爐外精煉材料科學(xué)與工程學(xué)院董方爐外精煉材料科學(xué)與工程學(xué)院董方1概述把常規(guī)煉鋼爐中要完成的精煉任務(wù)，如脫硫、脫氧、脫磷、去除氣體和夾雜物、調(diào)整鋼的成分和溫度等，移到鋼包或?qū)Ｓ萌萜髦羞M(jìn)行，也叫二次冶金或鋼包冶金。（SecondarySteelmakingProcess），“二次精煉”（SecondaryRefining）。純凈鋼生產(chǎn)技術(shù)、連鑄、煉鋼新技術(shù)以及降低生產(chǎn)成本的要求。日、歐洲的爐外精煉比接近100%，真空精煉比50%以上。1概述把常規(guī)煉鋼爐中要完成的精煉任務(wù)，如脫硫、脫氧、脫磷、1933年，法國(guó)佩蘭（R.Perrin)應(yīng)用高堿度合成渣，對(duì)鋼液進(jìn)行“渣洗脫硫”—現(xiàn)代爐外精煉技術(shù)的萌芽；50年代-真空處理技術(shù)。1935年H.Schenck確定大型鋼鍛件中的白點(diǎn)缺陷是由氫引起的-氫脆。1950年，德國(guó)BochumerVerein(伯施莫爾-威林）真空鑄錠。1953年以來(lái)，美國(guó)的10萬(wàn)千瓦以上的發(fā)電廠中，都發(fā)現(xiàn)了電機(jī)軸或葉片折損的事故。1954年，鋼包真空脫氣。1956年，真空循環(huán)脫氣（DH、RH）。1.1爐外精煉的產(chǎn)生和發(fā)展1933年，法國(guó)佩蘭（R.Perrin)應(yīng)用高堿度合成渣，對(duì)60－70年代，高質(zhì)量鋼種的要求，產(chǎn)生了各種精煉方法；80－90年代，連鑄的發(fā)展，連鑄坯對(duì)質(zhì)量的要求及煉鋼爐與連鑄的銜接；21世紀(jì)，更高節(jié)奏及超級(jí)鋼的生產(chǎn)。60－70年代，高質(zhì)量鋼種的要求，產(chǎn)生了各種精煉方法；1.2爐外精煉的冶金特點(diǎn)改善冶金化學(xué)反應(yīng)的熱力學(xué)條件。加速熔池傳質(zhì)速度。增大渣鋼反應(yīng)面積。精確控制反應(yīng)條件，均勻鋼水成分和溫度。1.2爐外精煉的冶金特點(diǎn)改善冶金化學(xué)反應(yīng)的熱力學(xué)條件。1.3爐外精煉的冶金功能熔池?cái)嚢韫δ芴峒兙珶捁δ茕撍郎乜販毓δ芎辖鸹δ苌a(chǎn)調(diào)節(jié)功能1.3爐外精煉的冶金功能熔池?cái)嚢韫δ?.4爐外精煉的作用提高鋼的質(zhì)量去除鋼種的有害元素及氣體，S、O、N、H、C等；成分調(diào)整；提高生產(chǎn)效率（電爐），降低成本、優(yōu)化工藝；保證連鑄過(guò)程的順利進(jìn)行（緩沖、溫度調(diào)整）擴(kuò)大品種（轉(zhuǎn)爐）1.4爐外精煉的作用1.5爐外精煉的手段渣洗—

最簡(jiǎn)單的精煉手段；真空—目前應(yīng)用的高質(zhì)量鋼的精煉手段；攪拌—

最基本的精煉手段；噴吹、喂線—將反應(yīng)劑直接加入熔體的手段；調(diào)溫—加熱是調(diào)節(jié)溫度的一項(xiàng)常用手段。1.5爐外精煉的手段渣洗—最簡(jiǎn)單的精煉手段；爐外精煉手段1)合成渣洗使渣和鋼充分接觸，通過(guò)渣-鋼之間的反應(yīng)，有效去除鋼中的硫和氧（夾雜物）；根據(jù)要求將各種渣料配置成滿足某種冶金功能的合成爐渣；爐外精煉手段1)合成渣洗2)真空處理目的：提高真空度可將鋼中C、H、O降低；

2)真空處理目的：3)攪拌目的：加速反應(yīng)的進(jìn)行均勻成分、溫度手段：電磁攪拌吹氣攪拌3)攪拌目的：4)噴吹技術(shù)噴吹實(shí)現(xiàn)脫碳、脫硫、脫氧、合金化、控制夾雜物形態(tài)；單一氣體噴吹VOD；混合氣體噴吹A(chǔ)OD；粉氣流的噴吹TN；固體物加入—喂線。4)噴吹技術(shù)噴吹實(shí)現(xiàn)脫碳、脫硫、脫氧、合金化、控制夾雜物形態(tài)5)調(diào)溫提高生產(chǎn)率的需要；保證連鑄的順利進(jìn)行；加熱方法：電加熱：電弧加熱、感應(yīng)加熱等化學(xué)熱：鋁氧加熱法5)調(diào)溫提高生產(chǎn)率的需要；2爐外精煉理論和工藝2.1合成渣洗目的:使渣和鋼充分接觸，通過(guò)渣-鋼之間的反應(yīng)，有效去除鋼中的硫和氧（夾雜物）；2.1.1合成渣根據(jù)要求將各種渣料配置成滿足某種冶金功能的合成爐渣；成分物理化學(xué)性能1）成分（compositions）

CaO-SiO2-Al2O3、B、(CaO)u（參與冶金反應(yīng)的CaO數(shù)量）、FeO、S2爐外精煉理論和工藝2.1合成渣洗常用的渣洗合成渣成分圖常用的渣洗合成渣成分圖2）性質(zhì)熔點(diǎn)（meltingpoint）流動(dòng)性粘度（Viscosity）圖2）性質(zhì)熔點(diǎn)（meltingpoint）CaO—Al2O3渣系的粘度與(CaO)的關(guān)系CaO—Al2O3渣系的粘度與(CaO)的關(guān)系1600℃時(shí)粘度與（CaO+MgO）的關(guān)系（CaO-MgO-SiO2-Al2O3渣系）1600℃時(shí)粘度與（CaO+MgO）的關(guān)系（CaO-MgO-爐外精煉教學(xué)課件爐外精煉渣的主要成分CaO:50—55%；MgO:6—10%；SiO2:15—20%；Al2O3:8—15%；CaF2:5%爐外精煉渣的主要成分CaO:50—55%；MgO:6—10%表面張力液體的表面張力是作用于液體表面單位長(zhǎng)度上使表面收縮的力。表面張力為液面的分子受液體內(nèi)部分子吸引的結(jié)果。

渣洗過(guò)程中，直接起作用的是鋼渣、渣與夾雜間的界面張力，界面張力的大小與每一組成相的表面張力有關(guān)。熔渣表面張力σS=σ1N1+σ2N2+·······；熔渣的表面張力還是溫度的函數(shù)。鋼液的表面張力受溫度和成分的影響，在煉鋼溫度下一般為1100—1350dyn/cm。渣鋼界面張力σm-s=σm-σscosθdyn/cm還原性表面張力液體的表面張力是作用于液體表面2.1.2渣洗的精煉作用1）合成渣的乳化和上浮乳化：rmin=2σm-s/cρmH表2—82.1.2渣洗的精煉作用1）合成渣的乳化和上浮合成渣的乳化和上浮上浮：速度與渣液滴直徑、鋼渣密度差、鋼渣的界面張力等有關(guān)。渣洗過(guò)程中乳化和上浮是一對(duì)矛盾。保證精煉前提下，增大渣滴直徑，提高σm-s，降低渣溫，延長(zhǎng)鎮(zhèn)靜時(shí)間，降低鋼的粘度等都利于渣滴上浮。合成渣的乳化和上浮上浮：速度與渣液滴直徑、鋼渣密度差、鋼渣的2）合成渣對(duì)鋼中元素脫氧能力的影響硅的脫氧[Si]+2[O]=SiO2

硅、錳綜合脫氧鋁脫氧2[Al]+3[O]=（Al2O3）lgKAl=-64000/T+20.48=lg[Al%]2[O]3/aAl2O3Ar噴CaO+CaF2粉、鋁粉可提高鋁脫氧能力。不同Mn含量時(shí)鋼水中1600℃,[Si],[O]平衡濃度2）合成渣對(duì)鋼中元素脫氧能力的影響硅的脫氧[Si]+2不同堿度、T=1873K時(shí)鋼中氧和硅的關(guān)系不同堿度、T=1873K時(shí)鋼中氧和硅的關(guān)系CaO—Al2O3渣中各組元活度1873K時(shí)與不同鋁含量相平衡的氧含量CaO—Al2O3渣中各組元活度1873K時(shí)與不同鋁含量相平3）擴(kuò)散脫氧氧在熔渣和鋼液中的分配：

LO=[O%]/(FeO%)rFeO

式中[O%]0為鋼中原始氧含量類(lèi)似現(xiàn)場(chǎng)條件下，擴(kuò)散脫氧反應(yīng)大約在2min左右就能完成。渣洗與二次氧化3）擴(kuò)散脫氧氧在熔渣和鋼液中的分配：4）夾雜的去除鋼種夾雜物與乳化渣滴碰撞，被吸附、同化上浮排除。促進(jìn)二次氧化產(chǎn)物的排出。乳化渣滴表面作為脫氧反應(yīng)新相形成的晶核。5）脫硫反應(yīng)式：[FeS]+(CaO)=(CaS)+(FeO)Ls=(S)/[S]=Ks(CaO)u/(FeO)渣的成分、流動(dòng)性（CaF2）及冶煉條件（增加H、吹氬）對(duì)Ls影響較大。4）夾雜的去除鋼種夾雜物與乳化渣滴碰撞，被吸附、同化上浮排除渣成分對(duì)Ls的影響渣成分對(duì)Ls的影響Ls與(CaO%)u、(FeO%)的關(guān)系Ls與(CaO%)u、(FeO%)的關(guān)系CaO—Al2O3渣中，Ls與(CaO%)u的關(guān)系CaO—Al2O3渣中，Ls與(CaO%)u的關(guān)系LS與(FeO)、(CaO)u的關(guān)系LS與(FeO)、(CaO)u的關(guān)系2.2渣洗工藝2.2.1工藝異爐渣洗同爐渣洗混合煉鋼2.2.2功能通過(guò)在專(zhuān)門(mén)的煉渣爐中熔煉，出鋼時(shí)鋼液與爐渣混合，實(shí)現(xiàn)脫硫及脫氧去夾雜功能；局限：不能去除鋼中氣體；2.2渣洗工藝2.2.1工藝2.2真空2.2.1基本原理2.2.1.1鋼液的真空脫氣一、鋼液脫氣的熱力學(xué)

N2=2[N]

鋼中氫的主要來(lái)源：

2.2真空2.2.1基本原理影響氣體在鋼中的溶解度的因素：溫度、壓力、鐵的相結(jié)構(gòu)、鐵中溶解的其它元素等。影響氣體在鋼中的溶解度的因素：溫度、壓力、二、鋼液脫氣的動(dòng)力學(xué)1）脫氣反應(yīng)的步驟鋼中溶解的氣體原子向金屬—?dú)庀嘟缑娴臄U(kuò)散為限制性環(huán)節(jié)。2）真空脫氣的速率（1）式中：[G]t—為真空脫氣t時(shí)間后鋼液中的氣體濃度

[G]0—為真空脫氣前鋼液中的氣體濃度

t—

脫氣時(shí)間

V—鋼液體積

A—接觸面積

k—傳質(zhì)系數(shù)二、鋼液脫氣的動(dòng)力學(xué)1）脫氣反應(yīng)的步驟傳質(zhì)系數(shù)k的確定：

傳質(zhì)系數(shù)k的確定復(fù)雜，它與溫度、攪動(dòng)狀況、擴(kuò)散系數(shù)、鋼種及時(shí)間等因素有關(guān)。K的確定可以根據(jù)公式（1）由實(shí)驗(yàn)計(jì)算，另外描述氣液相之間反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的表面更新理論，得出了以下公式：式中：D—擴(kuò)散系數(shù)，1600℃氮5.510-5cm2/sec;氫3.5110-3cm2/sec;氧2.610-5cm2/sec。

te—熔體內(nèi)某一體積元在氣液界面停留時(shí)間0.01—0.1秒,與溫度、攪動(dòng)情況有關(guān)，一般0.01-0.1。傳質(zhì)系數(shù)k的確定：式中：D—擴(kuò)散系數(shù)，1600℃氮5.53）鋼液沸騰時(shí)脫氣的速率4）吹氬攪拌時(shí)脫氣的速率以上兩個(gè)公式推導(dǎo)時(shí)作了兩個(gè)假設(shè)：1鋼中溶解的氣體與氣泡達(dá)到平衡。2氣泡內(nèi)的總壓等于外壓。生產(chǎn)中氣泡上浮時(shí)1的平衡達(dá)不到，實(shí)際的氣體分壓必然小于平衡分壓。所以，生產(chǎn)中為脫除一定量的氣體須吹入更多的氣體或脫掉更多的碳。去氣效率f：脫氧鋼吹氬0.44—0.75，未脫氧鋼吹氬0.8—0.9。3）鋼液沸騰時(shí)脫氣的速率4）吹氬攪拌時(shí)脫氣的速率以上兩個(gè)公式三、降低鋼中氣體的措施使用干燥的原材料和耐火材料降低與鋼液接觸的氣相中氣體的分壓增加鋼液的比表面積（A/V)提高傳質(zhì)系數(shù)k適當(dāng)延長(zhǎng)脫氣時(shí)間利用生成氮化物來(lái)脫除鋼中氮三、降低鋼中氣體的措施使用干燥的原材料和耐火材料2.2.1.2鋼液的真空脫氧一、氧在鋼中的溶解氧在鋼中的溶解度決定于鋼液溫度和成分。二、碳脫氧的熱力學(xué)[C]+[O]=CO為真空下最重要的脫氧反應(yīng)。其熱力學(xué)關(guān)系式：2.2.1.2鋼液的真空脫氧一、氧在鋼中的溶解由以上關(guān)系推導(dǎo)出：1525℃，與0.1%碳平衡的氧含量：PCO=1atm[O]=250ppm;PCO=10-6atm[O]=0.0251ppm。由以上關(guān)系推導(dǎo)出：真空下碳的脫氧能力鋼液中碳的實(shí)際脫氧能力與壓力的關(guān)系真空下碳的脫氧能力鋼液中碳的實(shí)際脫氧能力與壓力的關(guān)系真空下碳脫氧的能力小于計(jì)算的原因碳氧反應(yīng)未達(dá)到平衡。反應(yīng)區(qū)的壓力高于真空壓力。C-O反應(yīng)進(jìn)行時(shí)CO的生成壓必須滿足：碳還原鋼中氧化物夾雜，反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)條件差。爐襯和爐渣供氧。表面張力形成的附加壓力鋼液的靜壓力真空壓力真空下碳脫氧的能力小于計(jì)算的原因碳氧反應(yīng)未達(dá)到平衡。表面張力三、碳脫氧的動(dòng)力學(xué)碳氧反應(yīng)為在鋼液—?dú)庀嘟缑孢M(jìn)行的非自發(fā)形核，CO氣相形成的核心是爐底和爐壁的耐火材料表面的縫隙和吹入鋼液的氣體。反應(yīng)步驟如下：1）碳、氧通過(guò)擴(kuò)散邊界層遷移到相界面（DC=2.010-4;DO=2.610-5)2）相界面上反應(yīng)生成CO3）產(chǎn)物脫離相界面進(jìn)入氣相4）CO氣泡長(zhǎng)大、上浮、排出以上步驟中，氧在鋼液側(cè)界面層的傳質(zhì)是碳脫氧速率的控制環(huán)節(jié)。三、碳脫氧的動(dòng)力學(xué)碳氧反應(yīng)為在鋼液—?dú)庀嘟缑孢M(jìn)行的非自發(fā)形核——

鋼中氧濃度的變化速率——氧在鋼液中的擴(kuò)散系數(shù)——?dú)庖航缑驿撘簜?cè)擴(kuò)散邊界層的厚度——?dú)庖航缑嫔戏磻?yīng)平衡時(shí)的氧含量[O%]S<<[O%]<[O%]0，可以將[O%]S忽略，積分得出下式：——鋼液經(jīng)脫氧處理秒后的未脫氧率即殘氧率碳脫氧的速率——鋼中氧濃度的變化速率——氧在鋼液中的擴(kuò)散系數(shù)——?dú)庖航缫旱卧谡婵罩忻撗趼实挠?jì)算液滴在真空中脫氧率的計(jì)算四、如何有效的進(jìn)行真空碳脫氧碳脫氧前使鋼中氧處于易與碳結(jié)合狀態(tài)。適當(dāng)加大吹氬量。真空碳脫氧后期加入Al、Si等控制晶粒、合金化、終脫氧。澆注系統(tǒng)采用穩(wěn)定性高的材料四、如何有效的進(jìn)行真空碳脫氧碳脫氧前使鋼中氧處于易與碳結(jié)合狀2.2.1.3降低CO分壓時(shí)的吹氧脫碳一、吹氧脫碳吹氧的目的：助熔、脫碳吹氧脫碳的特征與鋼中含碳量有關(guān)。二、高鉻鋼液的吹氧脫碳不銹鋼冶煉中，要盡可能的降低鋼中碳，同時(shí)減小鉻的氧化損失，需要研究Fe—Cr—C—O系的平衡，尋求最佳的“降碳保鉻”條件。2.2.1.3降低CO分壓時(shí)的吹氧脫碳一、吹氧脫碳高鉻鋼液的吹氧脫碳碳和鉻的氧化反應(yīng)式為：（Cr3O4

）+4[C]=3[Cr]+4{CO}根據(jù)上式計(jì)算不同溫度和CO分壓碳和鉻的平衡關(guān)系，見(jiàn)下圖：

高鉻鋼液的吹氧脫碳碳和鉻的氧化反應(yīng)式為：三、真空下吹氧脫碳的部位熔池內(nèi)部鋼液熔池表面懸空液滴三、真空下吹氧脫碳的部位熔池內(nèi)部2.2.2真空精煉工藝1)液面脫氣法操作：將鋼包放置在真空室內(nèi)，進(jìn)行抽真空處理。特點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，但脫氣速度慢，目前已基本不采用。2.2.2真空精煉工藝1)液面脫氣法操作：將鋼包放置在真空室2)鋼流脫氣倒包法真空鑄錠2)鋼流脫氣倒包法真空鑄錠3)真空提升脫氣（DH）DH法原理圖3)真空提升脫氣（DH）DH法原理圖4)循環(huán)脫氣法（RH）RH原理圖原理：抽真空，使液面上升1.5米左右；上升管吹入氬氣，帶動(dòng)鋼水流動(dòng)，速度高達(dá)5m/s；在真空室內(nèi)，鋼水呈滴狀與真空接觸。4)循環(huán)脫氣法（RH）RH原理圖原理：RH真空工藝過(guò)程出鋼后，鋼包測(cè)溫取樣；下降真空室，插入深度為150-200mm；起動(dòng)真空泵，一根插入管輸入驅(qū)動(dòng)氣體；當(dāng)真空室的壓力降到26－10kpa后，循環(huán)加??；鋼水上升速度為5m/s、下降速度為1－2m/s；氣泡在鋼液中將氣體及夾雜帶出。RH真空工藝過(guò)程出鋼后，鋼包測(cè)溫取樣；工藝參數(shù)處理容量：被處理鋼液的數(shù)量。循環(huán)脫氣過(guò)程中的溫度損失a真空室預(yù)熱800℃b真空室預(yù)熱1200℃工藝參數(shù)處理容量：被處理鋼液的數(shù)量。a真空室預(yù)熱800℃分批處理是RH法的主要特點(diǎn)，四種不同的真空室和抽氣系統(tǒng)可以處理下列范圍的鋼液：8—30t；30—120t；120—200t；200—300t。分批處理是RH法的主要特點(diǎn)，四種不同的真空室和抽氣系統(tǒng)可以處處理時(shí)間（）鋼包在RH工位停留的時(shí)間。處理時(shí)間取決于允許的鋼液溫降和處理時(shí)鋼液的平均降溫速率。允許鋼液溫降一般為40—55℃，降溫速率與處理容量、鋼包與真空室的預(yù)熱溫度、添加劑的種類(lèi)和數(shù)量、渣層厚度、包壁耐材導(dǎo)熱系數(shù)等有關(guān)。處理時(shí)間（）鋼包在RH工位停留的時(shí)間。循環(huán)因數(shù)，處理過(guò)程中通過(guò)真空室的總鋼液量與處理容量之比。

c=ωt/Q式中：ω—循環(huán)流量t/min；t—處理時(shí)間，min；Q—處理容量t。鋼中氣體與循環(huán)因數(shù)的關(guān)系見(jiàn)右圖，圖中m’為混合系數(shù)，其含義為已脫氣鋼液返回鋼包后與鋼液的混合狀況，m’=1時(shí)表示返回鋼液與包中鋼液立即完全混合，m’=0時(shí)表示返回鋼液與包中鋼液不混合，返回鋼液沉入包底。循環(huán)因數(shù)循環(huán)因數(shù)，處理過(guò)程中通過(guò)真空室的總鋼液量與處理容量之比。循環(huán)循環(huán)流量單位時(shí)間通過(guò)真空室的鋼液量。其大小主要決定于上升管的直徑和驅(qū)動(dòng)氣體的流量。(

ω=ad1.5G0.33)循環(huán)流量單位時(shí)間通過(guò)真空室的鋼液量。其大小主要決定于上升管的C=3.5時(shí)處理時(shí)間、處理容量和循環(huán)流量的關(guān)系C=3.5時(shí)處理時(shí)間、處理容量和循環(huán)流量的關(guān)系C=4—5時(shí)不同處理容量所對(duì)應(yīng)的循環(huán)流量處理容量，t循環(huán)流量，t/min30—120120—200200—30015—2530—4040—50C=4—5時(shí)不同處理容量所對(duì)應(yīng)的循環(huán)流量處理容量，t循環(huán)流量真空度：處理過(guò)程中，真空室內(nèi)可以達(dá)到并且能保持的最低壓力，通常為67—134Pa。工作泵抽氣能力：應(yīng)按脫氣過(guò)程中鋼液放氣規(guī)律來(lái)考慮。

c=3時(shí)，第一次循環(huán)鋼液的氣體量可去除75%，第二次20%，第三次5%。脫氧鋼的放氣量約為0.5m3/t，未脫氧鋼的放氣量約為1.0m3/t。真空度：處理過(guò)程中，真空室內(nèi)可以達(dá)到并且能保持的最低壓力，通RH的冶金效果脫H：2ppm以下；脫O：10ppm以下；去N：40ppm以下；真空對(duì)脫氮效果一般；經(jīng)濟(jì)效益好，附加值高；

RH的冶金效果脫H：2ppm以下；RH的改進(jìn)形式RH的發(fā)展RH的改進(jìn)形式RH的發(fā)展RH-OB真空側(cè)吹氧1972年新日鐵室蘭制鐵所開(kāi)發(fā)，吹氧槍由OB槍本體、供氧控制系統(tǒng)組成。OB槍本體是雙層套管，內(nèi)層通入氧氣，非OB狀態(tài)通入Ar或N2。寶鋼300噸RH-OB技術(shù)成功冶煉出超低碳低硅電工鋼、現(xiàn)代無(wú)間隙（IF）鋼、冷軋深沖造幣鋼等。根據(jù)鋼包溫度、鋼水自由氧F[O]量及初始碳，分別采用三種處理模式獲得超低碳鋼：強(qiáng)制脫碳、加Al升溫、自然降碳。RH-OB真空側(cè)吹氧1972年新日鐵室蘭制鐵所開(kāi)發(fā)，吹氧槍由過(guò)程溫降20℃，是自然溫降的一半。研究表明：投Al處理，必須保證足夠的環(huán)流時(shí)間（7min）才能有效的去除大部分氧化物夾雜。經(jīng)RH-OB處理的鋼液，夾雜物多、尺寸大中間包內(nèi)發(fā)現(xiàn)30-45μm的夾雜物，必須經(jīng)過(guò)一次輕處理（循環(huán)時(shí)間大于10min）才能去除由于升溫產(chǎn)生的大型夾雜物。鋼液總氧量與氧化物含量存在線性關(guān)系。真空室內(nèi)激烈的碳氧反應(yīng)，產(chǎn)生鋼流飛濺，在真空室槽壁上沾附著大量冷鋼，嚴(yán)重影響下一爐冶煉超低碳鋼。特點(diǎn)過(guò)程溫降20℃，是自然溫降的一半。特點(diǎn)RH-KTB真空頂吹氧技術(shù)為減少真空處理過(guò)程的溫降，1986年日本川崎制鐵開(kāi)發(fā)此技術(shù)，在RH裝置上安裝可升降的頂吹水冷拉瓦爾氧槍?zhuān)焖倜撎嫉耐瑫r(shí)對(duì)CO二次燃燒。我國(guó)武鋼第二煉鋼廠于1998年投入使用。主要技術(shù)特點(diǎn)：不需添加熱源（Al、Si等），成本低。不需延長(zhǎng)處理時(shí)間，生產(chǎn)作業(yè)率高。熱效率高，吹氧脫碳期的前10min內(nèi)爐氣中CO2量高達(dá)60%。RH-KTB真空頂吹氧技術(shù)為減少真空處理過(guò)程的溫降，1986功能加速熔池脫碳真空、吹氧改善動(dòng)力學(xué)條件。脫碳期熱補(bǔ)償

[C]+[O]={CO}ΔH1=-35.6kJ/mol

?[C]+O2={CO}ΔH2=-152.46kJ/molCO(g)+O2=[CO2}ΔH3=-282.84kJ/mol快速去除真空室內(nèi)的殘鋼氧槍的上下移動(dòng)吹氧，可很快去除殘鋼。功能加速熔池脫碳RH-MFB真空多功能氧槍新日鐵廣煙制鐵于1993年建成。我國(guó)攀鋼

1997年11月建成投產(chǎn)。在大氣下吹氧氣/液化天然氣（LNG）燃燒烘烤真空室及清除真空室內(nèi)壁。在真空下吹O2/LNG燃燒加熱鋼水，真空狀態(tài)下，火焰將大大延長(zhǎng)，MFB槍可以在較高的槍位下吹氧或加熱，防止處理過(guò)程中結(jié)瘤物形成。氧槍是四層鋼管組成，中心吹氧氣，環(huán)縫輸入天然氣LNG或焦?fàn)t煤氣COG，外管間通冷卻水。RH-MFB真空多功能氧槍新日鐵廣煙制鐵于1993年建成。我功能大氣加熱烘烤真空室。真空室最高溫度可達(dá)1300℃，升溫速度40℃/h。吹氧降碳。經(jīng)深度脫碳處理，可獲得10-20ppm的超低碳。鋁化學(xué)加熱鋼水。升溫速度6℃/min，最高生溫可達(dá)80℃，但鋼水要凈化處理。真空下吹氧氣/煤氣燃燒加熱。對(duì)鋼水升溫效果不明顯，但可明顯減少真空室內(nèi)壁結(jié)瘤物的形成，凈化真空室。功能大氣加熱烘烤真空室。RH-MFB真空多功能氧槍RH-MFB真空多功能氧槍5)VD—鋼包真空精煉5)VD—鋼包真空精煉VD—鋼包真空精煉鋼水和渣全部處在真空環(huán)境下，吹氬攪拌效果好，渣、鋼反應(yīng)活躍，具有渣精煉工藝。VD的主要功能：脫除鋼中氣體，[H]≤2ppm,[O]≤25ppm,部分脫除鋼中氮。微調(diào)鋼水成分（包括碳成分的微調(diào)）均勻鋼水成分和溫度。降低非金屬夾雜物的含量，凈化鋼液。協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)爐與連鑄機(jī)之間的生產(chǎn)，提高連鑄機(jī)的連澆率。VD—鋼包真空精煉鋼水和渣全部處在真空環(huán)境下，吹氬攪拌效果好控制鋼水氧活度和渣中氧化鐵操作:接氬氣、測(cè)溫、定氧、加脫氧劑、吹氬、測(cè)溫、取樣脫氣、脫硫操作：真空處理?？刂普婵仗幚頃r(shí)間、氬氣流量、鋼水過(guò)程溫降夾雜物上浮、變性，調(diào)整鋼水溫度。操作：測(cè)溫、定氧、喂硅鈣線、軟吹氬、測(cè)溫、加保溫劑、吊包真空前處理真空處理真空后處理VD生產(chǎn)工藝流程控制鋼水氧脫氣、脫硫夾雜物上浮、真空前處理真空處理真空后處理VD與RH裝置的比較1RHVD功能脫氣,深脫碳、硫,去夾雜脫H,O,N,S,去夾雜設(shè)備對(duì)鋼水罐無(wú)特殊要求，投資高設(shè)備簡(jiǎn)單，工藝操作簡(jiǎn)單，維修量少，投資省運(yùn)行成本高，周期短成本低，周期長(zhǎng)廠房對(duì)老廠改造有利，不存在爐下高度不夠的問(wèn)題占地面積較少，不要求高廠房裝置項(xiàng)目VD與RH裝置的比較1RHVD功能脫氣,深脫碳、硫,去夾雜脫2.3攪拌目的：均勻成分和溫度；加速反應(yīng)物和產(chǎn)物的傳輸，控制冶金反應(yīng)；雜質(zhì)的聚集和上浮。2.3.1攪拌方法機(jī)械攪拌利用重力或大氣壓攪動(dòng)鋼液噴吹氣體攪拌：調(diào)溫、混勻、凈化電磁攪拌2.3攪拌目的：均勻成分和溫度；加速反應(yīng)物和產(chǎn)物的傳輸，控制2.3.2攪拌方法的比較攪拌能力及其調(diào)節(jié)性能對(duì)鋼包的要求電磁攪拌的鋼包D/H=1，直桶形，液面上留800—1000mm凈空，外殼為無(wú)磁鋼。吹氣攪拌的鋼包D/H>1，更多的設(shè)計(jì)成錐桶形。對(duì)精煉反應(yīng)的要求渣鋼反應(yīng)、夾雜上浮、增碳、脫氣、降溫設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用2.3.2攪拌方法的比較攪拌能力及其調(diào)節(jié)性能完全混勻時(shí)間與攪拌能的關(guān)系完全混勻時(shí)間與攪拌能的關(guān)系2.4加熱2.4.1燃料燃燒加熱2.4.2電阻加熱2.4.3電弧加熱2.4.4化學(xué)熱法2.4.5其它加熱方法2.4加熱2.4.1燃料燃燒加熱鋼包爐電弧加熱系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)鋼包爐電弧加熱系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)鋼包爐電弧加熱系統(tǒng)參數(shù)鋼包爐電弧加熱系統(tǒng)參數(shù)鋼包爐加熱功率的計(jì)算W’=CmΔt+S%Ws+A%WA式中：W’—精煉一噸鋼液理論上需要補(bǔ)償?shù)哪芰?，kWh/t;Cm—每噸鋼液生溫1℃所需要的熱量，kWh/t℃;Δt—鋼液的溫升，按精煉工藝要求定；

S%—渣量，造渣材料的用量與鋼液總量的百分比；

Ws—熔化10kg渣所需能量，約為5.8kWh/1%t;A%—合金的加入量與鋼液總量的百分比；

WA—熔化10kg合金所需能量，約為7kWh/1%t;精煉爐的熱效率一般為30%—40%，實(shí)際需要的能量：W=W’/鋼包爐加熱功率的計(jì)算W’=CmΔt+S%Ws+A%WA選用變壓器容量時(shí)還應(yīng)考慮電效率，爐外精煉配備變壓器的額定單位容量一般是150—200KVA/t左右。電弧加熱的缺點(diǎn)：對(duì)電極的要求高；電弧距鋼包內(nèi)襯距離近，包襯壽命短；常壓下電弧加熱促進(jìn)鋼液吸氣；選用變壓器容量時(shí)還應(yīng)考慮電效率，爐外精煉配備變壓器的額定單位2.4.4化學(xué)熱法利用鋼液內(nèi)氧與鋁、硅、錳等元素間的氧化反應(yīng)熱。其具有設(shè)備簡(jiǎn)單、加熱效率高的特點(diǎn)。鋁氧加熱法（AOH）；CAS—OB；RH—OB等利用噴槍吹氧使鋁氧化放熱加熱鋼液。工藝如下：向鋼液加入足夠的鋁向鋼液吹入合適量的氧氣鋼液攪拌2.4.4化學(xué)熱法利用鋼液內(nèi)氧與鋁、硅、錳等元素間的氧化反應(yīng)2.4.5鋼包爐的類(lèi)型只有加熱和攪拌的鋼包爐。（LF）只有真空和攪拌手段的鋼包爐。（VD）具有真空、攪拌、噴吹三種手段的鋼包爐。（VOD）SKF、LFV、VAD等具備真空、攪拌、加熱手段的鋼包爐，是最典型的鋼包爐。2.4.5鋼包爐的類(lèi)型只有加熱和攪拌的鋼包爐。（LF）1)LF爐最常用的精煉方法；取代電爐還原期；具有加熱及攪拌功能；脫氧、脫硫、合金化；LF爐原理1)LF爐最常用的精煉方法；LF爐原理電極合金料斗透氣磚滑動(dòng)水口LF精煉爐原理電極合金料斗透氣磚滑動(dòng)水口LF精煉爐原理LF爐的工藝優(yōu)點(diǎn)精煉功能強(qiáng)，適宜生產(chǎn)超低硫、超低氧鋼。熱效率高，升溫幅度大，溫度控制精度高。具備攪拌和合金化功能，易于實(shí)現(xiàn)窄成分控制，提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性。采用渣鋼精煉工藝，精煉成本較低。設(shè)備簡(jiǎn)單，投資較少。LF爐的工藝優(yōu)點(diǎn)精煉功能強(qiáng)，適宜生產(chǎn)超低硫、超低氧鋼。LF工藝操作電爐EBT出鋼，出鋼過(guò)程加合金、加渣料(石灰、螢石等2%)，底吹氬、通電升溫、化渣，取樣分析，加渣料，測(cè)溫取樣，加合金。一般30－50分鐘，電耗50－80kwh/t；現(xiàn)代轉(zhuǎn)爐、電爐與連鑄聯(lián)系的紐帶。LF工藝操作電爐EBT出鋼，出鋼過(guò)程加合金、加渣料(石灰、LF精煉工藝加熱與溫度控制加熱效率60%;鋼水耗電0.5—0.8kWh/℃t;比功率為150—200kVA/t,升溫速度3—5℃/min;埋弧泡沫渣技術(shù)可減輕輻射熱損失，提高加熱效率10—15%。白渣精煉工藝LF操作的核心。出鋼擋渣，控制下渣量5kg/t；鋼包渣改質(zhì)，控制包渣R2.5,(TFe+MnO)3.0%;白渣精煉；還原氣氛；適當(dāng)攪拌。合金微調(diào)與窄成分控制快速分析；精確估算鋼水重量及合金收得率；白渣操作。LF精煉工藝加熱與溫度控制LF爐的主要功能成分的最終調(diào)整和精確控制。均勻鋼水成分和溫度。采用惰性氣體攪拌和喂絲等清潔鋼液技術(shù)，改變夾雜物形態(tài)，去除夾雜。脫硫鋼液加熱利于轉(zhuǎn)爐與連鑄之間的銜接、匹配和緩沖，確保連鑄穩(wěn)定生產(chǎn)。LF爐的主要功能成分的最終調(diào)整和精確控制。2)ASEA-SKF法ASEA-SKF法原理圖功能真空電磁攪拌電弧加熱2)ASEA-SKF法ASEA-SKF法原理圖功能ASEA-SKF法ASEA-SKF具有很全的精煉手段,可以實(shí)現(xiàn)去氣,脫氧,脫硫,去夾雜,脫碳,調(diào)整成分等多種功能.其優(yōu)點(diǎn):1)很快均勻鋼液溫度,有利于鋼純凈度提高并減少耐火材料的消耗.2)加入的合金熔化快,分布均勻,成分穩(wěn)定.3)電弧加熱提高爐渣流動(dòng)性,加快鋼渣反應(yīng)速度,利于脫氧和去除夾雜.4)感應(yīng)攪拌可提高真空脫氣的效率.ASEA-SKF法3)CAS和CAS—OB3)CAS和CAS—OBCAS—密封吹A(chǔ)r合金化CAS功能：避免吹氬強(qiáng)度過(guò)高使鋼液氧化。合金收得率提高且穩(wěn)定，成分微調(diào)。均勻鋼水成分和溫度，且控制快速準(zhǔn)確，操作方便。凈化鋼液，去除夾雜物，提高鑄坯質(zhì)量?；ā⒃O(shè)備投資少，操作費(fèi)用低。CAS—密封吹A(chǔ)r合金化CAS功能：CAS—OBCAS—OB功能：鋼液升溫和精確控制鋼水溫度促進(jìn)夾雜物上浮，提高鋼水潔凈度。精確控制鋼水成分均勻鋼水成分和溫度。CAS—OBCAS—OB功能：LF與CAS—OB的比較LF功能較全面升溫速度的控制精度強(qiáng)，鋼水溫度易調(diào)節(jié)。對(duì)夾雜物進(jìn)行穩(wěn)定的控制，對(duì)鋼水無(wú)污染。適應(yīng)性強(qiáng)，對(duì)鋼種的處理范圍廣泛。CAS—OB設(shè)備及工藝簡(jiǎn)單，操作及維護(hù)簡(jiǎn)便。升溫速度快（6—12℃/min,而LF為3—5℃/min）易在鋼水中產(chǎn)生Al2O3夾雜鋼中S、P增加純凈度降低LF與CAS—OB的比較LFCAS—OB4）VAD爐—VacuumArcDegassing電弧加熱吹氬攪拌真空脫氣包內(nèi)造渣合金化

4）VAD爐—VacuumArcDegassing電弧加VAD的功能

（1）避免爐渣回磷；（2）脫硫率高，[S]=0.002—0.001%；（3）脫氧良好,T[O]=0.001%；（4）脫氫良好,[H]≤0.0003%；（5）去氮率可達(dá)50—60%；（6）去除鋼中夾雜物；VAD的功能（1）避免爐渣回磷；2.5噴吹噴射冶金：通過(guò)載氣將反應(yīng)物料的固體粉粒吹入熔池深處，可以加快物料的熔化和溶解，增加反應(yīng)界面，強(qiáng)烈攪拌熔池，加速傳輸過(guò)程和反應(yīng)速率。是強(qiáng)化冶金過(guò)程和反應(yīng)效果的重要方法。優(yōu)點(diǎn)：增加反應(yīng)界面，改善冶金反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)條件，成分微調(diào)，提高合金收得率，攪拌利于產(chǎn)物浮離。缺點(diǎn)：粉狀物料的制備、儲(chǔ)存和運(yùn)輸復(fù)雜，噴吹工藝復(fù)雜，噴吹過(guò)程溫度損失大，需要專(zhuān)門(mén)設(shè)備和氣源。2.5噴吹噴射冶金：通過(guò)載氣將反應(yīng)物料的固體粉粒吹入熔池深2.5.1氣粒輸送中粉粒的行為固體粉粒的流動(dòng)條件流態(tài)化技術(shù)：使固體粉粒獲得流動(dòng)能力的技術(shù)。固定床流態(tài)化床粉粒自由沉降狀態(tài)2.5.1氣粒輸送中粉粒的行為固體粉粒的流動(dòng)條件固體粉粒流態(tài)化過(guò)程示意圖臨界流態(tài)化速度：使粉粒從固定床轉(zhuǎn)入流態(tài)化床的最低速度。固體粉粒流態(tài)化過(guò)程示意圖臨界流態(tài)化速度：使粉粒從固定床轉(zhuǎn)入流粉氣流的密度質(zhì)量粉氣比（）：=GP/Gg

式中：—質(zhì)量粉氣比kg/kg；

GP—單位時(shí)間通過(guò)輸送管道有效斷面的粉粒質(zhì)量kg/h；

Gg—單位時(shí)間通過(guò)輸送管道有效斷面的氣體質(zhì)量kg/h；體積粉氣比（

M）：M=GP/Qg

式中：M—體積粉氣比，kg/m3；

GP—純粉料的質(zhì)量流量，kg/h；

Gg—純載氣的體積流量，m3/h；噴吹脫硫脫磷熔劑，一般粉氣比為15—30；噴吹脫氧和合金化粉劑，粉氣比可達(dá)50—120。粉氣流的密度質(zhì)量粉氣比（）：=GP/Gg2.5.2非金屬夾雜物變性處理定義：向鋼液中加入某些固體溶劑，即變性劑，改變存在于鋼液中的非金屬夾雜物的性質(zhì)，以消除或減少其對(duì)鋼性質(zhì)的不利影響，改善鋼的可澆注性，保證連鑄工藝操作順利進(jìn)行。變性劑：1）與氧、硫、氮有較強(qiáng)的相互作用能力；2）在鋼液中有一定溶解度，在煉鋼溫度下蒸汽壓不大；3）操作簡(jiǎn)便易行，收得率高成本低。常用變性劑是硅鈣合金和稀土合金。2.5.2非金屬夾雜物變性處理定義：向鋼液中加入某些固體溶劑1）稀土元素的變性作用2[Re]+3[O]=Re2O3KO=[Re]2[O]32[Re]+3[S]=Re2S3KS=[Re]2[S]32[Re]+3[O]+3[S]=Re2O3SKOS=[Re]2[O]3[S]研究結(jié)果表明：

[%Re]2[%O]=9.410-18；

[%Ce][%S]=1.210-4；

[Ce]2[O]2[S]=410-16；CeS、Ce3S4、Ce2S3的反應(yīng)自由能（J/mol)分別為-364650、-420240、-442680。稀土元素脫氧脫硫的產(chǎn)物與鋼中原始氧硫含量的關(guān)系稀土氧化物稀土氧硫化物稀土硫化物[S]/[O]<1010—100>1001）稀土元素的變性作用2[Re]+3[O]=Re2O31627℃鋼中不同氧硫含量下加入Ce生成產(chǎn)物的平衡圖1627℃鋼中不同氧硫含量下加入Ce生成產(chǎn)物的平衡圖稀土為變性劑硫和稀土元素含量的臨界值稀土為變性劑硫和稀土元素含量的臨界值稀土夾雜的性狀與鋼中硫、稀土含量的關(guān)系稀土夾雜的性狀與鋼中硫、稀土含量的關(guān)系2）鈣的變性作用鋁鎮(zhèn)靜鋼中夾雜物形態(tài)示意圖2）鈣的變性作用鋁鎮(zhèn)靜鋼中夾雜物形態(tài)示意圖CaO—Al2O3相圖C12A7熔點(diǎn)1415℃,密度2.83CaO—Al2O3相圖C12A7熔點(diǎn)1415℃,密度2.83鈣的沸點(diǎn)1491℃，蒸汽壓與溫度的關(guān)系：

1600℃pCa=0.187MPa，Si、C、Al提高Ca在鐵中溶解度，鋼中要加入硅鈣和其它鈣合金。鈣脫氧：Ca(g)+[O]=(CaO)lgKCa=-34680/T+10.0351600℃KCa=3.010-9

[

Ca]+[O]=(CaO)lgK[Ca]=-33865/T+7.6201600℃

K[Ca]=3.4710-11脫氧產(chǎn)物為低熔點(diǎn)的12CaO7Al2O3改變Al2O3夾雜性狀，從鋼液排出。鈣的沸點(diǎn)1491℃，蒸汽壓與溫度的關(guān)系：鈣脫硫Ca(g)+[S]=（CaS）(S)Ca(g)+[O]=（CaO）(S)鈣處理鋼中Al、S含量與形成夾雜物的關(guān)系鈣脫硫Ca(g)+[S]=（CaS）(S)2.5.3喂絲（WF）合金芯線處理技術(shù)，將Ca—Si、稀土合金、鋁、硼鐵等合金或添加劑制成包芯線，通過(guò)機(jī)械的方法加入鋼水內(nèi)部，對(duì)鋼液進(jìn)行脫氧、脫硫、夾雜物變性及合金化等處理，以改善冶金過(guò)程，提高鋼的純凈度，優(yōu)化產(chǎn)品的使用性能，降低處理成本。在吹氬技術(shù)配合下，具備噴粉的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了噴粉的缺點(diǎn)，在添加易氧化元素，調(diào)整鋼的成分，控制氣體含量，設(shè)備投資與維護(hù)，生產(chǎn)操作與運(yùn)行費(fèi)用，產(chǎn)品質(zhì)量，經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境保護(hù)等方面更顯著的優(yōu)勢(shì)。2.5.3喂絲（WF）合金芯線處理技術(shù)，將Ca—Si、稀土合2.5.4鋼包噴粉工藝以SL為例70年代瑞典研制成功，我國(guó)引進(jìn)最多的噴粉裝置。其主要特點(diǎn)：噴粉系統(tǒng)中設(shè)有回收罐微孔尼龍?zhí)谆蚱渌鼜浬⒖淄笟獠牧辖M成流態(tài)化段利用噴粉罐與管道內(nèi)壓差控制噴粉速率下料喉口更換方便2.5.4鋼包噴粉工藝以SL為例工藝過(guò)程脫氧出鋼，出鋼溫度高于規(guī)定10—20℃鋼包到噴粉站：脫硫劑一般為硅鈣粉（Si54%,Ca30%）粒度小于1mm；噴槍使用前要烘烤（600—800℃）。噴槍插入鋼液：噴槍口距包底250—300mm；噴吹壓力0.25—0.35MPa；噴吹時(shí)間2—10min；供粉速率7—10kg/min；粉氣比8—30；氬氣流量0.5—0.6m3/min（水分<10ppm）。精煉后的鋼液到連鑄。SL法可噴吹CaSi、CaC2、Mg+CaO、FeB等工藝過(guò)程脫氧出鋼，出鋼溫度高于規(guī)定10—20℃SL法噴粉裝置布置圖1儲(chǔ)料罐2噴粉罐3噴槍4鋼包5噴槍把持升降旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)6噴槍放置架7過(guò)濾器8回收罐SL法噴粉裝置布置圖1儲(chǔ)料罐工藝參數(shù)1）噴槍插入深度（h）：保證粉氣流不會(huì)沖到包底。

h=H-hc

式中：H—包內(nèi)鋼液熔池深度

hc—粉氣流的噴入深度式中：d0噴嘴孔口直徑

u粉氣流在噴嘴出口處的速度粉氣流的密度金屬熔體的密度

g重力加速度工藝參數(shù)1）噴槍插入深度（h）：保證粉氣流不會(huì)沖到包底。混勻時(shí)間的等值線混勻時(shí)間的等值線2）噴吹壓力（P1）P1=P0/0式中：P0—噴口處介質(zhì)的反壓

0—與粉粒的比熱容、載流氣體的密度、粉氣比的因素有關(guān)的系數(shù)，不同粉氣比時(shí)的0值見(jiàn)下表：2）噴吹壓力（P1）P1=P0/03）噴吹時(shí)間決定于鋼液允許的降溫量和降溫速率。噴吹時(shí)間要滿足精煉反應(yīng)要求：吹氬攪拌噴吹時(shí)間略大于混勻時(shí)間，對(duì)于噴粉噴吹時(shí)間應(yīng)大于反應(yīng)所需時(shí)間和產(chǎn)物排出時(shí)間總和。噴吹硅鈣粉時(shí)直徑大于0.045mm的粉?？纱┩笟庖航缑孢M(jìn)入鋼液中，因此硅鈣粉的粒徑范圍選0—1.0mm，平均0.1mm，脫硫的速率方程式：式中：t—脫硫所需的時(shí)間，min;[S]t、[S]0——分別為噴粉tmin和原始硫含量吹氣攪拌條件下，夾雜物和產(chǎn)物從鋼中排出時(shí)間可以計(jì)算得出，一般只需1—2min。3）噴吹時(shí)間決定于鋼液允許的降溫量和降溫速率。噴吹時(shí)間要滿足冶金效果脫硫凈化鋼液和控制夾雜物形態(tài)提高合金收得率改善鋼液的澆注性能冶金效果脫硫不銹鋼二步法:是指初煉爐熔化—精煉爐脫碳的工藝流程,常見(jiàn)有初煉爐—AOD爐；初煉爐—MRP轉(zhuǎn)爐；初煉爐—VOD爐等。不銹鋼三步法:在二步法基礎(chǔ)上增加深脫碳的裝備，通常有初煉爐—AOD—（LF）—VOD；初煉爐—MRP—（LF）—VOD；初煉爐—MRP—（LF）—RH-OB等形式。初煉爐可以是電爐，也可以是轉(zhuǎn)爐；精煉爐一般指以脫碳為主要功能的裝備，例如AOD,VOD,RH-OB（KTB）,CLU，MRP等。其他不以脫碳為主要功能的裝備，例如LF鋼包爐、鋼包吹氬、噴粉等，在劃分二步法或三步法時(shí)則不算做其中的一步。此外，這里把專(zhuān)用爐熔化鉻鐵的操作，也不列入其中的一步。2.6不銹鋼精煉不銹鋼二步法:2.6不銹鋼精煉AOD(ArgonOxygenDecarburization)爐簡(jiǎn)圖

Ar,O2混合氣體出鋼口返回雙層套管風(fēng)口AOD(ArgonOxygenDecarburizati2.6.1AOD工藝

AOD法是世界上冶煉不銹鋼的主要方法，占世界不銹鋼產(chǎn)量的70-80%。

AOD的原理是吹惰性氣體(Ar)作稀釋氣體,降低碳-氧反應(yīng)產(chǎn)物CO的分壓(PCO),以達(dá)到去碳保鉻的目的.

為了減少鉻的氧化和防止鋼液溫度過(guò)高,在吹煉時(shí)要改變氬氧的混合比.實(shí)際操作中冶煉過(guò)程中分階段變化氧壓比例.

氮含量要求低的鋼種,應(yīng)使用純氬.對(duì)氮含量要求不高的鋼種可以使用粗氮或以氮?dú)獯鏆鍤?

為保護(hù)爐體耐火材料,鋼液溫度不應(yīng)超過(guò)1750°C,氧化期溫度高時(shí)可加入清潔干燥的同鋼種返回鋼,以冷卻鋼液.2.6.1AOD工藝工藝參數(shù)氧氬比：AOD吹煉所用的混合氣體中氧氣和氬氣的體積比。氧氬比在很大程度上影響著AOD的脫碳速率，鉻的氧化速率以及溶池的升溫速率。為盡可能減少鉻的氧化和控制溶池溫度，吹煉過(guò)程中根據(jù)溶池含碳量和溫度調(diào)節(jié)氧氬比。氧氬比的理論值可以根據(jù)Fe—Cr—C—O四元素的平衡條件，用熱力學(xué)的方法計(jì)算?；旌蠚怏w流量：氧氬比確定后，取決于氧氣流量。工藝參數(shù)氧氬比：AOD吹煉所用的混合氣體中氧氣和氬氣的體積比爐外精煉教學(xué)課件AOD法的工藝要點(diǎn)：AOD對(duì)電爐所煉半鋼的碳含量沒(méi)有嚴(yán)格的要求，通常波動(dòng)于1—2%；硅的含量一般控制在0.2—0.4%；對(duì)硫含量不做要求；出鋼溫度控制在1620±10℃

。AOD法吹入氧、氬氣體的比例一般為3個(gè)階段或4個(gè)階段。第一階段O2：Ar（N2）=4:1(3：1)，將碳氧化到0.3%左右，此時(shí)熔池溫度約為1680°C.第二階段O2：Ar=2：1或1：1將碳氧化到0.1%左右，熔池溫度約為1690-1720°C.第三階段O2：Ar=1：2，將碳氧化到0.03%左右,當(dāng)煉碳含量小于0.01%的極低碳鋼種時(shí),第四階段O2：Ar=1：3(1:4)繼續(xù)脫碳。AOD法的工藝要點(diǎn)：AOD法的工藝要點(diǎn)：最后用純氬吹煉3～5分鐘，使鋼水中溶解氧繼續(xù)脫碳，還可以減少還原Fe-Si的用量。鋼中碳含量達(dá)到要求時(shí),停止吹氧結(jié)束氧化期,加入硅鐵,鋁,石灰進(jìn)入還原期,還原溫度應(yīng)高于1700°C,還原期間繼續(xù)向爐內(nèi)吹入氬氣,鉻的回收率99%,錳的回收率90%以上,還原期可脫硫.AOD法的工藝要點(diǎn)：AOD法的工藝要點(diǎn)脫碳終了以后如果不是冶煉含鈦不銹鋼,不需要脫硫操作，一般采用AOD單渣法,不扒渣直接進(jìn)入還原期。由于脫碳終點(diǎn)溫度約在1710-1750℃，為了控制出鋼溫度并有利于爐襯壽命，在脫碳后期需添加清潔的本鋼種廢鋼作為冷卻劑。隨后加入Fe-Si、Si-Cr、Al等還原劑和石灰造渣材料，成分、溫度合適即可出鋼。原料條件不好或成品硫要求≯50ppm時(shí)采用雙渣法操作.AOD爐的冶煉時(shí)間一般為90分鐘左右。氣體消耗視原料情況及終點(diǎn)碳水平而不同。一般氬氣消耗為12～23Nm3/噸，氧為15～25Nm3/噸。Fe-Si用量為8～20Kg/噸，石灰40～80Kg/噸，冷卻劑為鋼水量的3～10%。AOD法的工藝要點(diǎn)脫碳終了以后如果不是冶煉含鈦不銹鋼,不需要AOD主要特點(diǎn)l可以大量使用廉價(jià)的高碳鉻鐵、粗氬和氮?dú)?；l工藝穩(wěn)定，效率高,產(chǎn)品質(zhì)量好；l爐齡150—300次,高于VOD法；l脫硫效率高于VOD法，可高達(dá)90%；l鉻收得率95-99%,高于VOD法；l投資少,約為VOD法的1/3。AOD主要特點(diǎn)l可以大量使用廉價(jià)的高碳鉻鐵、粗氬和氮?dú)?；lAOD改進(jìn)工藝在[C]≥0.7%脫碳Ⅰ期采用純O2吹煉，此時(shí)不會(huì)發(fā)生鉻的氧化，其結(jié)果與O2/Ar=4/1時(shí)是一樣的。60噸AOD的供O2速度由2880NM3/h增大到3600Nm3/h，使脫碳速度提高了0.02%/min，Ar消耗減少了2.8Nm3/t，冶煉時(shí)間縮短3分鐘。lAOD改進(jìn)工藝把在鋼水碳含量0.11-0.7%區(qū)間分階段降低O2/Ar改為連續(xù)降低O2/Ar，脫碳效率提高了6%，硅鐵使用量降低了0.7Kg/t。lAOD改進(jìn)工藝在鋼水碳含量≤0.11%時(shí)采用純氬吹煉，提高脫碳速度，減少鉻的氧化。鋼水溫度由原工藝的提高1-4℃/min，變成降低3-6℃/min。改進(jìn)的AOD工藝：基本特征是更加靠近C-Cr-T平衡曲線lAOD改進(jìn)工藝在[C]≥0.7%脫碳Ⅰ期采用純O2吹煉，

2.6.2VOD特點(diǎn)VOD法在真空下吹氧脫碳，適于冶煉超低碳、氮不銹鋼，精煉后碳≤30ppm，氮≤50ppm（而AOD法碳≤100ppm，氮≤100ppm）；氫1-3ppm，氧30-60ppm（而AOD法氫3-5ppm，氧40-60ppm）；EAF-VOD法鉻回收率（90-95%）低于EAF-AOD（95-99%）；脫S效果比AOD法為差，VOD法脫S率30-70%，而AOD法脫S率60-90%；爐齡較低，一般≤50次。2.6.2VODVOD爐VD的功能僅是真空加攪拌，VOD是Vacuumandstirandinjectionoxygen；VD主要應(yīng)用于軸承鋼脫氧；VOD主要用于不銹鋼冶煉；VOD爐VD的功能僅是真空加攪拌，VOD是Vacuum爐外精煉教學(xué)課件VOD工藝要點(diǎn)l電弧爐的原料和操作與普通電弧爐煉鋼法基本沒(méi)有差別，溫度達(dá)到1580開(kāi)始吹氧脫碳，[C]從0.8-1.5%降至≤0.3%。插鋁脫氧和還原渣中氧化鉻,再添加高堿度渣，經(jīng)過(guò)出鋼可使S≤0.004％。lVOD爐的入爐鋼水條件為：碳≤0.3%、硅≤0.3%，并扒渣。l真空度達(dá)到150-200Torr后開(kāi)始吹氧，并不斷提高真空度，為了減少噴濺量，適當(dāng)提高氧槍的高度。l脫碳末期，氧在鋼中的擴(kuò)散成為脫碳反應(yīng)速度的限制環(huán)節(jié)，所以供氧速度要減小，氬氣攪拌要強(qiáng)化。VOD爐脫碳速度約為0.02%/分。l臨近脫碳終點(diǎn)時(shí)停氧，用氬氣攪拌促使真空[C]脫[O]。根據(jù)廢氣成分、廢氣流量、真空度及耗氧量來(lái)判定脫碳的終點(diǎn)。l冶煉超低碳不銹鋼時(shí)，加強(qiáng)氬氣攪拌和控制溫度，以便在降低終點(diǎn)碳含量的同時(shí)抑制成本的增大和精煉時(shí)間的延長(zhǎng)。VOD工藝要點(diǎn)SS—VOD法

帶有強(qiáng)攪拌的VOD法稱為SS—VOD法。傳統(tǒng)的VOD法的降C、N效果均以50ppm（甚至100ppm）為界，而SS－VOD采用多個(gè)包底透氣磚或φ2-4mm不銹鋼管吹氬，氬流量是通常的10-20倍。由于大量用Ar，C含量可降至30～10ppm的水平，適于冶煉超低碳不銹鋼和超純鐵素體不銹鋼。

SS—VOD法爐外精煉材料科學(xué)與工程學(xué)院董方爐外精煉材料科學(xué)與工程學(xué)院董方1概述把常規(guī)煉鋼爐中要完成的精煉任務(wù)，如脫硫、脫氧、脫磷、去除氣體和夾雜物、調(diào)整鋼的成分和溫度等，移到鋼包或?qū)Ｓ萌萜髦羞M(jìn)行，也叫二次冶金或鋼包冶金。（SecondarySteelmakingProcess），“二次精煉”（SecondaryRefining）。純凈鋼生產(chǎn)技術(shù)、連鑄、煉鋼新技術(shù)以及降低生產(chǎn)成本的要求。日、歐洲的爐外精煉比接近100%，真空精煉比50%以上。1概述把常規(guī)煉鋼爐中要完成的精煉任務(wù)，如脫硫、脫氧、脫磷、1933年，法國(guó)佩蘭（R.Perrin)應(yīng)用高堿度合成渣，對(duì)鋼液進(jìn)行“渣洗脫硫”—現(xiàn)代爐外精煉技術(shù)的萌芽；50年代-真空處理技術(shù)。1935年H.Schenck確定大型鋼鍛件中的白點(diǎn)缺陷是由氫引起的-氫脆。1950年，德國(guó)BochumerVerein(伯施莫爾-威林）真空鑄錠。1953年以來(lái)，美國(guó)的10萬(wàn)千瓦以上的發(fā)電廠中，都發(fā)現(xiàn)了電機(jī)軸或葉片折損的事故。1954年，鋼包真空脫氣。1956年，真空循環(huán)脫氣（DH、RH）。1.1爐外精煉的產(chǎn)生和發(fā)展1933年，法國(guó)佩蘭（R.Perrin)應(yīng)用高堿度合成渣，對(duì)60－70年代，高質(zhì)量鋼種的要求，產(chǎn)生了各種精煉方法；80－90年代，連鑄的發(fā)展，連鑄坯對(duì)質(zhì)量的要求及煉鋼爐與連鑄的銜接；21世紀(jì)，更高節(jié)奏及超級(jí)鋼的生產(chǎn)。60－70年代，高質(zhì)量鋼種的要求，產(chǎn)生了各種精煉方法；1.2爐外精煉的冶金特點(diǎn)改善冶金化學(xué)反應(yīng)的熱力學(xué)條件。加速熔池傳質(zhì)速度。增大渣鋼反應(yīng)面積。精確控制反應(yīng)條件，均勻鋼水成分和溫度。1.2爐外精煉的冶金特點(diǎn)改善冶金化學(xué)反應(yīng)的熱力學(xué)條件。1.3爐外精煉的冶金功能熔池?cái)嚢韫δ芴峒兙珶捁δ茕撍郎乜販毓δ芎辖鸹δ苌a(chǎn)調(diào)節(jié)功能1.3爐外精煉的冶金功能熔池?cái)嚢韫δ?.4爐外精煉的作用提高鋼的質(zhì)量去除鋼種的有害元素及氣體，S、O、N、H、C等；成分調(diào)整；提高生產(chǎn)效率（電爐），降低成本、優(yōu)化工藝；保證連鑄過(guò)程的順利進(jìn)行（緩沖、溫度調(diào)整）擴(kuò)大品種（轉(zhuǎn)爐）1.4爐外精煉的作用1.5爐外精煉的手段渣洗—

最簡(jiǎn)單的精煉手段；真空—目前應(yīng)用的高質(zhì)量鋼的精煉手段；攪拌—

最基本的精煉手段；噴吹、喂線—將反應(yīng)劑直接加入熔體的手段；調(diào)溫—加熱是調(diào)節(jié)溫度的一項(xiàng)常用手段。1.5爐外精煉的手段渣洗—最簡(jiǎn)單的精煉手段；爐外精煉手段1)合成渣洗使渣和鋼充分接觸，通過(guò)渣-鋼之間的反應(yīng)，有效去除鋼中的硫和氧（夾雜物）；根據(jù)要求將各種渣料配置成滿足某種冶金功能的合成爐渣；爐外精煉手段1)合成渣洗2)真空處理目的：提高真空度可將鋼中C、H、O降低；

2)真空處理目的：3)攪拌目的：加速反應(yīng)的進(jìn)行均勻成分、溫度手段：電磁攪拌吹氣攪拌3)攪拌目的：4)噴吹技術(shù)噴吹實(shí)現(xiàn)脫碳、脫硫、脫氧、合金化、控制夾雜物形態(tài)；單一氣體噴吹VOD；混合氣體噴吹A(chǔ)OD；粉氣流的噴吹TN；固體物加入—喂線。4)噴吹技術(shù)噴吹實(shí)現(xiàn)脫碳、脫硫、脫氧、合金化、控制夾雜物形態(tài)5)調(diào)溫提高生產(chǎn)率的需要；保證連鑄的順利進(jìn)行；加熱方法：電加熱：電弧加熱、感應(yīng)加熱等化學(xué)熱：鋁氧加熱法5)調(diào)溫提高生產(chǎn)率的需要；2爐外精煉理論和工藝2.1合成渣洗目的:使渣和鋼充分接觸，通過(guò)渣-鋼之間的反應(yīng)，有效去除鋼中的硫和氧（夾雜物）；2.1.1合成渣根據(jù)要求將各種渣料配置成滿足某種冶金功能的合成爐渣；成分物理化學(xué)性能1）成分（compositions）

CaO-SiO2-Al2O3、B、(CaO)u（參與冶金反應(yīng)的CaO數(shù)量）、FeO、S2爐外精煉理論和工藝2.1合成渣洗常用的渣洗合成渣成分圖常用的渣洗合成渣成分圖2）性質(zhì)熔點(diǎn)（meltingpoint）流動(dòng)性粘度（Viscosity）圖2）性質(zhì)熔點(diǎn)（meltingpoint）CaO—Al2O3渣系的粘度與(CaO)的關(guān)系CaO—Al2O3渣系的粘度與(CaO)的關(guān)系1600℃時(shí)粘度與（CaO+MgO）的關(guān)系（CaO-MgO-SiO2-Al2O3渣系）1600℃時(shí)粘度與（CaO+MgO）的關(guān)系（CaO-MgO-爐外精煉教學(xué)課件爐外精煉渣的主要成分CaO:50—55%；MgO:6—10%；SiO2:15—20%；Al2O3:8—15%；CaF2:5%爐外精煉渣的主要成分CaO:50—55%；MgO:6—10%表面張力液體的表面張力是作用于液體表面單位長(zhǎng)度上使表面收縮的力。表面張力為液面的分子受液體內(nèi)部分子吸引的結(jié)果。

渣洗過(guò)程中，直接起作用的是鋼渣、渣與夾雜間的界面張力，界面張力的大小與每一組成相的表面張力有關(guān)。熔渣表面張力σS=σ1N1+σ2N2+·······；熔渣的表面張力還是溫度的函數(shù)。鋼液的表面張力受溫度和成分的影響，在煉鋼溫度下一般為1100—1350dyn/cm。渣鋼界面張力σm-s=σm-σscosθdyn/cm還原性表面張力液體的表面張力是作用于液體表面2.1.2渣洗的精煉作用1）合成渣的乳化和上浮乳化：rmin=2σm-s/cρmH表2—82.1.2渣洗的精煉作用1）合成渣的乳化和上浮合成渣的乳化和上浮上?。核俣扰c渣液滴直徑、鋼渣密度差、鋼渣的界面張力等有關(guān)。渣洗過(guò)程中乳化和上浮是一對(duì)矛盾。保證精煉前提下，增大渣滴直徑，提高σm-s，降低渣溫，延長(zhǎng)鎮(zhèn)靜時(shí)間，降低鋼的粘度等都利于渣滴上浮。合成渣的乳化和上浮上?。核俣扰c渣液滴直徑、鋼渣密度差、鋼渣的2）合成渣對(duì)鋼中元素脫氧能力的影響硅的脫氧[Si]+2[O]=SiO2

硅、錳綜合脫氧鋁脫氧2[Al]+3[O]=（Al2O3）lgKAl=-64000/T+20.48=lg[Al%]2[O]3/aAl2O3Ar噴CaO+CaF2粉、鋁粉可提高鋁脫氧能力。不同Mn含量時(shí)鋼水中1600℃,[Si],[O]平衡濃度2）合成渣對(duì)鋼中元素脫氧能力的影響硅的脫氧[Si]+2不同堿度、T=1873K時(shí)鋼中氧和硅的關(guān)系不同堿度、T=1873K時(shí)鋼中氧和硅的關(guān)系CaO—Al2O3渣中各組元活度1873K時(shí)與不同鋁含量相平衡的氧含量CaO—Al2O3渣中各組元活度1873K時(shí)與不同鋁含量相平3）擴(kuò)散脫氧氧在熔渣和鋼液中的分配：

LO=[O%]/(FeO%)rFeO

式中[O%]0為鋼中原始氧含量類(lèi)似現(xiàn)場(chǎng)條件下，擴(kuò)散脫氧反應(yīng)大約在2min左右就能完成。渣洗與二次氧化3）擴(kuò)散脫氧氧在熔渣和鋼液中的分配：4）夾雜的去除鋼種夾雜物與乳化渣滴碰撞，被吸附、同化上浮排除。促進(jìn)二次氧化產(chǎn)物的排出。乳化渣滴表面作為脫氧反應(yīng)新相形成的晶核。5）脫硫反應(yīng)式：[FeS]+(CaO)=(CaS)+(FeO)Ls=(S)/[S]=Ks(CaO)u/(FeO)渣的成分、流動(dòng)性（CaF2）及冶煉條件（增加H、吹氬）對(duì)Ls影響較大。4）夾雜的去除鋼種夾雜物與乳化渣滴碰撞，被吸附、同化上浮排除渣成分對(duì)Ls的影響渣成分對(duì)Ls的影響Ls與(CaO%)u、(FeO%)的關(guān)系Ls與(CaO%)u、(FeO%)的關(guān)系CaO—Al2O3渣中，Ls與(CaO%)u的關(guān)系CaO—Al2O3渣中，Ls與(CaO%)u的關(guān)系LS與(FeO)、(CaO)u的關(guān)系LS與(FeO)、(CaO)u的關(guān)系2.2渣洗工藝2.2.1工藝異爐渣洗同爐渣洗混合煉鋼2.2.2功能通過(guò)在專(zhuān)門(mén)的煉渣爐中熔煉，出鋼時(shí)鋼液與爐渣混合，實(shí)現(xiàn)脫硫及脫氧去夾雜功能；局限：不能去除鋼中氣體；2.2渣洗工藝2.2.1工藝2.2真空2.2.1基本原理2.2.1.1鋼液的真空脫氣一、鋼液脫氣的熱力學(xué)

N2=2[N]

鋼中氫的主要來(lái)源：

2.2真空2.2.1基本原理影響氣體在鋼中的溶解度的因素：溫度、壓力、鐵的相結(jié)構(gòu)、鐵中溶解的其它元素等。影響氣體在鋼中的溶解度的因素：溫度、壓力、二、鋼液脫氣的動(dòng)力學(xué)1）脫氣反應(yīng)的步驟鋼中溶解的氣體原子向金屬—?dú)庀嘟缑娴臄U(kuò)散為限制性環(huán)節(jié)。2）真空脫氣的速率（1）式中：[G]t—為真空脫氣t時(shí)間后鋼液中的氣體濃度

[G]0—為真空脫氣前鋼液中的氣體濃度

t—

脫氣時(shí)間

V—鋼液體積

A—接觸面積

k—傳質(zhì)系數(shù)二、鋼液脫氣的動(dòng)力學(xué)1）脫氣反應(yīng)的步驟傳質(zhì)系數(shù)k的確定：

傳質(zhì)系數(shù)k的確定復(fù)雜，它與溫度、攪動(dòng)狀況、擴(kuò)散系數(shù)、鋼種及時(shí)間等因素有關(guān)。K的確定可以根據(jù)公式（1）由實(shí)驗(yàn)計(jì)算，另外描述氣液相之間反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的表面更新理論，得出了以下公式：式中：D—擴(kuò)散系數(shù)，1600℃氮5.510-5cm2/sec;氫3.5110-3cm2/sec;氧2.610-5cm2/sec。

te—熔體內(nèi)某一體積元在氣液界面停留時(shí)間0.01—0.1秒,與溫度、攪動(dòng)情況有關(guān)，一般0.01-0.1。傳質(zhì)系數(shù)k的確定：式中：D—擴(kuò)散系數(shù)，1600℃氮5.53）鋼液沸騰時(shí)脫氣的速率4）吹氬攪拌時(shí)脫氣的速率以上兩個(gè)公式推導(dǎo)時(shí)作了兩個(gè)假設(shè)：1鋼中溶解的氣體與氣泡達(dá)到平衡。2氣泡內(nèi)的總壓等于外壓。生產(chǎn)中氣泡上浮時(shí)1的平衡達(dá)不到，實(shí)際的氣體分壓必然小于平衡分壓。所以，生產(chǎn)中為脫除一定量的氣體須吹入更多的氣體或脫掉更多的碳。去氣效率f：脫氧鋼吹氬0.44—0.75，未脫氧鋼吹氬0.8—0.9。3）鋼液沸騰時(shí)脫氣的速率4）吹氬攪拌時(shí)脫氣的速率以上兩個(gè)公式三、降低鋼中氣體的措施使用干燥的原材料和耐火材料降低與鋼液接觸的氣相中氣體的分壓增加鋼液的比表面積（A/V)提高傳質(zhì)系數(shù)k適當(dāng)延長(zhǎng)脫氣時(shí)間利用生成氮化物來(lái)脫除鋼中氮三、降低鋼中氣體的措施使用干燥的原材料和耐火材料2.2.1.2鋼液的真空脫氧一、氧在鋼中的溶解氧在鋼中的溶解度決定于鋼液溫度和成分。二、碳脫氧的熱力學(xué)[C]+[O]=CO為真空下最重要的脫氧反應(yīng)。其熱力學(xué)關(guān)系式：2.2.1.2鋼液的真空脫氧一、氧在鋼中的溶解由以上關(guān)系推導(dǎo)出：1525℃，與0.1%碳平衡的氧含量：PCO=1atm[O]=250ppm;PCO=10-6atm[O]=0.0251ppm。由以上關(guān)系推導(dǎo)出：真空下碳的脫氧能力鋼液中碳的實(shí)際脫氧能力與壓力的關(guān)系真空下碳的脫氧能力鋼液中碳的實(shí)際脫氧能力與壓力的關(guān)系真空下碳脫氧的能力小于計(jì)算的原因碳氧反應(yīng)未達(dá)到平衡。反應(yīng)區(qū)的壓力高于真空壓力。C-O反應(yīng)進(jìn)行時(shí)CO的生成壓必須滿足：碳還原鋼中氧化物夾雜，反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)條件差。爐襯和爐渣供氧。表面張力形成的附加壓力鋼液的靜壓力真空壓力真空下碳脫氧的能力小于計(jì)算的原因碳氧反應(yīng)未達(dá)到平衡。表面張力三、碳脫氧的動(dòng)力學(xué)碳氧反應(yīng)為在鋼液—?dú)庀嘟缑孢M(jìn)行的非自發(fā)形核，CO氣相形成的核心是爐底和爐壁的耐火材料表面的縫隙和吹入鋼液的氣體。反應(yīng)步驟如下：1）碳、氧通過(guò)擴(kuò)散邊界層遷移到相界面（DC=2.010-4;DO=2.610-5)2）相界面上反應(yīng)生成CO3）產(chǎn)物脫離相界面進(jìn)入氣相4）CO氣泡長(zhǎng)大、上浮、排出以上步驟中，氧在鋼液側(cè)界面層的傳質(zhì)是碳脫氧速率的控制環(huán)節(jié)。三、碳脫氧的動(dòng)力學(xué)碳氧反應(yīng)為在鋼液—?dú)庀嘟缑孢M(jìn)行的非自發(fā)形核——

鋼中氧濃度的變化速率——氧在鋼液中的擴(kuò)散系數(shù)——?dú)庖航缑驿撘簜?cè)擴(kuò)散邊界層的厚度——?dú)庖航缑嫔戏磻?yīng)平衡時(shí)的氧含量[O%]S<<[O%]<[O%]0，可以將[O%]S忽略，積分得出下式：——鋼液經(jīng)脫氧處理秒后的未脫氧率即殘氧率碳脫氧的速率——鋼中氧濃度的變化速率——氧在鋼液中的擴(kuò)散系數(shù)——?dú)庖航缫旱卧谡婵罩忻撗趼实挠?jì)算液滴在真空中脫氧率的計(jì)算四、如何有效的進(jìn)行真空碳脫氧碳脫氧前使鋼中氧處于易與碳結(jié)合狀態(tài)。適當(dāng)加大吹氬量。真空碳脫氧后期加入Al、Si等控制晶粒、合金化、終脫氧。澆注系統(tǒng)采用穩(wěn)定性高的材料四、如何有效的進(jìn)行真空碳脫氧碳脫氧前使鋼中氧處于易與碳結(jié)合狀2.2.1.3降低CO分壓時(shí)的吹氧脫碳一、吹氧脫碳吹氧的目的：助熔、脫碳吹氧脫碳的特征與鋼中含碳量有關(guān)。二、高鉻鋼液的吹氧脫碳不銹鋼冶煉中，要盡可能的降低鋼中碳，同時(shí)減小鉻的氧化損失，需要研究Fe—Cr—C—O系的平衡，尋求最佳的“降碳保鉻”條件。2.2.1.3降低CO分壓時(shí)的吹氧脫碳一、吹氧脫碳高鉻鋼液的吹氧脫碳碳和鉻的氧化反應(yīng)式為：（Cr3O4

）+4[C]=3[Cr]+4{CO}根據(jù)上式計(jì)算不同溫度和CO分壓碳和鉻的平衡關(guān)系，見(jiàn)下圖：

高鉻鋼液的吹氧脫碳碳和鉻的氧化反應(yīng)式為：三、真空下吹氧脫碳的部位熔池內(nèi)部鋼液熔池表面懸空液滴三、真空下吹氧脫碳的部位熔池內(nèi)部2.2.2真空精煉工藝1)液面脫氣法操作：將鋼包放置在真空室內(nèi)，進(jìn)行抽真空處理。特點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，但脫氣速度慢，目前已基本不采用。2.2.2真空精煉工藝1)液面脫氣法操作：將鋼包放置在真空室2)鋼流脫氣倒包法真空鑄錠2)鋼流脫氣倒包法真空鑄錠3)真空提升脫氣（DH）DH法原理圖3)真空提升脫氣（DH）DH法原理圖4)循環(huán)脫氣法（RH）RH原理圖原理：抽真空，使液面上升1.5米左右；上升管吹入氬氣，帶動(dòng)鋼水流動(dòng)，速度高達(dá)5m/s；在真空室內(nèi)，鋼水呈滴狀與真空接觸。4)循環(huán)脫氣法（RH）RH原理圖原理：RH真空工藝過(guò)程出鋼后，鋼包測(cè)溫取樣；下降真空室，插入深度為150-200mm；起動(dòng)真空泵，一根插入管輸入驅(qū)動(dòng)氣體；當(dāng)真空室的壓力降到26－10kpa后，循環(huán)加?。讳撍仙俣葹?m/s、下降速度為1－2m/s；氣泡在鋼液中將氣體及夾雜帶出。RH真空工藝過(guò)程出鋼后，鋼包測(cè)溫取樣；工藝參數(shù)處理容量：被處理鋼液的數(shù)量。循環(huán)脫氣過(guò)程中的溫度損失a真空室預(yù)熱800℃b真空室預(yù)熱1200℃工藝參數(shù)處理容量：被處理鋼液的數(shù)量。a真空室預(yù)熱800℃分批處理是RH法的主要特點(diǎn)，四種不同的真空室和抽氣系統(tǒng)可以處理下列范圍的鋼液：8—30t；30—120t；120—200t；200—300t。分批處理是RH法的主要特點(diǎn)，四種不同的真空室和抽氣系統(tǒng)可以處處理時(shí)間（）鋼包在RH工位停留的時(shí)間。處理時(shí)間取決于允許的鋼液溫降和處理時(shí)鋼液的平均降溫速率。允許鋼液溫降一般為40—55℃，降溫速率與處理容量、鋼包與真空室的預(yù)熱溫度、添加劑的種類(lèi)和數(shù)量、渣層