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1、LF精炼工艺技术精炼工艺技术 主要内容主要内容n1.1.概述概述LFLF炉的主要功能炉的主要功能n2.LF2.LF炉的设备和特点炉的设备和特点 n3.LF3.LF炉精炼工艺制度炉精炼工艺制度n4.LF4.LF炉热效率的理论分析炉热效率的理论分析n5.5.电极消耗研究电极消耗研究n6.6.LFLF精炼与钢种精炼与钢种LF（LadleFurnace）钢包精炼法钢包精炼法开发：开发：1971年日本大同制钢的大森厂开发的年日本大同制钢的大森厂开发的我国：我国：1981年上钢五厂第一台年上钢五厂第一台LF炉投产炉投产1、概述、概述LF钢包精炼炉设备示意图钢包精炼炉设备示意图Ar电源电源铁合金铁合金渣料渣
2、料LFLF炉作用：炉作用：电弧加热电弧加热造渣：脱硫、脱氧、吸造渣：脱硫、脱氧、吸收夹杂物收夹杂物吹氩搅拌吹氩搅拌合金化和成分调整合金化和成分调整喂线和夹杂物变性处理喂线和夹杂物变性处理LF实物照片实物照片LF炉的主要功能炉的主要功能（1）还原气氛）还原气氛LF炉炉本本身身不不具具备备真真空空系系统统，但但由由于于钢钢包包与与炉炉盖盖密密封封，隔隔离离空空气气，加加热热时时石石墨墨电电极极与与渣渣中中FeO、MnO、Cr2O3等等反应生成反应生成CO气体，使气体，使LF炉内气氛中氧含量减少。炉内气氛中氧含量减少。精精炼炼过过程程通通过过扩扩散散脱脱氧氧和和沉沉淀淀脱脱氧氧造造成成钢钢液液的的还
3、还原原条条件件,可以进一步脱氧、脱硫及去除非金属夹杂。可以进一步脱氧、脱硫及去除非金属夹杂。（2）氩气搅拌）氩气搅拌氩气搅拌加速钢氩气搅拌加速钢渣之间物质传递，有利于钢液脱氧、渣之间物质传递，有利于钢液脱氧、脱硫反应。脱硫反应。吹氩可以加速吹氩可以加速Al2O3夹杂物上浮速度，在密封的夹杂物上浮速度，在密封的LF炉，吹氩炉，吹氩15min后，可使钢中大于后，可使钢中大于20m的的Al2O3夹杂基本夹杂基本清除。清除。（3）埋弧加热）埋弧加热LF炉炉三三根根电电极极插插入入渣渣层层中中进进行行埋埋弧弧加加热热，这这种种方方法法辐辐射射热热小小，对对炉炉衬衬有有保保护护作作用用，热热效效率率高高，
4、浸浸入入渣渣中中石墨与渣中氧化物反应为：石墨与渣中氧化物反应为：C+FeO=Fe+COC+MnO=Mn+CO2C+WO2=W+2CO5C+V2O5=2V+5CO上上述述反反应应不不仅仅提提高高了了渣渣的的还还原原性性，而而且且还还提提高高合合金金回收率，生成回收率，生成CO使使LF炉内气氛更具还原性。炉内气氛更具还原性。（4）白渣精炼）白渣精炼LF炉炉操操作作中中通通过过对对炉炉渣渣强强化化脱脱氧氧形形成成白白渣渣，由由于于渣渣对对钢钢液液中中氧氧化化物物的的吸吸附附和和溶溶解解，达到钢液脱氧效果。达到钢液脱氧效果。(无污染脱氧方法无污染脱氧方法)LF炉炉由由于于有有温温度度补补偿偿，吹吹氩氩
5、强强烈烈搅搅拌拌，随随渣渣中中碱碱度度提提高高，硫硫的的分分配配比比增增大大，可可炼炼出出低硫钢或超低硫钢。低硫钢或超低硫钢。目目前前国国内内外外冶冶炼炼低低硫硫钢钢和和超超低低硫硫钢钢时时渣渣中中（FeO+MnO）的的理理想想控控制制范范围围是是小小于于0.5%。2、LF炉的设备和特点炉的设备和特点A炉体炉体LF炉炉的的炉炉体体是是一一个个钢钢包包，但但与与普普通通的的钢钢包包有有所所不不同。同。这这种种钢钢包包的的上上口口有有水水冷冷法法兰兰盘盘，通通过过密密封封橡橡皮皮圈圈与炉盖密封，以防止空气的侵入。与炉盖密封，以防止空气的侵入。当当钢钢包包用用于于真真空空处处理理时时，还还要要求求其
6、其外外壳壳用用钢钢板板按按气密焊接条件焊成。气密焊接条件焊成。钢钢包包底底部部有有出出钢钢用用的的滑滑动动水水口口及及吹吹惰惰性性气气体体的的透透气砖。气砖。LF炉炉钢钢包包内内熔熔池池深深度度H与与熔熔池池直直径径D之之比是钢包设计时必须要考虑的因素。比是钢包设计时必须要考虑的因素。一般精炼炉的熔池深度一般精炼炉的熔池深度H都比较大。都比较大。从从钢钢液液面面至至钢钢包包口口的的距距离离称称为为钢钢包包炉炉的的自自由由空空间间，对对非非真真空空处处理理用用的的钢钢包包，自自由由空空间间的的高高度度小小一一些些，一一般般为为500600mm；在在真空处理时必须达到真空处理时必须达到100012
7、00mm。钢钢包包炉炉的的H/D比比值值影影响响钢钢液液搅搅拌拌效效率率、钢钢渣渣接接触触面面积积、包包壁壁渣渣线线带带的的热热负负荷荷、包包衬衬寿命及热损失等。寿命及热损失等。日本不同容量日本不同容量LF炉的炉的H/D值值LF炉容量炉容量/t20305060150实际装入量实际装入量/t13/2318/3345/5060100/150钢包尺寸钢包尺寸外径外径/mm内径内径D/mm总高总高/mm内高内高/mm22001676230019952400194825002195292424303040277026002070315027403900316443304000熔池深度熔池深度H/mm12
8、601402134823402754H/D0.750.720.491.130.87BLF炉炉盖炉炉盖LF炉炉炉炉盖盖是是水水冷冷的的。这这是是为为了了保保持持钢钢包包内内的的强强还还原性气氛；防止钢包散热及提高加热效率而设置的。原性气氛；防止钢包散热及提高加热效率而设置的。炉炉盖盖内内层层衬衬有有耐耐火火材材料料。为为了了防防止止钢钢液液喷喷溅溅而而引引起起的的炉炉盖盖与与钢钢包包包包体体的的粘粘连连，在在炉炉盖盖下下还还吊吊挂挂一一个个防溅挡板。防溅挡板。整整个个水水冷冷炉炉盖盖在在四四个个点点上上，用用可可调调节节的的链链钩钩悬悬挂挂在在门门形形吊吊架架上上，吊吊架架上上有有升升降降机机构
9、构，可可根根据据需需要要，调整炉盖的位置。调整炉盖的位置。在在炉炉盖盖上上还还设设有有合合金金加加料料口口、渣渣料料加加料料装装置置及及测测温或取样装置。温或取样装置。C电弧加热装置电弧加热装置LF炉炉所所用用的的电电弧弧加加热热系系统统，与与炼炼钢钢电电弧炉相同。弧炉相同。由由三三根根石石墨墨电电极极与与钢钢液液间间产产生生的的电电弧弧作为热源。作为热源。故故加加热热设设备备也也与与电电炉炉基基本本相相同同，其其不不同同之之处处是是LF炉炉内内无无熔熔化化过过程程，而而且且采采用用的的是是埋埋弧弧加加热热方方法法，所所以以与与电电炉炉相相比比，可可采采用更低的二次电压。用更低的二次电压。D加
10、料装置加料装置LF炉炉一一般般在在加加热热工工位位的的炉炉盖盖上上设设合合金金及及渣渣料料料料斗斗，通通过过每每个个料料斗斗下下的的导导向向阀阀，定定量量地地加入所需的合金或渣料。加入所需的合金或渣料。在在有有真真空空系系统统的的LF炉炉，一一般般在在真真空空盖盖上上设设合金及渣料的加料装置。合金及渣料的加料装置。其其结结构构基基本本上上同同加加热热时时所所用用的的，只只是是在在各接头处均需加上真空密封阀。各接头处均需加上真空密封阀。E除渣装置除渣装置LF炉炉精精炼炼功功能能之之一一，是是靠靠还还原原性性白白渣渣精精炼炼。为为此此，在在LF炉炉精精炼炼之之前前，将将氧氧化化性性炉炉渣渣必必须须
11、除除掉掉。因因此此，LF炉必具备除渣的功能。炉必具备除渣的功能。除渣的方式除渣的方式有两种：有两种：1）当当LF炉炉采采用用多多工工位位操操作作时时，可可在在放放钢钢包包的的钢钢包包车车上上设设置置倾倾动动、扒扒渣渣装装置置。当当钢钢包包车车开开到到扒扒渣渣工工位时，即可进行扒渣操作。位时，即可进行扒渣操作。2）如如果果LF炉炉采采用用固固定定位位置置，炉炉盖盖移移动动形形式式时时，则则需需把把钢钢包包倾倾动动装装置置设设在在LF炉炉底底座座上上，在在精精炼炼前前先先扒渣，加新渣料，再加热精炼。扒渣，加新渣料，再加热精炼。F喷粉装置喷粉装置LF炉炉精精炼炼时时常常采采用用喷喷粉粉设设备备对对钢
12、钢液液进进行行脱脱硫硫、净化及微合金化等操作。净化及微合金化等操作。喷喷粉粉设设备备包包括括钢钢包包盖盖、一一支支喷喷粉粉用用的的喷喷枪枪和和滑滑动动行行程程为为4m的的粉粉料料分分配配器器。分分配配器器接接4个个容容量量为为500kg的的粉粉料料料料仓仓。喷喷粉粉时时对对粉粉料料先先自自动动称称重重及及混混合合，然后通过螺旋给料器送至粉料分配器。然后通过螺旋给料器送至粉料分配器。对对于于50t的的LF而而言言，喷喷枪枪总总长长为为4500mm，其其中中2500mm为为 可可 更更 换换 部部 分分 ， 喷喷 枪枪 插插 入入 距距 包包 底底100150mm处进行喷粉处理。处进行喷粉处理。喷
13、喷 粉粉 时时 采采 用用 高高 纯纯 氩氩 气气 作作 载载 气气 流流 ， 流流 量量 为为200400L/min。通常处理时间为通常处理时间为510min。1）LF钢包炉的容量钢包炉的容量应应根根据据初初炼炼炉炉最最大大容容量量来来选选择择。LF钢钢包包炉炉的的大大小小，还还应应根根据据真真空空、吹吹氧氧与与否否及及留留有有一一定定的的自自由由空空间；间；2）变压器额定容量变压器额定容量变变压压器器额额定定容容量量的的大大小小主主要要取取决决于于所所要要求求的的升升温温速度及设备的水准（效率的高低）。速度及设备的水准（效率的高低）。根根据据LF钢钢包包精精炼炼炉炉的的工工作作特特点点，由
14、由焦焦尔尔楞楞次次定定律律，推推导导出出LF钢钢包包精精炼炼炉炉变变压压器器额额定定容容量量与与钢钢水水的升温速度的关系如下：的升温速度的关系如下：LF钢包炉几个参数的选择钢包炉几个参数的选择 ，kVA 式中：式中：变压器额定功率，变压器额定功率，kVA；要求（设计）钢液的平均升温速度，要求（设计）钢液的平均升温速度，/min，一般要求一般要求35/min；加热升温时间，加热升温时间，min；钢液的比热，钢液的比热，kJ/（kg），），一般为一般为0.820.84kJ/（kg）或或820840kJ/（t）；）；6060s/min；变压器额定容量变压器额定容量式中：式中：功率因素，功率因素，一般
15、为，一般为0.750.85LF装置的电效率，装置的电效率，一般为，一般为0.80.9LF装置的热效率，一般为装置的热效率，一般为0.3.5。最大升温能力最大升温能力：式中：式中：1.2变压器允许过负荷系数变压器允许过负荷系数国国内内LF钢钢包包炉炉的的变变压压器器一一般般按按每每公公称称吨吨150200kVA选选择择，在在红红包包出出钢钢的的情情况况下下，升升温温速速度度为为35/min；国外有的达到国外有的达到400kVA/t。项目项目40tLF60tLF90tLF100tLF150tLF钢包容量钢包容量/t354555658010080120130170钢包直径钢包直径/mm2900315
16、0330035003900钢包高度钢包高度/mm23003000430048004850极心圆直径极心圆直径/mm650650710750750电极直径电极直径/mm350350350400450变压器容量变压器容量/kVA600010000150001600025000加热速度加热速度/min343434343.54.5钢包自由空间钢包自由空间/mm6007008001000800100080010008001000处理周期处理周期/min40904090409040904070LF钢包精炼炉主要技术参数钢包精炼炉主要技术参数LF炉操作的基本工艺炉操作的基本工艺3LF的工艺操作制度的工艺操作
17、制度 座包座包吹氩吹氩测温测温取样取样通电通电造渣造渣停电停电测温测温取样取样合金化合金化微调成微调成分分通电通电停电停电测温测温取样取样停氩停氩吊包吊包钢包准备钢包准备初炼炉初炼炉出钢出钢钢包运输钢包运输3.1钢包准备钢包准备（1）检查透气砖的透气性，清理钢包，保证钢包安全；检查透气砖的透气性，清理钢包，保证钢包安全；（2）钢包烘烤至钢包烘烤至1200；（3）将钢包移至出钢工位，向钢包内加入合成渣料；将钢包移至出钢工位，向钢包内加入合成渣料；（4）按按照照初初炼炼炉炉最最后后一一个个钢钢样样向向钢钢包包内内加加入入合合金金及及脱脱氧剂，以便进行初步合金化并使钢水初步脱氧；氧剂，以便进行初步合
18、金化并使钢水初步脱氧；（5）准备挡渣或无渣出钢。准备挡渣或无渣出钢。3.2初炼炉出钢初炼炉出钢（1）根据不同钢种、加入的渣料量和合金量确定出钢温度。根据不同钢种、加入的渣料量和合金量确定出钢温度。出出钢钢温温度度应应当当在在液液相相线线温温度度基基础础上上考考虑虑渣渣料料、合合金金料料的的加加入入引引起起的的温温降降和和LF的的升升温温能能力力，再再根根据据炉炉容容的的大大小小适适当当增增加一定的温度，以备运输过程的温降；加一定的温度，以备运输过程的温降；（2）注意要尽可能完全挡渣；注意要尽可能完全挡渣；（3）需需要要深深脱脱硫硫的的钢钢种种在在出出钢钢过过程程中中可可以以向向出出钢钢钢钢流流
19、中中加加入入合成渣料；合成渣料；（4）当钢水出至三分之一时，开始吹氩搅拌。当钢水出至三分之一时，开始吹氩搅拌。一一般般50t以以上上的的钢钢包包的的氩氩气气流流量量可可以以控控制制在在200L/min左左右右，使钢水合成渣、合金充分混合；使钢水合成渣、合金充分混合；（5）当钢水出至四分之三时将氩气流量降至当钢水出至四分之三时将氩气流量降至100L/min左右，左右，以防过度降温。以防过度降温。3.3造渣造渣在炉外精炼过程中，通过合理地造渣，在炉外精炼过程中，通过合理地造渣，1）可以达到脱硫、脱氧、脱磷甚至脱氮的目的；可以达到脱硫、脱氧、脱磷甚至脱氮的目的；2）可以吸收钢中的夹杂物；可以吸收钢中
20、的夹杂物；3）可以控制夹杂物的形态；可以控制夹杂物的形态；4）可可形形成成泡泡沫沫渣渣（或或称称为为埋埋弧弧渣渣）淹淹没没电电弧弧，提提高高热热效效率率，减减少耐火材料侵蚀。少耐火材料侵蚀。因此，在精炼工艺中，要特别重视造渣。因此，在精炼工艺中，要特别重视造渣。钢包进站后，应尽快造渣、通电升温，促进尽快成渣。以钢包进站后，应尽快造渣、通电升温，促进尽快成渣。以加强精炼效果。加强精炼效果。3.3.1埋弧渣埋弧渣 泡沫渣的作用：泡沫渣的作用：1）提高功率因素，降低吨钢提高功率因素，降低吨钢电耗电耗；2）减减少少热热损损失失，提提高高热热效效率率（从从30%提提高高到到60%）；）；3）减减少少电电
21、弧弧对对炉炉衬衬的的侵侵蚀蚀，提提高高炉炉衬衬使使用用寿寿命；命；4）泡泡沫沫渣渣操操作作能能改改善善冶冶炼炼条条件件，提提高高钢钢液液洁洁净度净度。LF埋弧精炼有两种方式：埋弧精炼有两种方式：1）靠靠增增大大渣渣量量、提提高高渣渣厚厚达达到到埋埋弧精炼的目的；弧精炼的目的；2）通通过过加加入入发发泡泡剂剂，使使基基础础渣渣体体积积膨膨胀胀、厚厚度度增增加加，达达到到埋埋弧弧精精炼炼的的目的。目的。影响影响LF炉埋弧渣操作的因素炉埋弧渣操作的因素n电弧长度n炉渣气泡性能（气泡指数：气体在渣中的停留时间）n气源：化学反应，发泡剂LF的弧长与弧电压有关的弧长与弧电压有关,可由下式估算可由下式估算:
22、Larc=(Uarc-)/式中式中:电弧阴极区和阳极区电压降的和，实测值是电弧阴极区和阳极区电压降的和，实测值是1020V，该值随电极和炉渣的不同而改变；该值随电极和炉渣的不同而改变；弧柱中的电位梯度，弧柱中的电位梯度，V/mm，对，对LF精炼期可取精炼期可取1.1。还还有有人人提提出出1600时时碱碱性性渣渣情情况况下下电电弧弧长长度度可可通通过过下下式式进行计算：进行计算：Larc=(Uarc-9)/8.4(1)弧长弧长正常情况下，渣层厚度为弧长的正常情况下，渣层厚度为弧长的两倍时，两倍时，热效率较好热效率较好。LF的渣厚应保持一定的厚度，通的渣厚应保持一定的厚度，通常渣厚达到电弧长的两倍
23、时可常渣厚达到电弧长的两倍时可实现埋实现埋弧弧。(2)衡量炉渣泡沫化的指标衡量炉渣泡沫化的指标炉渣泡沫化指数（炉渣泡沫化指数（foamingIndex):,s炉渣总高度减去未吹气时炉渣的高度，炉渣总高度减去未吹气时炉渣的高度，cm；所吹气体流量，所吹气体流量，cm3/s；容器截面积，容器截面积，cm2；气体在炉渣中的表观速度，气体在炉渣中的表观速度，cm/s；气体在炉渣中的实际速度，气体在炉渣中的实际速度，cm/s；泡沫化炉渣的高度，泡沫化炉渣的高度，cm；炉渣中起泡率炉渣中起泡率。式中：式中：可见，可见，炉渣泡沫化指数为气体穿过泡沫层的平均停留时间。炉渣泡沫化指数为气体穿过泡沫层的平均停留时
24、间。图 炉渣起泡指数与炉渣物性值之间的实验关系=0.98634要使炉渣泡沫化：要使炉渣泡沫化：1）是要保证精炼基础渣有适宜的物理性质，是要保证精炼基础渣有适宜的物理性质，即较大的粘度，较小的表面张力，适宜的碱度。即较大的粘度，较小的表面张力，适宜的碱度。2）要有足够的气源要有足够的气源A、电极与炉渣反应电极与炉渣反应,氩气搅拌提供一部分氩气搅拌提供一部分气源；气源；B、可通过外加发泡剂产生气体。可通过外加发泡剂产生气体。(3)发泡剂的选择：发泡剂的选择：发发泡泡剂剂的的选选择择考考虑虑要要有有良良好好气气源源，同同时时又能促进精炼操作。又能促进精炼操作。发泡剂的种类发泡剂的种类：1）碳碳酸酸盐
25、盐：常常用用的的有有石石灰灰石石、白白云云石石和和工业碱，在高温下主要发生以下反应：工业碱，在高温下主要发生以下反应：CaCO3=CaO+CO2MgCO3=MgO+CO2Na2CO3=Na2O+CO22）碳及含碳化合物：）碳及含碳化合物：常常见见的的有有焦焦碳碳、碳碳化化硅硅和和电电石石。由由于于LF炉炉开开始始阶阶段段钢钢中中氧氧和和渣渣中中（FeO）均均较较高高，这些物质将与炉渣起反应：这些物质将与炉渣起反应：C+(FeO)=Fe+COSiC+3(FeO)=3Fe+(SiO2)+COCaC2+3(FeO)=3Fe+(CaO)+2CO化合物化合物CaCO3MgCO3Na2CO3SiCCaC2
26、C体积体积20.426.721.15670187100g发泡剂产生的气体体积比较发泡剂产生的气体体积比较/NL从从实实验验研研究究结结果果看看，碳碳酸酸盐盐在在高高温温下下的的分分解解速度快，反应时间短，且产生的气体体积也较少。速度快，反应时间短，且产生的气体体积也较少。采采用用以以SiC和和CaC2为为主主的的发发泡泡剂剂发发泡泡效效果果较较好好。但相对比较但相对比较CaC2发泡效果更好。发泡效果更好。以以SiC和和CaC2混混合合型型的的发发泡泡剂剂具具有有最最好好的的发发泡泡效果。效果。值得说明的是：值得说明的是：尽尽管管CaC2具具有有良良好好的的发发泡泡效效果果，但但运运输输和保存比
27、较困难。和保存比较困难。且且SiC和和CaC2型型的的发发泡泡剂剂在在渣渣中中氧氧化化铁铁含含量量较较高高时时（LF通通电电造造渣渣前前期期）发发泡泡效效果果显显著著，而而当当钢钢、渣渣中中氧氧含含量量较较低低（LF后后期期）即即到到脱脱氧后期其发泡能力将受到明显限制。氧后期其发泡能力将受到明显限制。对对于于低低硅硅钢钢还还要要注注意意发发泡泡剂剂中中SiC及及渣渣中中SiO2被还原造成的被还原造成的钢水增硅钢水增硅问题。问题。渣厚随时间的变化曲线渣厚随时间的变化曲线统计表明，某厂统计表明，某厂LF实现全程埋弧操作后，可使实现全程埋弧操作后，可使LF处理处理的吨钢电耗和电极消耗分别下降的吨钢电
28、耗和电极消耗分别下降12.5%和和26.6%，而钢包的平，而钢包的平均使用寿命可提高均使用寿命可提高26.8%。3.3.2炉渣脱硫炉渣脱硫脱硫的问题就目前水平而言已经解决。脱硫的问题就目前水平而言已经解决。日日本本某某厂厂通通过过炉炉外外精精炼炼的的有有关关操操作作已已可可将将钢钢中中的硫降到的硫降到2ppm的水平。的水平。脱脱硫硫应应保保证证炉炉渣渣的的高高碱碱度度、强强还还原原性性即即渣渣中中自自由由CaO含含量量要要高高；渣渣中中（FeO+MnO）%要要充充分分低低，一般小于一般小于0.5%是十分必要的。是十分必要的。从从热热力力学学的的角角度度讲讲，温温度度高高有有利利于于脱脱硫硫反反
29、应应的的。而而且且较较高高的的温温度度可可以以造造成成更更好好的的动动力力学学条条件件而而加加快快脱硫反应。脱硫反应。要使钢水脱硫，首先必须使钢水要使钢水脱硫，首先必须使钢水充分脱氧充分脱氧。此此时时钢钢中中的的铝铝含含量量应应当当高高于于0.02%。这这时时可可以以保证不高于保证不高于24ppm。经经 常常 使使 用用 的的 脱脱 硫硫 合合 成成 渣渣 是是 4550%CaO，1020%CaF2，515%Al，05%SiO2。过过多多的的SiO2会会降降低低炉炉渣渣的的脱脱硫硫能能力力，但但是是它它却却可可以以降降低低炉炉渣渣的的熔熔点点，使使炉炉渣渣尽尽快快参参加加反反应应，起起到到对对
30、脱脱硫硫有有利利的的作作用用。只只要要不不超超过过5%就就不不会会对对脱脱硫硫造造成不利影响。成不利影响。LF炉脱硫的热力学及动力学分析炉脱硫的热力学及动力学分析 LF炉渣金脱硫反应热力学计算公式的导出 热力学计算对应的基本工艺条件 精炼终点渣金硫的平衡分配比及钢水硫含量的计算与分析 LF精炼过程脱硫的动力学分析渣金脱硫反应方程渣金脱硫反应方程对于CaO基的精炼渣:炉渣的硫容量及其与光学碱度的关系炉渣的硫容量及其与光学碱度的关系LF炉钢水硫含量计算炉钢水硫含量计算渣金硫的平衡分配比与硫容量的关系渣金硫的平衡分配比与硫容量的关系可见，影响渣金硫的平衡分配比的因素包括可见，影响渣金硫的平衡分配比的
31、因素包括炉渣碱度炉渣碱度（）、）、钢水中的活度系数钢水中的活度系数（fS）、）、钢水的平衡氧活度钢水的平衡氧活度（ao）和和温度温度（T/K）。）。其中炉渣光学碱度可根据炉渣成分计算得到，而活度系数（其中炉渣光学碱度可根据炉渣成分计算得到，而活度系数（fS）可由钢水成分计可由钢水成分计算得到（在低硫含量下算得到（在低硫含量下fS1）。）。钢水的平衡氧活度钢水的平衡氧活度可由下面两种途径来计算：可由下面两种途径来计算：（A）由与钢水氧活度平衡的炉渣中（由与钢水氧活度平衡的炉渣中（FeO）含量来计算，根含量来计算，根据渣金氧平衡可得据渣金氧平衡可得：1873K下，下，CaO-SiO2-Al2O3-
32、MgO四元精炼渣系中氧化铁的四元精炼渣系中氧化铁的活度系数活度系数(FeO)的实验回归方程为的实验回归方程为：1873K下，下，CaO-SiO2-Al2O3-MgO四元精炼渣系中四元精炼渣系中Al2O3的活度由以下回归方程表示的活度由以下回归方程表示：（B）对于铝镇静钢，钢液中氧活度主要由铝含量控制。对于铝镇静钢，钢液中氧活度主要由铝含量控制。由由Al-O平衡反应可得：平衡反应可得：渣中（渣中（FeO）含量对渣金间硫的平衡分配比的影响含量对渣金间硫的平衡分配比的影响钢中溶解铝含量对钢水平衡氧活度及渣金硫的钢中溶解铝含量对钢水平衡氧活度及渣金硫的平衡分配比的影响平衡分配比的影响炉渣成分对光学碱度
33、和硫的平衡分配比的影响炉渣成分对光学碱度和硫的平衡分配比的影响渣量对渣量对LF精炼终点钢水硫含量的影响精炼终点钢水硫含量的影响钢水原始硫含量对精炼终点钢水硫含量的影响钢水原始硫含量对精炼终点钢水硫含量的影响渣中原始硫含量对精炼终点钢水硫含量的影响渣中原始硫含量对精炼终点钢水硫含量的影响（1）控制炉渣成分，提高炉渣碱度。控制炉渣成分，提高炉渣碱度。为为此此，炉炉渣渣中中SiO2的的含含量量要要控控制制在在10%以以下下，最最好达到好达到5%的水平。的水平。为为了了对对于于特特殊殊场场合合，可可以以添添加加BaO，Na2O，Li2O等碱度更高的组元。等碱度更高的组元。（2）强化对炉渣和钢水的脱氧。
34、强化对炉渣和钢水的脱氧。向向 炉炉 渣渣 中中 加加 入入 扩扩 散散 脱脱 氧氧 剂剂 ， 使使 渣渣 中中（FeO+MnO）含量达到含量达到1%甚至甚至0.5%以下。以下。控控制制钢钢中中酸酸溶溶铝铝含含量量，使使钢钢水水中中氧氧活活度度控控制制在在1.010-3以下。以下。LF炉冶炼超低硫钢的工艺条件炉冶炼超低硫钢的工艺条件 （3）较较高高的的精精炼炼温温度度和和良良好好的的底底吹吹氩氩搅搅拌拌工工艺也是重要脱硫工艺条件。艺也是重要脱硫工艺条件。（4）对对炉炉渣渣和和钢钢水水的的原原始始硫硫含含量量进进行行限限制制，同同时时也也保保证证相相应应的的渣渣量量，必必要要时时可可进进行行换换渣
35、渣操作。操作。LF炉冶炼超低硫钢的工艺条件炉冶炼超低硫钢的工艺条件 渣金间脱硫反应的动力学方程LF精炼过程脱硫的动力学分析精炼过程脱硫的动力学分析提高提高LF精炼过程脱硫速度的措施精炼过程脱硫速度的措施 提高精炼温度 加强底吹Ar搅拌 提高渣金界面硫的平衡分配比 高碱度炉渣高碱度炉渣 加强炉渣和钢水的脱氧加强炉渣和钢水的脱氧3.3.3LF炉内脱氧炉内脱氧 LFLF炉过程中炉过程中AlAl、SiSi、MnMn等金属脱氧等金属脱氧剂与钢液中氧作用，使钢中氧含量减少。剂与钢液中氧作用，使钢中氧含量减少。此反应进行得越彻底，则钢的质量越高。此反应进行得越彻底，则钢的质量越高。脱氧剂脱氧剂: :AlAl
36、、SiSi、MnMn、CaCa、BaBa等元素及复等元素及复合脱氧剂；合脱氧剂；脱氧方法：脱氧方法：扩散脱氧、沉淀脱氧（块状、扩散脱氧、沉淀脱氧（块状、线状或包芯线）线状或包芯线）可见：在高铝砖钢包中，用铝脱氧可使钢中的氧含量降可见：在高铝砖钢包中，用铝脱氧可使钢中的氧含量降到到12ppm；加入铝加入铝30min、加入硅加入硅50min可以达到铝可以达到铝-氧与硅氧与硅-氧表观平衡；从氧表观平衡；从100ppm到表观平衡、用铝脱氧的速度为到表观平衡、用铝脱氧的速度为2.8ppm/min，高于硅的脱氧速度高于硅的脱氧速度1.6ppm/min。 1高铝砖 2氧化锆砖可见：钢可见：钢中总氧由中总氧由
37、45减减至至15ppm时钢时钢中氧化物夹杂中氧化物夹杂的尺寸数量及的尺寸数量及评级都降低，评级都降低，当氧含量低于当氧含量低于20ppm时，有时，有希望可以完全希望可以完全去除大于去除大于12.5m的夹杂的夹杂物。物。夹杂物变形处理n处理方法：喂CaSi线,改善夹杂状态12Ca+11Al2O3(s)=12CaO.7Al2O3+8Aln处理时间:精炼结束,上连铸前n控制参数:Ca/Al比n新的处理剂:FeCa线;CaBaSi;MgAl线渣系与脱氧和钢中夹杂物的关系渣系与脱氧和钢中夹杂物的关系炉渣与脱氧及其夹杂物的关系夹杂物的变形能力与其成分的关系炉渣与钢液的平衡反应钢液与夹杂物的平衡反应炉渣吸收
38、夹杂物的能力炉渣与脱氧及其夹杂物的关系 转炉终点钢水低氧位控制技术 档渣出钢技术 l 转炉：档渣帽，档渣球，气动档渣，多棱锥档渣 炉渣改性技术 l 降低渣中（FeO）+(MnO)含量 l 提高炉渣吸收Al2O3夹杂物的能力 优化脱氧工艺 l 碳脱氧技术，真空碳脱氧技术 l 复合脱氧剂 l 优化脱氧剂的加入顺序 钙处理夹杂物变性技术 钢包、中间包和结晶器控流技术 钢包、中间包和结晶器惰性气体保护浇注 低氧位耐火材料的应用 对于 MnO-Al2O3-SiO2 三元系夹杂物 ,具有良好变形能力的夹杂物组成分布在锰铝榴石 (3MnOAl2O33SiO2 )及其周围的低熔点区 ,在该区域内 Al2O3/
39、(Al2O3+SiO2 +MnO)变化在 15%30 %。 在CaO-Al2O3-SiO2三元系夹杂物中 ,钙斜长石 (CaOAl2O3 2SiO2)与鳞石英和假硅灰石 (CaOSiO2)相邻的周边低熔点区有良好的变形能力。具有良好变形能力的夹杂物组成具有良好变形能力的夹杂物组成炉渣与钢液的平衡反应炉渣与钢液的平衡反应n(CaO)=Ca+On(Al2O3)=2Al+3On(SiO2)=Si+2On(MnO)=Mn+On(MgO)=Mg+O光学碱度与全氧含量的关系光学碱度与全氧含量的关系钢液与夹杂物的平衡反应钢液与夹杂物的平衡反应n3Ca+2Al+3O=3CaOAl2O3(l)n12Ca+14A
40、l+33O=12CaO7Al2O3(l)n6Al+2Si+13O=3Al2O32SiO2(S)nCa+Si+3O=CaOSiO2(S)nCa+2Al+2Si+8O=CaOAl2O32SiO2(S)n2Ca+2Al+Si+7O=2CaOAl2O3SiO2(S)CaO-Al2O3相图相图钢液中钢液中Ca、Al含量与夹杂物组成的平衡关系含量与夹杂物组成的平衡关系3CaOAl2O3生成区12CaO7Al2O3生成区固态脱氧产物生成区炉渣与夹杂物之间的相互作用炉渣与夹杂物之间的相互作用熔渣吸收夹杂物的能力熔渣吸收夹杂物的能力钢液熔渣夹杂物s-im-im-s熔渣吸收夹杂物的能力熔渣吸收夹杂物的能力n取决于
41、熔渣、钢液和夹杂物三者之间的界面张力的大小n钢液和夹杂物之间的界面张力越大，熔渣和夹杂物之间的界面张力越小，则夹杂物越容易从钢液中分离被熔渣所吸收n Al2O3夹杂物容易被铝酸钙熔渣所吸收，因为两者之间的界面张力很小全氧含量随全氧含量随Al2O3含量的变化情况含量的变化情况举例：重轨钢Al2O3含量对夹杂物的总数的影响含量对夹杂物的总数的影响举例：重轨钢图图5.7Al2O3含量对夹杂物的总面积的影响含量对夹杂物的总面积的影响举例：重轨钢不同不同Al2O3含量下夹杂物的尺寸分布情况含量下夹杂物的尺寸分布情况举例：重轨钢精炼渣对夹杂物成分的影响精炼渣对夹杂物成分的影响 举例：重轨钢精炼渣对夹杂物成
42、分的影响精炼渣对夹杂物成分的影响举例：重轨钢3.3.4LF炉快速成渣和高效精炼炉快速成渣和高效精炼LF炉存在的主要缺点是精炼时间长，特别在BOF-LF-CC流程中，LF炉已成为实现多炉连浇的瓶颈原因：原因：n出钢时炉渣改质或同时随钢流加入精炼渣，实现LF炉造渣和脱氧前移n采用低熔点的预熔渣实现快速造渣n高的钢包温度、良好的保温和大功率供电措施：措施：3.3.5精炼渣成分设计与生产精炼渣成分设计与生产精炼渣的成分和理化指标设计精炼渣的成分和理化指标设计设计原则：设计原则：n精炼设备和功能要求n钢种及其质量要求n流程时间节奏要求n成本要求n环境要求LF精炼基本渣系及生产方法精炼基本渣系及生产方法化
43、学成分化学成分：nCaO-CaF2基nCaO-Al2O3基nCaO-Al2O3-SiO2基物理状态物理状态：n机械混合n烧结n预熔型（竖炉法、电熔法）电熔法生产精炼渣设备国内外几种精炼渣的组成（%）电熔铝酸钙渣系电熔铝酸钙渣系用途用途n用于钢水炉外精炼脱硫处理，吸收钢中Al2O3夹杂物等使钢水得到净化的效果。主要适合于铝镇静钢，如碳素结构钢、合金结构钢和深冲钢等。可以在LF炉和RH精炼装置上使用。若制成粉剂还可以用于钢水喷粉脱硫。电熔铝酸钙渣系电熔铝酸钙渣系成分品种成分品种CaOAl2O3SiO2TiO2Fe2O3MgOP、SCCaF2DRCA149-5440-453.52.82.02.00.
44、060.1-DRCA247-5240-456.02.82.02.00.060.1-DRCA350-5530-353-72.82.02.00.100.152-5DRCAM547-5341-463.52.02.0520.06.06-物理化学特征物理化学特征物相物相n前 二 种 渣 的 物 相 以 12CaO7Al2O3为 主 ， 少 量3CaOAl2O3。 后 两 种 同 时 具 有 12CaO7Al2O3和3CaOAl2O3，并有少量其它相。熔化温度熔化温度(熔点熔点)n在1300-1365范围内。粒度：粒度：n通常为1-30mm。也可以根据用户要求的粒度进行生产。包装包装n采用塑料复合编织袋，
45、每包1000kg包装。也可以根据用户需要采用其它形式包装。电熔铝酸钙渣系主要特点电熔铝酸钙渣系主要特点n炉渣的纯净度高，化学成分均匀、物相稳定、熔点低，成渣速度快，可大幅度地缩短精炼时间，提高钢水的洁净度。n脱硫和脱氧速度快，可有效迅速地吸收钢水中的硫化物和氧化物夹杂物。n不含氟或少量含氟、不侵蚀炉衬和钢包，有效地防止氟对环境的污染。n结构致密、不吸水、便于储运仓贮。n由于呈颗粒状，不粉化，不挥发，可显著减少对钢铁厂粉尘污染。n与其它同类产品（烧结型和冲天炉产品）相比，本产品具有物相和化学成分稳定，杂质少（基本不含氢、氮、碳等杂质），使用时炉渣的物理化学性能稳定，从而保证稳定的精炼工艺和良好的
46、冶金效果，有利于提高钢材品质和降低生产成本。在在LF炉上的实际使用效果炉上的实际使用效果n实现埋弧操作。大幅地提高了炉子的热效率即升温速度加快，同时大幅地减轻了电弧对炉衬的辐射，显著提高了包衬寿命。n高的脱硫率。平均脱硫率70%，最高为90%。而且可以实现超低硫钢的冶炼。在原始硫含量小于0.01%时，可使钢水硫含量可到达20ppm水平。n良好的脱氧能力和吸收非金属夹杂物的能力，吸收率达95%以上。n采用无氟渣和低氟渣配方有效地减轻了氟对环境的污染。n显著降低炼钢生产成本。由于钢包衬寿命显著提高，热效率增加，使得耐材消耗和电耗明显降低。另外钢的产品质量提高进一步提高了产品的附加值。（1）成分的控
47、制和微调）成分的控制和微调LF具备合金化的功能，使得钢水中的具备合金化的功能，使得钢水中的C、Si、Mn、Cr、Al、Ti等元素的含量都能得到控制和微等元素的含量都能得到控制和微调，而且易氧化元素的收得率也比较高。调，而且易氧化元素的收得率也比较高。LF控制钢中元素的范围如下：控制钢中元素的范围如下：CMn、Si、AlSCrTiN0.010.020.040.010.0250.0053.4成分和温度微调成分和温度微调（2）温度的控制和微调）温度的控制和微调LF的温度可控制在的温度可控制在2.5。LF炉加热期间应采用低电压、大电流炉加热期间应采用低电压、大电流操作。操作。在加热初期，炉渣尚未熔化好
48、，加热在加热初期，炉渣尚未熔化好，加热速度应该慢一些。可以采用低功率供电。速度应该慢一些。可以采用低功率供电。炉渣熔化实现埋弧后，可以以较大的炉渣熔化实现埋弧后，可以以较大的功率供电。功率供电。LF精炼期间精炼期间搅拌的目的搅拌的目的是：是：1）均匀钢水成分和温度均匀钢水成分和温度2）加快传热和传质加快传热和传质3）强化钢渣反应强化钢渣反应4）加快夹杂物去除加快夹杂物去除3.5搅拌搅拌脱硫期间：脱硫期间：为加强钢渣混合和搅拌，应采用大功率为加强钢渣混合和搅拌，应采用大功率搅拌。搅拌。加热后加热后，从脱硫角度出发应使用大的搅，从脱硫角度出发应使用大的搅拌功率。拌功率。对深脱硫工艺对深脱硫工艺，搅
49、拌功率应当控制在，搅拌功率应当控制在300500W/t之间。之间。脱硫后脱硫后，应采用弱搅拌，以利于去除夹，应采用弱搅拌，以利于去除夹杂物。杂物。脱氧期间：脱氧期间：过去采用大功率搅拌，目前为了降低过去采用大功率搅拌，目前为了降低全氧含量，通常在精炼结束后采用弱搅全氧含量，通常在精炼结束后采用弱搅拌，将搅拌功率控制在拌，将搅拌功率控制在3050W/t之间。之间。LF炉加热阶段：炉加热阶段：不采用大功率。功率较大会引起电不采用大功率。功率较大会引起电弧的不稳定。搅拌功率可以控制在弧的不稳定。搅拌功率可以控制在3050W/t。3.6精炼钢包耐火材料与寿命精炼钢包耐火材料与寿命n耐材耐材品种品种1)
50、1)渣线用镁碳砖渣线用镁碳砖, , 其它用高铝砖其它用高铝砖; ;2)2)镁白云石砖镁白云石砖: : 适合于洁净钢冶炼适合于洁净钢冶炼. .n提高耐火材料寿命的措施提高耐火材料寿命的措施1) 1) 合理供电合理供电( (弧长控制弧长控制, , 合理工作点合理工作点, ,提高升温速度提高升温速度) )2) 2) 埋弧操作埋弧操作3) 3) 合理渣系合理渣系: : CaOCaO-Al-Al2 2O O3 3渣系渣系4) 4) 高效精炼高效精炼5)5)耐材质量耐材质量4LF炉热效率的理论分析炉热效率的理论分析LF炉能量平衡示意图炉能量平衡示意图Pe变压器输出的有功功率；变压器输出的有功功率；Pr线路
51、（短网）损失的电能；线路（短网）损失的电能；Parc电弧功率；电弧功率；Par损失的电弧功率；损失的电弧功率；Qab进进入入渣渣钢钢熔熔池池中中的的电电弧弧热热量；量；Qbath滞留在熔池中的热能；滞留在熔池中的热能；Qch用用于于渣渣料料、合合金金熔熔化化升升温温热；热；Qm钢水、炉渣的升温热；钢水、炉渣的升温热；Qls通过炉衬损失的热量；通过炉衬损失的热量；Qln炉衬的蓄热；炉衬的蓄热；Qsa由渣面损失的热量；由渣面损失的热量；Qg炉气带走的热量；炉气带走的热量；Qsl由渣面散发出的热量；由渣面散发出的热量；Qshell由由包包壳壳与与周周围围大大气气的的热热交换而损失的热量交换而损失的热
52、量LF炉几个能量利用率的定义炉几个能量利用率的定义（1）LF炉的电效率E（2）LF炉电弧的传热效率arc （3）熔池的热效率bath （4）LF炉总的热效率或总的能量利用率LF 电弧埋入炉渣中的行为特征电弧埋入炉渣中的行为特征电弧燃烧的稳定性显著提高电弧燃烧的稳定性显著提高炉渣的磁屏蔽效果炉渣的磁屏蔽效果炉渣对电弧等离子体成分的影响炉渣对电弧等离子体成分的影响炉渣对电弧柱电位梯度的影响炉渣对电弧柱电位梯度的影响电电弧弧传传热热交流电弧传热机理交流电弧传热机理(正半周正半周)交流电弧传热机理交流电弧传热机理(负半周负半周)LF炉电弧的传热行为炉电弧的传热行为（1）电弧柱向钢液的传热量）电弧柱向钢
53、液的传热量（2）弧柱向侧面的传热量）弧柱向侧面的传热量 （3）炉渣（包括部分钢液）吸收的热量）炉渣（包括部分钢液）吸收的热量 ， 其中其中钢液和炉渣总的吸热量钢液和炉渣总的吸热量LF炉运行电抗模型炉运行电抗模型运行电抗模型运行电抗模型:二次侧相电压运行时为：二次侧相电压运行时为：150tLF炉炉13级电压下的运行电气特性曲线（级电压下的运行电气特性曲线（Tap13，335V）1 1电效率，电效率，2 2功率因数功率因数coscos 3 3表观功率表观功率S S4 4电弧电压电弧电压U Uarcarc5 5操作电抗操作电抗X Xopop6 6有功功率有功功率Pe Pe 7 7电弧功率电弧功率P
54、Parcarc8 8无功功率无功功率Q Q9 9耐材消耗指数耐材消耗指数R RE E1010短路电抗短路电抗XsXs电弧功率随运行电流的变化曲线电弧功率随运行电流的变化曲线合理供电制度的确定合理供电制度的确定最快速升温电流经济电流最快速升温电流最快速升温电流进入熔池的电弧热量进入熔池的电弧热量Qarc最大最大熔池钢水升温速度最大熔池钢水升温速度最大最快速升温工作点最快速升温工作点经济电流经济电流 在在LFLF炉的能量平衡中，电效率和电炉的能量平衡中，电效率和电弧的传热效率是相互关联的。要使综合弧的传热效率是相互关联的。要使综合效果达到最佳，必须使两者效率的乘积效果达到最佳，必须使两者效率的乘积
55、达到最大：达到最大： 式中式中eaea称之为输入熔池的电热效率。称之为输入熔池的电热效率。定义当电热效率为最大时的电流为经济电流定义当电热效率为最大时的电流为经济电流。经济电流工作点经济电流工作点热效率分析热效率分析在新钢包中，在新钢包中，A=2.469，B=0.5871，C=10.86，E=-4.3791+0.0027T初始（若E0.59则取E=0.59）；在周转包中，在周转包中，A=2.569，B=0.3755，C=10.84，E=-4.3481+0.0027T初始（若E0.59则取E=0.59）。不同钢包状态及通电级数下的平均升温速率：不同钢包状态及通电级数下的平均升温速率：影响钢水升温
56、的主要因素影响钢水升温的主要因素进入熔池中的电弧热量钢包状态钢水浸泡时间钢水温度表表实测钢水温升速度与计算钢水温升速度的比较实测钢水温升速度与计算钢水温升速度的比较提高提高LF炉热效率的主要技术措施炉热效率的主要技术措施（1）优优化化供供电电制制度度，提提高高电电效效率率和和电电弧的传热效率弧的传热效率（2）加加强强钢钢包包烘烘烤烤和和实实施施钢钢包包周周转转的的优化优化（3）减少热停时间，缩短精炼周期减少热停时间，缩短精炼周期5电极消耗研究电极消耗研究LF炉电极消耗机理及模型研究炉电极消耗机理及模型研究1.研究的目的和意义研究的目的和意义2.LF炉精炼过程电极消耗机理及模型研究炉精炼过程电极
57、消耗机理及模型研究3.LF炉电极消耗的计算炉电极消耗的计算4.降低电极消耗的措施降低电极消耗的措施电极消耗分类电极消耗分类电极消耗机理电极消耗机理端部消耗侧面消耗折断消耗电极端部消耗示意图电极端部消耗示意图A1电弧行为电弧行为引起端部消引起端部消耗主要区域耗主要区域A2电弧行电弧行为引起端部为引起端部消耗的次要消耗的次要区域区域E钢、渣侵钢、渣侵蚀区域蚀区域端部消耗端部消耗由于由于电弧的高温使前端部石墨升华即蒸发电弧的高温使前端部石墨升华即蒸发因热应力使其崩裂即热剥落因热应力使其崩裂即热剥落由于钢水和炉渣的侵蚀使石墨溶解或发生化学反应由于钢水和炉渣的侵蚀使石墨溶解或发生化学反应C +（FeO）
58、= CO + Fe C +（MnO）=CO + Mn2C + （SiO2）= 2CO + Si 3C +（CaO）=CO + CaC2侧面消耗侧面消耗石墨电极表面将与炉气发生以下反应石墨电极表面将与炉气发生以下反应2C+O2=2CO C+CO2=2CO 大气中石墨氧化消耗速度与温度的关系大气中石墨氧化消耗速度与温度的关系电极侧面消耗影响因素电极侧面消耗影响因素电电极极周周围围的的炉炉气气组组成成（特特别别是是O2浓度）浓度）电极周围的气体流速电极周围的气体流速电极表面温度电极表面温度电极材质（特别是密度）电极材质（特别是密度）折断消耗折断消耗电极断裂是电极断裂是LF炉操作中突然发生的炉操作中突
59、然发生的事故，可分为高位断裂和低位断裂两种事故，可分为高位断裂和低位断裂两种情况。高位断裂通常发生在电极柱的最情况。高位断裂通常发生在电极柱的最高接头或接头座处，也就是电极把持器高接头或接头座处，也就是电极把持器的接续部位。低位断裂是电极下端尤其的接续部位。低位断裂是电极下端尤其在接头处常由于局部氧化而变细，在外在接头处常由于局部氧化而变细，在外力作用下发生断裂。在这种情况下，为力作用下发生断裂。在这种情况下，为了避免电极端头无意中掉进熔池而增碳，了避免电极端头无意中掉进熔池而增碳，通常先被人工打掉。通常先被人工打掉。同一电压等级下电流大小对电极消耗的影响同一电压等级下电流大小对电极消耗的影响
60、通电时间对电极消耗的影响通电时间对电极消耗的影响非通电时间对电极消耗的影响非通电时间对电极消耗的影响6、LF精炼与钢种精炼与钢种6.1合金钢的分类 调质钢 机械制造 表面硬化 合金结构钢 超高强度钢 易切削钢 弹簧钢 冷塑性成型钢 轴承钢 高速工具钢 刃具钢 一般刃具钢 用途 合金工具钢 量具钢 冷作模具钢 模具钢 热作模具钢 不锈耐热钢 耐热钢 特殊用途钢 耐磨钢 电工钢 低温用钢6.2 6.2 转炉炉+ +LF+VDLF+VD工艺适宜的钢种工艺适宜的钢种nC0.05%, C0.05%, 通常在通常在0.1%0.1%以上以上( (LFLF炉易增碳炉易增碳););（如（如果采取特殊工艺也可冶炼
61、超低碳钢）果采取特殊工艺也可冶炼超低碳钢）nN N含量要求不严格的钢种含量要求不严格的钢种, , 电弧加热易增氮电弧加热易增氮; ;n合金含量合金含量5%5%的的低合金钢低合金钢; ;n对氧和硫及其夹杂物含量要求低的钢种对氧和硫及其夹杂物含量要求低的钢种; ;n对温度、成分控制要求严格的钢种；对温度、成分控制要求严格的钢种；n适用钢种：碳结（冷镦钢）、合结钢（齿轮钢、适用钢种：碳结（冷镦钢）、合结钢（齿轮钢、弹簧钢）、轴承钢、塑料模具钢、管线钢、碳弹簧钢）、轴承钢、塑料模具钢、管线钢、碳结钢焊丝钢、碳素工具钢、易切削钢结钢焊丝钢、碳素工具钢、易切削钢钢类 质量特点及要求冶炼方法碳结钢保证常规机
62、械性能转炉（电炉）+吹Ar电炉/转炉转炉+ +LFLF碳工钢气体敏感性强钢锭易出现针状气孔中心裂纹；要保证硬度耐腐性及均匀性电炉（或转炉、平炉）+吹Ar合金结构钢淬透性气体夹杂物机械性能转炉电炉+钢包吹Ar电炉/转炉转炉+ +LFLF轴承钢夹杂物碳化物偏析电炉+LF+VD+MC/CC电炉+VOD/VAD电炉+ASEA-SKF转炉炉+LF+VD+LF+VD不锈钢降碳保铬焊接性耐腐蚀性延展性耐高温表面质量电炉返回吹氧法电炉/转炉+AOD或VOD转炉+RH-OB电/转+转炉（AOD）+VOD高速钢合金工具钢碳偏析硬度热硬性耐腐性高强度耐磨性和一定的韧性电炉白渣工艺电炉+ESR或VAR感应炉+ESR电
63、炉+LF 模具钢耐磨性洁净度组织成分均匀性电炉+LF（+VD）电炉+ESR电工硅钢碳硫气体夹杂物电磁性能转炉+RH电炉+真空处理超级合金精确控制成分组织高纯度高均匀性VIM+VARVIM+ESR等离子精炼（PMR）表表6-1不同钢种钢种冶炼工艺方案选择不同钢种钢种冶炼工艺方案选择6.3 合金结构钢6.3.1结构钢的用途和分类结构钢的用途和分类用途：机械制造，汽车、拖拉机、造船、航空、建筑领域，用于制造承受各种载荷的零件和构件。我国部标中有100多个钢号 机械用结构钢分类 ： 超高强韧钢 工程用结构钢碳素钢、普通低合金钢锰钢45Mn2V,42Mn2V硅锰钢35SiMn42SiMn （1）表面硬化
64、钢低淬透性 含硼钢50B、40MnB，40MnV铬钢40Cr、38CrSi,40CrV锰钼硼钢40MnMoB （2）调质钢铬钼35CrMo （3）弹簧钢中淬透性铬镍40CrNi铬锰40CrMn，30CrMnSi 锰钼钨钢30Mn2MoW 高淬透性 高铬镍钢 30CrNi3，37CrNi3 铬镍钼40CrNiMo铬锰钼40CrMnMo铬镍钨25Cr2Ni4WA 铬镍钨钒 45CrNiMoV机械用结构钢：机械用结构钢：用途：制作各种机械零部件（2）表面硬化钢 表面要求高硬度、高耐磨性（HRC=5663）心部要求足够的柔韧性 低碳渗碳钢（C=0.150.30%）齿轮20Cr，20CrMo，20CrM
65、nTi、 20CrMnB， 20MnVB 大截面，重要用途的零件12CrNi4A18Cr2Ni4WA（曲轴、齿轮） 中碳高频淬火钢 渗氮钢：提高疲劳强度、耐磨性（3）弹簧钢：高的弹性极限、屈强比、抗冲击性和疲劳强度60SiMn、60SiMn，55SiMn，55Si2Mn.广泛应用6.3.2超高强韧钢超高强韧钢屈服点S120kg.f/mm2（1182MN/m2）抗拉强度b140kg.f/mm2（1370MN/m2）K5kg.f-m/cm2（490KJ/m2）用途：航天，航空材料低合金：28Cr3SiNiMoWV（火箭发动机壳体）32CrNi2MoV（薄壁火炮）中合金：4Cr5MoSiV飞机构件和各种摸具(H13)高合金：0Cr15Ni7Mo2Al薄壁构件0Ni18Co12Mo5Ti1Al燃料箱谢谢！欢迎批评指正欢迎批评指正
