爐外精煉工藝技術的應用探討

黃紅濤

摘 要：爐外精煉又稱為“二次精煉”，是指將電爐、平爐或轉爐初煉過的鋼液移到另一個容器中進行精煉的煉鋼過程。爐外精煉通過將經過初煉后的鋼液置于惰性、還原性氣氛或真空的容器中進行脫氧、脫硫、去夾雜物及成分微調處理，從而使鋼產品的質量得到進一步的提升。目前，爐外精煉已成為煉鋼工藝中必不可少的環節，本文主要對幾種常見的爐外精煉技術及其應用進行了分析和探討。

關鍵詞：爐外精煉；工藝技術；應用

隨著社會發展建設對鋼材產品質量以及規格、種類等方面要求的不斷提高，世界各國普遍加強了對煉鋼工藝的研究，由此而促進了爐外精煉工藝技術的快速發展。我國也努力研發了各種性質、各種型號的爐外精煉設備，使爐外精煉技術得到了很大程度的發展完善，出現許多先進而成熟的精煉工藝技術，如真空循環脫氣法.（RH）、鋼包精煉爐法（LF）、VOD精煉法等。這些爐外精煉工藝極大地提高了煉鋼精煉工藝技術水平，有效地控制了生產成本，提高了產品質量。

1 爐外精煉工藝技術概述及其應用研究

爐外精煉技術自誕生以來，經歷了數十年的研究與發展，目前已有數十種方法應用于煉鋼工業生產中，逐漸成為了煉鋼工藝中一個新的分支。爐外精煉的主要任務是對鋼液進行脫氧、脫硫、除氣、調整并均勻鋼液成分和溫度，以及除去鋼液中的非金屬夾雜物，凈化鋼液等。爐外精煉工藝的特點也基本相同，即理想的精煉氣氛條件；合理的鋼液攪拌；適宜的鋼液加熱和溫度控制，各種爐外精煉工藝不外乎于這3個方面的不同組合以及實現方式的不同。進過不斷的發展與改進，目前技術較成熟的、在我國應用較為普遍的爐外精煉工藝技術主要有真空循環脫氣法、鋼包精煉爐法、VD和VOD聯合精煉法等。

1.1 真空循環脫氣法（RH）

真空循環脫氣法是一種鋼液真空處理技術，在1956年由聯邦德國Ruhrstahl公司和Heraeus公司共同研發，因此以兩公司首字母命名，簡稱RH法。真空循環脫氣法主要是利用了空氣揚水泵原理，使鋼液在大氣壓力作用下進入真空室，在高真空作用下可以使鋼液中的氣體不斷釋放，從而實現鋼液的脫氧、脫碳、脫氣處理，真空脫氣處理后的鋼液再沿下降管返回到鋼包中，如此連續反復循環作業。

1.2 鋼包精煉爐法（LF）

LF爐精煉法是爐外精煉的主要方法之一，該方法起源于日本，主要是利用電弧加熱、吹氬攪拌、快速造白渣來實現精煉的。該方法的主要優勢是精煉效果好，適用于超低硫、超低氧的鋼材生產；采用電弧加熱，熱效率高，溫度控制精確，滿足煉鋼精煉的大幅升溫要求；設備結構簡單，操作簡便，采用渣鋼精煉工藝，有利于調整生產節奏和合理控制精煉成本。鋼包精煉爐法的工藝要點主要包括以下幾個方面：

1.2.1 溫度控制

合理精確的溫度控制是完成鋼包精煉，保證精煉效果的關鍵性條件因素。鋼包精煉爐法采用了埋弧泡沫技術和電弧加熱的方式，有效較低了加熱過程中的熱量損失，保證了較高的加熱效率和對精煉各階段溫度的準確控制。

1.2.2 白渣精煉

鋼包精煉法主要是通過鋼渣反應來實現精煉的，因此白渣精煉也是鋼包精煉爐法最為核心的環節。在白渣精煉中主要應注意以下：控制渣子的堿度，一般情況下應保證將渣子的堿度控制在R≥4范圍內；保持爐內的弱氧化狀態，避免造成爐渣的再氧化過程；采取適當的攪拌強度，在確保熔池中的傳質速度的同時，避免將鋼液面裸露在外。

1.2.3 鋼液成分的微調控制

合理的成分微調過程，可確保鋼材成分的穩定性，實現良好的冶金過程。以齒輪鋼生產為例，為將鋼材的淬透性帶度控制在4HRc以內，就必須對鋼液中的各種合金成分進行精確調整。在成分控制中應注意將快速分析響應時間控制在3～5min內；精確計量鋼液重量、合金回收率等參數，然后根據產品性能需要確定所需的合金元素參數，以確保鋼液成分的精確性和穩定性。

1.3 VD與VOD聯合法

VD爐是精煉過程中較為常見的真空脫氣設備，可對鋼水進行一般的真空脫氣處理及真空下合金成分微調，與LF聯合使用可以滿足各種合金鋼、低合金高強度鋼以及優質碳鋼的生產。VOD爐即是在VD爐中加設了頂吹供氧系統，實現了真空吹氧脫碳，在低碳不銹鋼冶煉中有較好的應用效果。該方法中鋼包凈空高度對精煉強度的影響較大，通常完成鋼液脫氣處理，要求鋼包凈高度不低于600mm；鋼液碳脫氧處理，凈高度不低于900mm；而吹氧脫碳處理則要求鋼包凈高度在1～1.2m范圍內。由于其對鋼包凈高度的嚴格要求，因此該方法脫碳處理的周期也較長，一般為40～45min，整個處理周期則需要75～90min。

2 結語

隨著各種爐外精煉工藝的不斷發展完善，目前爐外精煉工藝在提高產品質量、控制生產成本、提高精煉效率等方面都有了極大的進步。未來，爐外精煉工藝將繼續以提高產品質量，降低生產成本以及節能減排、環保清潔生產為發展改進方向，進一步加強與各種先進技術和理念的融合，努力實現設備控制的自動化、能源消耗的最小化、生產過程的清潔化和產品品質的高端化，促進爐外精煉整體工藝向更高水平的提升，從而為社會發展建設發揮更大的作用。

參考文獻

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（作者單位：河鋼集團邯寶煉鋼廠）