【正文】 溫降，并在精煉過程中進行合金微調(diào)；③ LF爐爐蓋的封閉保持爐內(nèi)還原氣氛的功能。④ 儲存鋼水的調(diào)節(jié)作用?？稍贚F爐工位儲備1～2爐鋼水，待后續(xù)鋼水冶煉出來后再進行連鑄作用，從而確保連鑄的順行。其工藝的優(yōu)點是：① 電弧加熱熱效率高，升溫幅度大，控制準確度可達177。5℃；② 具有攪拌和合金化的功能，吹氬攪拌易于實現(xiàn)窄范圍合金成分的控制，提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性；③ 設(shè)備投資少，精煉成本低，適合生產(chǎn)超低硫鋼、超低氧鋼。LF爐內(nèi)處理時，鋼水的化學(xué)成分的變化：① 脫氧。在LF精煉過程中，由于加入(或喂入)脫氧劑，或精煉渣中配有部分脫氧劑，因此有可能同時存在Si脫氧(如加入含Si物料)、Al脫氧(如加入Al)、復(fù)合脫氧劑脫氧(如加入CaSi. FeBaAlSi等)和爐渣(精煉渣)脫氧等幾種方式。使用強脫氧化劑的鋁粒作為終脫氧劑，%～%時鋼中的[O]幾乎全部轉(zhuǎn)變成Al2O3。 精煉時間與鋼中全氧含量的關(guān)系由上圖可知 ,精煉時間的延長鋼中氧含量降低 ,但精煉時間大于 40min 鋼中氧含量的降低趨勢趨緩。同時 ,終點弱攪拌時間大于 5min 具有一定的去氧效果。② 脫硫。熔渣的脫硫能力常用渣中的硫含量與鋼中的硫含量之比 ,即硫的分配系數(shù)(Ls = (%S)/ [S]) 表示。通過批量取樣分析，可得出精煉時間和硫的分配系數(shù)之間的關(guān)系。 LF爐精煉時間與硫在渣鋼間的分配系數(shù)之間的關(guān)系脫硫反應(yīng)：如前所述，目前精煉渣基礎(chǔ)渣系仍以CaOAl203 (SiO2)和CaOCaF2 (SiO2)為主，屬高堿度還原渣。因此精煉渣脫硫反應(yīng)通式可按離子理論寫成:(O2) +[S]= (S2) +[O] △G0=7196538T, 可見，增大渣中(02)、降低鋼中[O]和高溫對脫硫有利。所以，當鋼液中的（FeO）的含量小于10%時，鋼液處于還原性氣氛，極易去除硫，這時可以使得脫硫率達到50%以上。③ [C] + (FeO) = [Fe] + CO,由于（FeO）的含量很小，所以反應(yīng)消耗的碳含量較為穩(wěn)定。但是，由于電極的作用和微合金化時加入的爐料帶入的碳量，所以LF精煉中，極有可能增碳。④ 2[P] + 5(Fe2+) + 8(O2)= 2(PO43) +5[Fe],由于渣中的(O2)含量降低，所以反應(yīng)會向著逆方向進行，從而使磷含量升高，產(chǎn)生“回磷”的現(xiàn)象。⑤ 合金化后的鋼水，在LF吹氬精煉過程中，鋼液中的氮可以不斷地向氬氣泡中擴散，并由氬氣泡帶出鋼液；但是因為初始氮含量不高且形成穩(wěn)定的氮化物，故LF吹氬精煉時，不會有明顯的脫氮效果。同時，由于加入鐵合金帶入氮，雖然大量吹氬，可是鋼液暴露于大氣中，所以會出現(xiàn)增氮的現(xiàn)象。3） ASEA—SKF精煉工藝：由初煉爐（電弧爐）將金屬中的C、P調(diào)至規(guī)格，溫度達到工藝要求，并將合金成分調(diào)至工藝要求水平。在鋼包爐內(nèi)，磁場和真空雙重作用下進行精煉，以提高鋼種的質(zhì)量。ASEA—SKF具有以下的功能：① 脫氣。瑞典SKF公司平均使得[H]，；脫氧，%的混合稀土金屬，%時，可以使得鋼液含氧量低于10ppm；脫氮率僅為10%～20%。② 脫硫。%的石灰，%的混合稀土金屬，%，%；國內(nèi)某廠，在造好高堿度的還原性流動性好的渣時，%～%。③ 非金屬夾雜物。強有力的攪拌，實際上基本消除了宏觀夾雜；含硫量低，鋼液十分潔凈，幾乎沒有硫化物夾雜，橫向沖擊值大大提高；氧化物夾雜也很少，幾乎不存在氧化物宏觀夾雜。④ 鋼水溫度和成分控制。成分穩(wěn)定而均勻，C、Si、Mn及各種合金都能精確地控制在要求的范圍內(nèi)，合金的收得率極高，幾乎為100%；溫度極易控制，能精確控制在規(guī)定溫度下進行，溫降較小，不大于50℃。將ASEA—SKF與LF精煉工藝比較。 ASEASKF和LF的比較精 煉 工 藝50t ASEASKF55t LF精煉性能加熱～℃/min埋弧加熱升溫～4℃/min攪拌1～吹氬攪拌50～100l/min氣氛還原性強還原性爐渣堿性還原渣高堿度還原渣脫氣≤53pa無脫硫35%≥50%均勻成分和溫度有效有效微調(diào)成分可以可以合金收得率90%～95%90%續(xù)上表精煉效果W[O]%20～40ppm10～30ppmW[H]%～不脫潔凈度相 近 設(shè)備費用貴廉價處理時間爐外處理，min120～8030～60加電弧爐，min約30070～100設(shè)備存在的問題設(shè)備復(fù)雜、昂貴，熱點耐火材料侵蝕嚴重高堿度渣對爐襯渣線部分侵蝕嚴重相較于ASEASKF法，現(xiàn)在鋼廠多采用LF+（后續(xù)配套工藝），來實現(xiàn)爐外精煉。結(jié)合上述，可以確定，對于用電弧加熱的爐外精煉工藝宜選用LF爐。4） CASOB精煉工藝：向鋼包內(nèi)噴吹惰性氣體（Ar氣）進行攪拌的工藝（底吹或噴吹法），又被稱為“鋼包吹氬”技術(shù)，最普通也是最簡便的爐外處理工藝，其主要的冶金功能是均勻鋼水成分和溫度，促進夾雜物上浮。提高鋼包吹氬有利于熔池的混勻和夾雜物的上浮，但吹氬強度過大，會導(dǎo)致鋼液露裸，造成二次氧化。為解決這一問題，日本發(fā)明了強吹氬工藝。采用這一工藝將液面吹開后，封閉的浸鐘罩會迅速形成氬氣保護氣氛，這有利于避免鋼水的氧化，稱為CAS（Composition Adjustment by Sealed Argon Bubbling）法。CAS法提高了吹氬的強度，且罩內(nèi)的氬氣氣氛還能使合金的收得率得到提高，并能使鋼包吹氬工藝增加合金微調(diào)的功能。CAS上增設(shè)有頂吹吹氧槍和加鋁丸設(shè)備。通過溶入鋼水內(nèi)Al的氧化發(fā)熱，可以實現(xiàn)鋼水的升溫。CASOB精煉工藝的優(yōu)點為：① 能使鋼液升溫和精確空鋼水溫度。所有爐外精煉設(shè)備中，CAS—OB的升溫最快，6℃～12℃/min，升溫幅度為100℃，鋼水處理的終點溫度波動≤177。5℃。② 能夠促進夾雜物的上浮和提高鋼水的潔凈度，可控制鋼中的酸溶鋁含量≤%，并使鋼水的總氧含量降低20%～40%。③ 能夠精確控制鋼液成分，實現(xiàn)窄范圍的成分控制。Al、Si、Mn等合金的收得率穩(wěn)定，并可提高20%～50%，這有利于實現(xiàn)對鋼液成分的精確控制。④ 可以均勻鋼水的溫度和成分。⑤ 與喂線配合后，可進行夾雜物的變性處理。 LF和CASOB的比較LFCASOB脫氫基本不脫不脫續(xù)上表脫氧20～40不脫脫氮不脫不脫脫硫%不脫脫碳增碳可脫去夾雜約50%增加合金收得率約90%可提高微調(diào)成分可以可以均勻成分和溫度有效有效鋼水溫度升，5～15℃/min升，2～4℃/min處理時間15～25min/周期30～90min/周期由上比較，可以確定選取LF爐作為爐外精煉，在LF爐后將配置脫氣裝置。其選擇如下：5）VD精煉工藝：VD法是在伴有底吹A(chǔ)r的情況下，通過抽真空(67pa)降低鋼水上部的氣壓實現(xiàn)精煉的，并完成以脫氣為主要目的的功能，通常與LF爐相配合使用。其主要特點為：① 脫氫和脫氮。鋼中的氣體含量與熔池溫度和氣相中該氣體分壓有關(guān)。在減壓條件下，氣相中的PH2和PN2分壓降低，從而降低鋼液中的氣體含量。由于氫在鋼水中的活性很高，擴散系數(shù)很大(DH= (～)103cm/s)，所以抽真空時大部分氫能迅速逸出。但氮的活性較小，其在鋼中的擴散系數(shù)也小(DH =(1～4)104 cm/s )，所以鋼水脫氮效果略差，除非加大真空度。② 脫氧和脫碳。在減壓條件下，PCO分壓降低，脫碳反應(yīng)平衡向產(chǎn)生CO的方向移動，鋼中的W[O]和W[C]下降，即減壓條件下提高了碳的自脫氧能力。③ 去除夾雜物。真空精煉過程中，由于脫碳反應(yīng)的進行，能夠促進夾雜物從鋼液中上浮進入渣中。④ 功能齊全，設(shè)備簡單，操作靈活方便。6）RH精煉工藝：RH法，又稱循環(huán)式真空脫氣法。其基本原理為：處理鋼液時，先將兩管（上升管和下降管）浸入鋼包內(nèi)的鋼液中，將真空室排氣，鋼液在真空室內(nèi)上升，當其上升到鋼包液面處，管內(nèi)壓力相當于1個大氣壓時，向上升管中吹入氬氣，則上升管內(nèi)的鋼液由于含有氬氣氣泡而密度減小，鋼液繼續(xù)上升；與此同時，真空室內(nèi)液面升高，下降管內(nèi)壓力增大，為恢復(fù)平衡，鋼液沿下降管下降；這樣，鋼液便在重力、真空和吹氬三個因素的作用下不斷地進入真空室內(nèi)；在真空室內(nèi)突然膨脹的氬氣泡，使鋼液噴濺成極細液滴呈噴泉狀，因而大大增加了鋼液和真空的接觸面積，使鋼液充分脫氣，如此周而復(fù)始循環(huán)多次，最終獲得純度高、溫度和成分都很均勻的鋼液。其處理的工藝優(yōu)點如下：① 反應(yīng)速度快，真空脫氣周期短，10min可以完成脫氣任務(wù)，5min完成合金化和溫度均勻化。② 反應(yīng)效率高，可以實現(xiàn)冶煉[H] ≤1ppm，[N]≤10ppm，[C]≤10ppm的超純凈鋼；一般情況下，脫氫率為65%，脫氧率50%左右，在鋼液中氮含量為60ppm以上時，可以去除10%～25%。③ 可進行吹氧脫碳和二次燃燒補償，減小溫降，溫降范圍≤（30～50）℃。④ 氣體和非金屬夾雜物含量降低，能夠冶煉機械性能較高的鋼。 VD和RH的比較V DRH脫氫1～31～3脫氧20～4020～40脫氮氬氣量大時可脫氮[N]≥60ppm是可脫脫硫可脫可脫脫碳%%去夾雜40%～50%50%～70%合金收得率90%～95%95%～100%微調(diào)成分可以精確微調(diào)均勻成分和溫度有效有效鋼水溫度降降處理時間30～45min/周期30～45min/周期現(xiàn)在生產(chǎn)實踐表明，當鋼包容量小于90t時，使用VD比使用RH更為合理；結(jié)合上述比較和鋼包的設(shè)計，本設(shè)計選擇VD工藝作為脫氣裝置。綜上所述，爐外精煉部分，本設(shè)計采用LF+VD的處理工藝。(7） 連鑄工藝的選擇：將高溫鋼水連續(xù)不斷地澆鑄到一個或一組水冷銅制結(jié)晶器內(nèi)，鋼水沿結(jié)晶器周邊逐漸凝固成坯殼，待鋼液面上升到一定高度，坯殼凝固到一定厚度后由拉矯機將鑄坯拉出，并經(jīng)二冷區(qū)噴水冷卻使鑄坯完全凝固，由切割裝置根據(jù)軋鋼要求切成定尺。這種使高溫鋼水直接澆鑄成鋼坯的工藝稱為連續(xù)鑄鋼。它的出現(xiàn)從根本上改變了一個世紀的鋼錠初軋工藝。1）我國連鑄發(fā)展概況我國是研究、應(yīng)用連鑄技術(shù)較早的國家之一。20世紀50年代中期開始探索性的工作，1956年在當時的重工業(yè)部鋼鐵綜合研究所建成了80mm圓坯半連鑄試驗裝置。1957年在上海鋼鐵公司中心實驗室建成一臺高架式方坯連鑄機。1958年在重鋼三廠建成一臺兩機兩流、配合30t平爐、澆鑄175mm250mm鑄坯的立式連鑄機。1960年在唐鋼建成一機一流、配合5t轉(zhuǎn)爐，澆鑄斷面150mm150mm的方坯連鑄機，后改為一機兩流斷面為140mm140mm的方坯。1964年4月26日在重鋼三廠建成了一臺R6m，可澆鑄180mm1500mm板坯的弧形連鑄機，這是世界上最早的工業(yè)用弧形連鑄機之一。由于弧形連鑄機的高度低、出坯方便，由此在重鋼三廠取得成功后，許多鋼廠紛紛籌建自己的弧形連鑄機，到1986年底我國仍在生產(chǎn)地自行制造的弧形連鑄機有35臺。1982年以后，先后從國外引進了多臺板坯連鑄機、小方坯連鑄機和圓坯連鑄機。大力發(fā)展連鑄技術(shù)已經(jīng)成為我國鋼鐵工業(yè)的一項重要技術(shù)政策，它是節(jié)約能源、提高成材率、增加經(jīng)濟效益、實現(xiàn)鋼鐵工業(yè)現(xiàn)代化的重大戰(zhàn)略措施。自1988年以來，強調(diào)“以連鑄為中心，煉鋼為基礎(chǔ)，設(shè)備為保證”的生產(chǎn)技術(shù)方針，使連鑄技術(shù)進入了一個新的發(fā)展階段。進入90年代，將圍繞節(jié)能(鑄坯熱送、直接軋制)、無缺陷坯生產(chǎn)技術(shù)、連鑄操作自動控制、計算機化、給連鑄提供高純度鋼水等一系列新技術(shù)來發(fā)展連鑄技術(shù)。進入21世紀以來，連鑄技術(shù)得到了長足的發(fā)展。%，%，超過了世界先進水平。全國連鑄機有50％以上已經(jīng)實現(xiàn)了高效化，促進了煉鋼工序節(jié)能，大大促進了整個鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，是鋼鐵工業(yè)現(xiàn)代化的重大戰(zhàn)略步驟。2）連鑄的優(yōu)越性連鑄技術(shù)的迅速發(fā)展是當代鋼鐵工業(yè)發(fā)展的一個非常引人注目的動向，連鑄之所以發(fā)展迅速，主要是它與傳統(tǒng)的鋼錠模鑄相比具有較大的技術(shù)經(jīng)濟優(yōu)越性，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。① 簡化生產(chǎn)工序由于連鑄可以省去初軋開坯工序，不僅節(jié)約了均熱爐加熱的能耗，而且也縮短了從鋼水到成坯的周期時間。近年來連鑄的主要發(fā)展之一是澆鑄接近成品斷面尺寸鑄坯的趨勢這將更會簡化軋鋼的工序。② 提高金屬的收得率采用鋼錠模鑄從鋼水到成坯的收得率大約是84%～88%，而連鑄約為95%～96%，因此采用連鑄工藝可節(jié)約金屬7%～12%，這是一個相當可觀的數(shù)字。提高金屬的收得率，簡化生產(chǎn)工序?qū)@得可觀的經(jīng)濟效益。③ 節(jié)約能量消耗生產(chǎn)1噸連鑄坯比模鑄開坯節(jié)能627～1046kJ，～，再加上提高成材率所節(jié)約的能耗，節(jié)能超過了100kg標準煤。按我國目前能耗水平計算，每1噸連鑄坯綜合節(jié)能約為130kg標準煤。④ 改善勞動條件，易于實現(xiàn)自動化連鑄的機械化和自動化程度比較高，連鑄過程已實現(xiàn)計算機自動控制，使操作工人從笨重的體力勞動中解放出來。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自動化水平的提高，電子計算機也應(yīng)用于連鑄生產(chǎn)的控制，除澆鋼開澆操作外，全部由計算機控制。⑤ 鑄坯質(zhì)量好由于連鑄冷卻速度快，連續(xù)拉坯、澆鑄條件可控穩(wěn)定，因此鑄坯內(nèi)部組織均勻、致密、偏析少、性能也穩(wěn)定。用連鑄坯軋成的鋼材，橫向性能優(yōu)于模鑄，深沖性能也好，其他性能指標也優(yōu)于模鑄。近年來采用連鑄已能生產(chǎn)表面無缺陷的鑄坯，直接熱送軋制成鋼材。3）連鑄機型分類連鑄機可以按多種形式來分類。若按結(jié)構(gòu)外形可將連鑄機分為立式連鑄機，立彎式連鑄機，帶直線段弧形連鑄機，弧形連鑄機，多半徑橢圓形連鑄機和水平連鑄機。近年來隨著連鑄技術(shù)的發(fā)展，又開展了輪式連鑄機，特別是薄板坯連鑄坯的應(yīng)用。若按連鑄機所澆鑄的斷面的大小和外形來區(qū)分，連鑄機還可分為板坯連鑄機、小方坯連鑄機、大方坯連鑄