淺談爐外精煉（LF）在冶金工業中的應用

袁東穎+劉江濤+張文政

摘 要：為了加強高鋼的產量與質量，在現代鋼冶煉期間，各個大鋼廠全面使用各種新技術與設備，其中爐外精煉技術就是提高鋼質量的新工藝之一。爐外精煉工藝是將轉爐或電爐初煉的鋼水轉移到鋼包中進行二次精煉的過程，也稱“二次冶金”或爐外精煉。本文簡單介紹了爐外精煉工藝的方法即LF法，以及爐外精煉技術的未來的發展趨勢。

關鍵詞：爐外精煉技術；LF；夾雜；合金

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.17.029

1 引言

隨著工業和科學技術的發展，對于鋼的力學性能和工藝性能的要求越來越高。特別是一些重要零件，用一般的電爐熔煉得到的鋼液質量不能滿足要求。因此自20世紀30年代。冶金工作者們開始尋求進一步提高鋼的質量的方法，并逐步形成了爐外精煉工藝。

在60年代中期，我國就開始在生產煉鋼過程中，使用高堿度爐渣。在出鋼期間，采用脫硫的辦法冶煉軸承鋼，還學會了鋼包靜態脫氣的原始精練工藝，但目前沒有精練的設備能夠應用其中。在80年代時，我國自主研發的精煉設備也開始投入使用，如LF爐與電磁攪拌設備等，我國各冶金研究所等機構聯合研發生產的喂絲機、鋼包吹氬與合金芯線，并健全了爐外精煉技術的輔助工藝。并且爐外精煉技術在當前已經非常成熟，精煉工藝全面運用于國內的各鋼鐵企業，以核心爐外精煉技術為主，并在冶煉特殊的鋼中取得了良好的效果和成果。

2 爐外精煉（LF）的幾個要點

2.1 爐外精煉（LF）的介紹

所謂爐外精煉（簡稱LF）是指鋼包中冶煉的全過程，它是真空處理、加熱控溫、喂線噴粉、吹氬攪拌和合金成分微調等工藝用不同方式組合起來的，并在鋼包內二次造還原渣，讓鋼包內保持還原性氣氛，讓鋼液更加精凈。爐外精煉技術是以減少鋼中的磷、硫、氧等有害物質在鋼中含量，避免出現成分偏析以及有害參雜物。以此來提升鋼材的拉伸強度、韌性、屈服強度、塑性、沖擊性等機械力學性能。

2.2 爐外精煉（LF）能改變冶煉時的液相反應環境

氣體是冶煉期間的脫氧和脫碳的反應產物，爐外精煉（LF）是在真空環境下完成的，對化學反應的順向操作比較有利，工作壓力在≥50Pa時，加大真空度對鋼液脫氣的處理，降低鋼中的氣體含量。

2.3 爐外精煉（LF）能快速完成鋼液成分的傳輸

鋼液的傳質速度是冶金反應速度快慢的關鍵，冶煉期間所采用多種混合方式讓系統內的鋼液流動起來，讓熔體內的傳熱、傳質和對流的過程加快，強化鋼液內的熔池攪拌，達到鋼液化學成分均勻的目的。

2.4 爐外精煉（LF）能增加渣-鋼之間的反應面積

爐外精煉的各種設備都有攪拌功能、噴粉技術，攪拌的時候能夠使渣-鋼乳化，細小顆粒、氣泡上浮，讓冶煉時產生金屬元素的熔化、熔解、碰撞等各種金屬元素化學反應，增加渣-鋼反應面積，提高反應速度，提高合金收得率，爐外精煉就是利用增大渣-鋼反應面積提高精練效果。

2.5 爐外精煉（LF）精確控制鋼水溫度、成分

爐外精煉設備有電極加熱裝置，能夠準確的控制鋼液溫度，同時用吹氬技術把鋼水內的含有多種化學元素攪拌均勻，完成合金成分的微調，對化學反應要精確控制，讓各種反應保持平衡。并且轉爐煉鋼和連續鑄鋼之間有緩沖時間，與連續鑄鋼形成流暢的冶金生產流程。

2.6 爐外精煉（LF）在冶金中的應用

鋼廠在爐外精煉（LF）設備添加后，還需要水循環系統，除塵系統和人員投資等添加，讓煉鋼的冶煉成本不斷增加。但鋼液化學成分的穩定性也得到了控制，合金成分也精確了，減少了偏析現象。鋼液中氣體、夾雜物的含量降低。增加鋼材的抗拉強度、韌性、屈服強度、塑性、沖擊性等機械力學性能，由于上述各種原因，讓煉鋼成本與機物料的消耗持平。

應用爐外精煉（LF）的優點包括：

（1）使用鋼包精煉工藝后，鋼液中的有害化學元素和有害氣體都有所降低，并使鋼液中不易形成對鋼坯有嚴重侵害的非金屬夾雜物和金屬夾雜物，從而提高了鋼坯的機械性能和力學性能。

（2）電磁攪拌作用加快了鋼-渣之間的化學反應，有利于鋼液的脫硫、脫氧和脫氣，使鋼液中非金屬雜物及各種夾雜物的上浮，提高了鋼液反應速度，并使鋼液中的各種化學成分均勻。

（3）與普通轉爐煉鋼、電爐煉鋼聯合冶煉，加快生產周期，提高了鋼材產量、質量，使企業效益最大化。

使用爐外精煉（LF）還需解決的問題包括：

鋼包倒包過程中，易使鋼液吸氣，為避免鋼液二次氧化，目前的解決辦法是精煉鋼包直接上連鑄，并實行保護澆鑄。

2.7 爐外精煉（LF）的未來發展趨勢

（1）以鋼包吹Ar 為核心，加上噴粉、合金成分微調等技術相結合，主要與轉爐一連鑄生產相銜接。

（2）以真空處理為核心，加上噴粉、化學加熱、合金成分微調等技術相結合，主要與轉爐一連鑄生產相銜接。

（3）以LF 爐為核心，與上述技術相結合的精煉，主要與電爐一連鑄生產相銜接。

（4）健全現場監測設施，對爐外精煉冶金過程實現自動化控制，保證終點溫度和化學成分控制精度，提高鋼材產品的質量。

3 結語

國際煉鋼工藝的水平主要表現在煉鋼爐前、后操作的流程變化，如鐵水預處理、爐外精煉技術以及相關的全新生產煉鋼的最好工藝流程的研究發展。爐外精煉（LF）是提升鋼材質量，減少生產成本的國際先進技術，也是當前煉鋼技術中不能缺少的重要組成，它有微調化學成分和準確鋼液溫度的控制、夾雜物形態控制、真空脫氣等冶金功能。在整個冶煉期間，還要考慮到技術上的靈活性與連續性。為了完成最好的精煉成果，準確地在線測定與最終快速測定是鋼水中化學元素必須做的。所以說爐外精煉（LF）技術會在以后的冶煉中將會取得較快的發展，只有加大每項功能的環節作用，才能更好的發揮出爐外精煉（LF）優勢，生產出品質高精度純凈的鋼種。

可以預見，今后將有更多的精煉工藝和設備在我國的冶金行業得到應用，為冶金行業的發展做出更大的貢獻。

參考文獻：

[1]馮聚.鋼水預處理和鋼水爐外精煉[M].北京：冶金工業出版社，2006.

[2]陳建斌.爐外處理[M].北京：冶金工業出版社，2008.

[3]李晶.LF精練技術[M].北京：冶金工業出版社，2009.

[4]殷瑞鈺.冶金流程工程學[M].北京：冶金出版社，2004.

[5]劉瀏.爐外精煉工藝技術的發展[J].煉鋼，2001.endprint