爐外精煉

爐外精煉是指將在轉爐、平爐或電爐中初煉過的鋼液移至另一個容器中進行精煉的冶金過程，也稱“鋼包冶金”或“二次冶金”，即把傳統的鍊鋼過程分為初煉和精煉兩步進行，初煉時爐料在氧化性氣氛的爐內進行熔化、脱磷、脱硫、去除雜質和主合金化，獲得初鍊鋼液，精煉則是將初煉的鋼液在真空、惰性氣體或還原性氣氛的容器中進行脱氣、脱氧、脱硫，去除夾雜物和成分微調等。實行爐外精煉可提高鋼的質量，縮短冶煉時間，優化工藝過程並降低生產成本 ^[1]  。

1933年法國波林應用專門配製的高鹼度合成渣，在出鋼過程中，對鋼液進行“渣洗脱硫”，這是爐外精煉技術的萌芽。1950年聯邦德國用真空處裏脱除鋼中的氮，以防止產生“白點”。此後，各種爐外精煉方法相繼問世。1956~1959年研究成功了鋼液真空提升脱氣法(DH)和鋼液真空循環脱氣法(RH)。1965年以來，真空電弧加熱脱氣(VAD)爐、真空吹氧脱碳爐(VOD)和氮氧(AOD)爐以及喂線法(WF)和LF鋼包爐、鋼包喻噴粉法(IP)等先後出現。到90年代已有幾十種爐外精煉方法用於工業生產。1970年以前，爐外精煉主要用於電爐車間的特殊鋼生產，其產量尚不足鋼總產量的10%。70年代中期以後，工業技術進步對鋼材質量提出了更高的要求，進一步推動了爐外精煉技術的應用，工業先進國家的轉爐車間擁有爐外精煉設備的佔50%以上，其應用的廣泛程度已達到或超過了電爐車間，並逐步形成了鍊鋼工藝中的一個新的分支。現代化的鋼鐵生產流程:高爐-鐵水預處裏-頂底復吹轉爐吹煉-爐外精煉-連鑄，已成為大型鋼鐵企業鋼鐵生產的普遍模式 ^[1]  。

常用的爐外精煉方法可分鋼包處理型和鋼包精煉型兩類。

（1）鋼包處理型

特點是精煉時間短(10-30min)，精煉任務單一，沒有補償加熱裝置，工藝操作簡單，設備投資少。這類方法可進行鋼液脱氣、脱硫、成分控制和改變夾雜物形態等。真空循環和真空攝升脱氣法(RH、DH),鋼包真空吹氬法,鋼包噴粉處理法(TN、SL)等均用此類。

（2）鋼包精煉型

特點是精煉時間長(60~180min)。具有多種精煉機能，有補償鋼水温度降低的加熱裝置。適於各類高合金鋼和特殊性能銅種(如超純鋼種)的精煉生產。真空吹氧脱碳爐(VOD),真空電弧加熱脱氣爐(VAD)和鋼包精煉爐-等均用此類。與此類似的還有氬氧爐(AOD) ^[2]  。

各種爐外精煉方法中，鋼包精煉在工業生產中使用最多。80年代中期，世界各國投入工業生產的滬外精煉設備約有500餘座，美國和日本生產的軸承鋼全部經過爐外真空爐裏(RH法、DH法等)，超低硫鋼以及控制夾雜物形態的鋼種主要用鋼包噴粉處理法(TN法，SL法)生產。AOD爐生產的不鏽鋼，鉻元素的回收率達98%以上，並可使用高碳鉻鐵做合金原料，經濟效益十分顯著。美國的不鏽鋼幾乎全部用AOD爐進行精煉。世界上用AOD爐生產的不鏽鋼約佔不鏽鋼總量的75萬以上。ASEA-SKF爐、VAD爐和LF爐均採用電弧加熱鋼液，用電磁感應或氫氣流攪拌鋼液，可進行長時間的精煉操作，多用於生產優質結構鋼和各類高合金鋼。這類設備還可做鋼液保持爐。用於多爐聯合生產特大鋼錠或保持連鑄鋼液。各種爐外精煉方法，各有所長，在選擇爐外精煉方法時，應充分考慮到產品質量要求，生產廠原材料條件以及原有設備狀況、生產操作水平和資金情況等進行綜合分析研究，因地制宜地進行選擇 ^[3]  。