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1、會計學1冶金工業(yè)概論冶金工業(yè)概論 爐外精煉爐外精煉2主要內(nèi)容主要內(nèi)容一一一一.概概概概 述述述述二二二二.RH.RH.RH.RH、LFLFLFLF及及及及VDVDVDVD法簡介法簡介法簡介法簡介第1頁/共29頁31.爐外精煉的概念及目的爐外精煉的概念及目的概念：概念：爐爐外外精精煉煉就就是是將將轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)爐爐（或或電電爐爐）中中初初煉煉的的鋼鋼水水移移到到另另一一反反應(yīng)應(yīng)器器中中進進行行精精煉煉的的過過程程，也也稱稱二二次次精煉。精煉。目的：目的：把把傳傳統(tǒng)統(tǒng)的的煉煉鋼鋼方方法法分分為為兩兩步步，即即初初煉煉+精精煉煉。初初煉煉在在氧氧化化性性氣氣氛氛下下進進行行爐爐料料的的熔熔化化、脫脫P P、脫

2、脫C C和和合合金金化化。精精煉煉在在真真空空、惰惰性性氣氣體體或或可可控控氣氣氛氛的的條條件件下下進進行行深深脫脫C C、去去氣氣、脫脫氧氧、去去夾夾雜雜物物和和夾夾雜雜物物變變性性處處理理，調(diào)調(diào)整整成成分分，控控制制鋼鋼水水溫溫度度等等，從從而而優(yōu)優(yōu)化化工工藝藝和和產(chǎn)產(chǎn)品品結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)、開開發(fā)發(fā)高高附附加加值值產(chǎn)產(chǎn)品、節(jié)能降耗、降低成本增加經(jīng)濟效益。品、節(jié)能降耗、降低成本增加經(jīng)濟效益。第2頁/共29頁4 早期的爐外處理設(shè)備是鋼包脫氣，其目的在于減少鋼中的H和O，由于鋼包脫氣法的使用，使軸承鋼的壽命大為增加。德國于1956年發(fā)明了真空提升脫氣法即DH法，萊茵鋼鐵冶金公司和海拉斯公司合作開發(fā)了真空

3、循環(huán)脫氣法即RH法，解決了傳統(tǒng)煉鋼方法難以解決的脫氧、脫氮等問題。發(fā)發(fā)發(fā)發(fā) 展展展展第3頁/共29頁5 進入60年代后，為了提高鋼水的爐外處理效果，擴大處理功能，使鋼水有均勻的溫度和成分，促使夾雜物上浮，瑞典研制出具有感應(yīng)攪拌和電弧加熱功能的ASEASKF精煉爐。1965年，德國又研制成真空吹氧脫碳法即VOD法；1968年，美國研制成氬氧精煉爐即AOD法。70年代初，日本研制成具有電弧加熱、氬氣攪拌功能的鋼包精煉爐即LF爐。第4頁/共29頁6 日本山陽鋼廠對不同氧含量的軸承鋼進行疲勞試驗證明，當鋼中O由30ppm降到15ppm時，軸承鋼的疲勞壽命增加5倍；降到10ppm，則提高15倍；降到5p

4、pm，可提高30倍。由此可以看出，保證鋼材有高的純凈度是提高內(nèi)在質(zhì)量的重要一環(huán)。而爐外精煉就是為了解決科學技術(shù)發(fā)展對鋼材質(zhì)量的要求不斷提高而提出來的，沒有爐外精煉，就無法保證鋼材的高質(zhì)量。第5頁/共29頁73.爐外精煉方法的共同特點爐外精煉方法的共同特點n n理想的精煉氣氛條件，通常應(yīng)用真空、惰性氣氛或還原氣氛；n n攪動鋼水，采用電磁力、惰性氣體或機械攪拌的方法；n n為補償精煉過程的鋼水溫度損失，采用加熱設(shè)施有電弧加熱、等離子加熱或增加鋼水中的化學熱等。第6頁/共29頁8二二.RH.RH、LFLF及及VDVD法簡介法簡介RH 法法LF 法法VD 法法第7頁/共29頁91 1）RHRH的功能

5、與特點的功能與特點 以小部分鋼水進入真空環(huán)境，經(jīng)受真空處理，在不同程度上增大了鋼氣接觸面積，提高了精煉脫氣效果。特特 點：點：脫氣效果好；適用于大量的鋼液處理；處理過程溫降??；脫C能力強，適用于低碳鋼的生產(chǎn)第8頁/共29頁102 2）生產(chǎn)過程模擬）生產(chǎn)過程模擬第9頁/共29頁11第10頁/共29頁123 3）RHRH過程生產(chǎn)工藝原理過程生產(chǎn)工藝原理 當當真真空空室室抽抽真真空空后后，插插入入管管插插入入鋼鋼液液中中，ArAr經(jīng)經(jīng)鋼鋼液液加加熱熱膨膨脹脹，形形成成向向上上流流動動的的氣氣泡泡，使使上上升升管管內(nèi)內(nèi)的的鋼鋼液液隨隨之之上上升升進進入入真真空空室室。氣氣泡泡在在真真空空室室下下突突然

6、然膨膨脹脹，使使鋼鋼液液濺濺成成極極細細微微粒粒呈呈噴噴泉泉狀狀，增增加加了了鋼鋼液液與與真真空空接接觸觸面面積積，使使鋼液充分脫氣。鋼液充分脫氣。脫脫氣氣后后的的鋼鋼液液匯匯集集在在真真空空室室底底部部，在在密密度度差差的的作作用用下下不不斷斷地地從從下下降降管管回回到到鋼鋼包包中中。如如此此循循環(huán)環(huán)多多次次，達達到到精精煉煉鋼鋼液的目的。液的目的。第11頁/共29頁134)RH4)RH的主要功能的主要功能功功功功 能能能能:脫脫 H:H:對對 完完 全全 脫脫 氧氧 鋼鋼 液液 脫脫 氫氫 效效 率率 60%,60%,對對未未完完全全脫脫氧氧鋼鋼液液,由由于于C-C-OO反反 應(yīng)應(yīng) 劇劇

7、烈烈,70%.70%.脫脫 氣氣 時時 間間1520min,H1520min,H2ppm.2ppm.脫脫 N:NN:N易易 形形 成成 N-N-化化 物物,脫脫 氮氮 效效 率率010%;010%;脫脫OO:O0.0020.005%:O0.0020.005%脫脫碳碳:對對初初始始CC有有要要求求,處處理理15min,15min,可使可使CC0.002%;0.002%;脫脫S:S:效率效率5075%;5075%;減少非金屬夾雜減少非金屬夾雜:改善鋼水純凈度改善鋼水純凈度;成成分分微微調(diào)調(diào):合合金金元元素素控控制制精精度度為為0.0030.010%0.0030.010%第12頁/共29頁142.L

8、F 法法第13頁/共29頁151)LF1)LF概述概述 LF是日本大同制鋼公司于1971年開發(fā)，特點是將電弧爐煉鋼還原期任務(wù)移到專用的鋼包內(nèi)進行。在利用電弧加熱鋼水的同時，向鋼液內(nèi)吹入惰性氣體（Ar），以實現(xiàn)在非氧化性氣氛下精煉，從而達到鋼液脫硫、脫氧、去氣、去夾雜物的效果。經(jīng)LF處 理 的 鋼 水，鋼 中 O10-30ppm、N20ppm、H1.5-2.5ppm。第14頁/共29頁162)LF2)LF工藝原理工藝原理脫脫 氧氧脫脫 硫硫去夾雜去夾雜第15頁/共29頁17脫脫 氧氧目目目目 的的的的:鋼鋼中中過過剩剩氧氧與與CC反反應(yīng)應(yīng)產(chǎn)產(chǎn)生生氣氣泡泡,將造成凝固組織不致密將造成凝固組織不致密

9、;沉淀脫氧沉淀脫氧沉淀脫氧沉淀脫氧:Fe-SiFe-Si和和AlAl等等脫脫氧氧劑劑與與鋼鋼中中OO反反應(yīng)應(yīng),脫脫氧氧產(chǎn)產(chǎn)物物上上浮浮,達達到到脫脫氧氧的的目目的的.因因產(chǎn)產(chǎn)物物在在鋼鋼液液內(nèi)內(nèi)部部以以沉沉淀淀形形態(tài)態(tài)產(chǎn)產(chǎn)生生,故故稱稱沉沉淀淀脫脫氧氧.優(yōu)優(yōu)點點:脫脫氧氧速速度度快快,操操作作簡簡單單,缺缺點點:部部分分脫脫氧產(chǎn)物成為非金屬夾雜氧產(chǎn)物成為非金屬夾雜;擴散脫氧擴散脫氧擴散脫氧擴散脫氧:C C、Si Si、MnMn等等脫脫氧氧元元素素以以粉粉末末狀狀加加入入渣渣中中,與與渣渣中中（FeOFeO）、（MnOMnO）、（Fe2O3Fe2O3）及及OO在在鋼鋼渣渣界界面面進進行行反反應(yīng)應(yīng)

10、,使使OO降降低低，脫脫氧氧產(chǎn)產(chǎn)物物直直接接溶溶于于渣渣中中,不不污污染染鋼液；鋼液；脫氧劑選擇脫氧劑選擇:脫氧元素對氧的親和力鐵對氧的親和力；脫氧產(chǎn)物在鋼液中的溶解度盡可能??；殘留鋼中的脫氧元素對鋼性能不產(chǎn)生壞的影響；脫氧元素應(yīng)在鋼液中溶解快、均勻并經(jīng)濟。第16頁/共29頁18脫脫 硫硫目目目目 的的的的:S S在在鋼鋼中中產(chǎn)產(chǎn)生生”熱熱脆脆”并并降降低低鋼鋼的的抗抗腐腐蝕蝕性、延展性和韌性；性、延展性和韌性；原原原原 理理理理:（FeSFeS）+（CaOCaO）=（FeFeOO）+（CaSCaS）條條條條 件件件件:高高堿堿度度、還還原原氣氣氛氛、高溫、大渣量高溫、大渣量第17頁/共29頁

11、19去去 夾夾 雜雜來來來來 源：源：源：源：脫氧產(chǎn)物、澆注及凝固脫氧產(chǎn)物、澆注及凝固反應(yīng)產(chǎn)物，混入熔渣及反應(yīng)產(chǎn)物，混入熔渣及耐材；耐材；危危危危 害：害：害：害：破壞鋼的組織連續(xù)性；破壞鋼的組織連續(xù)性；措措措措 施：施：施：施：減少外部帶入；強化冶減少外部帶入；強化冶煉；提高耐材質(zhì)量；出煉；提高耐材質(zhì)量；出鋼過程強化非金屬夾雜鋼過程強化非金屬夾雜排除排除第18頁/共29頁203)LF3)LF相關(guān)設(shè)備相關(guān)設(shè)備供供電電系系統(tǒng)統(tǒng)鋼鋼包包及及臺臺車車爐爐蓋蓋提提升升裝裝置置事事故故攪攪拌拌裝裝置置測測溫溫取取樣樣裝裝置置加加料料系系統(tǒng)統(tǒng)喂喂絲絲裝裝置置第19頁/共29頁21喂絲裝置喂絲裝置目目目目

12、的：的：的：的：借借助助喂喂絲絲機機將將易易氧氧化化、易易揮揮發(fā)發(fā)合合金金制制成成包包芯芯線線輸輸入入鋼鋼液液，達到脫氧、脫達到脫氧、脫S S等目的；等目的；喂絲設(shè)備：喂絲設(shè)備：喂絲設(shè)備：喂絲設(shè)備：松松 卷卷 裝裝 置置、喂喂 絲絲 器器、導導 向向系統(tǒng)構(gòu)成；系統(tǒng)構(gòu)成；喂絲操作：喂絲操作：喂絲操作：喂絲操作：AlAl絲絲在在成成分分調(diào)調(diào)整整時時喂喂入入，Si Si、Ca-SiCa-Si絲絲 在在 LFLF處處 理理 后后 喂喂 入入。喂喂絲絲時時弱弱吹吹A(chǔ)rAr攪攪拌拌，可可自自動動設(shè)設(shè)定定也可手動。也可手動。第20頁/共29頁223.鋼包真空脫氣法（鋼包真空脫氣法（VD法）法）VD 法法第2

13、1頁/共29頁231)VD1)VD概述概述 2020世世紀紀5050年年代代由由德德國國首首先先應(yīng)應(yīng)用用，用用于于生生產(chǎn)產(chǎn)低低碳鋼，可嚴格控制成分和溫度。碳鋼，可嚴格控制成分和溫度。具有以下功能：具有以下功能：具有以下功能：具有以下功能：有效的脫氣，減少有效的脫氣，減少HH、NN；脫氧，通過脫氧，通過C+O=COC+O=CO去除去除OO；通過堿性頂渣去通過堿性頂渣去SS；通過合金微調(diào)及吹通過合金微調(diào)及吹A(chǔ)rAr控制化學成分和溫度；控制化學成分和溫度；通過吹通過吹A(chǔ)rAr使夾雜無聚集上浮。使夾雜無聚集上浮。VDVD主主要要與與電電弧弧爐爐和和LFLF配配合合，用用于于生生產(chǎn)產(chǎn)管管線線鋼鋼，SS1

14、0ppm10ppm；H H 1.5-2ppm1.5-2ppm；N N 40ppm40ppm；O O 20ppm20ppm。第22頁/共29頁242)VD2)VD生產(chǎn)模擬生產(chǎn)模擬工部全景工部全景生產(chǎn)模擬生產(chǎn)模擬第23頁/共29頁253)VD3)VD生產(chǎn)工藝生產(chǎn)工藝基本原理基本原理真空處理真空處理吹吹A(chǔ)r制度制度第24頁/共29頁26真空脫氣真空脫氣原原原原 理：理：理：理：基基于于HH、NN在在鋼鋼液液中中溶溶解解服服從從平平方方根根定定律律，當當VDVD抽抽真真空空時時，真真空空室室內(nèi)內(nèi)壓壓力力降降低低，使使HH、NN隨隨之之降降低低，達到去除目的。達到去除目的。脫脫氣氣產(chǎn)產(chǎn)物物為為氣氣體體，

15、向向溶溶液液中中析析出出的的脫脫氧氧產(chǎn)產(chǎn) 物物 COCO和和 吹吹 ArAr氣氣 泡泡內(nèi)擴散而一起去除。內(nèi)擴散而一起去除。第25頁/共29頁27吹吹A(chǔ)rAr精煉精煉 通通過過鋼鋼包包底底部部的的多多孔孔塞塞將將ArAr吹吹入入鋼鋼液液，ArAr在在上上升升中中形形成成小小氣氣泡泡，對對HH、NN而而言言為為真真空空室室，因因此此向向其其中中擴擴散散并并帶帶走走。此此外外，吹吹A(chǔ)rAr利利于于去去除除夾夾雜雜、均均勻勻成成分分和和溫溫度度，避避免免鋼鋼液液二二次次氧化。氧化。第26頁/共29頁28真空處理真空處理工作順序：工作順序：排排氣氣連連續(xù)續(xù)壓壓縮縮（6min6min后后）達達設(shè)設(shè)計計真真空空度度保保持持達達到到VDVD處處理理要要求求反反抽抽氣破壞真空。氣破壞真空。第27頁/共29頁29吹吹A(chǔ)rAr制度制度 鋼鋼包包到到工工位位即即吹吹A(chǔ)rAr，不不吹吹破破渣渣面面，防防止止透透氣氣磚堵塞；磚堵塞；加加合合金金采采用用大大流流量量吹吹A(chǔ)rAr，吹吹開開渣渣面面，使使合合金金直直接接進進入入鋼鋼液液，提提高高收收得率；得率；高高真真空空處處理理時時小小流流量量吹吹A(chǔ)rAr，防噴濺；，防噴濺；喂喂絲絲時時，小小流流量量吹吹A(chǔ)rAr，防止增，防止增NN和二次氧化。和二次氧化。第28頁/共29頁