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冶金工业概论 炉外精炼

扩氧散元脱素氧应在: 钢液中溶解快、
均末匀状并C加、经入S济渣i、中。M,与n等渣脱中氧(元Fe素O以)粉、
(MnO)、(Fe2O3)及[O]在钢 渣界面进行反应,使[O]降低,脱氧 产物直接溶于渣中,不污染钢液;
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②脱 硫
目 的: S在钢中产生”热
脆”并降低钢的抗腐 蚀性、延展性和韧性; 原 理: (FeS)+(CaO)=
炉事 盖故 提搅 升拌 装装 置置
测 温 取 样 装 置
加喂 料丝 系装 统置
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⑦喂丝装置
目 的:
借助喂丝机将易氧化、易 挥发合金制成包芯线输入钢液, 达到脱氧、脱S等目的;
喂丝设备:
松卷装置、喂丝器、导向 系统构成;
喂丝操作:
Al 丝 在 成 分 调 整 时 喂 入 , Si、Ca-Si丝在LF处理后喂入。 喂丝时弱吹Ar搅拌,可自动设 定也可手动。
• ③为补偿精炼过程的钢水温度损失,采用 加热设施有电弧加热、等离子加热或增加 钢水中的化学热等。
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二.RH、LF及VD法简介
RH 法 LF 法 VD 法
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1)RH的功能与特点
以小部分钢水进入真空环境,经受真 空处理,在不同程度上增大了钢—气接触 面积,提高了精炼脱气效果。 特 点: ①脱气效果好; ②适用于大量的钢液处理; ③处理过程温降小; ④脱C能力强,适用于低碳钢的生产
1965年,德国又研制成真空吹氧脱碳法即 VOD法;1968年,美国研制成氩—氧精炼炉即 AOD法。70年代初,日本研制成具有电弧加热、 氩气搅拌功能的钢包精炼炉即LF炉。
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日本山阳钢厂对不同氧含量的轴承钢进行疲 劳试验证明,当钢中[O]由30ppm降到15ppm 时,轴承钢的疲劳寿命增加5倍;降到10ppm, 则提高15倍;降到5ppm,可提高30倍。
思考 碱性电炉冶炼中,占用冶炼 时间一半,电耗到2/3的是那个 阶段,这个阶段分为几个过程?
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主要内容
一.概 述 二.RH、LF及VD法简介
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1.炉外精炼的概念及目的
概念:
炉外精炼就是将转炉(或电炉)中初炼的钢 水移到另一反应器中进行精炼的过程,也称二次 精炼。
目的:
把传统的炼钢方法分为两步,即初炼+精炼。 初炼—在氧化性气氛下进行炉料的熔化、脱P、 脱C和合金化。精炼—在真空、惰性气体或可控 气氛的条件下进行深脱C、去气、脱氧、去夹杂 物和夹杂物变性处理,调整成分,控制钢水温度 等,从而优化工艺和产品结构、开发高附加值产 品、节能降耗、降低成本增加经济效益。
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发展
早期的炉外处理设备是钢包脱气,其目的在 于减少钢中的[H]和[O],由于钢包脱气法的使 用,使轴承钢的寿命大为增加。
德国于1956年发明了真空提升脱气法即DH法, 莱茵钢铁冶金公司和海拉斯公司合作开发了真 空循环脱气法即RH法,解决了传统炼钢方法难 以解决的脱氧、脱氮等问题。
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进入60年代后,为了提高钢水的炉外处理效果, 扩大处理功能,使钢水有均匀的温度和成分,促 使夹杂物上浮,瑞典研制出具有感应搅拌和电弧 加热功能的ASEA—SKF精炼炉。
③脱O:∑[O]0.002~0.005% ④脱碳:对初始[C]有要求,处理15min,
可使[C]<0.002%; ⑤脱S:效率50~75%; ⑥减少非金属夹杂:改善钢水纯净度; ⑦成分微调:合金元素控制精度为
±0.003~0.010%
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2.
LF 法
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1) LF概述
LF 是 日 本 大 同 制 钢 公 司 于 1971 年 开 发 , 特点是将电弧炉炼钢还原期任务移到专用 的钢包内进行。在利用电弧加热钢水的同 时,向钢液内吹入惰性气体(Ar),以实 现在非氧化性气氛下精炼,从而达到钢液 脱硫、脱氧、去气、去夹杂物的效果。经 LF 处 理 的 钢 水 , 钢 中 [O]10-30ppm 、 [N]20ppm、[H]1.5-2.5ppm。
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3.钢包真空脱气法(VD法)
VD 法
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1) VD概述
20世纪50年代由德国首先应用,用于生产低 碳钢,可严格控制成分和温度。 具有以下功能: ①有效的脱气,减少[H]、[N]; ②脱氧,通过C+[O]=CO去除[O]; ③通过碱性顶渣去[S]; ④通过合金微调及吹Ar控制化学成分和温度; ⑤通过吹Ar使夹杂无聚集上浮。
由此可以看出,保证钢材有高的纯净度是提 高内在质量的重要一环。而炉外精炼就是为了解 决科学技术发展对钢材质量的要求不断提高而提 出来的,没有炉外精炼,就无法保证钢材的高质 量。
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3.炉外精炼方法的共同特点
• ①理想的精炼气氛条件,通常应用真空、 惰性气氛或还原气氛;
• ②搅动钢水,采用电磁力、惰性气体或机 械搅拌的方法;
断地从下降管回到钢包中。如
此循环多次,达到精炼钢液的
目的。
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4) RH的主要功能
功 能:
① 脱 H: 对 完 全 脱 氧 钢 液 脱 氢 效 率 ≮60%,对未完全脱氧钢液,由于CO 反 应 剧 烈 , > 70%. 脱 气 时 间 15~20min,[H]<2ppm.
② 脱 N:N 易 形 成 N- 化 物 , 脱 氮 效 率 0~10%;
(FeO)+(CaS) 条 件:
高碱度、还原气氛、 高温、大渣量
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③去 夹 杂
来 源:
脱氧产物、浇注及凝固 反应产物,混入熔渣及耐 材;
危 害:
破坏钢的组织连续性;
措 施:
减少外部带入;强化冶 炼;提高耐材质量;出钢 过程强化非金属夹杂排除
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3) LF相关设备
供 电 系 统
钢 包 及 台 车
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2)生产过程模拟
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3)RH过程生产工艺原理
当真空室抽真空后,插入 管插入钢液中,Ar经钢液加热 膨胀,形成向上流动的气泡, 使上升管内的钢液随之上升进 入真空室。气泡在真空室下突 然膨胀,使钢液溅成极细微粒 呈喷泉状,增加了钢液与真 接触面积,使钢液充分脱气。
脱气后的钢液汇集在真空
室底部,在密度差的作用下不
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2) LF工艺原理
①脱 氧
②脱 硫
③去夹杂
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①脱 氧
目 的: 脱氧剂钢中选过择剩:氧与[C]反应产生气
泡脱,将氧造成元凝素固对组织氧不的致亲密;和 力
沉>淀铁脱对F氧氧e-S的:i 和亲A和l 等力脱;氧 脱剂 与氧钢产中
物[O在]反钢应液,脱中氧的产溶物解上浮度,尽达到可脱能氧 小的 形;目态残的产留.生因钢,产故中物称在的沉钢淀脱液脱氧内氧元部.优以素点沉对:淀脱 钢氧 氧性产速能物度不成快为产,操非生作金坏简属单的夹,杂缺影;点响:部;分脱脱
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