炼钢生产中的炉外精炼技术

炼钢生产中的炉外精炼技术

【摘要】随着冶金产业的不断发展，在炼钢环节中炉外精炼技术得到飞速的发展，不管是工艺水平还是生产设备都有了明显的提升。目前在我国的所有冶金生产企业当中，炉外精炼设备已经超过的1000家，随着RH、RH-0B、RH-PB等各种精炼设备的引进，现代化转炉炼钢法又要一次大的飞跃。本文针对目前冶金企业普遍采用的炉外精炼做以简单介绍和技术探讨，希望对所有从事该技术研究的人员有所帮助。

【关键词】炉外精炼技术；提升；发展

美国和日本是最早开始研究炉外精炼技术的国家。在这个领域的发展水平也一直处在世界的前列。炉外精炼技术发展很快，在整个技术的改进和提升过程中，对钢水清洁程度的要求一直是主要的因素之一。由于美国的连铸生产能力较低，所以在很多炼钢企业中都采用炉外精炼这一操作模式进行生产，同时，成本投入较小的LF炉也有相当的生产比例。根据生产实际和资料统计，不同的炉外精炼设备的发展水平是不同的。早在上世纪八十年代，我国上海的宝钢率先引进RH、CAS、KIP并且投入使用，对整个炼钢产业都起到了很好的示范作用，同时，与之相对应的很多炼钢排渣工艺都得到很大的发展。

1精炼技术的发展

钢水真空处理技术在我国于1957年开始研究，由于各方面原因，这项技术没有得到很大程度的推广。较世界水平而言，我国这项技术还很落后。而真空处理钢比例约占2%，为日本的1/25。2004年，我国的钢产量预计达到27500×104t，生产效益在提高，钢材品种在扩大，成绩是巨大的。目前，我国已有VD、RH、ASEA-SKF、VODAOD、LFCAS（CAS-OB），钢包喷粉和喂线等多种炉外精炼装置。但利用率很低。钢的质量水平，与发达国家相比，差距是巨大的。我国炉外精炼技术的发展已有了相当的基础。

据不完全统计到1990末，我国已有不包括吹氩装置在内的各种炉外处理的设施132台，其中冶金系统115台，机电系统17台。冶金系统中，各类具有真空能力的装置28台，喷射冶金设备53台。冶金系统的吹氩精炼设备有近200台。自70年代末起，连铸用钢水基本上都经过吹氩处理。1990年全冶金系统不包括吹氩喂丝的钢水精炼比为2.68%，经过几十年的科学实践，以及连铸生产的增长和大板坯连铸机投入生产，今后的钢水精炼比将有很大的提高。

2炉外精炼发展趋势

在现代冶金生产中，铁水预处理和炉外精炼及中间包冶金在提高质量，扩大品种，优化工艺，降低消耗，衔接流程等方面的功能都是一致的，并相互关联，相互依存。

当前国际钢铁工业技术进步的方向集中在对传统钢铁生产工艺流程的合理组合，系统优化以及对以薄板坯连铸-连轧技术为核心的新流程进行进一步的优化开发。在这两种优化趋势中，炉外处理技术都是不可缺少的重要工序。在这方面，日本在70年代中期，就走出了前列，使其钢铁产品在世界市场的竞争力大为提高；80年代中后期开始，欧美甚至澳洲在意识到这方面的差距后，已迎头赶了上来。

最近，一些主要国家的钢铁企业，整体优化的水平提高很快，只有生产工艺流程的整体优化，才能充分发挥各项先进技术的作用，炉外精炼技术的发展当然也不例外。

目前，炉外精炼技术发展趋势主要表现在以下几个方面：

第一，趋向于铁水、钢水百分百地进行处理。同时，在实际生产中，炉外精炼设备百分之百在线运行。

第二，向组合化、多功能精炼化的方向发展，并已形成了一些较为常用的组合与多功能模式。

第三，不同类型工厂对炉外精炼技术的选择趋势，根据质量、工艺和市场的要求，也初步形成了一定的框架模式。

合理选择炉外精炼方法，首先必须立足于市场和产品对质量的不同要求，这是选择炉外精炼方法的基本出发点。例如，对重轨钢必须选择具有脱氢功能的真空脱气法；对于一般结构钢只需采用以吹氩为核心的综合精炼方法；对不锈钢一般选择VOD精炼法；对参与国际市场竞争的汽车用深冲薄板钢和超纯钢则必须从铁水三脱到RH真空综合精炼直至中间包冶金等各个炉外精炼环节综合优化才行。

合理选择还必须考虑工艺特性的要求和生产规模、衔接匹配等系统优化的综合要求，大型板坯连铸机的生产工艺要求钢水硫含量低于0.015%的水平，就必须考虑铁水脱硫的措施。某些大型钢铁公司为了提高产品的质量档次，同时又提高精炼设备作业率，追求从技术经济指标的全面改善中获得整体效益，从而采用了全量铁水预处理、全量真空处理的模式。

现代冶金生产应从整体优化着眼，对冶炼、精炼、浇铸、轧制各工序，按照各自的优势进行调整、组合。从而形成专业分工更加合理，匹配更加科学，经济效益更加明显的整体优势。炉外精炼技术的应用，必须认真分析市场对产品质量的要求，做到炉外精炼功能的对口，工艺方法和生产规模的匹配经济合理，还要注意主体设备与辅助设备配套齐全，才能获得工艺稳定和良好的经济效益。

实践证实，炉外精炼应向组合化，多功能精炼站方向发展，并已形成一些较为常用的组合与多功能模式：

（1）以钢包吹氩为核心，加上与喂丝、喷粉、化学加热、合金成分微调等一种或多种技术相符合的精炼站。

（2）以真空处理装置为核心，与上述技术中之一种或多种技术复合的精炼站，也主要用于转炉-连铸生产衔接。

（3）以LF炉为核心并与上述技术及真空处理等一种或几种技术相复合的精炼站，主要用于电弧炉—连铸生产衔接。

（4）以AOD为主体，包括VOD转炉顶底吹生产不锈钢和超低碳钢的精炼技术。

炉外精炼技术本身就是一项系统工程，必须认真分析市场对产品质量的要求，明确基本工艺路线，做到炉外精炼功能对口，在工艺方法生产规模以及工序间的衔接匹配经济合理。此外，还必须注意相关技术和原料的配套要求，主体设备与辅助设备配套齐全，保证功能与装备水平符合要求等问题。

3炉外精炼工艺参数优化

在现代炼钢生产中，出现了许多炉外精炼技术。这些炉外精炼技术中，大量采用的有钢包电弧加精炼技术（LF）、钢包化学加热精炼技术（CAS-B）及钢包真空精炼工艺技术（VD、RH）。随着炉精炼技术的采用，不仅有效地缓解了转炉炼钢的力，进一步提高了温度控制精度和钢水质量，同时缓冲了转炉和连铸机之间的生产节奏。

AHF（AluminumHeatingFur-ce）炉外精炼工艺技术，是一种在非真空条件下的包中采用化学加热的精炼技术。通过钢包底部透砖吹氩搅拌钢水，将钢水上面的顶渣由中间排到包边缘部位；降下精炼浸渍罩并插入钢水内部，将渍罩内的钢水与大气及渣层隔绝；在浸罩内向钢吹氧，加入发热剂、合金、废钢等，从而实现对钢水分、温度微调和炉渣改质等精炼操作。这是一种行成本低廉、设备简单、自动化控制水平较高的炉精炼技术。

AHF的主体设备由德国TM公司供，于1999年4月投产。设备投产初期，由于提供的技术参数不适合厂具体工艺状，无法实现铝氧化学升温精炼功能。钢厂技术员在充分吸收、消化国外先进设备的基础上，不断与本厂的具体生产操作实践相结合，优化操作工艺参数。经过短短4个月的努力，调整、完善了AHF铝氧化学升温精炼的工艺参数，使AHF炉外精炼功能得到了充分发挥，取得了较大的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]韩至成.炼钢学（上册）.北京：冶金工业出版，1980.

[2]张家芸.冶金物理化学.北京：冶金工业出版，2004.

[3]王亚贞.转炉炼钢问答.北京：冶金工业出版社，2003.