LF爐主要任務(wù)

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LF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 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)置密封水冷裝黃，以及真空爐蓋升降機(jī)構(gòu)。真空泵采用多級蒸汽噴射泵。

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。

精煉工藝 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。

排渣 初煉爐爐渣對精煉工藝影響很大，一是對精煉鋼包包襯的侵蝕，二是渣中(FeO)、(SiO2)、(P2O5)等成分高會嚴(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。

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=CMΔt+S%Ws+A%WA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;Δt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。

氬氣攪拌 采用包底吹氬攪拌，對于脫硫、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)。

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%、SiO2 10%±5%、A12O3 30%士5%的渣系或者CaO60%、Al2O3 30%、CaF2 10%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一鋼界面擴(kuò)散，可使脫硫率提高1.5~2.0倍，達(dá)到90%。

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。

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。

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。

冶金效果 (1)深度脫碳。對于一般鋼種，在LF爐中可進(jìn)行常壓下的吹氧脫碳。對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2.68×10-6 38×10-6和10×10-6的水平;精煉06CrMoV7鋼時(shí)_H]和∑[O]分別達(dá)到2.5×10-6和15×10-6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。各元素控制的范圍(%)如下:C Mn Si S Cr Al Ti N±0.01 土0.02 ±0.02 ±0.004 ±0.01 ±0.02 ±0.025 ±0.005鋼液溫度誤差可控制在2.5℃以內(nèi)，使鋼錠表面質(zhì)量和連鑄|軋鋼坯表面質(zhì)量得到有效保證，而且為全連鑄|軋鋼和實(shí)現(xiàn)多爐連澆創(chuàng)造了十分有利的條件。

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。