炉外精炼是生产高性能钢铁材料的重要保证

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1、炉外精炼是生产高性能钢铁材料的重要保证钢铁工业属于资源、资金和科技密集型产业，含括了地质、采矿、选矿、炼铁、炼钢、轧制和金属制品等系列工程，是生产、经营、科技和经济的综合体。钢铁制造过程在消耗大量原材料和能源的同时，也带动了机械、电力、化工、建材、交通、房地产和农副产品等部门和行业的发展。无论是在过去和现在，还是在将来相当长的历史时期内，钢铁工业的发展水平仍然是衡量一个国家工业化和现代化水平高低的重要标志之一。在20世纪高性能钢铁研究的技术成就主要有：低成本高效化洁净钢生产技术、大板坯高速连铸技术、炉渣干法粒化技术、粉矿低温快

2、速还原技术、高品质板带材关键生产技术、高品质特殊钢生产技术、基于氢冶金的熔融还原炼钢技术、微合金化钢技术、超细晶粒钢技术、氮合金化不锈钢技术、高质量特殊钢技术和钢材组织性能预报和材料信息化技术。钢铁材料本身在21世纪还会发生重要的变革，最终将会导致钢铁材料的性能显著提高，并将对整个社会发展起巨大的推动作用。钢铁材料的发展方向未来高性能钢铁材料应具备的特征(1)高强度高韧性低合金钢。建筑、地下海洋设施、桥梁、汽车、油气输送管线、容器、工程机械、能源等需要性能高、使用寿命长和成本低的新型高强度高韧性低合金钢。结合新型钢材轧制工艺技

3、术，新型高强度高韧性低合金钢的屈服强度将由目前的400MPa级提高至600MPa、700MPa、800MPa级，改善焊接等加工工艺性能，大幅度提高构件的使用寿命。汽车、家电、建筑和食品等工业需要高强度、超深冲、耐锈蚀、高表面质量和高尺寸精度的新型薄钢板。(2)长寿命高强度合金结构钢。合金结构钢主要用于机器制造。各类机器向轻量化和长寿命的方向发展，要求制造机器零件的合金结构钢应该具备高强度和长寿命。齿轮、弹簧和螺栓三大机器基础零件需要高性能齿轮钢、高强度耐疲劳弹簧钢、高强度耐延迟断裂螺栓钢。新型淬火回火钢和表面硬化钢向高洁净度和

4、长寿命方向发展。航空航天需要新型超高强度高韧性钢，需要高韧性低合金超高强度钢、超高强度经济马氏体时效钢、超高强度高韧性二次硬化钢。(3)节约资源型不锈耐蚀钢。石油、化工、近海和海洋工程、核工业、电子计算机、航空、建筑等需要长寿命不锈耐蚀钢。应该研制高洁净度不锈铁、高强度长寿命氮合金化不锈钢及其制备技术、高耐蚀不锈钢、高强度沉淀硬化不锈钢、功能不锈钢等。(4)高性能低成本碳素结构钢。目前的高强度建筑用钢筋通常为低合金钢，为了节约合金资源，结合新型冶金工艺技术，需要研制高性能低成本细晶粒碳素结构钢钢筋，以取代目前大量使用的低合金钢

5、筋钢。(5)易加工低成本的高性能钢。钢材大多数需要经过各种方法加工后应用，加工成本可能占零件或构件成本的50%以上，所以开发易加工钢材可以大幅度降低产品成本。需要开发各类新型高性能易切削钢、易焊接结构钢、冷热锻用钢、超深冲薄钢板、镀层钢板、高性能模具钢、超硬高速钢等。(6)高效率耐热钢。为了提高火电机组的发电效率，未来将应用超超临界机组，需要耐高温高压的超超临界机组用钢；保护环境需要的垃圾焚化炉要求新型高性能耐热钢；发动机的热效率提高需要高性能耐热气阀钢。(7)钢铁材料的计算机合金设计系统。针对碳素结构钢、高强度低合金钢、合金

6、结构钢和高合金钢建立起全流程的计算机组织和性能预测系统；根据服役条件，建立起钢铁材料的失效分析和寿命预测的专家系统；依据性能要求，建立起钢铁材料的化学成分和工艺参数的计算机合金综合设计系统。钢铁材料是不断发展的新材料。未来，随着市场需求的变化，在材料基础理论发展和工艺技术进步的基础上，将会出现更多和更好的先进钢铁材料。炉外精炼使钢铁材料获得高性能炉外精炼概述炉外精炼是指在电弧炉、转炉之外的钢包内完成对钢水的精炼提纯任务(AOD炉不是在钢包内进行),故又可将电弧炉、转炉成为初炼炉。精炼炉始于电弧炉外的钢包精炼炉,20世纪90年代

7、推广于氧气顶吹转炉的钢包精炼炉。近20年工业发达国家要求提高钢材的纯净度改善钢材的性能,例如:为提高轴承钢的疲劳寿命,要求控制钢中T[O]≤10×10-6;为保证深冲钢的深冲性,要求控制钢中C+N≤50×10-6;为提高输油管抗H2S腐蚀能力,要求控制钢中[S]≤5×10-6等。大量生产这些高附加值纯净钢仅依靠电弧炉、转炉是非常困难的。因此,炉外精炼工艺与装备迅速普及推广。在日本、欧洲先进的钢铁生产国家,炉外精炼比超过90%，其中真空精炼比超过50%,有些钢厂已达到100%。近十多年我国的钢铁企业已基本装备了各种不同类型的精炼

8、炉。一、炉外精炼的冶金功能及精炼技术1、冶金功能(1)熔池搅拌功能,均匀钢水成分和温度,保证钢材质量均匀。可通过惰性气体、电磁、机械等方法搅拌。(2)提纯精炼功能,通过钢渣反应,真空冶炼以及喷射冶金等方法,去除钢中S、P、C、N、H、O等杂质和夹杂物,提高钢水纯净度。(3)钢