爐外精煉:精細(xì)靈活
轉(zhuǎn)爐煉鋼廠典型的爐外精煉工藝開始于出鋼過程中加入合金元素。LF爐可以用電作為能源對(duì)鋼液進(jìn)行加熱,這給煉鋼工人帶來了許多便利且具有其他優(yōu)點(diǎn):一是出于工藝考慮可以降低轉(zhuǎn)爐出鋼溫度,二是可以延長轉(zhuǎn)爐爐襯壽命,三是使加入大量合金原料成為可能。
加熱鋼液也可以在HALT或者CAS-OB通過鋁脫氧放熱實(shí)現(xiàn)。VD/VOD或者RH可以進(jìn)行脫氣和脫碳。在鋼包脫氣過程中,利用適宜的爐渣條件可以將鋼中硫含量降至*低值。而RH爐為脫碳提供了*適宜的條件。
鋼種的多樣性和客戶的需求導(dǎo)致爐外精煉的工藝路線比較復(fù)雜,轉(zhuǎn)爐煉鋼和電爐煉鋼都是如此,其中考慮到了煉鋼、攪拌、RH和VD/VOD脫氣、LF和化學(xué)升溫等因素。實(shí)際工藝路線的選擇由冶金需求決定,可以同時(shí)采取多種工藝路線,而且這些工藝路線互相關(guān)聯(lián)。因此,煉鋼廠的調(diào)度安排變得越來越重要,這也對(duì)工人操作水平和設(shè)備有了更高的要求。
客戶需求和產(chǎn)品種類決定了所需要的爐外精煉裝備。通常來講,滿足殘余元素或者微量元素的下限與生產(chǎn)有合金元素上限的鋼種是兩個(gè)不同的任務(wù)和工藝。此外,從不同元素的需求來看,LF爐的關(guān)鍵地位是顯而易見的。鋼種合金元素總體含量越高,采用LF精煉就越重要。這是由于工藝所允許的溫度上限有要求,煉鋼時(shí)輸入鋼液的能量不能**添加大量合金元素的需求。
自20世紀(jì)50年代裝備了**臺(tái)爐外精煉設(shè)備以來,人們付出了巨大的努力推動(dòng)精細(xì)冶煉工序的發(fā)展,這也可以從鋼中殘余元素*低值要求的變化看出:1960年,鋼中[C]、[S]、[N]、[O]、[H]含量總和為600ppm,到2010年,這一值降低到了70ppm.顯然,這一數(shù)值已經(jīng)沒有必要再向更低的水平發(fā)展了。
現(xiàn)在,爐外精煉的主要類型有VD/VOD和RH.采用RH工藝,鋼液終點(diǎn)碳含量僅為采用VD/VOD工藝終點(diǎn)碳含量的1/3.另一方面,由于VD可以優(yōu)化爐渣成分進(jìn)行脫硫,鋼中硫含量約為RH的1/4.因此,VD在中厚板和管線鋼的生產(chǎn)中扮演著重要角色。
從歐洲1990年~2010年每5年中新建成的脫氣裝置可以看出,主要趨勢(shì)是在轉(zhuǎn)爐煉鋼廠裝備RH,在電爐煉鋼廠裝備VD/VOD.但是,也有不同工序的不同組合。大約50%的RH使用的鋼包容量超過150噸,而大部分VD/VOD使用的鋼包容量都小于150噸。
對(duì)LF工藝技術(shù)來說,可以總結(jié)出以下趨勢(shì):轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)高合金鋼種是需要LF爐的原因;LF爐可以降低轉(zhuǎn)爐出鋼溫度以降低鋼中磷含量,這也有利于延長爐襯壽命;開發(fā)出水冷銅元件可以避免結(jié)殼。