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1、VOD法在冶炼低碳不锈钢中应用 【摘要】本文介绍了VOD冶炼不锈钢的操作要点、相关讨论以及不锈钢冶炼工艺的发展，希望能够对VOD法冶炼低碳不锈钢提供一些借鉴。【关键词】VOD；低碳不锈钢；操作要点；发展趋势中图分类号：TF764文献标识码：A前言炉外精炼技术的发展促进了不锈钢生产进步，尤其是在低碳不锈钢冶炼生产中，VOD方法比传统的电炉冶炼具有非常明显的优势。二、VOD冶炼不锈钢操作要点6VOD(VacuumOxygenDecarburization)真空吹氧脱碳法是现今世界范围内第二位的不锈钢冶炼手段，可以冶炼超低碳、高难度、高纯度的不锈钢产品。此法是原西德维腾特殊钢厂(Edel-st
2、ahlwerkWitten)于1965年所发明的，容量为50t。现全世界共有近百台，其容量为5～150t。我国第一台VOD容量为13t，于1982年在大连钢厂投产。VOD主要装备有:钢包、真空罐、氧枪、加料系统、测温取样系统、真空系统和控制系统。该工艺是生产不锈钢最合适的真空方法之一，被认为是生产低碳、低氮不锈钢的最有效的方法。笔者对国内某厂4炉0Cr19Ni9型、4炉SUS304型和4炉SUH409L型低碳不锈钢的冶炼操作过程进行了跟踪分析,并总结出利用LD—VOD法冶炼低碳不锈钢的操作要点。1、VOD的工作原理VOD法通过抽真空降低CO分压进行脱碳保铬。它的主要优点为:（1）降碳保铬效
3、果好。通过控制真空度，可在铬几乎不被氧化的情况下脱碳。脱碳后用于还原渣中氧化铬的还原剂用量少；（2）由于是在钢包中精炼，精炼后不吸收氮、碳，更适合冶炼超低碳、超低氮不锈钢；（3）脱氧效果好。2、工艺特点LD—VOD法冶炼不锈钢的全过程大致分为两个步骤。第一步是先在转炉中熔化和初炼(初脱碳、脱硅、脱硫),使钢水含碳量和温度等达到LD—VOD精炼的要求。也有厂家首先在电炉中熔化和脱硫,然后转入顶底复合吹转炉中脱碳及初调温度、成分。第二步是将经初脱碳后的钢液用LD—VOD法继续脱碳和还原精炼,生产出符合要求的不锈钢。（1）脱碳(脱氮)操作6LD—VOD法的脱碳由供氧速度、氧枪高度、真空度和底吹氩
4、气流量控制。在脱碳初期,为防止钢水激烈喷溅,需适当提高氧枪高度,降低真空度,减少A氩气流量。脱碳中期,随着脱碳反应的进行而提高真空度。到脱碳末期,由于脱碳反应速度的限制性环节由供氧节制变成钢中〔C〕的扩散节制,所以要减小供氧速度,强化氩气搅拌。在终点碳附近停止吹氧,用氩气搅拌促使钢中〔C〕和〔O〕的反应快速进行。利用LD—VOD法在冶炼上述3种类型的低碳不锈钢时,每炉冶炼时间因钢种的不同以及冶炼时的具体情况而有较大的差异,但主要操作工艺大致为:已形成或基本形成了铁水预处理—复吹转炉—炉外精炼—连铸的现代化典型工艺流程。（2）还原和最终精炼LD—VOD脱碳过程中大约有l%的〔Cr〕氧化,钢中
5、的〔O〕的质量分数也达到数百个ppm(1×10-6),所以脱碳结束后要向真空室中加入CaO,CaF2等造渣材料和硅铁粉等还原剂,还原渣中的氧化铬(Cr2O3),并脱氧和脱硫。LD—VOD后期渣的碱度对脱氧、脱硫以及铬的回收率都有较大的影响,合适的碱度为1.3。如低于1.1,渣中Cr2O3的含量将急剧增加。另外,搅拌也是一个重要影响因素。终点〔C〕根据不同钢种的目标成分确定。例如该厂SUS304钢的终点〔C〕一般按0.08%控制,0Cr19Ni9钢按0.08%控制。终点碳通常是根据排气成分的变化来判断,也有的是按排气成分、流量、真空度连续判定,或者采用定氧仪判断。VOD的终点碳命中率可以达到
6、99%以上。出钢目标温度可用下式决定:6出钢目标温度=凝固温度+过热度+出钢过程温降凝固温度和过热度根据钢种确定,出钢过程的温降则要根据各厂的具体生产条件确定,一般为30℃～40℃。SUS304凝固温度为1454℃、出钢目标温度为1555℃。该厂4炉SUS304型低碳不锈钢出钢温度不太稳定,其他4炉0Cr19Ni9型和4炉SUH409L型低碳不锈钢出钢温度比较稳定。三、讨论1、脱碳保铬6由冶金热力学原理知,钢水温度越高越有利于脱碳反应的进行(但应注意这里的高温应为适当的高温,因为仅仅依靠过高的温度会对炉衬产生较大损失);VOD炉内CO的分压越低越有利于铬的还原,在吹氧脱碳的同时,可抑制铬元
7、素的氧化损失。为了符合热力学理论基础的要求,在VOD炉内通常采用的是稀释精炼法即以大流量的底吹Ar来稀释VOD炉内因脱碳反应所产生的CO的浓度。同时,也可促进钢水的搅拌,加速脱碳反应。钢水中的碳氧反应的控制环节是在扩散领域,即碳和氧向反应区扩散是整个脱碳反应速度的控制环节。因为在高温下,[C]+[O]=CO化学反应非常迅速,实际上是个瞬时反应。所以,用VOD炉精炼低碳不锈钢和超低碳不锈钢时,在高碳区的脱碳速度主要受氧的扩
