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工厂的东西

年产200万吨合格铸坯炼钢精炼系统设计

 摘要

随着炼钢技术的不断进步，炉外精炼工序在现代钢铁生产中已经占有重要地位，高炉→铁水预处理→炼钢炉→炉外精炼→连铸已成为国内外大型钢铁企业生产的主要工艺流程。

随着科学技术的发展，精炼技术发展的日趋成熟，精炼工序在整个炼钢流程中起到至关重要的作用，一方面通过这道工序可以提高钢的纯净度、去除有害夹杂、进行微合金化和夹杂物变性处理；另一方面，精炼又是一个缓冲环节，有利于连铸生产均衡的进行。

本文中，设计了年处理能力为200万吨钢水的LF精炼炉和VD真空脱气系统。

为适应市场需求,设计产品方案为：

重轨钢、石油套管、硬线、普碳钢。

在参考大量文献并借鉴先进钢厂实际生产经验基础上，对LF和VD精炼设备本体，电弧加热系统、加料系统、耐火材料、工艺过程等方面作了详细计算与设计，同时对一些设备有关工艺参数进行了优化设计，重点对处理过程中与精炼工艺至关重要的LF和VD精炼过程做了计算和论证，设计了本产品方案的炉外精炼工艺。

关键词:

炼钢；炉外精炼；LF和VD；重轨钢；工艺参数

第一章      文献综述

1炉外精炼技术的发展概况

1.1炉外精炼定义、产生及发展概述

现代科学技术的发展和工业的发展，对钢的质量（如钢的纯净度）的要求越来越高；用普通炼钢炉（转炉、电炉和平炉）冶炼出来的钢水已经难以满足其质量的要求；为了提高生产率，缩短冶炼时间，也希望能把炼钢的一部分任务移到炉外去完成；另外，连铸技术的发展，对钢水的成分、温度和气体的含量等也提出了严格的要求。

总之，几方面的因素迫使炼钢工作者寻求一种新的炼钢工艺，于是就产生了炉外精炼方法。

所谓炉外精炼，就是把普通（常规）炼钢炉（转炉、电炉和平炉）初炼的钢液倒入钢包或专用容器内进行脱氧、脱硫、脱碳、去气、去除非金属夹杂物和调整钢液成分及温度以达到进一步冶炼目的的炼钢工艺。

即将在常规炼钢炉中完成的精炼任务，如去除杂质（包括不需要的元素、气体和夹杂）、调整和均匀成分和温度的任务，部分或全部地移到钢包或其他容器中进行。

把一步炼钢法变为二步炼钢法，国外也称之为二次精炼（SecondaryRefining）、二次炼钢（Secondarysteelmaking）和钢包冶金（LadleMetallurgy）。

氧气转炉炼钢，连铸和炉外精炼这三项技术被誉为近四十年来现代炼钢生产的三大关键技术，也有人称之为冶金史上的三大技术革命。

氧气转炉炼钢和连铸普及面比较广，目前已具备了相当的规模；而炉外精炼起始于50年代，到了80年代以后才获得了迅速发展。

第三次世界大战后，随着世界经济的恢复和科技的发展，对钢材质量的要求逐步提高。

各国的钢铁企业，为了使自己的产品在激烈的市场竞争中立于不败之地，从50年代起开始研究炉外精炼技术，目前世界上已建成较大的炉外精炼设备有上千台之多。

我国已拥有不包括吹氩装置在内的各种炉外精炼设备一百多台。

据1990年统计，冶金系统115台、机电系统17台，共132台；各类真空脱气装置28台，喷射冶金装置53台，吹氩装置比较多（200多台）。

一般钢厂都配有钢包吹氩。

2000年冶金系统不包括吹氩和喂丝的钢水精炼比为28%，炉外精炼在特殊钢生产领域发展比较快，1990年不锈钢的27.95%和轴承钢的41.23%是通过炉外精炼生产的。

1991年10月冶金部在武汉召开了第一次炉外精炼会议，会上确定今后将重点抓炉外精炼，目前，许多钢厂都在上或者筹备上炉外精炼。

如省内情况：

石钢（LF）、邯钢（LF）、邢钢（LF）、唐钢（CAS-OB）。

炉外精炼起初仅限于生产特殊钢和优质钢，后来扩大到普通钢的生产上，现在已基本上成为炼钢工艺中必不可少的环节，它是连接冶炼与连铸的桥梁。

用以协调炼钢和连铸的正常生产。

未来的钢铁生产将向着近终型连铸（如薄板坯）和后步工序高度一体化的方向发展。

这就要求浇注出的钢坯无缺陷，并且能在操作上实现高度连续化作业，因此要求钢水具有更高的质量特性，那就必须进一步发展炉外精炼技术。

使冶炼、浇注和轧制等工序能实现最佳衔接。

进而达到提高生产率、降低生产成本、提高产品质量的目的。

1.2国内外炉外精炼技术的发展历程和现状

随着炼钢技术的不断进步,炉外精炼在现代钢铁生产中已经占有重要地位,传统的生产流程（高炉→炼钢炉（电炉或转炉）→铸锭）,已逐步被新的流程（高炉→铁水预处理→炼钢炉→炉外精炼→连铸）所代替。

已成为国内外大型钢铁企业生产的主要工艺流程,尤其在特殊钢领域,精炼和连铸技术发展得日趋成熟。

精炼工序在整个流程中起到至关重要的作用,一方面通过这道工序可以提高钢的纯净度、去除有害夹杂、进行微合金化和夹杂物变性处理;另一方面,精炼又是一个缓冲环节,有利于连铸生产均衡地进行。

日本在20世纪70年代为了降低炼钢成本,提高钢的纯净度和质量,率先将炉外精炼技术应用于特殊钢生产中,随后西欧的钢铁企业也加入到推广和使用这项技术的行列中。

据资料报道,日本早在1985年精炼率达到65.9%,1989年上升到73.4%,特殊钢的精炼率达到94%,新建电炉短流程钢厂100%采用炉外精炼技术。

80年代连铸技术发展迅速,原有的炼钢炉难以满足连铸的技术要求,更加促进了炉外精炼技术的发展,到1990年为止世界各主要工业国家拥有1000多台（套）炉外精炼设备。

我国早在20世纪50年代末,60年代中期就在炼钢生产中采用高碱度合成渣在出钢过程中脱硫冶炼轴承钢、钢包静态脱气等初步精炼技术,但没有精炼的装备。

60年代中期至70年代有些特钢企业（大冶、武钢等）引进一批真空精炼设备。

80年代我国自行研制开发的精炼设备逐渐投入使用（如ＬＦ炉、喷粉、搅拌设备）,黑龙江省冶金研究所等单位联合研制开发了喂线机、包芯线机和合金芯线,完善了炉外精炼技术的辅助技术。

现在这项技术已经非常成熟,以炉外精炼技术为核心的“三位一体”短流程工艺广泛应用于国内各钢铁企业,取得了很好的效果。

初炼（电炉或转炉）→精炼→连铸,成了现代化典型的工艺短流程。

1.3,炉外精炼技术的发展趋势

回顾20世纪炉外精炼工艺技术的诞生和发展历史,可以预言:

在21世纪,炉外精炼作为最重要的炼钢生产工序,将会得到进一步地发展.新世纪炉外精炼技术的发展趋势表现为:

（1）真空精炼技术将会更普遍地应用,进一步提高钢水真空精炼的比例.随着钢材纯净度的日益提高,要求真空处理的钢种逐渐增多,真空精炼技术的应用将更加普遍.最近,日本新改建的面向21世纪的炼钢厂已明确提出:

全部钢水100%进行真空处理的发展目标.因此,21世纪真空冶金和真空精炼技术将会进一步发展.

（2）炉外处理设备将实现"多功能化".在一台钢水精炼设备中将渣洗精炼,真空冶金,搅拌与喷粉工艺以及加热控温功能全部组合起来,实现多功能精炼,以满足超纯净钢生产的社会需求.（3）炉外精炼工艺进一步实现高效化和高速化.目前,转炉和连铸工艺的发展均以高速化为目标,采用高速吹炼和高拉速工艺,提高设备的生产效率,加快生产节奏,缩短生产周期.在此条件下,精炼往往成为炼钢生产流程中的"瓶颈".特别是LF工艺,受升温速度的限制,生产节奏已很难适应高效转炉或高速连铸的要求.因此,如何进一步提高炉外处理设备的加热功率和精炼速度,缩短精炼周期,将是21世纪炉外处理工艺发展的重要课题.（4）在线配备快速分析设施.21世纪对钢材成分的控制将更加严格,炉外精炼作为最终钢水成分控制的工序,为缩短精炼周期,需在线配备快速分析设备,实现数据联网,减少等待时间.（5）实现炉外精炼工艺的智能化控制.主要内容包括:

准确预报钢水精炼的终点成分与温度,选择最佳的精炼工艺并利用计算机控制精炼过程中吹O2,搅拌,加料,合金调整与钢水加热和温度控制等操作.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,具有化学成分及温度的精确控制、夹杂物排除、顶渣还原脱Ｓ、Ｃａ处理、夹杂物形态控制、去除Ｈ、Ｏ、Ｃ、Ｓ等杂质、真空脱气等冶金功能。

只有强化每项功能的作用,才能发挥炉外精炼的优势,生产出高品质纯净钢种.

1.4炉外精炼的技术特点

各种炉外精炼技术都是各个发明厂家为了解决常规炼钢设备的某些不足和缺陷而提出来的。

为了提高钢的质量、产量、降低成本，虽然在冶金动能、设备结构、操作方法等方面都各不相同，但是所有炉外精炼技术至少有以下三个共同特点：

1）二次精炼，在不同程度上完成脱碳、脱磷、脱氧、脱硫，去除气体法除夹杂，调整温度和成分等项冶金任务。

2）创造良好的冶金反应的动力学条件，如真空、吹氩、脱气、喷粉，增大界面积，应用各种搅拌增大传质系数，扩大反应界面。

3）二次精炼容器具有浇注功能，为了防止精炼后的钢液再次氧化和吸气，绝大多数精炼容器除可以盛放和传送钢液外，还有浇注功能，精炼后钢液不再倒出，直接浇注，避免精炼好的钢液再污染。

滑动水口的成功使用，在技术上解决了精炼时间与塞棒寿命的矛盾。

炉外精炼可以与电弧炉、转炉、平炉配合，最初的炉外精炼是与电弧炉配合生产特殊钢，后来在普碳钢生产上也采用。

炉外精炼现在已成为炼钢工艺中不可缺少的一个环节（如国外：

日本五大钢铁公司所有转炉钢水都经过RH处理，提高质量）。

尤其与超高功率配合，更能发挥超高功率技术的优越性。

提高超高功率电炉的功率利用率。

超高功率炉的出现，显著提高了废钢的熔化速度，从而提高了生产率。

但是，按照传统工艺冶炼，在炉内经过长时间的氧化和还原才出钢，这样超高功率缩短熔化期的效果就被冲淡，并且使大功率变压器长时间的低负荷运行，降低了功率利用率，显然这是不合理的。

所以为了发挥UHP优越性，将还原精炼移至炉外进行，尽量提高熔化时间占整个冶炼时间的比例。

1.5炉外精炼的主要目的和任务

 1. 炉外精炼的主要作用：

炼钢技术的发展，在提高钢的质量方面，总是向着降低钢中的有害杂质和非金属夹杂物的含量，改善夹杂物的形态和分布，使钢的化学成分均匀，精确控制过程温度，使之能适合后步工序生产要求的方向发展；在经济方面是向着提高生产率，降低原材料、能源和劳动力消耗方向发展；在工艺方面，则要求尽量提高生产多钢种的适应能力。

 2. 炉外精炼在严格控制条件下要完成下列任务：

1）降低钢中氧、硫、氢、氮和非金属夹杂物含量，改变夹杂物形态，以提高钢的纯净度，改善钢的机械性能。

2）深脱碳，满足低碳或超低碳钢的要求。

在特定条件下，把碳脱到极低的水平。

3）微调合金成分，把合金成分控制在很窄的范围内，并使其分布均匀，尽量降低合金的消耗，以提高合金收得率。

4）调整钢水温度到浇注所要求的范围内，最大限度地减小包内钢水的温度梯度。

完成上述任务就能达到提高质量，扩大品种，降低消耗和成本，缩短冶炼时间，提高生产率，协调好炼钢和连铸生产的配合等目的。

但是到目前为止，还没有任何一种炉外精炼方法能完成上述所有任务，某一种方法只能完成其中一项或几项任务。

各厂条件和冶炼钢种不同，一般是根据不同需要配备一两种炉外精炼设备。

1.6炉外精炼的手段

各种炉外精炼技术出现，都是为了解决厂家所要求解决的具体问题，同时又密切结合着该厂的厂房，设备，工艺等具体条件。

虽然各种炉外精炼方法各不相同，但是无论哪种方法都力争创造完成某种精炼任务的最佳热力学和动力学条件，使得现有的各种精炼方法在采用的精炼手段方面有共同之处，到目前为止所采用的精炼手段有：

渣洗、真空、搅拌、喷吹和加热（调温）以及过滤等六种。

当今名目繁多的炉外精炼方法都是这六种精炼手段的不同组合。

综合一种或几种手段构成为一种方法。

1）渣洗：

获得洁净钢并能适当进行脱氧、脱硫的最简便的精炼手段。

将事先配好（在专门炼渣炉中赔炼）的合成渣倒入钢包内，借出钢时钢流的冲击作用，使钢液与合成渣充分混合，从而完成脱氧、脱硫和去除夹杂等精炼任务。

2）真空：

将钢水置于真空室内，由于真空作用使反应向生成气相方向移动，达到脱气、脱氧、脱碳等的目的。

是炉外精炼中广泛应用的一种方法。

3）搅拌：

通过搅拌扩大反应界面，加速反应过程，提高反应速度。

搅拌方法：

吹氩搅拌，电磁搅拌。

4）加热：

调节钢水温度的一项重要手段，使炼钢与连铸更好地衔接。

加热方法：

电弧加热，化学热法。

5）喷吹：

将反应剂加入钢液内的一种手段，喷吹的冶金功能取决于精炼剂的种类。

它们完成脱碳、脱硫、脱氧、合金化和控制夹杂物形态等精炼任务。

6）过滤：

随着技术的进步出现的一种新的精炼手段，如利用陶瓷过滤器将钢中的氧化物夹杂等过滤掉。

1.7主要精炼方法与设备选择

目前，在精炼系统中已得到应用的炉外精炼方法共有30多种。

但较常见的炉外精炼方法供18种，它们可分为钢包沸腾法（包括AB精炼法，SAB精炼发，CAB精炼法，CAS精炼法，CAS-OB精炼法），真空处理方法（包括RH精炼法，RH-OB法，RH-KTB精炼法，RH-喷射法，VTD精炼法），电弧加热方法[包括ASEA-SKF精炼法，VAD精炼法，LF（V）精炼法，不锈钢精炼方法（包括VOD精炼法，AOD精炼法），喷粉精炼法（包括TN精炼法，SL精炼法），喂丝精炼]等六大类。

炉外处理方式及设备的选择的基本出发点应该是生产工艺系统的整体优化。

具体考虑的因素为

（1）生产的最终的产品及对质量的要求；

（2）初炼炉的技术参数和冶炼工艺特点，以及与炉外处理设备的联系配合方式；（3）炉外处理车间所在地的具体条件（4）经济及社会效益；

根据以上要求综合考虑（本设计的主要产品对钢的硫、氧及气体的含量要求比较高）脱硫设备选取LF精炼炉，又由于本设计的产量不是很大，VD的设备简单、工艺操作简单、维修量少、投资省、成本低、占地面积小等优点选取VD真空脱气设备。

1.8炉外精炼技术在生产中的应用

目前得到公认并被广泛应用的炉外精炼方法有:

ＬＦ法、ＲＨ法、ＶＯＤ法。

3.1ＬＦ法（钢包精炼炉法）它是1971年由日本大同钢公司发明的,用电弧加热,包底吹氩搅拌。

3.1.1工艺优点1）电弧加热热效率高,升温幅度大,控温准确度可达±5℃;2）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;3）设备投资少,精炼成本低,适合生产超低硫钢、超低氧钢。

3.1.2ＬＦ法的生产工艺要点1）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（ｋＶＡ/ｔ）,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%,终点温度的精确度≤±5℃。

2）采用白渣精炼工艺。

下渣量控制在≤5ｋｇ/ｔ,一般采用Ａｌ2Ｏ3-ＣａＯ-ＳｉＯ2系炉渣,包渣碱度Ｒ≥3,以避免炉渣再氧化。

吹氩搅拌时避免钢液裸露。

3）合金微调与窄成份范围控制。

据试验报道,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87.9%,硼的回收率达64.3%,钢包喂碳线回收率高达90%,ＺＧ30ＣｒＭｎＭｏＲＥ喂稀土线稀土回收率达到68%,高的回收率可实现窄成份控制。

3.1.3ＬＦ法在生产实践中的应用2000年6月,鞍钢第一炼钢厂新建的连铸车间正式投产,精炼设备由两座ＬＦ钢包精炼炉,年处理钢水200万ｔ;一座ＶＤ钢水真空处理装置,年处理钢水80万ｔ组成。

ＬＦ炉最大升温速度为4℃,ＬＦ炉平均处理周期≤28ｍｉｎ;处理效果:

平均[Ｈ]≤0.0002%;最低[Ｈ]≤0.0001%。

我国现有家重轨生产厂（攀钢、包钢、鞍钢和武钢）生产典型的工艺路线如下:

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（含喂丝）重轨钢含碳量较高,因而增碳显得很重要,转炉出钢时钢水含碳量控制为0.2%～0.3%（ｗｔ）,炉后增碳至0.60%～0.65%（ｗｔ）,在ＬＦ炉处理时再增0.10%～0.15%（ｗｔ）个碳至标准成份的中上限,经ＶＤ处理后即可达到钢种成分要求。

3.2ＲＨ法（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。

3.2.1ＲＨ法的优点1）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。

2）反应效率高。

钢水直接在真空室内反应,钢中可达到[Ｈ]≤1.0×10-6,[Ｎ]≤25×10-6,[Ｃ]≤10×10-6,的超纯净钢。

3）可进行吹氧脱碳和二次燃烧热补偿,减少精炼过程的温降。

3.2.2ＲＨ法工艺参数1）ＲＨ循环量。

循环量是指单位时间内通过上升管或下降管的钢水量,单位是ｔ/ｍｉｎ。

有关资料给出的计算公式为:

Ｑ=0.002×Ｄｕ1.5·Ｇ0.33,式中:

Ｑ———循环流量,ｔ/ｍｉｎ;Ｄｕ———上升管直径,ｃｍ;Ｇ———上升管内氩气流量,Ｌ/ｍｉｎ。

2）循环因数。

他是指在ＲＨ处理过程中通过真空室的钢水与处理量之比,其公式为:

μ=ｗ·ｔ/ｖ式中:

μ———循环因数,次;ｗ———循环量,ｔ/ｍｉｎ;ｔ———循环时间,ｍｉｎ;ｖ———钢包容量,ｔ。

3）供氧强度与含碳量的关系。

向ＲＨ内吹氧可以提高脱碳速度,即ＲＨ-ＯＢ法。

当[Ｃ]/[Ｏ]>0.66时钢包内氧的传质速度决定脱碳速度,其计算公式为:

ＱＯ2=27.3×Ｑ·[Ｃ]式中:

ＱＯ2———氧气强度,Ｎｍ3/ｍｉｎ;Ｑ———钢水循环量,ｔ/ｍｉｎ;[Ｃ]———含碳量,Ｎｍ3/ｔ。

3.2.3ＲＨ法在生产实践中的应用日本的山阳钢厂将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%,一般情况下,经ＲＨ-ＯＢ处理后[Ｈ]≤2.5×10-6,[Ｃ]≤30×10-6,去除钢中非金属夹杂物一般能达到70%,钢中总氧量≤25×10-6,而且在ＲＨ中合金处理可以提高合金的收得率和控制的精确度,[Ｃ]、[Ｓｉ]、[Ｍｎ]的控制精度能达到±0.01%,铝的精确度可达到1.5×10-3,取得了较好的炉外精炼效果。

3.3ＶＯＤ法（真空罐内钢包吹氧除气法）3.3.1ＶＯＤ的特点ＶＯＤ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。

3.3.2ＶＯＤ法在生产实践中的应用20世纪90年代初,上海大隆铸锻厂从德国莱宝（ｌｅｙｂｏｌｄ）公司进口1台15ｔＶＯＤＣ的关键设备和技术软件。

采用电炉初炼钢水经ＶＯＤＣ炉外精炼的工艺方法,精炼了超低碳不锈钢、中低合金钢和碳钢,取得了很好的冶金效果,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精炼工艺成熟,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10。

抚顺特殊钢有限公司有30ｔＶＯＤ炉,采用ＥＡＦ+ＶＯＤ技术精炼不锈钢,可使[Ｈ]≤2.58×10-6,Ｔ[Ｏ]≤41.9×10-6,铬回收率达到99.5%,脱硫率64.2%,精炼高碳铬轴承钢Ｔ[Ｏ]≤12.13×10-6。

2LF炉炉外精炼技术的概况

节I.012.1LF炉的产生和发展

LF炉是上世纪70年代初期在日本发展起来的钢包精炼型炉外精炼设备。

是由日本大同钢铁公司率先开发使用的。

该公司用LF炉冶炼取代了电弧炉的还原精炼期，从而减轻了电弧炉的精炼负担，提高了电弧炉的生产率。

LF炉发展初期仅用于生产高级钢，随着冶金、连铸及相关控制技术的发展，扩大了LF炉的应用范围。

由于LF炉具有投资少、用途广、精炼效果好等优点，近年来，国内外己将LF炉作为主要的炉外精炼手段。

LF技术是一项非常重要的炉外精炼技术，该技术出现后应其具有的诸多优越性而得到了迅速的推广与应用，其技术和工艺日益完善和成熟。

LF炉首先在日本得到了广泛的应用和发展，从1971年日本的第一台LF炉开始，目前发展到许多大中型钢铁企业都上LF炉设备，而且产量逐年迅速增长。

在所有的炉外精炼工艺中，LF炉工艺应用最广。

LF炉具有加热、合成渣精炼、气体搅拌等多种功能，能够创造冶金反应所需的良好的热力学和动力学条件。

特别是钢包底吹氩技术的搅拌，对促进钢渣混合反应、传质、传热、去除夹杂物非常有利。

另外，采用合成渣精炼，可达到以下功效：

（1）吸收夹杂，提高钢液清洁度；

（2）脱硫脱氧；（3）避免钢水与空气接触而产生二次氧化；（4）隔热，以降低钢水温度的损失；（5）发泡埋弧，提高电极加热热效率，减少热量损失，减少电弧对炉盖和炉衬得辐射侵蚀。

与其他钢包炉相比，LF炉设备具有明显有点：

（1）设备简单、投资费用低、运行费用低，可较多的利用原有设备；

（2）设备技术难点少，是电弧加热、底吹搅拌、真空脱气等成熟技术的组合，冶炼功能强大；（3）设备的可靠性大，维护工作量小，部分设备可与电炉互换，备件费用低；（4）操作灵活、精炼效果好。

因而，LF炉成为冶金行业的后起之秀。

2.2LF精炼基本原理

为了使钢及钢材的各项性能经济合理地满足要求，单靠改变成分和组织是不够的。

实践已经证明，钢中杂质严重地影响着钢的性能，即在钢的成分和组织已经确定的条件下，其性能能否充分发挥，主要取决于钢的纯洁性，即钢中杂质的情况。

影响钢纯洁性的杂质主要是气体（氢、氮）和夹杂（氧、氧化物杂质、硫化物杂质及一些金属杂质）。

钢中氢的主要来源是大气中的水分和冶炼用的各种原材料所带入的水分，由于已经脱氧的钢液中氢的溶解度要比氧化性钢液中的氢的溶解度高三至四倍，所以，还原期造渣材料及其它添加剂的干燥与否直接决定了成品钢中的含氢量。

在冶炼过程中增氮的主要途径是钢液与大气的接触，电弧炉炼钢时，由于电弧的高温以及在电弧下氮分子的分解，促进钢液的增氮。

钢中非金属杂质的数量、性质、颗粒大小，以及在钢中的分布主要取决于脱氧制度、出钢过程中的造渣和出钢与浇注过程中的二次氧化。

金属造渣对钢的性能的影响最近受到重视，但还未找到去除金属夹杂物的专用方法。

精炼无论是炉内还是炉外都是从以下两方面着手：

一是防止杂质进入钢中，二是完全除去已进入钢中的杂质。

在冶炼过程中因受到条件、工艺水平等方面的限制，有些杂质进入钢中是不可避免的，为此，精炼宜着重于杂质的去除。

节I.022.3LF精炼功能

　　LF（LadleFurnace）炉是70年代初期在日本发展起来的精炼设备。

由于它设备简单，投资费用低，操作灵活和精炼效果好而成为冶金行业的后起之秀，在日本得到了广泛的应用与发展。

LF炉精炼主要靠桶内的白渣，在低氧的气氛中（氧含量为5％），由桶内吹氩气进行搅拌并由石墨电极对经过初炼炉的钢水加热而精炼。

由于氩气搅拌加速了渣一钢之间的化学反应，用电弧加热进行温度补偿，可以保证较长时间的精炼时间，从而可使钢中的氧、硫含量降低，夹杂物按ASTM评级为O～O．1级。

LF炉可以与电炉配合，以取代电炉的还原期，还可以与氧气转炉配合，生产优质合金钢。

此外，LF炉还是连铸车问，特别是合会钢连铸生产线上不可缺少的控制成分、温度及保存钢水的设备。

因此LF炉的出现形成了LD—LF—RH—CC（连铸）新的生产优质钢