炉外精炼与铁水预处理技术

炉外精炼与铁水预处理技术

炉外精炼和铁水预处理是 20 世纪中叶以来钢铁工业迅速发展起来的两项重要工艺。20 世纪 90 年代初，我们将这两类技术统称为“炉外处理技术”。经过十余年的行业交流，这一称谓已得到钢铁同行的普遍认可。

所谓炉外处理，是指在高炉、转炉、电炉等冶炼炉生产出铁水和钢水后，通过更加经济、高效的方法改善金属的物理与化学性能的整体冶金技术体系。其主要内容包括：

• 铁水预处理：在出铁槽、铁水运输罐、鱼雷罐、铁水包或专用预处理转炉中预先脱硅、脱磷、脱硫，或对钒、钛、高磷等成分进行富集处理，并清除高含量的炉渣；

• 钢水精炼：在钢水包（或专用精炼包）中进一步调整钢水的温度、成分，去除气体、有害元素和夹杂物，使其更加洁净、均匀、稳定；

• 中间包冶金：在中间包中促使气体和夹杂上浮，稳定浇铸过程的温度；

• 结晶器冶金：在凝固阶段进一步去除夹杂，促进形核，使结晶更均匀。

因此，经济高效的炉外处理技术不仅是钢材最终质量的重要保障，也使生产流程更短、更紧凑、更高效。炉外处理与氧气转炉、超高功率电炉、连铸技术并称为具有“流程革命意义”的四大现代钢铁生产技术，它们之间相互促进、相互依存，共同奠定了现代钢铁工业的基础。

炉外精炼与铁水预处理技术的发展历程

早期探索阶段（1930–1950 年代）

钢水炉外精炼的雏形早在 20 世纪 30、40 年代就已出现。
例如：

• 合成渣洗精炼技术在 1930 年代被应用，并沿用至今；

• 真空模铸技术在 1940 年代初已有相关报道；

• 20 世纪 50 年代中后期，随着大功率蒸汽喷射泵技术的突破，出现了 DH（钢包提升脱气） 和 RH（循环脱气） 技术。

快速发展阶段（1960–1970 年代）

60–70 年代是炉外精炼方法大量涌现的时期，其背后动力包括：

• “纯净钢”概念的提出；

• 工业、建筑、国防、交通等行业对钢材提出更高要求；

• 连铸工艺的推广和对洁净钢水的需求激增。

这一时期炉外处理技术呈现出三大根本性变化：

1. 由辅助工艺转变为主流工艺

最初炉外精炼主要用于生产冶炼炉难以直接制备的高质量钢种，后来逐渐成为大部分钢种和全面提高质量的必要手段。

2. 成为连铸工艺稳定运行的核心技术

炉外处理大幅减少钢中的磷硫等有害元素和气体、夹杂，使连铸坯质量稳定，并有效协调温度、节奏与衔接。
如新日铁大分厂在实行全连铸的初期，全部钢水都进行 RH 处理，从而保证了工艺和质量稳定。

3. 形成真空与非真空两大技术体系

当时主要技术包括：

• 真空精炼：VOD、VAD、ASEA-SKF、RH-OB 等；

• 非真空精炼：AOD、LF 炉、VD 技术、喷吹冶金（SL、TN、KTS、KIP 等）、包芯线技术、SAB/CABT/CAS 等吹氩技术；

• 同期铁水预处理技术全面发展，与钢水精炼形成完整的炉外处理体系。

全面成熟阶段（1980 年代至今）

进入 20 世纪 80 年代后，炉外精炼和铁水预处理成为现代钢铁生产水平的重要标志，技术朝着功能更全面、效率更高、效果更优的方向发展。典型技术包括：

• RH-KTB、RH-MFP、RH-O、RH-PB、WPB 等真空深脱磷/脱硫技术；

• V-KIP、AOD 升级技术；

• 铁水专用脱硫、脱磷及提钒处理，如：

             日本住友金属 SRP 脱磷

             神户制钢 H 炉

             我国攀钢提钒转炉

炉外处理技术快速发展的主要原因

1. 连铸工艺发展的强力推动

炉外处理不仅满足连铸对高洁净钢水的需求，还通过控制温度、成分与节奏，为稳定连铸运行提供关键保障。

以日本为例：

连铸比与精炼比同步提升，充分说明两者紧密相互促进。

2. 适应钢材品种升级与专业化生产需要

生产超低碳、超深冲、超低磷、超低硫等高端钢材必须依赖炉外处理与冶炼、连铸组成的优化流程，因此炉外处理技术随产品结构调整而快速发展。