炉外精炼教学课件PPT.ppt

炉外精炼 1 概述 把常规炼钢炉中要完成的精炼任务，如脱硫、脱氧、脱磷、去除气体和夹杂物、调整钢的成分和温度等，移到钢包或专用容器中进行，也叫二次冶金或钢包冶金。（Secondary Steelmaking Process），“二次精炼”（Secondary Refining）。 纯净钢生产技术、连铸、炼钢新技术以及降低生产成本的要求。 日、欧洲的炉外精炼比接近100%，真空精炼比50%以上。 1933年，法国佩兰（R.Perrin)应用高碱度合成渣，对钢液进行“渣洗脱硫”—现代炉外精炼技术的萌芽； 50年代-真空处理技术。 1935年H.Schenck 确定大型钢锻件中的白点缺陷是由氢引起的-氢脆。 1950年，德国Bochumer Verein (伯施莫尔-威林）真空铸锭。 1953年以来，美国的10万千瓦以上的发电厂中，都发现了电机轴或叶片折损的事故。 1954年，钢包真空脱气。 1956年，真空循环脱气（DH、RH）。 60－70年代，高质量钢种的要求，产生了各种精炼方法； 80－90年代，连铸的发展，连铸坯对质量的要求及炼钢炉与连铸的衔接； 21世纪，更高节奏及超级钢的生产。 1.2炉外精炼的冶金特点 改善冶金化学反应的热力学条件。 加速熔池传质速度。 增大渣钢反应面积。 精确控制反应条件，均匀钢水成分和温度。 1.3炉外精炼的冶金功能 熔池搅拌功能 提纯精炼功能 钢水升温控温功能 合金化功能 生产调节功能 1.4炉外精炼的作用 提高钢的质量 去除钢种的有害元素及气体，S、O、N、H、C 等； 成分调整； 提高生产效率（电炉），降低成本、优化工艺； 保证连铸过程的顺利进行（缓冲、温度调整） 扩大品种（转炉） 1.5炉外精炼的手段 渣洗 — 最简单的精炼手段； 真空 —目前应用的高质量钢的精炼手段； 搅拌 — 最基本的精炼手段； 喷吹、喂线 —将反应剂直接加入熔体的手段； 调温 —加热是调节温度的一项常用手段。 炉外精炼手段 1)合成渣洗 使渣和钢充分接触，通过渣-钢之间的反应，有效去除钢中的硫和氧（夹杂物）； 根据要求将各种渣料配置成满足某种冶金功能的合成炉渣； 2)真 空 处 理 目的： 提高真空度可将钢中C、H、O降低； 3)搅拌 4)喷吹技术 喷吹实现脱碳、脱硫、脱氧、合金化、控制夹杂物形态； 单一气体喷吹 VOD； 混合气体喷吹 AOD； 粉气流的喷吹 TN； 固体物加入 —喂线。 5)调温 提高生产率的需要； 保证连铸的顺利进行； 加热方法： 电加热：电弧加热、感应加热等 化学热：铝氧加热法 2 炉外精炼理论和工艺 2.1合成渣洗 目的:使渣和钢充分接触，通过渣-钢之间的反应，有效去除钢中的硫和氧（夹杂物）； 2.1.1合成渣 根据要求将各种渣料配置成满足某种冶金功能的合成炉渣； 成分 物理化学性能 1）成分（compositions） CaO-SiO2-Al2O3、B、(CaO)u（参与冶金反应的CaO 数量）、FeO、S 常用的渣洗合成渣成分 图 2）性质 熔点（melting point） 流动性 粘度（Viscosity） 图 CaO—Al 2O3渣系的粘度与(CaO)的关系 1600℃时粘度与（CaO+MgO）的关系（CaO-MgO-SiO2-Al2O3渣系） 炉外精炼渣的主要成分 CaO:50—55%；MgO:6—10%；SiO2:15—20%；Al2O3:8—15%；CaF2:5% 表面张力 液体的表面张力是作用于液体表面 单位长度上使表面收缩的力。表面 张力为液面的分子受液体内部分子 吸引的结果。 渣洗过程中，直接起作用的是钢渣、 渣与夹杂间的界面张力，界面张力的 大小与每一组成相的表面张力有关。 熔渣表面张力σS= σ1N1+ σ2N2+·······；熔渣的表面张力还是温度的函数。 钢液的表面张力受温度和成分的影响，在炼钢温度下一般为1100—1350dyn/cm。 渣钢界面张力 σm-s=σm-σscosθ dyn/cm 还原性 2.1.2渣洗的精炼作用 1）合成渣的乳化和上浮 乳化：rmin=2 σm-s/cρmH 表2—8 合成渣的乳化和上浮 上浮：速度与渣液滴直径、钢渣密度差、钢渣的界面张力等有关。 渣洗过程中乳化和上浮是一对矛盾。 保证精炼前提下，增大渣滴直径，提高σm-s，降低渣温，延长镇静时间，降低钢的粘度等都利于渣滴上浮。 2）合成渣对钢中元素脱氧能力的影响 硅的脱氧 [Si]+2[O]=SiO2 硅、锰综合脱氧 铝脱氧 2[Al]+3[O]=（Al2O3） lgKAl=-64000/T+20.48=lg[Al%]2[O]3/aAl2O3 Ar喷CaO+CaF2粉