LF炉精炼主要是靠桶内的白渣或制造的高碱度还原渣(碱度可达5以上),在低氧的气氛中,由桶底吹入惰性气体(一般为氩气)进行搅拌并由石墨电极对经过初炼炉的钢水加热而进行脱氧、脱硫、合金化等冶金反应,以精炼钢液。氩气搅拌能使钢液与精炼渣充分接触,加速渣-钢之间的化学反应,促进钢液温度和合金成分的均匀化,保证出炉钢液成分、温度满足浇注工序温度及产品质量的要求。LF炉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(可达到l0ppm )夹杂物按ASTM评级为0-0.1级。
1)炉内气氛
LF炉本身一般不具备真空系统。靠吹氩气造成的假真空已达到脱气及搅拌的功能。在不抽真空的大气压下进行精炼时,钢包上的法兰盘和水冷炉盖可以起到隔离空气的密封作用。再加上还原性渣以及加热时石墨电极与渣中的FeO、MnO、Cr2O3等氧化物作用,使渣中不稳定的氧化物减少,提高了炉渣的还原性,而且还可提高合金元素的回收率,生成的CO气体,加上底吹氮气等惰性气体,增加了炉气的还原性,若密封较好,可造成微正压,达到有效精炼和保护钢液不受二次氧化的目的。除此之外,石墨电极还可与炉内气氛中的氧气作用生成CO气体,从而可使LF炉内气氛中的氧含量减为0.5,因此阻止了炉气中的氧向金属传递,保证了精炼时炉内的还原气氛。钢液在还原条件下可以进一步脱氧、脱硫及去除非金属夹杂物,有利于钢液质量的提高。
2)氩气搅拌
LF精炼炉底吹氩对钢水精炼的作用如下:
(1)均匀成份
钢液进入钢包以后,金属、炉渣、包衬、合金元素之间的化学反应仍继续进行。钢包中的这些反应使钢液的不均匀性增大,通过底吹氩气对钢液进行搅拌,可使钢液成分趋向均匀。
(2)均匀温度
钢包内的钢液存在着一定的温度梯度,温度梯度随留钢时间的延长而增大(与出钢前的包衬温度有关)。钢包吹氢以后,由于氩气的搅拌作用,使温度梯度减小。吹氩前期一般会有较小的温降,主要是由于包内钢液循环,温度梯度减小,温度趋于均匀的结果,而吹氩本身造成的温降是很小的。
(3)加速传质
精炼过程中吹氢可加速传质,促进钢一渣反应,有利于脱氧、脱硫和熔渣吸收夹杂。
(4)加强传热
在具有加热功能的精炼过程中,吹氩有利于加强对流传热,提高加热升温速度和热利用率,加速熔化渣料和合金料。
(5)改善钢水浇注性
钢包吹氩可改善钢液的流动性,减轻或预防浇注中的水口结瘤,改善浇注情况。
(6)排除夹杂、气体
气泡在上升过程中,可吸附携带夹杂物加入熔渣。由于氩气泡的气洗作用,使钢液中的氮、氢含量降低,进一步脱除钢中的氧,提高脱氧剂和合金元素的收得率。
(7)改善精炼炉内气氛
对于带有密封炉盖的LF精炼炉精炼过程,底吹氩气泡逸出熔渣面后进入钢液面与炉盖之间的炉内密封空间,氩气属惰性气体,它和电极与熔渣反应产生的CO气体一起增强了炉内的还原气氛,还可以形成炉内微正压,防止炉渣吸氧和钢液的二次氧化。
——本文摘自论文文献综述