鋼包精煉

爐外精煉把傳統的鍊鋼分成兩步，第一步叫初煉，在氧化性氣氛下進行爐料的熔化、脱磷、脱碳和主合金化；第二步叫精煉，在真空、惰性氣氛或可控氣氛下進行脱氧、脱硫、去除夾雜、夾雜物變性、微調成分、控制鋼水温度等。20世紀60年代以來，各種爐外精煉方法相繼出現。全世界這一技術已經得到了飛速發展。

爐外精煉在現代化的鋼鐵生產流程中已成為一個不可缺少的環節，尤其爐外精煉與連鑄相結合，是保證連鑄生產順行，擴大連鑄品種，提高鑄坯質量的重要手段。

在鍊鋼生產流程中，採用轉爐（或電爐）－爐外精煉－連鑄已成為鋼廠技術改造的普遍模式。

各種爐外精煉方法的工藝各不相同，其共同的特點是：有一個理想的精煉氣氛，如真空、惰性氣體或還原性氣體；採用電磁力、吹惰性氣體攪拌鋼水；為補償精煉過程中的鋼水温度降損失，採用電弧、等離子、化學法等加熱方法。

與連鑄相匹配的鋼包精煉，在於提高鑄坯質量和保證連鑄工藝的穩定性。選擇合適的爐外精煉方法是連鑄鋼水準備，提供合格質量鋼水的重要手段，為此結合產品質量要求選擇鋼包精煉設備應滿足以下基本要求：

1.調節鋼水温度，達到連鑄所要求的澆注温度範圍；

2.提高鋼水清潔度，特別是減少鋼中大型夾雜物的含量；

3.降低鋼中氣體含量（如氫、氮含量

）；

4.降低鋼中有害雜質（如硫、磷）含量；

5.使鋼水中温度和成分均勻化，並微調成分使成品鋼的化學成分範圍非常窄；

6.改變鋼中夾雜物的形態和組成，改善鋼水的流動性；

7.減輕鍊鋼爐的冶煉負荷，縮短冶煉週期，提高生產率；

8.鋼包精煉爐成為鍊鋼爐和連鑄機之間的一個“緩衝器”平衡兩者之間的生產節奏，有利於提高連鑄機的生產率。 ^[1] 

爐外精煉工藝效果(4張)

爐外精煉的方法多達幾十種，這些方法各有特點。究競選擇哪一種方法，首先應針對各廠的具體情況。所處理品種的要求和其他相關條件、如質量、成本、建設費用等而定，可參考表中所列幾種主要精煉工藝的效果，選定所需的處理工藝方法與設備。 ^[2] 

究竟採用哪種爐外精煉法，取決於工廠條件和對產品質量的要求，以建立不同的生產工藝流程。

對於與電爐或超高功率電爐相匹配的連鑄機，選擇鋼包精煉時，應滿足合金比高的產品質量要求，如不鏽鋼採用電爐－AOD爐－連鑄；電－VOD爐－連鑄工藝。

對於與大型轉爐相匹配的板坯、大方坯、圓坯連鑄機，要求提供優質鋼水，生產無缺陷鑄坯，如採用轉爐－RH－連鑄，轉爐－RH+KPI－連鑄工藝。在生產超低碳鋼（碳小於0.0015%）或超低硫鋼（硫小於0.001%）時，可採用LF爐與真空處理並用工藝，以達到最佳效果。考慮到節省投資也可採用CAS－OB精煉爐工藝。

對於與小型轉爐相配合以生產普碳鋼為主的小方坯、矩形坯連鑄機，一般採用鋼包吹氬或鋼包喂絲技術，基本上能滿足連鑄工藝和鑄坯質量的要求。

鋼包精煉爐的工藝優點包括：精煉功能強，適宜生產超低硫、超低氧鋼；具有電弧加熱功能，熱效率高，升温幅度大，温度控制精度高；具備攪拌和合金化功能，易於實現窄成分控制，提高產品的穩定性；採用渣鋼精煉工藝，精煉成本低；設備簡單，投資較少目前鋼包精煉爐在國內50～150t轉爐鍊鋼廠中應用非常廣泛。

鋼包精煉爐的精煉工藝主要包括3項內容：

加熱與温度控制。升温速度可達到3～5℃/min，鋼包精煉爐採用計算機動態控制終點温度，可保證終點温度的控制精度（

5℃）。採用埋弧泡沫技術，可減輕電弧的輻射熱損失，提高加熱效率。

白渣精煉工藝。鋼包精煉爐利用白渣進行鋼水精煉，實現鋼水脱硫、脱氧，生產超低硫鋼和低氧鋼。因此，白渣精煉是鋼包精煉爐工藝操作的核心，也是提高鋼水潔淨度的重要保證。白渣精煉的工藝要點為：

1.出鋼擋渣，控制下渣量小於5kg/t；

2.包渣改質，控制包渣R

2.5，（TFe+MnO）

3.0%；

3.白渣精煉，一般採用Al₂O₃－CaO－SiO₂系爐渣，控制包渣鹼度R

4，（TFe+MnO）

1%，保證脱硫、脱氧效果；

4.控制鋼包精煉爐內氣氛為弱氧化性，避免爐渣再氧化；

5.適當攪拌，避免鋼液麪裸露，並保證熔池內具有較高的傳質速度。

合金微調與窄成分控制。合金微調與窄成分控制技術是保證鋼材成分性能穩定的關鍵技術之一，也是鋼包精煉爐的重要冶金功能。

鋼包吹氬技術是最普通也是最簡單的爐外處理工藝。其主要冶金功能是均勻鋼水成分、温度、促進夾雜物上浮。通常鋼包吹氬的氣體攪拌強度為0.003~0.01m³/（t·min）（標態），提高鋼包吹氬強度，有利於熔池混勻和夾雜物上浮。而吹氬強度過大，會使鋼液麪裸露，造成二次氧化。為解決這一問題，採用強吹氬工藝將渣液麪吹開後，在封閉的浸漬鐘罩內迅速形成氬氣保護氣氛，避免了鋼水氧化的工藝，這一吹氬工藝通常稱為CAS法。CAS法不僅提高了吹氬強度，而且鐘罩內氬氣氛使合金收得率提高，又使鋼包吹氬工藝增加了合金微調的功能。為了解決鋼水升温的問題，在CAS法上增設頂吹吹氧槍和加鋁丸設備，通過溶入鋼水內的鋁氧化發熱，實現鋼水升温，通常稱為CAS－OB工藝。

RH法是真空循環脱氣法的一種。其基本工藝原理是利用氣泡將鋼水不斷地提升到真空室內進行脱氣、脱碳等反應，然後迴流到鋼包中。因此，RH法處理不要求特定的鋼包淨空高度，反應速度也不受鋼包淨空高度的限制。和其他各種真空處理工藝相比，缺點是設備複雜，投資較大。RH法技術的優點為：

1.反應速度快，處理週期短，生產效率高，常與轉爐配套使用；

2.反應效率高，鋼水直接在真空室內進行反應，可生產

，

的超低碳潔淨鋼；

3.可進行吹氧脱碳和二次燃燒進行熱補償，減少處理温降；

4.可進行噴粉脱硫，生產

的超低硫鋼。

VD爐作為真空脱氣設備通常與鋼包精煉爐聯合，生產各種合金結構鋼、優質碳鋼和低合金高強度鋼。在VD爐上增加頂吹供氧系統，構成VOD爐，可以完成真空吹氧脱碳的功能，適宜冶煉低碳不鏽鋼。和RH真空處理工藝相比，VD（VOD、VHD或VAD）爐的精煉強度受鋼包淨空度的嚴格限制。通常，完成鋼液脱氣處理，要求鋼包的淨空高度

600mm；而要進行鋼液碳脱氧工藝，則需鋼包淨空高度

900mm。實現吹氧脱碳工藝，則要求鋼包淨空高度1000~1200mm，由於鋼水脱碳反應強度受到鋼包淨空高度的嚴格限制，因此，VD爐脱碳週期較長（一般為40~45min），整個處理週期為75~90min。另外，VD爐可在真空條件下實現鋼渣反應，有利於熔池脱硫和脱氧。在VD爐處理過程中，鋼中氧含量可從0.01%降低到0.002%；硫含量也可從0.01%到0.00%以下，平均脱硫率可達到84%。 ^[3]