鋼包冶金基本含義

鋼包冶金（ladle metallurgy）將傳統(tǒng)的煉鋼工藝流程以煉鋼爐（如平爐、電爐及轉(zhuǎn)爐）中完成初煉后，其精煉任務(wù)即去除氣體和雜質(zhì)、溫度控制、成分的微調(diào)和均勻化等任務(wù)，轉(zhuǎn)移到鋼包中進(jìn)行的冶煉技術(shù)，也稱二次冶金。

因氫氣而引起的鍛鋼件中的白點(diǎn)或發(fā)裂缺陷的問(wèn)題已經(jīng)明確了是氫氣危害。所以在機(jī)械制造工業(yè)上長(zhǎng)時(shí)期以來(lái)都進(jìn)行著脫氫處理。但是，1952年玻丘姆爾、勿倫的真空鑄造法發(fā)展以后，這個(gè)問(wèn)題就一舉解決了。真空澆注法是真空吸上式脫氣法（DH法）及環(huán)流式真空脫氣法（RH法）的開端、現(xiàn)在真空處理已成為煉鋼工業(yè)上不可缺少的主要設(shè)備了。真室脫氣方法的發(fā)展使得鋼水進(jìn)行大量處理成為可能。

該技術(shù)可以將冶煉過(guò)程中吹氧強(qiáng)度加大，縮短冶煉周期，從而提高鋼產(chǎn)量。把鋼中的脫氧要求放到后邊真空處理過(guò)程中，可以減少脫氧劑的消耗，從而降低冶煉合金成本。另外可以將鑄坯提高到一個(gè)新的水平。將冶煉過(guò)程中吹氧強(qiáng)度加大，縮短冶煉周期，從而提高鋼產(chǎn)量 。

由于所生產(chǎn)的鋼水全部由1套VAD進(jìn)行脫氣，因此需要擴(kuò)大脫氣能力。內(nèi)部討論的焦點(diǎn)是安裝第2個(gè)處理站以提高現(xiàn)有VAD的產(chǎn)能，還是采用更普通的工藝技術(shù)和更現(xiàn)代化的設(shè)備來(lái)取代現(xiàn)有的VAD裝置。據(jù)了解，大多數(shù)煉鋼廠采用VTD和LF來(lái)生產(chǎn)特種棒鋼。即使VAD仍是一種可行的技術(shù)，但VTD和LF結(jié)合，更利于維持生產(chǎn)成本。此外，要求雙罐脫氣罐能保證足夠的處理時(shí)間，以滿足連鑄工序的要求。

對(duì)VAD和VTD設(shè)計(jì)，要做大量的規(guī)劃和研究工作，以確定安裝總成本，包括所有輔助設(shè)備，例如供水系統(tǒng)以及諸如此類的問(wèn)題。最終確定如果安裝VAD將影響現(xiàn)有建筑的基礎(chǔ)，并且費(fèi)用較高。后來(lái)又決定安裝1套VTD。為了有助于做出決策，該廠的許多人員參觀了美國(guó)、墨西哥以及歐洲的許多鋼廠，以獲得理想的設(shè)計(jì)并確定合適的供應(yīng)商。在這些出訪期間，全部設(shè)備設(shè)計(jì)的要求明確了。脫氣站必須建在單坡頂附跨內(nèi)，要求VTD利用裝在一臺(tái)輸送車上的罐。

從技術(shù)觀點(diǎn)出發(fā)，鋼包爐需要并入這套設(shè)備當(dāng)中，設(shè)有觀察窗，以使?jié)沧o(wú)需鑄坯測(cè)試。因此，最后的設(shè)計(jì)是如何符合成本效益地將電弧加熱并入這套設(shè)備之中。最終的布置包括2個(gè)真空處理站建在一個(gè)附跨內(nèi)，在2個(gè)站之間有2臺(tái)運(yùn)送鋼包的罐車，電弧加熱的位置設(shè)在鋼包的通道內(nèi)。這種新型的加熱設(shè)備被稱為鋼包加熱站（LRS）。鋼包加熱站包括旋轉(zhuǎn)式爐頂和利用現(xiàn)有的VAD變壓器的電極配置。

鋼包是連鑄的重要設(shè)備，是從出鋼到澆注過(guò)程巾運(yùn)載和盛放鋼水的容器，又有大罐、鋼罐、大包等習(xí)慣叫法。如《鋼包結(jié)構(gòu)示意圖》所示：

它由桶體、內(nèi)襯、水口開閉裝置及透氣磚等部分組成。內(nèi)襯由外向內(nèi)依次是隔熱層、永久層及工作層三層；工作層從上而下是包沿、渣線、包壁、包底等幾部分，而包底又包括包底用耐火材料部分，水口裝置、座磚以及透氣磚等部分。

鋼包的作用主要是盛接從初煉鋼水爐子（轉(zhuǎn)爐或電爐）出鋼門流出來(lái)的鋼水和部分爐渣，進(jìn)行部分脫氧與合金化操作，可以使鋼水在其中鎮(zhèn)靜一段時(shí)間，以調(diào)整鋼水溫度，均勻成分并使鋼水中非金屬夾雜物上浮，同時(shí)，在澆注過(guò)程中開閉鋼流，控制鋼水鋼液流量，使?jié)沧㈨樌M(jìn)行。近年來(lái)，為進(jìn)一步提高鋼的質(zhì)量，鋼包吹氬、鋼包真空處理等技術(shù)被采用，它正逐漸演變成二次精煉裝置的重要沒(méi)備，在二次精煉和連鑄中占有重要的地位。 2100433B

(1)深度脫碳。對(duì)于一般鋼種，在LF爐中可進(jìn)行常壓下的吹氧脫碳。對(duì)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(duì)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(duì)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)量和連鑄坯表面質(zhì)量得到有效保證，而且為全連鑄和實(shí)現(xiàn)多爐連澆創(chuàng)造了十分有利的條件 。2100433B

（1）深度脫碳。對(duì)于一般鋼種，在LF爐中可進(jìn)行常壓下的吹氧脫碳。對(duì)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(duì)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(duì)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、38×10和 10×10的水平；精煉06CrMoV7鋼時(shí)[H]和∑[O]分別達(dá)到2.5×10和15×10-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。

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(guò)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。