LF鋼包爐優(yōu)點(diǎn)

LF爐具有投資少，設(shè)備簡單，精煉技術(shù)組合合理，冶煉工藝操作靈活，精煉后鋼液中氣體含量低，有害雜質(zhì)少，夾雜物大幅度下降，成分穩(wěn)定，溫度均勻等一系列優(yōu)越之處，它與超高功率電爐，連鑄相配合，是一種最優(yōu)化的冶金流程。

（1）深度脫碳。對(duì)于一般鋼種，在LF爐中可進(jìn)行常壓下的吹氧脫碳。對(duì)于低碳和超低碳不銹鋼和工業(yè)純鐵，在LF爐中進(jìn)行真空吹氧脫碳。鐵素體不銹鋼類，可使碳降到0.008%，鉻的回收率在97%以上；對(duì)于奧氏體不銹鋼類，可使碳降到0.004%，而鉻的回收率在98%以上；對(duì)于工業(yè)純鐵，可使碳降到0.003%。

（2）脫氣和脫氧。LF爐采用的真空下吹氬攪拌，可使軸承鋼的[H]、[N]和∑[O]的含量分別達(dá)到2.68×10、38×10和 10×10的水平；精煉06CrMoV7鋼時(shí)[H]和∑[O]分別達(dá)到2.5×10和15×10-以下；精煉CK45鋼時(shí)[N]和∑[O]分別降到50×10-6和14×10-6以下，效果十分顯著。

（3）成分和溫度微調(diào)。在LF爐中鋼液的C、Mn、Si、S、Cr、Al、Ti、N等元素含量都能夠精確的控制和進(jìn)行成分微調(diào)，加入易氧化元素時(shí)收得率也較高。

包括排渣、加熱、氬氣攪拌、爐渣成分調(diào)整、鋼液成分調(diào)整、真空處理及保溫等。初煉鋼液的質(zhì)量關(guān)系到精煉爐能否順利達(dá)到精煉目的，為此要求初煉鋼液的磷含量低于0.015%，從初煉爐出鋼時(shí)進(jìn)行不同程度的終脫氧。

（1）排渣

初煉爐爐渣對(duì)精煉工藝影響很大，一是對(duì)精煉鋼包包襯的侵蝕，二是渣中（FeO）、（SiO₂）、（P₂O₅）等成分高會(huì)嚴(yán)重影響精煉工藝。為此，需將初煉爐爐渣排除，排除方法有：（1）電爐出鋼前扒掉爐渣，轉(zhuǎn)爐和平爐出鋼時(shí)投擋渣球擋渣。（2）精煉爐自動(dòng)傾斜20°～30°時(shí)，用扒渣機(jī)扒掉覆蓋在初煉鋼液上的爐渣。（3）中間倒包避免初煉爐爐渣進(jìn)入精煉爐。（4）使用壓力撇渣器，除掉初煉鋼液表面爐渣。

（2）加熱

采用電弧加熱和氬氣攪拌，造出還原氣氛和高堿度爐渣。爐蓋降下罩在鋼包爐口的同時(shí)，電極降下，插入爐渣中埋弧加熱。補(bǔ)充鋼液從初煉爐進(jìn)入精煉爐中的溫降，精煉過程中加造渣劑、合金等的吸熱，底吹氬氣和真空抽氣帶走的熱量等造成的鋼包爐內(nèi)的鋼液熱損失，保證鋼液能夠順利地進(jìn)行精煉和最終滿足出鋼要求的溫度。LF爐電極加熱功率可用下列公式確定，然后用爐子的熱平衡計(jì)算與鋼液升溫速度校正。

W_理=C_M△t S%W_s A%W_A

式中W理為精煉鋼液理論上所需要補(bǔ)償?shù)哪芰浚琸W·h/t；CM為鋼液升溫1℃所需要的能量，kW·h/t；△t為鋼液的升溫?cái)?shù)，℃；S%為造渣材料占鋼液重的百分比；Ws為熔化占鋼液總重1%的渣料所需要的能量，kW·h；A%為合金料占鋼液總重的百分?jǐn)?shù)；WA為熔化占鋼液總重1%的合金料所需要的能量，kW·h。鋼包爐總的熱效率一般為η=30%～35%。故鋼包爐實(shí)際需要的能量W實(shí)=W理/η。加熱時(shí)間取決于初煉鋼液進(jìn)入鋼包爐后的溫度和進(jìn)入真空處理所允許的最低溫度（一般≥1600℃）。除電極加熱之外，也可以采用鋁熱法或者硅熱法加熱。

（3）氬氣攪拌

采用包底吹氬攪拌，對(duì)于脫硫、脫氧、脫氫、脫氮和夾雜上浮有很大影響。實(shí)際上吹氬在鋼包爐受鋼時(shí)即已開始。加熱時(shí)的底吹氬流量，一般為真空操作時(shí)的40%～45%（真空操作時(shí)底吹氬氣流量為最大）。

（4）造堿性精煉渣

造渣是精煉工藝中的重要環(huán)節(jié)。將石灰、螢石按不同比例（如5：1或4：1）分兩次加入鋼液面，加入量是鋼液量的1%～2%，造高堿度精煉渣脫硫；然后，用硅鐵粉、硅鈣粉和鋁粉或碳粉，按一定比例混合直接加入鋼液面或采取噴吹方法加入鋼液中，形成爐渣成分為CaO60%±5%、SiO₂10%±5%、Al₂O₃30%±5%的渣系或者CaO60%、Al₂O₃30%、CaF₂10%的渣系。影響脫硫反應(yīng)的主要因素，除還原性氣氛下高堿度的爐渣之外，還有吹氬攪拌能的影響。包底吹氬攪拌，加速鋼液中的硫向渣—鋼界面擴(kuò)散，可使脫硫率提高1.5～2.0倍，達(dá)到90%。

（5）鋼液成分調(diào)整

加熱升溫達(dá)到≥1600℃時(shí)，即可向鋼液中加入合金調(diào)整成分。鋼包爐精煉允許的合金成分調(diào)整范圍大，易均勻且收得率高。凡是在初煉爐合金化時(shí)易被氧化的合金，都可以移到爐外精煉過程中在鋼包爐內(nèi)進(jìn)行。

（6）真空處理

鋼包爐在真空狀態(tài)下進(jìn)行脫氣、去夾雜等精煉。按照鋼種要求，分為高真空處理（133Pa以下）和低真空處理（2666Pa以下）。高真空處理的鋼種有壓力容器、核電站、熱壁加氫反應(yīng)器等用鋼。低真空處理的鋼種有汽輪機(jī)葉片、炮鋼、熱軋輥等用鋼。

在真空處理中，包底吹氬流量隨真空度高低而不同。高真空處理的氬氣流量達(dá)最大，低真空處理氬氣流量是最大流量的35%左右。在真空和底吹氬氣攪拌作用下，完成脫氧和去除非金屬夾雜，鋼包爐精煉非金屬夾雜物上浮分離比較徹底。最后經(jīng)測(cè)溫、取樣、化驗(yàn)等均達(dá)到目標(biāo)值（主要是氣體含量）后，即完成了真空處理的任務(wù)。一般真空精煉15～20min。

（7）保溫

完成保溫以及窄范圍合金微調(diào)。在此時(shí)仍需底吹適當(dāng)流量的氬氣，以均勻溫度和成分。最后測(cè)溫（澆注方法不同，出鋼溫度也不同）、取樣作全分析（包括鋼、渣樣）等，均達(dá)到出鋼要求，即可出鋼。

LF鋼包爐設(shè)備主要有鋼包、爐蓋、電弧加熱系統(tǒng)、真空系統(tǒng)以及加料裝置。

鋼包 坐落在鋼包車上，它的熔池深度與池面直徑最佳比，即H/D為1.0～1.4，鋼包爐口外緣裝置水冷爐蓋的水冷法蘭圈，用于密封，底部裝有澆鋼用的滑動(dòng)水口，距爐壁r/2～r/3（r為爐底半徑）處設(shè)有吹氬用的透氣磚。精煉過程中氬氣流量根據(jù)不同工位和鋼包容量等決定。氬氣流量高可達(dá)200L/min，以達(dá)到攪拌鋼液的目的。在真空處理時(shí)包內(nèi)鋼液面上留有高達(dá)1000mm的自由空間。包襯為鎂碳磚或者鎂鉻磚、高鋁磚、鋯鉻磚。根據(jù)精煉鋼種的工藝要求，采用綜合砌磚法。

爐蓋 用于鋼包口密封，以及保持爐內(nèi)強(qiáng)還原性氣氛和防止鋼液散熱，在鋼包口上設(shè)有水冷爐蓋。爐蓋內(nèi)側(cè)澆注耐火材料。爐蓋隨工藝要求設(shè)有升降機(jī)構(gòu)。

電弧加熱系統(tǒng) 以石墨電極與鋼液之間產(chǎn)生電弧光加熱鋼液。由于電極通過爐蓋孔插入泡沫渣或渣中，故稱埋弧加熱。此種加熱法散熱少，減少弧光對(duì)爐襯熱輻射和侵蝕并可穩(wěn)定電流。鋼液升溫速度可達(dá)4℃/min。

真空系統(tǒng) 由真空爐蓋、真空泵、真空排氣管道以及除塵設(shè)備組成。在真空排氣管道上設(shè)置空氣或氮?dú)膺M(jìn)氣口，以調(diào)節(jié)爐內(nèi)真空度或精煉處理結(jié)束時(shí)充氣破壞真空。真空爐蓋頂部設(shè)置真空抽氣的排氣口和窺視孔，與鋼包口相結(jié)處設(shè)置密封水冷裝置，以及真空爐蓋升降機(jī)構(gòu)。真空泵采用多級(jí)蒸汽噴射泵。

加料裝置 在爐蓋和真空蓋上分別設(shè)置有造渣劑及合金加入口。在爐蓋或真空蓋上部配備料斗，通過電子秤稱量過的爐料，經(jīng)溜槽、加料口進(jìn)入鋼包爐內(nèi)。為了冶煉超低碳不銹鋼，在真空爐蓋垂直中心處開一個(gè)供氧槍升降的孔，以便向鋼液吹氧降碳。

鋼包爐精煉，爐外精煉用的鋼包由于添加輔助加熱功能而脫胎變成“爐子”，再進(jìn)行純凈鋼冶煉的過程。

特點(diǎn)是精煉時(shí)間長，具有各種精煉功能，有補(bǔ)償鋼水降溫的加熱裝置。包括：低壓下電弧加熱、底吹氬的VAD爐；常壓下電弧加熱、電磁攪拌的ASEA–SKF爐；常壓下三相埋弧加熱、底吹氬的LF爐。在世界鋼包爐的總臺(tái)數(shù)中，最多的是LF爐（見圖）。LF爐精煉的工藝特點(diǎn)是初煉鋼水在LF爐內(nèi)加入造渣料后，通過鋼包蓋上的三根石墨電極插入渣層中埋弧加熱，促使還原渣的形成并對(duì)鋼水進(jìn)行升溫；在整個(gè)精煉過程中鋼包底部的吹氬攪拌系統(tǒng)向鋼中吹入大量的小氣泡，在鋼水中上浮的氬氣氣泡引起鋼水強(qiáng)烈攪拌，從而有利于排除氣體和夾雜物、加速鋼渣間的反應(yīng)、均勻鋼水的溫度和成分；從鋼水中逸出的氬氣覆蓋在熔池面上，維持LF爐內(nèi)的還原性氣氛，避免鋼水的二次氧化和吸收氣體，以此達(dá)到脫氧、脫硫、去除夾雜物并均勻鋼水溫度和成分等精煉目的。 2100433B

鋼包爐是用來對(duì)初煉爐（電弧爐、平爐、轉(zhuǎn)爐）所熔鋼水進(jìn)行精煉，并且能調(diào)節(jié)鋼水溫度，工藝緩沖，滿足連鑄、連軋的重要冶金設(shè)備。鋼包爐是爐外精煉的主要設(shè)備之一。鋼包爐主要功能：

1、使鋼液升溫和保溫功能。鋼液通過電弧加熱獲得新的熱能，這不但能使鋼包精煉時(shí)可以補(bǔ)加合金和調(diào)整成分，也可以補(bǔ)加渣料，便于鋼液深脫硫和脫氧。而且連鑄要求的鋼液開澆溫度得到保證，有利干鑄坯質(zhì)量的提高。

2、氬氣攪拌功能。氬氣通過裝在鋼包底部的透氣磚向鋼液中吹氛，鋼液獲得一定的攪拌功能。

3、真空脫氣功能。通過鋼包吊入真空罐后，采用蒸汽噴射泵進(jìn)行真空脫氣，同時(shí)通過包底吹入氬氣攪動(dòng)鋼液，可以去除鋼液中的氫含量和氮含量，并進(jìn)一步降低氧含量和硫含量，最終獲得較高純凈度的鋼液和性能優(yōu)越的材質(zhì)。鋼包爐的應(yīng)用對(duì)整個(gè)企業(yè)來看，至少可增加如下得益：加快生產(chǎn)節(jié)奏，提高整個(gè)冶金生產(chǎn)效率。應(yīng)用領(lǐng)域：鋼包爐被廣泛用于工業(yè)、鋼鐵、冶金等行業(yè)。