钢水精炼设备简介

1.AOD炉(argon oxygen decarburization furnace)

氩氧精炼法的精炼设备，以该法英文名的缩写字母命名。它的外形与转炉近似，炉体安放在一个可以前后倾翻的托圈上，由销钉固定。在炉子的底侧部装有向熔池水平方向吹入气体的喷枪，喷枪的数量根据炉子的吨位而有所不同，一般为2～3支。喷枪延长线的会合点与炉子的竖轴重合。喷枪由内管(铜质)及外管(不锈钢)两层组成，内管导入主吹炼气体(由ArO2。或Ar—N2组成)，内管与外管之间的环形缝隙导入Ar、N2或空气起冷却作用以保护喷枪。喷枪是消耗式的，在筑炉时埋入耐火材料层，在冶炼过程中与炉衬同步烧损。吹入的氧气主要是用于氧化碳升温，吹入的氩气主要是强对流搅拌，还有生产高氮合金时可以进行吹氮进行合金化，既是可以进行冲氮，这对基本的生产21—4N类的钢种中节省了很多金属氮化物，如氮化络的加入量，节省很多生产成本。

炉体用镁钙砖或者铬镁砖或富镁白云石砖砌筑；喷枪周围采用质量更高的电熔铬镁砖砌筑，以承受高温及钢液冲刷。可移式炉帽用铬镁砖或铝镁砖砌筑，也可以用耐热混凝土浇灌。炉膛的尺寸比例大致是：熔池深度：炉膛直径：炉膛总高=1：2：3。炉子在前倾一定角度的情况下，由转移钢包倒入初炼钢水，此时气体喷枪处于钢液面以上。炉子恢复到直立位置时，喷枪没入钢水深处，开始吹气精炼。精炼完成后，仍经炉帽出钢。

2. VOD 钢包精炼炉

VOD 钢包精炼炉具有真空脱气，吹氧脱碳，真空加料、吹氩搅拌、 非真空测温取样、喂丝等多种功能。可以精炼轴承钢、合金结构钢、 弹簧钢、优质碳素钢及超低碳不锈钢等。由于它具有极强的真空脱气 能力，因此可保证钢中的氢、氧、氮、碳含量达到最低水平，并精确 调整钢水成份，使夹杂物充分上浮、而有效提高钢的洁净度，正因为 它精炼的钢种多、 质量高， 可以为用户更灵活的适应市场竞争的需要， 及时精炼出市场需要的钢种，从而增加企业的经济效益。 设备的先进性：VOD 钢包精炼炉总体结构采用一罐一盖、罐盖移动 方案、罐体为固定地坑式。当不作吹氧操作时，VOD 炉可完全实现 VD 炉操作功能。罐体和真空泵相连，其间通过三级除尘器与主截止 阀，可实现罐体与真空泵的启闭，并可在钢包吊入罐体之前，先对真 空管道进行予抽真空，这样可以充分利用真空泵，缩短罐体的抽气时 间和减少温降，使 VOD 炉和电炉 、LF、铸造线相匹配，达到最佳 效果。 设备包括一个真空罐、 一个真空罐盖及其罐盖升降移动小车， 吹氧 装置，真空加料装置，一套真空泵系统，一套连接罐与真空泵的真空 管道系统，一套控制和监测设备。 设备特点：⑴ 真空罐接受要处理的钢包，吊车将钢包置于真空罐中后，人工 连接上氩气管，罐为焊接结构，并设有钢包导向结构，以方便起吊钢 包。具有耐火材料的内衬以防止热应力。罐底设有防漏装置。 ⑵ 罐盖行走为电──机械传动，罐盖升降为液压传动。罐盖为碟形 结构并有耐火材料内衬，屏蔽盖设有直线段，以增加自由空间。 ⑶ 罐盖行走车采用变频调速，使盖车起动行走及停止平稳运行。 ⑷ 罐盖采用碟形封头，使罐盖的自重减少，强度增加，同时使罐 盖的受力分布更合理。罐盖具有一定的直立段，以与屏蔽盖结构相适 应。 ⑸ 罐盖上装有吹氧装置，真空加料斗，人工观察窗，TV 摄像头以 及非真空状态下测温、取样装置，可随时观察炉内冶炼状态，实现合 金成份调整及非真空状态下的测温取样。 ⑹ 罐盖与罐体之间，采用单层硅橡胶密封圈进行密封。罐体上法 兰设密封圈，罐盖设喷吹装置，防止热气流灼伤密封圈，并可吹除罐 体上法兰的灰尘及杂物。 (7) 采用先进的真空加料机构，密封性好，操作方便，可实现真 空状态下加料造渣，调整合金成份，提高合金的回收率。 ⑻ 真空罐和罐盖内砌有耐火材料保护。 钢水真空吹氧处理工艺流程： 吊包入罐─接通氩气─盖车行走─落盖─下降氧枪─打开主截止阀─ 真空处理─破真空─测温取样─提盖─盖车行走─断开氩气─钢包出

罐。

VOD 处理周期约 60min，VD 处理周期约 30min 可根据工艺调整 作业时间。

冶金性能：钢水处理后气体夹杂可达到下列要求： [O] [H] [N] < 15～20 ppm <

1～2 ppm < 40 ppm

3. LF 炉(LADLE FURNACE) LF 炉(LADLE FURNACE)即钢包精炼炉，是钢铁生产中主要的炉外精炼设备。 LF 炉一般指钢铁行业中的精炼炉。

实际就是电弧炉的一种特殊形式。

编辑本段 LF 炉的主要任务

①脱硫 ②温度调节 ③精确的成分微调 ④改善钢水纯净度 ⑤造渣

LF 炉精炼主要靠桶内的白渣， 在低氧的气氛中(氧含量为 5％)， 由桶内吹氩气进行搅拌并由石墨电极对经 过初炼炉的钢水加热而精炼。由于氩气搅拌加速了渣一钢之间的化学反应， 用电弧加热进行温度补偿，可以保证较长时间的精炼时间，从而可使钢中 的氧、硫含量降低，夹杂物按 ASTM 评级为 O～O．1 级。LF 炉可以与电炉配 合，以取代电炉的还原期，还可以与氧气转炉配合，生产优质合金钢。此 外，LF 炉还是连铸车问，特别是合会钢连铸生产线上不可缺少的控制成分、 温度及保存钢水的设备。因此 LF 炉的出现形成了

LD—LF—RH—CC(连铸) 新的生产优质钢的联合生产线。在这种联合生产线上钢的还原精炼主要是 靠 LF 炉来完成的。LF 炉所处理得钢种几乎涉及从特钢到普钢的所有钢种， 生产中可视质量控制的需要，采用不同的工艺操作制度。在各种二次精炼 设备中，LF 炉的综合性价比高。

LF 精炼的特点

LF 炉本身一般不具有真空设备。在精炼时，即在不抽真空的大气压下 进行精炼时，靠钢桶上的水冷法兰盘、水冷炉盖及密封橡皮圈的作用可以 起到隔离空气的密封作用。再加上还原性渣以及加热时石墨电极与渣中 FeO、MnO、C 如

q 等氧化物作用生成 CO 气体，增加炉气的还原性。除此之 外，石墨电极还与桶内的氧气作用生成碳一氧化物，阻止炉气中的氧向金 属传递。良好的氩气搅拌是 LF 炉精炼的又一特点。氩气搅拌有利于钢一渣 之间的化学反应，它可以加速钢一渣之间的物质传递。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。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，能精确的调整复杂的化学组成， 而这对优质钢又是不可缺少的要求

此外吹氩搅拌可加速渣中氧化物的还 原，对回收铬、铝、钨等有价值的合金元素有利。 LF 精炼炉是采用三根电极迸行加热的。加热时电极插入渣层中采用埋 弧加热法，这种方法的辐射小，对炉衬有保护作用，与此同时加热的效率 也比较高，热效率好。 LF 是利用白渣进行精炼的，它不同于主要靠真空脱气的其他精炼法。 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。一般渣量为金属量的 2～8％。通过白渣的精炼作用 可以降低钢中氧、硫及夹杂物含量。LF 炉冶炼时可以不用加脱氧剂，而是 靠白渣对氧化物的吸附作用而达到脱氧的目的。

精炼炉作为一个复杂的冶炼系统，炉内温度受各种因素的影响。从初 炼炉(如

EAF、BOF)出钢开始，出钢过程中的能量损失，受到钢包物理参数 影响。运输时间的长短，吹氩量的多少也影响钢水温度。合金料，循环冷 却水，烟气烟尘，电极，变压器等构成了整个精炼炉温度模型的基础。 以上介绍的 LF 炉的精炼功能是互相影响，互相依存与互相促进的。炉 内的还原气氛，加热条件下的钢渣搅拌，提高了白渣的精炼能力，创造了 一个理想的炼钢环境，从而能生产出在质量上和生产效率上与普通电弧炉 不大相同的钢来。