钢铁冶金概论之炉外精炼.ppt

钢铁冶金概论
炉外精炼
2009年12月
濮耐技术陈勇
题纲
炉外处理的概况
炉外处理的基本手段
铁水的预处理技术
炉外处理的概况
一、现代炼钢流程
高炉——铁水预处理——转炉——钢水二次精炼——连铸
电炉——钢水二次精炼——连铸
其中钢水二次精炼与铁水预处理在这里我们统称为炉外处理。
1 炉外处理的概况
二、炉外处理技术与目的
炉外处理技术是在初炼炉(转炉、电炉)以外的钢包或专用容器中,对金属液(铁水或钢液)进行炉外处理的精炼方法。
炉外处理的主要目的:
铁水预处理:脱硫、脱硅及同时脱磷—脱硫;
钢水二次精炼:脱碳、脱气(H、N、CO)、脱氧、脱硫、去除夹杂物、控制夹杂物的形态、调整成分及温度等等。
1 炉外处理的概况
炉外处理的基本手段
为了创造最佳的冶金反应条件,所采用的基本手段不外乎搅拌、真空、加热、渣洗、喷吹及喂丝等几种。当前各种炉外精炼方法也都是这些基本手段的不同组合。
一、搅拌
对反应器中的金属液进行搅拌,是炉外精炼的最基本、最重要的手段。它是采取某种措施给金属液提供动能,促使它在精炼反应器中对流运动。
搅拌可改善冶金反应动力学条件,强化反应体系的传质和传热,加速冶金反应,均匀钢液成分和温度,有利于夹杂物聚合长大和上浮排除。
2 炉外处理的基本手段
反应器的搅拌强度用单位重量的金属液所得到的搅拌能密度衡量,搅拌的效果通常用反应器内的均匀混合时间τ来反映。

事实上,反应器内的均匀混合时间除了与搅拌能密度有关外,还与搅拌方式、熔池的几何形状等均有关。
2 炉外处理的基本手段
1、气体搅拌
底吹氩
底吹氩是通过安装在钢包底部一定位置的透气砖吹入氩气。
优点:均匀钢水温度、成分和去除夹杂物的效果好,设备简单,操作灵便,不需占用固定操作场地,可在出钢过程或运输途中吹氩。还可与其它技术配套组成新的炉外精炼方式。
缺点:透气砖有时易堵塞,与钢包寿命不同步。
2 炉外处理的基本手段
(a) Q=×10-2 Nm3/h
(b) Q=×10-2 Nm3/h
(c) Q=×10-2 Nm3/h
典型的底吹氩气泡行为图
2 炉外处理的基本手段
顶吹氩
顶吹氩是通过吹氩枪从钢包上部浸入钢水进行吹氩搅拌。
要求设立固定吹氩站,该方法操作稳定也可喷吹粉剂。但顶吹氩搅拌效果不如底吹氩好。
吹氩搅拌对金属液所作的功
◆氩气在出口处因温度升高产生的体积膨胀功Wt
◆氩气在金属液中因浮力所做的功Wb
◆氩气从出口前的压力降至出口压力时的膨胀功Wp
◆氩气吹入时的动能We
从它们的计算值比较可知,Wt和Wb较大,而Wp和We较小,可忽略。
2 炉外处理的基本手段
氩气对钢液的搅拌能密度通常用下式计算:
Q—气体流量;
W—钢液重量;
TG、TL—气体与钢液温度;
H0—钢液深度;
P2—钢液面压力。
增加吹氩流量,增大钢液的深度均可提高氩气对钢液的搅拌能。
2 炉外处理的基本手段