李琴
重庆钢铁集团设计院有限公司 重庆市 400080
摘要:随着冶炼工业的迅速发展，人们对钢铁质量的要求越来越高，现代化生产技术和先进设备的出现，使炉外精炼工艺已经达到了较高水平的现代化[1]。本文通过对炉外精炼技术在钢铁生产中的应用发展进行探讨和分析，希望能对冶炼技术的发展起到一定的帮助。
关键词:炉外精炼技术；钢铁生产；发展应用
引言
二十一世纪，随着工业和科学技术的发展，人们对于钢材的力学性能和工艺性能的要求越来越高，一般的炼钢工艺生产的钢材已不能满足需求，早在20世纪30年代，炉外精练技术就在各国相继探索使用，并在之后的几十年内，获得了突飞猛进的进步。目前，炉外精炼技术已成为炼钢与连铸工序衔接不可或缺的工序，成为现代炼钢生产中非常重要的环节。
正言
一、我国钢铁产业发展过程中遇到的问题
(一)资源不足
我国已成为最大的钢铁生产国和消费国之一，发展钢铁行业对铁矿石的需求量较大，但我国铁矿石已出现了严重的短缺现象，资源不足制约了钢铁行业的发展，必须要采用先进的工艺降低原材料消耗。
(二)钢铁产品结构不合理
我国钢铁品结构不合理，具体表现在一些高端的产品供应量不足和一些低端的产品过剩[2]。低端产品技术含量低，容易生产，在钢材产量中占有相当的比率。而高端产品因为技术装备和水平的差距，在国际钢铁行业的竞争力还不够。目前我国不少钢铁企业存在成本高、资源浪费、生产效率低下、质量较差等系列问题。
二、炉外精炼技术在钢铁生产中发展应用
（一）炉外精炼在钢铁工业中的发展
炉外精炼也叫二次炼钢，就是在真空、惰性气氛或可控气氛下进行深度脱氧、脱硫、去夹杂、调成分、控制温度等，有效降低钢中C、S、O、H等元素在钢中的含量，从而提高钢的抗拉强度、抗裂性、疲劳强度等性能。
二十世纪三十年代，法国佩兰应用专门配制的高碱度合成渣，在出钢的过程中，对钢液进行“渣洗脱硫”，这是炉外精炼技术的萌芽。1956年由联邦德国鲁尔钢公司和海拉斯公司共同开发ＲＨ钢液真空处理技术，1965年联邦德国Edelstahlwerk Witten公司开发了50吨VOD炉。60年代末期以来，国内外炉外精炼技术不断发展，现已有几十种方法应用于工业生产，逐步形成了炼钢工艺中的一个新分支。
(二)炉外精炼技术在钢铁生产中的应用
目前炉外精练技术在钢铁生产中已占据了至关重要的地位，应用到冶金工业的炉外精炼工艺主要有以下几种：喂线、喷粉、钢包吹氩搅拌、LF钢包精炼、AOD氩氧脱碳精炼、RH真空精炼、VOD真空吹氧脱碳等等。
１、喂线法
喂线法是指将密度较小，容易氧化的精炼添加剂做成线材，用喂线机将其投入钢水深处，对钢水进行炉外精炼的一种方法。根据所应用的精炼反应器的不同，喂线法可分为钢包喂线法，中间罐喂线法和中注管喂线法等。根据精炼目的的不同，喂线法又有脱硫喂线、脱氧喂线、合金元素的微量调节喂线等，不同的喂线法喂入由不同的线材。根据做线材的精炼剂的不同，主要分为铝线喂线法和包芯线喂线法。
喂线法主要用于添加剂用量少的炉外精炼。喂线法具有收得率高，精炼命中率高，钢水温度降低少，钢中气体含量低，且设备简单易操作，投资少等特点。
２、喷粉法
钢包喷粉是以压缩空气或惰性气体为载体，通过插入钢液的喷枪将粉状精炼剂喷射入钢液深部，利用气体的搅拌作用强化粉状剂和钢液的接触，从而在很短的时间内有效地脱硫、脱氧并提高合金元素收得率的精炼方法。喷粉法常用的粉料有Ca-Si、Ca-C、Al、CaO等。
3、钢包吹氩搅拌法
钢包吹氩法是向钢包内的钢水吹入氩气，依靠气泡上浮的搅拌作用均匀钢水成分和温度，促进夹杂物上浮的方法。这是一种最简单的炉外精炼操作。通常有底吹氩和顶吹氩两种方法。钢包吹氩法通常与其他精炼手段相配合达到精炼目的。
４、LF钢包精炼法
LF炉精炼是炉外精炼的主要方法之一，是用来对初炼炉（电弧炉、平炉、转炉）所熔钢水进行精炼，并且能调节钢水温度，起到工艺缓冲，满足连铸、连轧的重要冶金设备。它具有电弧加热、气体搅拌、精炼钢水（脱C、O、S，去除有害气体和有害杂质）、调整合金元素四大功能。LF炉快速而稳定的造出流动性好并有一定乳化性的还原性白渣，是LF脱硫、吸附夹杂及保证钢水质量的关键。目前LF钢包精炼炉被广泛用于工业、钢铁、冶金等行业。
5、AOD氩氧脱碳精炼法
AOD氩氧脱碳精炼法是用来冶炼超低碳纯净不锈钢的先进冶金工艺。AOD氩氧脱碳精炼法具有成份控制准确、钢水纯净度高、气体含量低等优点，生产的产品具有优良的铸造及焊接性能，能降低生产成本，提高产品附加值，是铸钢车间首选的钢水精炼工艺。它的工作原理就是利用气体稀释的方法，向炉内吹入按不同比例配制的混合氧气、氩气，用氩气稀释CO降低分压，达到降碳保铬的目的。
AOD精炼法特点：采用廉价高碳铬铁冶炼，大幅度降低原料成本；采用二步法炼钢，缩短了冶炼时间，提高了生产效率；采用AOD法冶炼的不锈钢，质量稳定；AOD炉设备简单，易操作，能稳定地实现过程自动控制。目前全世界60－70％的不锈钢都是用AOD精炼法生产的。我国太钢拥有国内第一台AOD炉。
6、RH 真空精炼法
RH真空精炼炉法就是在真空槽抽真空，并从浸渍管的上升管吹入氩气，使钢桶中的钢液进入真空槽，然后从浸渍管的下降管流回到盛钢桶，如此反复循环，流经真空槽钢水中的氩气、氢气、一氧化碳等气体在钢液循环过程中被抽走实现脱C、脱S、脱气，同时，进入真空槽内的钢水还进行一系列的冶金反应，如碳氧反应等，实现提高钢水纯净度的目的。
经RH精炼法处理过的钢水优点明显：合金收得率高，成分易控制；钢水气体含量低，夹杂物少，钢水纯净度高；易调整温度，能为连铸机提供流动性好、符合浇铸温度的钢水，利于多炉连浇。目前我国大多数大型钢铁厂都有RH真空精炼炉，如宝山钢铁公司有不同类型RH精炼炉5座，鞍山钢铁公司有RH精炼炉5座等。
炉外精炼能大幅度地提高钢材质量，并将钢中有害杂质和气体降低到如下水平：[O]5～30ppm，[H]0.15～3ppm，[N]15～50ppm，[S]0.002～0.01%，[C]0.002～0.03%，提高炼钢炉生产能力30～50%，钢液浇铸温度波动在±3～4℃范围内,生产成本降低13～54%。
某些特殊用途的钢材，如果二次炼钢还不能满足要求，可进一步采取三次精炼，像电渣重熔、真空电弧重熔等重熔冶金都属于三次精炼[3]，这里就不做赘述了。
目前已有数十种炉外精炼方法，已修建的较大型的精炼设备也有几千台之多。不同的精炼工艺和设备可起到不同的精炼作用，对钢铁产品质量和性能的影响也不同。对于各钢铁企业具体选择哪些精炼方法和设备来组成最适合的精炼工艺，主要是由该厂生产的钢材品种和需要达到的目的来决定的[4]。
结论:综上所述，炉外精炼作为一个可大幅提高钢铁产品质量，降低生产成本的先进技术，是钢铁工业化生产必须要掌握的工艺流程。更好的把炉外精炼技术运用到钢铁生产中，使我国钢铁行业在世界领域有更好的发展。
参考文献：[1]杨建华.炉外精炼技术在钢铁生产中的应用和发展[J].科技风，2019，(20):168.
[2]李福明.浅析炉外精炼技术的应用和发展[J].中小企业管理与科技，2012，(3):215-216.
3.刘浏. 炉外精炼工艺技术的发展[J]. 炼钢, 2001, 17(4):1-7.
4.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, 42(5):1-6.