二冶精炼设备及工艺之比较

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1、二冶精炼设备及工艺之比较凡是想生产在市场上具有竞争力的钢材的企业，都必需使钢材价格能为人们所接受，而且要保证最好的质量。因此，迫使LD转炉和电弧炉成为纯粹的冶炼和一般精炼的设备，而一部分冶金任务将在其后的二次炼钢设备内进行。1二次冶金设备现代的二次冶金设备都是多功能的精炼设备。（1）钢包加热炉（LHF），功能有：① 惰性气体搅拌；②电加热；③加入合金；④喂丝；⑤ 喷吹粉剂。（2）真空罐脱气装置（VD），功能有：① 在真空和大气条件下进行惰性气体搅拌；②真空处理；③在转炉条件下加入合金；④在大气条件下喂丝。（3）循环脱气设备（RH），功能有：① 真空处理；②

2、  喷吹粉剂；③在真空条件下加入合金；（4）钢包处理站（LTS），功能是：①惰性气体搅拌；②加入合金；③喂丝；④喷吹粉剂；⑤铝热法加热。选择适当的二次冶金设备或进行设备组合取决于预定的冶金目标。2二次冶金目标（1）真空冶金①VD，RH低压力的情况下进行物理和化学反应，使溶解在钢液中的气体（[H]，[N]）逸出，由真空泵抽走。②VD，RH碳－氧平衡由于减压而移动，利用钢中溶解的（自然脱碳）或吹氧（强制脱碳），使钢液中的[C]含量降到最低水平。（2）脱硫①LHF，VD，LTS利用惰性气体搅拌，使钢液与渣发生反应。②LHF，RH，LTS应用喷枪和喷吹气体将碱土粉

3、剂喷入钢液。（3）脱氧①VD，RH在降低压力情况下，由于CO反应，降低氧含量，提高钢液的纯净度。②LHF，RH，LTS在二次冶金处理结束时，利用惰性气体的轻微搅拌,使氧化物进入渣中。（4）成分调整①LHF，VD，RH，LTS加入一定量的合金，可以按要求，将钢的成分调整到很窄的范围。②VD，RH在真空条件下加入合金，可以避免由于空气氧化造成的损失。（5）温度调整①LHF，RH，LTS利用电加热或化学加热方法，补偿温度损失。②VD，RH，LTS加入冷却剂或采用惰性气体搅拌，可按要求，将钢包内钢水的温度调整到很窄的范围。（6）改善材料性能①LHF，VD，LTS对

4、硫化物进行变性处理（夹杂物控制），提高材料的各向同性。②LHF，VD，LTS在二次冶金处理结束时喂钙丝，改善钢水的浇铸性能。（7）缓冲功能LHF，VD，RH，LTS针对冶炼设备和连铸机可能发生的不同处理时间，起缓冲装置的作用，从而保证长时间地进行多炉连浇。3真空冶金真空冶金在生产优质钢中起着决定性的作用。（1）基本原理真空处理时，去除有害杂质的机理是：①使要去除的元素到达钢液表面；②发生反应，即氢和氧由原子形式转变成分子形式，或者进行脱碳和脱氧，形成CO；③去除反应产物。（2）脱气工艺①脱氢真空室内的压力和搅拌/循环气体的量是很重要的因素。压力为100Pa

5、时，氢在钢中的溶解度为0.91ppm。实际上，通常要求[H]含量小于2ppm。因此应使钢液上的压力非常低。●VD法加强惰性气体搅拌，可缩短脱氢时间。为了避免形成泡沫渣，应该采用大流量（3～4L/min·t）。为此，在新砌筑的钢包内，钢液的净空应超过900mm，这是采用VD设备脱氢的先决条件。●RH法为了使钢液在真空室内循环，喷入上升管的惰性气体量取决于所选择的浸渍管的直径。一般吹Ar量大约为8～10L/min·t。·采用这两种方法，都可以在类似的时间里，将氢含量降低到所要求的数值。由于VD法设备投资少，生产费用低，对于脱氢是主要的目标时，首选应该是VD工艺

6、，只要提供所要求的净空就可以了。②脱氮由于氮的扩散系数低，传质过程比脱氢慢，钢中的氧和硫也会降低脱氮速度（氧和硫是表面活性元素）。因此，进行有效脱氮的前提条件就是要使钢水充分脱氧，而且硫的含量要低。压力为100Pa时，氮在钢中的溶解度为4ppm。生产低碳和低氮钢（如IF钢），要求在初炼钢水中氮含量就低。●VD法如果希望达到低的[N]，那么[S]含量必须很低。由于在VD处理过程中的渣反应，可以将[S]含量降低到可以深度脱氮的程度。惰性气体搅拌对脱氮率有很大的影响。为了使处理时间适当，与脱氢处理相比，搅拌气体量明显多。因此，新砌筑钢包的钢水净空要超过1200m

7、m。●RH法由于RH法处理过程中没有渣反应，因此，仅在RH处理前钢水脱硫的情况下才能达到脱氮的目的。由于VD过程中有渣反应，可以降低[S]含量，所以，是脱氮的首选设备。如果初始[S]含量不是足够低，就不能考虑RH工艺。（3）脱碳工艺①自然脱碳在1600℃，CO的分压为100Pa，平衡[C]含量大约为1ppm。但是，实际上最终达到的[C]含量要受脱碳动力学的限制。提高脱碳速度，应采用：－强烈搅拌/大的循环量；－适当设计真空泵。粗炼钢水的[C]含量为0.03％～0.04％，在适当的动力学和热力学条件下，利用真空处理可以使[C]含量达到极低的水平（<20ppm）

8、。大多数冶炼超低碳钢的车间都采用真空自然脱碳。●VD法应用VD设备