炉外精炼工艺技术的应用探讨

黄红涛

摘 要：炉外精炼又称为“二次精炼”，是指将电炉、平炉或转炉初炼过的钢液移到另一个容器中进行精炼的炼钢过程。炉外精炼通过将经过初炼后的钢液置于惰性、还原性气氛或真空的容器中进行脱氧、脱硫、去夹杂物及成分微调处理，从而使钢产品的质量得到进一步的提升。目前，炉外精炼已成为炼钢工艺中必不可少的环节，本文主要对几种常见的炉外精炼技术及其应用进行了分析和探讨。

关键词：炉外精炼；工艺技术；应用

随着社会发展建设对钢材产品质量以及规格、种类等方面要求的不断提高，世界各国普遍加强了对炼钢工艺的研究，由此而促进了炉外精炼工艺技术的快速发展。我国也努力研发了各种性质、各种型号的炉外精炼设备，使炉外精炼技术得到了很大程度的发展完善，出现许多先进而成熟的精炼工艺技术，如真空循环脱气法.（RH）、钢包精炼炉法（LF）、VOD精炼法等。这些炉外精炼工艺极大地提高了炼钢精炼工艺技术水平，有效地控制了生产成本，提高了产品质量。

1 炉外精炼工艺技术概述及其应用研究

爐外精炼技术自诞生以来，经历了数十年的研究与发展，目前已有数十种方法应用于炼钢工业生产中，逐渐成为了炼钢工艺中一个新的分支。炉外精炼的主要任务是对钢液进行脱氧、脱硫、除气、调整并均匀钢液成分和温度，以及除去钢液中的非金属夹杂物，净化钢液等。炉外精炼工艺的特点也基本相同，即理想的精炼气氛条件；合理的钢液搅拌；适宜的钢液加热和温度控制，各种炉外精炼工艺不外乎于这3个方面的不同组合以及实现方式的不同。进过不断的发展与改进，目前技术较成熟的、在我国应用较为普遍的炉外精炼工艺技术主要有真空循环脱气法、钢包精炼炉法、VD和VOD联合精炼法等。

1.1 真空循环脱气法（RH）

真空循环脱气法是一种钢液真空处理技术，在1956年由联邦德国Ruhrstahl公司和Heraeus公司共同研发，因此以两公司首字母命名，简称RH法。真空循环脱气法主要是利用了空气扬水泵原理，使钢液在大气压力作用下进入真空室，在高真空作用下可以使钢液中的气体不断释放，从而实现钢液的脱氧、脱碳、脱气处理，真空脱气处理后的钢液再沿下降管返回到钢包中，如此连续反复循环作业。

1.2 钢包精炼炉法（LF）

LF炉精炼法是炉外精炼的主要方法之一，该方法起源于日本，主要是利用电弧加热、吹氩搅拌、快速造白渣来实现精炼的。该方法的主要优势是精炼效果好，适用于超低硫、超低氧的钢材生产；采用电弧加热，热效率高，温度控制精确，满足炼钢精炼的大幅升温要求；设备结构简单，操作简便，采用渣钢精炼工艺，有利于调整生产节奏和合理控制精炼成本。钢包精炼炉法的工艺要点主要包括以下几个方面：

1.2.1 温度控制

合理精确的温度控制是完成钢包精炼，保证精炼效果的关键性条件因素。钢包精炼炉法采用了埋弧泡沫技术和电弧加热的方式，有效较低了加热过程中的热量损失，保证了较高的加热效率和对精炼各阶段温度的准确控制。

1.2.2 白渣精炼

钢包精炼法主要是通过钢渣反应来实现精炼的，因此白渣精炼也是钢包精炼炉法最为核心的环节。在白渣精炼中主要应注意以下：控制渣子的碱度，一般情况下应保证将渣子的碱度控制在R≥4范围内；保持炉内的弱氧化状态，避免造成炉渣的再氧化过程；采取适当的搅拌强度，在确保熔池中的传质速度的同时，避免将钢液面裸露在外。

1.2.3 钢液成分的微调控制

合理的成分微调过程，可确保钢材成分的稳定性，实现良好的冶金过程。以齿轮钢生产为例，为将钢材的淬透性带度控制在4HRc以内，就必须对钢液中的各种合金成分进行精确调整。在成分控制中应注意将快速分析响应时间控制在3～5min内；精确计量钢液重量、合金回收率等参数，然后根据产品性能需要确定所需的合金元素参数，以确保钢液成分的精确性和稳定性。

1.3 VD与VOD联合法

VD炉是精炼过程中较为常见的真空脱气设备，可对钢水进行一般的真空脱气处理及真空下合金成分微调，与LF联合使用可以满足各种合金钢、低合金高强度钢以及优质碳钢的生产。VOD炉即是在VD炉中加设了顶吹供氧系统，实现了真空吹氧脱碳，在低碳不锈钢冶炼中有较好的应用效果。该方法中钢包净空高度对精炼强度的影响较大，通常完成钢液脱气处理，要求钢包净高度不低于600mm；钢液碳脱氧处理，净高度不低于900mm；而吹氧脱碳处理则要求钢包净高度在1～1.2m范围内。由于其对钢包净高度的严格要求，因此该方法脱碳处理的周期也较长，一般为40～45min，整个处理周期则需要75～90min。

2 结语

随着各种炉外精炼工艺的不断发展完善，目前炉外精炼工艺在提高产品质量、控制生产成本、提高精炼效率等方面都有了极大的进步。未来，炉外精炼工艺将继续以提高产品质量，降低生产成本以及节能减排、环保清洁生产为发展改进方向，进一步加强与各种先进技术和理念的融合，努力实现设备控制的自动化、能源消耗的最小化、生产过程的清洁化和产品品质的高端化，促进炉外精炼整体工艺向更高水平的提升，从而为社会发展建设发挥更大的作用。

参考文献

[1]李林虎.炉外精炼技术发展及精炼工艺合理配置的建议[A].2009全国炉外精炼生产技术交流研讨会[C].2009：57.

[2]李立军，马宏儒，王国恩.低成本炉外精炼技术在铸造厂的应用[J].铸造技术，2009，（11）：1477-1478.

（作者单位：河钢集团邯宝炼钢厂）