炉外精炼的工艺技术发展终稿

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1、炉外精炼技术的发展摘要随着科学技术的迅速发展，钢材性能和质量越来越被重视，钢材质量主要包括钢材的洁净度、均匀性能和高的精度。而各种炉外精炼方式恰是获得高纯度、高均匀性和高精度钢材的重要措施。本文论述了炉外精炼技术过去的发展，现状及发展趋势，应用以及未来炉外精炼技术发展所面临的几个主要问题。前言最近，随着时代的不断进步，炼钢炉容量不断扩大，超高功率电炉的普遍应用，直流电弧炉的出现，连续铸钢技术的迅速发展以及生产多种特殊钢和合金（超低碳不锈钢，超纯铁素体钢等）的需要，炼钢方法发生了巨大变化，由一步炼钢发展为两步炼钢，

2、即炉内初炼和炉外精炼。炉外精炼技术之所以有了较为迅猛的发展，是由于其能够提高钢质量和产量，降低成本，改善劳动条件等优点。　　为了增强在国内和国外市场上的竞争力，发展新的工艺是有必要的。这些工艺必须是经济的。目前，典型的炼钢炉是一个废钢熔化装置，在炼低合金钢的情况下，在炉中脱碳和脱磷以及升温到符合出钢要求，其全部精炼过程都是在钢包中进行的，进而提高了炼钢设备的生产能力。通过炉外精炼技术可冶炼出具有高质量特性的钢种满足实际需要，具体要求如下：①精确控制成分以保证力学性能的稳定。②减少钢中硫、磷含量以改善冲击性能、抗层

3、状拉裂性能、热脆性，并能减少中心偏析和防止连铸坯的表面缺陷。③减少钢中氧、氢、氮含量以减少超声波探伤缺陷、条状裂纹等，并且能改善钢材的制管性能。④使用先进技术精炼钢液以满足对钢质量的各种特殊需要。例如，控制硫化物夹杂形态以防止轻质裂纹。⑤控制夹杂物的形状以改善钢的深冲性能和钢的加工性能。⑥脱碳到极低程度，以提高钢的深冲性能、电磁性能和耐腐蚀性能。⑦防止钢水的二次氧化和重新吸气，以免炉外精炼的效果前功尽弃。炉外精炼的产生和发展与国民经济的需要和科学技术的发展水平是分不开的。在很早以前，人们就产生了利用真空去除钢中气

4、体的想法，如1860年英国贝赛迈尔就曾有过罐内钢桶去气的设想，1884年英国艾特肯也曾提出过提升法（类似DH法）；1932年捷克人科贝尔曾提出并实现了带盖钢桶去气法。但由于当时真空技术的发展水平低下，还制造不出抽气能力很大的真空泵，以上方法因规模太小并未很快地应用于生产。二次世界大战后，随着真空技术的发展和大型蒸汽喷射泵的研制成功，为钢液的大规模真空处理提供了条件。此后，大型生产性真空脱气设备相继被研究成功，并在发展中不断完善，增加了搅拌、加热、吹氧等装置，从而单纯的真空脱气设备转变成为成为灵活多样的各种炉外真空

5、精炼设备。在炉外精炼发展过程中，人们发现不仅靠真空可以降低钢中的气体，采用惰性气体降低有害气体的分压，也可以达到同样目的，由此发展了不同形式的非真空精炼法。各种炉外精炼方法的工艺各异，其共同特点：有一个理想的精炼气氛条件，通常用真空、惰性气体和还原性气氛；搅动钢水，可采用电磁力搅拌，惰性气体搅拌或机械搅拌的方法；为补偿精炼过程的钢水温度损失，而采用加热设施，有电弧加热、等离子加热或增加钢水化学热等。1.炉外精炼的发展过程及现状随着炼钢技术的不断进步，炉外精炼在现代钢铁生产中已经占有重要地位，传统的生产流程(高炉-

6、炼钢炉(电炉或转炉)-铸锭)，已逐步被新的流程(高炉-铁水预处理-炼钢炉-炉外精炼-连铸)7所代替。已成为国内外大型钢铁企业生产的主要工艺流程，尤其在特殊钢领域，精炼和连铸技术发展得日趋成熟。精炼工序在整个流程中起到至关重要的作用，一方面通过这道工序可以提高钢的纯净度、去除有害夹杂、进行微合金化和夹杂物变性处理；另一方面，精炼又是一个缓冲环节，有利于连铸生产均衡地进行。，日本在20世纪70年代为了降低炼钢成本，提高钢的纯净度和质量，率先将炉外精炼技术应用于特殊钢生产中，随后西欧的钢铁企业也加入到推广和使用这项技术

7、的行列中。据资料报道，日本早在1985年精炼率达到65．9％，1989年上升到73．4％，特殊钢的精炼率达到94％，新建电炉短流程钢厂100％采用炉外精炼技术。80年代连铸技术发展迅速，原有的炼钢炉难以满足连铸的技术要求，更加促进了炉外精炼技术的发展，到1990年为止世界各主要工业国家拥有1000多台(套)炉外精炼设备。我国早在20世纪50年代末，60年代中期就在炼钢生产中采用高碱度合成渣在出钢过程中脱硫冶炼轴承钢、钢包静态脱气等初步精炼技术，但没有精炼的装备。60年代中期至70年代有些特钢企业(大冶、武钢等)引

8、进一批真空精炼设备。80年代我国自行研制开发的精炼设备逐渐投入使用(如LF炉、喷粉、搅拌设备)，黑龙江省冶金研究所等单位联合研制开发了喂线机、包芯线机和合金芯线，完善炉炉外精炼技术的辅助技术。现在这项技术已经非常成熟，以炉外精炼技术为核心的“二三位一体”短流程工艺广泛应用于国内各钢铁企业，取得了很好的效果。初炼(电炉或转炉)一精炼一连铸，成了现代化典型的工艺短流程。2.当