FeO、MnO、Cr2O3等氧化物作用生成CO气体，增加了炉气的还原性, 并保待炉内微正压, 使LF炉内气氛中的氧含量减为0.5左右，阻止了外界及炉气中的氧向钢液传递，保证了精炼时炉内的还原性气氛。钢液在还原条件下精炼,可以进一步脱氧、脱硫及去除非金属夹杂物，有利于钢液质量的提高。第24页/共43页p 氩气搅拌氩气搅拌p良好的氩气搅拌是LF炉精炼的又一特点。氩气搅拌有利于钢-渣间的化学反应，它可以加速钢-渣之间的物质传递，有利于钢液的脱氧、脱硫反应的进行。吹氩搅拌还可以去除非金属夹杂物，特别是对Al2O3类型的夹杂物上浮去除更为有利。值得提出的是LF炉的吹氩搅拌是在排除了大气密封还原气氛下进行的，因此可以适当加大吹氩流量，通常吹氩搅拌处理15min后，可使钢中大于20m的Al2O3夹杂基本全部去除，残留钢中的只是小颗粒的Al2O3夹杂。p吹氩搅拌的另一作用是可以加速钢液中的温度与成分均匀，能快速精确地调整复杂的化学组成，而这对优质钢来说又是必不可少的要求。第25页/共43页p 电极埋弧加热电极埋弧加热pLF精炼炉采用三根石墨电极进行加热，加热时电弧插入渣层中采用埋弧加热，这种方法的辐射热小，对炉衬有很大的保护作用，与此同时加热的热效率较高，热利用率好，通常升温幅度能达到35min，可以大大降低初炼炉的出钢温度，同时考虑到LF炉进行的是电极物理升温，避免了如RH-OB升温所产生大量Al2O3夹杂对钢内在质量的影响。pC与渣中氧化物主要发生如下反应：p C+FeOFe+COp C+MnOMn+COp其结果不仅使渣中不稳定的氧化物减少，提高了炉渣的还原性，而且还可提高合金元素的收得率，合金元素的收得率都较电炉单独冶炼有了较大程度的提高。碳与氧化物作用的另一结果是生成CO气体，CO的生成使LF炉内气氛具有还原性，钢液在还原性气氛下精炼，可进一步提高质量。第26页/共43页p 白渣精炼白渣精炼 pLF炉是利用白渣进行精炼的，它不同于主要靠真空脱气的其它精炼方法。白渣在LF炉内具有很强的还原性，这是LF炉内良好的还原气氛和氩气搅拌互相作用的结果。通过白渣的精炼作用可以降低钢中氧、硫及夹杂物的含量。第27页/共43页p 合成渣精炼工艺p造合成渣精炼是LF 炉的重要操作。将石灰、萤石等按不同比例（如5：1或4：1）分批加入钢包内，加入量为钢液量的1%2%，造高碱度合成精炼渣脱硫；然后用硅铁粉、硅钙粉和铝粉或碳粉，按一定比例混合直接加入钢液面或采取喷吹方法加入钢液中，形成流动性良好的炉渣成分为CaO：60%5%、SiO2：10%5%、Al2O3：30%5%的还原渣系或者CaO：60%、CaF2：10%、Al2O3：30%的还原渣系。第28页/共43页第29页/共43页p 钢中硫化物的去除第30页/共43页 VOD 法的主要设备第31页/共43页第32页/共43页 （1）钢包 VOD 法和其它炉外精炼方法所用钢包相比，工作条件要苛刻许多： 1）工作温度高，约为1700。 2）精炼过程钢液搅动激烈，包衬砖受化学侵蚀和机械冲刷严重。因此，尽管使用高温烧成的耐火材料，其寿命一般也只有1030 次。 3）为防止吹氧过程钢液上涨从包沿溢出，VOD 钢包自由空间较大，为9001200mm。30tVOD 钢包结构尺寸如图2-20。第33页/共43页第34页/共43页 VOD 是Vacuum （真空），Oxygen（氧）， Decarburization（脱碳）3 个词大写第一个字母的组合，代表真空条件下吹氧去碳。由于在真空条件下很容易将钢液中的碳和氮去除到很低的水平，因此该精炼方法主要用于超纯、超低碳不锈钢和合金的二次精炼。其方法特点是向处于真空室内的不锈钢液进行顶吹氧和底吹氩气搅拌精炼，达到脱碳保铬的目的。第35页/共43页第36页/共43页第37页/共43页 不锈钢的主要生产炉型已扩展为顶底复吹转炉、AOD 和VOD VOD 法的生产路线也由电炉（或转炉）VOD 演变为电炉复吹转炉VOD 顶底复吹转炉和AOD 相比，VOD 设备复杂，冶炼费用高，脱碳速度慢，初炼炉需要进行粗脱碳，生产效率低，优点是在真空条件下冶炼，钢的纯净度高，碳氮含量低，一般C+N0.02%，而AOD 法则在0.03%以上，因此VOD 法更适宜生产C、N、O 含量极低的超纯不锈钢和合金。第38页/共43页 AOD氩氧脱碳法第39页/共43页 AOD 炉的外形与转炉相似，在其底部安装有两支或多支带有冷却气的双层风枪。内管常为铜质，吹入不同比例的氩氧（氮）混合气进行脱碳，外管常为不锈钢。从缝隙间吹入氩气或碳氢化物，为冷却气。炉体装在可向前旋转的托圈上，如图。当炉子前倾时，风枪离开钢液面而处于上方，可以进行取样、扒渣、出钢测温等操作。当炉子垂直时，风枪埋入钢液，吹入气体进行脱碳和精炼操作。第40页/共43页 电炉钢液用钢包倒入AOD 炉后首先进行脱碳。脱碳期吹入氧、氩混合气体的比例一般为34 个阶段。 第一阶段用O2:Ar=3:1，将碳氧化到0.25%左右； 第二阶段用O2:Ar=2:1 或1:1 将碳氧化到0.1%左右； 第三阶段用O2:Ar= 1:3，将碳氧化到0.03%左右。到所需要的限度。最后用纯氩吹炼几分钟，使溶解在钢液中的氧继续脱碳，同时还可以减少还原铬的铁-硅的用量。 脱碳终了以后如果不是冶炼含钛不锈钢和不需要专门进行脱硫操作，作为单渣法冶炼，一般不扒渣直接进入还原期。 单渣法在还原期以前由于脱碳终点温度约在17101750。为了控制出钢温度并有利于炉衬寿命，在脱碳后期需添加清洁的本钢种废钢冷却钢液。随后加入Fe-Si、Si-Cr、铝等还原剂和石灰造渣材料，纯吹氩35min，调整成分、温度合适即可出钢。第41页/共43页第42页/共43页感谢您的观看！第43页/共43页