LF炉精炼工艺优化和设备改造生产实践

（河北省唐山市曹妃甸工业区首钢京唐钢铁联合有限责任公司，河北 唐山 063000）

LF炉在初期时主要使用其对特殊钢进行精炼加工处理，通过渣精炼、氩气搅拌以及电弧加热技术进行加工。LF炉具有非常高的使用价值，其具有多种冶炼功能，并且对其的使用具有较高的灵活性，因此，目前我国许多的普钢生产厂也大范围的使用LF炉。LF炉可以处理的钢的范围从普钢到特殊品种钢，因此，在我国的钢生产市场中具有非常重要的地位，企业如果可以通过精炼工艺以及进行设备改造，提升钢水纯净度与冶炼钢的效率，便可以降低冶炼钢的成本，从而帮助企业赚取更多的经济收益，有助于企业未来的发展。

1 LF炉精炼的原理

使用LF炉冶炼钢可以获得较高的脱硫与脱氧结果。在LF炉的还原性、高碱精炼以及池搅拌的作用下，钢水具有非常高的脱硫的作用。同时，其使用扩散脱氧的方法，可以把脱氧产物排到渣里，通过具有高流量的氩气对还原渣的环境以及冶炼的环境进行搅拌，从而实现将高沉淀脱氧去除率降低与渣钢间氧传输速率的提升。在LF炉中，其脱硫与脱氧具有相互作用的效果，因为如果其具备优良的脱氧能力，所以含有质量分数较高的氧化钙，同时氧化铁的质量分数会减少，所以脱硫的环境更加有利。再者，在LF炉中，通过底吹透气砖可以实现较高的脱气去杂的能力，在钢水中出现因为输送氩气而产生的小气泡可以通过上浮运动帮助增加钢水气体含量并且提升非金属杂物上浮的速度，从而将钢水与非金属杂物排除。

2 LF炉精炼工艺优化与设备改造的生产实践

2．1 LF炉精炼工艺优化与设备改造的思路

以某一钢轧厂的LF炉进行研究，提升LF炉的脱氧能力，从而提升造渣速率，减少冶钢的成本，将钢水的纯净度提升，减少冶炼的时间，减少冶炼中能源与物料的使用，提升钢种成分的命中率，优化精炼钙处理工艺，增加含钙包芯线的吸收率，增加钢水改质效果，减少钙处理成本。

2．2 LF炉精炼工艺优化与设备改造的方法

（1）LF炉脱氧工艺优化：①分析与优化分渣的氧化性：第一，需要将转炉下渣率降低，在挡渣出炉时以挡渣锥作为辅助，并且在转炉下增加检测设备，从而保证低于80毫米的钢包下渣量。第二，需要将钢水的终点氧含量降低，保持320×10-6的中高碳钢氧位。第三，完善转炉合金脱氧制度，即将钢砂铝与钢锰钛在出钢的1/4或1/5的时候加入进行钢水预脱氧，加入了合金后，还需要加入2kg/t的石灰顶渣，从而实现预造渣，并且渣洗钢水。②研究与优化造渣脱氧物料：首先，需要根据冶炼钢种的特点，需要引进铝钙复合脱氧造渣剂等新型的脱氧物料，因为其含散布在脱氧球中细小片状的铝，因此可以提升钢渣的脱氧效率，并且减少出现包盖除尘所导致的铝片的浪费，同时与氧化钙进行反应帮助脱硫效率提升，减少氧化锰与氧化铁在钢渣中的含量，提升脱氧效果，并且减少脱氧物料的成本约每吨0.7元。③优化钢包底吹氩：首先，需要明确底吹氩制度，确保此过程具备完善且清晰的规定，其次，需要提升吹氩流量控制的精确度，从而提升其非金属杂物的上浮速率，帮助钢水提升纯净度，减少冶炼的时间。对热轧部吹氩设备进行了升级改造，实现对每个阶段的氩气流量进行有效控制。第一，站外待冶炼阶段以每分钟50～200L为准，对其进行静吹弱搅拌；第二，以每分钟100～300升的过程流量保障钢水不裸露；第三，使用每分钟300～600升的速度作为电升温等强度搅拌速度，确保埋弧效果并均匀钢水温度；第四，以每分钟800～1000升的脱氧脱硫强搅拌速度实现提升冶炼节奏与效率。

（2）研究与推广LF快速冶炼工艺。①优化转炉工艺与铁水预处理：第一，需要将入炉原材料、扒渣率以及入炉铁水脱硫率进行严格的控制，从而实现转炉终点硫含量下降，精炼脱硫更加容易。第二，需要制定炉后脱氧造渣制度，将顶渣、脱氧剂以及合金料的固化出钢顺序进行严格的控制，并且预造渣与预脱氧钢水。②优化精炼进站条件：需要确保温度与转炉成分的合格水平，保证其达到90%以上的合格率，并且确保具有95%以上的大包成分。③优化生产组织模式：降低转炉、精炼以及连铸钢水的温降，需要在20分钟之内完成蹲钢，并且在15分钟以内完成精炼与连铸，实现钢包周转数最小，由15减少至13。④利用热态渣循环：对热态钢渣进行循环使用，帮助减少对造渣剂的使用量，提升LF炉的热效率与稳定性，从而实现增加钢包的寿命并且增加金属的获取量，实现热态渣的回收率高于93%。

（3）优化冶炼工艺。①快速造渣工艺：为了优化冶炼工艺，需要使用复合脱氧造渣剂从而对钢渣的含量进行调整，提升其夹杂物的吸附水平以及其的流动性。再者，对于钢渣的脱氧工作可以使用新型铝从而提升白渣形成速度；其次，需要对熔渣物的机构进行调整，将价格较高且容易导致温度损失的萤石换成价格便宜粉末状且含有较高氟化钙熔渣剂与萤石面，减少温降损失，并且提升钢渣的黏度。②一次性喂铝脱氧工艺：对钢水脱氧时使用一次性喂铝，通过调节钢种铝实现对喂入铝线次数的减少，通过一次性喂入铝线，达到钢中w（Als）≥230×10-6，实现减少二次补铝的频率与次数，提升精炼脱氧的效率，帮助夹杂物上浮，有助于钢水提升质量。

（4）优化钙铝包芯线。使用新型的由铝粒的包裹钢壳并使用纯钙锭高压热拔抽拉的纯钙棒，即复合钙铝包芯线，其具有喂线前后温降小以及喂线时间短，喂线量少但收得率高的特性。

（5）使用新型喂丝导管。钢的净空与回浇余量、钢包包龄以及转炉出钢量有非常大的关系，钢渣界面与喂丝导管的距离会受到钢包净空的影响，且会导致钙线深度变浅，会导致剧烈翻腾，降低钙线的吸收率，因此，需要使用新型的喂丝导管，如图1所示。

图1 改进前与改进后的喂丝导管

3 LF炉精炼工艺优化与设备改造的生产实践成果

提升了夹杂物上浮的速率，增加了夹杂物的吸附能力，提升了还原渣成渣速率，降低了氧化物含量，并且提升了钢水的质量，并且减少脱氧物料的成本约每吨0.7元。稳固钢水的质量，减少精炼的时间达到其在25分钟以内，并且改善了精炼电耗，从每吨8千瓦时减少到每吨26千瓦时；实现了40%的一次喂铝率，减少二次喂铝占总炉数到70%，有效的减少了钙处理前铝线喂入量；通过对熔渣剂以及萤石面替换萤石，实现了使用量站全部调渣物料的65%。

4 结语

为了提升冶钢企业冶钢的效率，增加冶钢的质量，获取更高的经济收益，提升其市场竞争力，需要对LF炉的精炼工艺进行优化，并且对设备进行改造，其方法为通过分析与优化分渣的氧化性、研究与优化造渣脱氧物料以及优化钢包底吹氩实现LF炉脱氧工艺优化；通过优化转炉工艺与铁水预处理、优化精炼进站条件、优化生产组织模式以及利用热态渣循环研究与推广LF 快速冶炼工艺；通过快速造渣工艺以及一次性喂铝脱氧工艺优化冶炼工艺。