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摘 要：随着现代科学技术的发展和工农业对钢材质量要求的提高，钢厂普遍采用了炉外精炼工艺流程，它已成为现代炼钢工艺中不可缺少的重要环节。笔者结合自身工作实践，在本文中分析了炉外炼钢技术的主要特点，探讨了当前炉外炼钢技术在生产中的应用方法，并提出了下一步炉外精炼技术的发展方向，供业内同行借鉴参考。
关键词：炉外炼钢；技术；研究探讨
【分类号】：TF71
炉外精炼技术是一项提高产品质量，降低生产成本的先进技术，是现代化炼钢工艺不可缺少的重要环节。随着现代科学技术的发展和工农业对钢材质量要求的提高，钢厂普遍采用了炉外精炼工艺流程。笔者结合自身工作实践，在本文中分析了炉外炼钢技术的主要特点，探讨了当前炉外炼钢技术在生产中的应用方法，提出了下一步炉外精炼技术的发展方向。
一、炉外炼钢技术的主要特点
炉外炼钢是指在钢包中进行冶炼的过程，是将真空处理、吹氩搅拌、加热控温、喂线喷粉、微合金化等技术以不同形式组合起来，出钢前尽量除去氧化渣，在钢包内重新造还原渣，保持包内还原性气氛。炉外精炼的目的是降低钢中的C、P、S、O、H、N、等元素在钢中的含量，以免产生偏析、白点、大颗粒夹杂物，降低钢的抗拉强度、韧性、疲劳强度、抗裂性等性能。
1、可以改变冶金反应条件。炼钢中脱氧、脱碳、脱气的反应产物为气体，精炼可以在真空条件下进行，有利于反应的正向进行，通常工作压力≥50Pa，适于对钢液脱气。
2、可以加快熔池的传质速度。液相传质速度决定冶金反应速度的快慢，精炼过程采用多种搅拌形式使系统内的熔体产生流动，加速熔体内传热、传质的过程，达到混合均匀的目的。
3、可以增大渣钢反应的面积。各种精炼设备均有搅拌装置，搅拌过程中可以使钢渣乳化，合金、钢渣随气泡上浮过程中发生熔化、熔解、聚合反应，通常1吨钢液的渣钢反应面积为0.8～1.3mm2，当渣量为原来的6%时，钢渣乳化后形成半径为0.3mm的渣滴，反应界面会增大1000倍。微合金化、变性处理就是利用这个原理提高精炼效果。
4、可以在电炉和连铸之间起到缓冲作用，精炼炉具有灵活性，使作业时间、温度控制较为协调，与连铸形成更加通畅的生产流程。
二、当前炉外炼钢技术在生产中的应用方法
1、钢包精炼炉法
这种方法是1971年由日本大同钢公司发明的，用电弧加热，包底吹氩搅拌。它的工艺有以下优点：
一是电弧加热热效率高，升温幅度大。二是具备搅拌和合金化的功能，吹氩搅拌易于实现窄范围合金成份控制，提高产品的稳定性。三是设备投资少，精炼成本低，适合生产超低硫钢、超低氧钢。
钢包精炼炉法的生产工艺主要有以下要点：
一是加热与控温LF采用电弧加热，热效率高，钢水平均升温1℃耗电0.5～0.8kW·h，LF升温速度决定于供电比功率，而供电的比功率又决定于钢包耐火材料的熔损指数。因采用埋弧泡沫渣技术，可减少电弧的热辐射损失，提高热效率10%～15%。
二是合金微调与窄成份范围控制。使用合金芯线技术可提高金属回收率，齿轮钢中钛的回收率平均达到90%，硼的回收率达65%，钢包喂碳线回收率高达90%，，高的回收率可实现窄成份控制。
钢包精炼炉法在生产实践中有以下应用：
我国现有家重轨生产厂主要有攀钢、包钢、鞍钢和武钢，生产典型工艺路线如下：LD→LF→VD→WF→CC，钢包吊到LF处理线的钢包车上后，由人工接通钢包底吹氩的快速接头，根据要求的钢水成分及温度确定物料的投入量重轨钢含碳量较高，因而增碳显得很重要。
2、真空循环脱气法
这种方法是1958年西德发明的，其基本原理是利用气泡将钢水不断的提升到真空室内进行脱气、脱碳，然后回流到钢包中。
真空循环脱气法的优点主要包括：
一是反应速度快。真空脱气周期短，一般10分钟可以完成脱气操作，5分种能完成合金化及温度均匀化，可与转炉配合使用。
二是反应效率高。钢水直接在真空室内反应，钢中可达到超纯净钢。
三是可进行吹氧脱碳和二次燃烧热补偿，减少精炼过程的温降。
真空循环脱气法在生产实践中有以下应用
日本山阳钢厂将LF与RH配合生产轴承钢形成EF-LF-RH-CC轴承钢生产线，钢中总氧量达到5.8×10-6。LF-RH法首先利用LF炉将钢水升温，利用LF搅拌和渣精炼功能进行还原精炼，是钢水脱硫和预脱氧，然后将钢水送入RH中进行脱氢和二次脱氧。经过这样处理大大的提高了钢水的清洁度，同时钢水的温度达到连铸需要的温度。
宝钢炉外精炼设备有RH-OB、钢包喷粉装置、CAS精炼装置，RH-OB的冶炼效果较理想，脱氢率为50%～70%，脱氮率为20%～40%，去除钢中非金属夹杂物一般能达到70%，在RH中合金处理可以提高合金的收得率和控制的精确度，取得较好的炉外精炼效果。
3、真空罐内钢包吹氧除气法
这种方法是1965年西德首先开发应用的，它是将钢包放入真空罐内从顶部的氧枪向钢包内吹氧脱碳，同时从钢包底部向上吹氩搅拌。此方法适合生产超低碳不锈钢，达到保铬去碳的目的，可与转炉配合使用。他的优点是实现了低碳不锈钢冶炼的必要的热力学和动力学的条件-高温、真空、搅拌。
真空罐内钢包吹氧除气法在生产实践中有以下应用：
采用电炉初炼钢水经VODC炉外精炼的工艺方法，精炼超低碳不锈钢、中低合金钢和碳钢，取得很好的冶金效果，钢中非金属夹杂物减少，氢含量小于3×10-6氧含量小于6.5×10-6，不锈钢中铬回收率达98%～99%，精炼后的钢具有十分优越的性能。VODC精煉工艺成熟，控制容易，适应中小型钢厂和铸钢厂的多钢种、小吨位精炼生产需要，对发展铸钢行业的精炼生产会起到很大积极作用，具有广阔的发展前景。
三、下一步炉外炼钢技术的发展方向
至今，炉外精炼技术已经应用40多年，对提高钢的纯净度、精确控制成分含量及细化组织结构等方面都起了重要作用，使冶炼成本大幅降低，同时提高了钢的品质和性能。但在发展的过程中也出现了一些问题，有待于解决，使这项技术更加完美。
一是实现炉外精炼工艺的智能化控制，根据来料钢水的各种技术参数，利用信息技术，制定最佳的精炼工艺方案，并通过计算机控制各精炼工序。精炼工位配备快速分析设备，实现数据网络化，减少热停等待时间。
二是炉外处理设备将实现“多功能化”。在水钢精炼设备中将渣洗精炼、真空冶金、搅拌工艺以及加热控温功能全部组合起来，实现精炼，以满足超纯净钢生产的社会需求。
三是开发高纯度、高密度、高强度的优质碱性耐火材料，以适应不同精炼炉的需要，注重产品质量的稳定性。耐火材料的使用条件应尽可能与炉渣相适应，最大限度地降低侵蚀速度。要根据精炼设备的实际情况形成不同层次的配套材料，研究开发保温和修补技术，提高炉衬的使用寿命。
四是减少精炼过程的污染排放，精炼过程会产生大量废气，其中含SO2、Pb、金属氧化物、悬浮颗粒等，在真空脱气冷却水中含有固态悬浮物、Pb、Zn等，这些污染物须经企业内部的相关处理，把污染程度降低到符合排放标准后再排放，加强环境保护意识。
参考文献：
[1]徐国华；高效预熔精炼渣的冶金效果试验[J]；《炼钢》；2002年01期.
[2]殷瑞钰；王新华；适用于冷轧薄板类钢种的合理炉外精炼工艺的探讨[J]；《钢铁》；2007年05期.
[3]李道明；吹氩技术在钢水炉外精炼中的作用[J]；《山西冶金》；2007年04期.
关键词：炉外炼钢；技术；研究探讨
【分类号】：TF71
炉外精炼技术是一项提高产品质量，降低生产成本的先进技术，是现代化炼钢工艺不可缺少的重要环节。随着现代科学技术的发展和工农业对钢材质量要求的提高，钢厂普遍采用了炉外精炼工艺流程。笔者结合自身工作实践，在本文中分析了炉外炼钢技术的主要特点，探讨了当前炉外炼钢技术在生产中的应用方法，提出了下一步炉外精炼技术的发展方向。
一、炉外炼钢技术的主要特点
炉外炼钢是指在钢包中进行冶炼的过程，是将真空处理、吹氩搅拌、加热控温、喂线喷粉、微合金化等技术以不同形式组合起来，出钢前尽量除去氧化渣，在钢包内重新造还原渣，保持包内还原性气氛。炉外精炼的目的是降低钢中的C、P、S、O、H、N、等元素在钢中的含量，以免产生偏析、白点、大颗粒夹杂物，降低钢的抗拉强度、韧性、疲劳强度、抗裂性等性能。
1、可以改变冶金反应条件。炼钢中脱氧、脱碳、脱气的反应产物为气体，精炼可以在真空条件下进行，有利于反应的正向进行，通常工作压力≥50Pa，适于对钢液脱气。
2、可以加快熔池的传质速度。液相传质速度决定冶金反应速度的快慢，精炼过程采用多种搅拌形式使系统内的熔体产生流动，加速熔体内传热、传质的过程，达到混合均匀的目的。
3、可以增大渣钢反应的面积。各种精炼设备均有搅拌装置，搅拌过程中可以使钢渣乳化，合金、钢渣随气泡上浮过程中发生熔化、熔解、聚合反应，通常1吨钢液的渣钢反应面积为0.8～1.3mm2，当渣量为原来的6%时，钢渣乳化后形成半径为0.3mm的渣滴，反应界面会增大1000倍。微合金化、变性处理就是利用这个原理提高精炼效果。
4、可以在电炉和连铸之间起到缓冲作用，精炼炉具有灵活性，使作业时间、温度控制较为协调，与连铸形成更加通畅的生产流程。
二、当前炉外炼钢技术在生产中的应用方法
1、钢包精炼炉法
这种方法是1971年由日本大同钢公司发明的，用电弧加热，包底吹氩搅拌。它的工艺有以下优点：
一是电弧加热热效率高，升温幅度大。二是具备搅拌和合金化的功能，吹氩搅拌易于实现窄范围合金成份控制，提高产品的稳定性。三是设备投资少，精炼成本低，适合生产超低硫钢、超低氧钢。
钢包精炼炉法的生产工艺主要有以下要点：
一是加热与控温LF采用电弧加热，热效率高，钢水平均升温1℃耗电0.5～0.8kW·h，LF升温速度决定于供电比功率，而供电的比功率又决定于钢包耐火材料的熔损指数。因采用埋弧泡沫渣技术，可减少电弧的热辐射损失，提高热效率10%～15%。
二是合金微调与窄成份范围控制。使用合金芯线技术可提高金属回收率，齿轮钢中钛的回收率平均达到90%，硼的回收率达65%，钢包喂碳线回收率高达90%，，高的回收率可实现窄成份控制。
钢包精炼炉法在生产实践中有以下应用：
我国现有家重轨生产厂主要有攀钢、包钢、鞍钢和武钢，生产典型工艺路线如下：LD→LF→VD→WF→CC，钢包吊到LF处理线的钢包车上后，由人工接通钢包底吹氩的快速接头，根据要求的钢水成分及温度确定物料的投入量重轨钢含碳量较高，因而增碳显得很重要。
2、真空循环脱气法
这种方法是1958年西德发明的，其基本原理是利用气泡将钢水不断的提升到真空室内进行脱气、脱碳，然后回流到钢包中。
真空循环脱气法的优点主要包括：
一是反应速度快。真空脱气周期短，一般10分钟可以完成脱气操作，5分种能完成合金化及温度均匀化，可与转炉配合使用。
二是反应效率高。钢水直接在真空室内反应，钢中可达到超纯净钢。
三是可进行吹氧脱碳和二次燃烧热补偿，减少精炼过程的温降。
真空循环脱气法在生产实践中有以下应用
日本山阳钢厂将LF与RH配合生产轴承钢形成EF-LF-RH-CC轴承钢生产线，钢中总氧量达到5.8×10-6。LF-RH法首先利用LF炉将钢水升温，利用LF搅拌和渣精炼功能进行还原精炼，是钢水脱硫和预脱氧，然后将钢水送入RH中进行脱氢和二次脱氧。经过这样处理大大的提高了钢水的清洁度，同时钢水的温度达到连铸需要的温度。
宝钢炉外精炼设备有RH-OB、钢包喷粉装置、CAS精炼装置，RH-OB的冶炼效果较理想，脱氢率为50%～70%，脱氮率为20%～40%，去除钢中非金属夹杂物一般能达到70%，在RH中合金处理可以提高合金的收得率和控制的精确度，取得较好的炉外精炼效果。
3、真空罐内钢包吹氧除气法
这种方法是1965年西德首先开发应用的，它是将钢包放入真空罐内从顶部的氧枪向钢包内吹氧脱碳，同时从钢包底部向上吹氩搅拌。此方法适合生产超低碳不锈钢，达到保铬去碳的目的，可与转炉配合使用。他的优点是实现了低碳不锈钢冶炼的必要的热力学和动力学的条件-高温、真空、搅拌。
真空罐内钢包吹氧除气法在生产实践中有以下应用：
采用电炉初炼钢水经VODC炉外精炼的工艺方法，精炼超低碳不锈钢、中低合金钢和碳钢，取得很好的冶金效果，钢中非金属夹杂物减少，氢含量小于3×10-6氧含量小于6.5×10-6，不锈钢中铬回收率达98%～99%，精炼后的钢具有十分优越的性能。VODC精煉工艺成熟，控制容易，适应中小型钢厂和铸钢厂的多钢种、小吨位精炼生产需要，对发展铸钢行业的精炼生产会起到很大积极作用，具有广阔的发展前景。
三、下一步炉外炼钢技术的发展方向
至今，炉外精炼技术已经应用40多年，对提高钢的纯净度、精确控制成分含量及细化组织结构等方面都起了重要作用，使冶炼成本大幅降低，同时提高了钢的品质和性能。但在发展的过程中也出现了一些问题，有待于解决，使这项技术更加完美。
一是实现炉外精炼工艺的智能化控制，根据来料钢水的各种技术参数，利用信息技术，制定最佳的精炼工艺方案，并通过计算机控制各精炼工序。精炼工位配备快速分析设备，实现数据网络化，减少热停等待时间。
二是炉外处理设备将实现“多功能化”。在水钢精炼设备中将渣洗精炼、真空冶金、搅拌工艺以及加热控温功能全部组合起来，实现精炼，以满足超纯净钢生产的社会需求。
三是开发高纯度、高密度、高强度的优质碱性耐火材料，以适应不同精炼炉的需要，注重产品质量的稳定性。耐火材料的使用条件应尽可能与炉渣相适应，最大限度地降低侵蚀速度。要根据精炼设备的实际情况形成不同层次的配套材料，研究开发保温和修补技术，提高炉衬的使用寿命。
四是减少精炼过程的污染排放，精炼过程会产生大量废气，其中含SO2、Pb、金属氧化物、悬浮颗粒等，在真空脱气冷却水中含有固态悬浮物、Pb、Zn等，这些污染物须经企业内部的相关处理，把污染程度降低到符合排放标准后再排放，加强环境保护意识。
参考文献：
[1]徐国华；高效预熔精炼渣的冶金效果试验[J]；《炼钢》；2002年01期.
[2]殷瑞钰；王新华；适用于冷轧薄板类钢种的合理炉外精炼工艺的探讨[J]；《钢铁》；2007年05期.
[3]李道明；吹氩技术在钢水炉外精炼中的作用[J]；《山西冶金》；2007年04期.