当前位置：文档之家 › VOD精炼法详解

VOD精炼法详解

  • 格式：ppt
  • 大小：644.50 KB
  • 文档页数：30

下载文档原格式

  / 30

合集下载

真空精炼炉工艺技术说明VOD设备

真空精炼炉工艺技术说明VOD设备

真空精炼炉工艺技术说明(VOD设备)1.1设备的功能、用途和可靠性VOD型真空精炼设备是目前世界上使用最广泛的炉外精炼设备之一。

它具有设备简单、投资少、成本低、精炼钢种多、质量高、操作方便等诸多优点，因此成为特钢厂必备的精炼手段。

VOD-40t钢包精炼炉具有真空脱气、吹氩搅拌、吹氧脱碳、非真空测温取样等多种功能。

可以精炼轴承钢、合金结构钢、弹簧钢、优质碳素钢、超低碳不锈钢等。

由于它具有极强的真空脱气能力，因此可保证钢种的氢、氧、氮含量达到最低水平，并精确调整钢水成分，使夹杂物充分上浮，而有效提高钢的纯洁度，正因为它精炼的钢种多、质量高，可以为用户更灵活的适应市场竞争的需要，及时精炼出市场需要的钢种，从而增加企业的经济效益。

1.2方案布置本套VOD-40t钢包精炼炉总体布置初步采用罐体半高架、固定不动，罐盖移动形式。

1.3 设备先进性VOD-40t钢包精炼炉当不作吹氧操作时，VOD炉可完全实现VD炉操作功能。

冶炼时罐体和真空泵相连，其间通过主截止阀，可实现罐体与真空泵的启闭，并可在钢包吊入罐体之前，先对真空管道进行予抽，这样可以充分利用真空泵，缩短罐体的抽气时间和减少温降，使VOD炉和初炼炉、LF、浇铸相匹配，达到最佳效果。

该设备包括：一个真空罐系统、一个真空罐盖系统，一个罐盖升降及罐盖车系统，吹氧装置，真空加料装置，一套真空泵系统，一套连接罐与真空泵的真空管道系统，液压系统，吹氧系统，吹氩系统，压缩空气系统，冷却水系统，TV摄像装置，一套电气控制及仪表监测设备系统。

在真空泵的造型和设计，罐盖的设计与密封性，吹氧装置的设计与密封以及全套计算机控制系统等方面，皆按目前世界上最先进的结构进行优化设计，以保证本设备的先进性，合理性，通用性。

设备特点:（1）、真空罐接受要处理的钢包，吊车将钢包置于真空罐中后，人工连接上氩气管，罐为焊接结构，并设有钢包导向结构，以方便起吊钢包。

具有耐火材料的内衬以防止热应力。

VOD精炼过程的水模型实验

VOD精炼过程的水模型实验

VOD 精炼过程的水模型实验王东1包燕平1徐保美1李建民2李志斌2李道明2（1北京科技大学冶金与生态工程学院，北京100083；2太原钢铁（集团）有限公司，太原030003）摘要通过相当于太钢75t 椭圆形钢包容量1/9的水模型，采用N 2模拟底吹氩和顶吹氧试验，研究了VOD 底吹位置和吹气量对钢液混匀时间的影响。

试验结果表明，模型合理吹气量为1.1～1.3m 3/h ，相当于75t 钢水VOD 处理的吹气量350～460L/min ；单底吹砖位置越靠近钢包中心，混匀时间越短；用双底吹砖或三底吹砖吹气时，混匀时间明显缩短，但存在最佳底砖分布位置。

顶底复吹时，为取得较好的效果，亦存在顶吹-底吹气量的最佳配合及相应的有利位置。

关键词VOD 精炼水模型混匀时间Water Model Simulation Test for VOD Refining ProcessWang Dong 1，Bao Yanping 1，Xu Baomei 1，Li Jianmin 2，Li Zhibin 2and Li Daoming 2（1School of Metallurgical and Ecological Engineering ，University of Science and Technology ，Beijing 100083；2Taiyuan Iron and Steel （Group ）Co Ltd ，Taiyuan 030003）Abstract The effect of VOD bottom blowing location and blowing rate on mixing time of molten steel was studied by a water model corresponding to 1/9volume of the 75t ladle with oval cross section at Taiyuan Steel.The test results showed that the available blowing rate for model was 1.1～1.3m 3/h corresponding to flowing rate 350～460L/min in VOD refining of 75t molten steel ；the location of single blowing brick at bottom was nearer to ladle center the mixing time was shorter ；and the mixing time was obviously shorter as bottom blowing with 2or 3blowing bricks but there were optimum distribution locations of bottom bricks.There were optimum matching of top blowing rate and bottom blowing rate and corresponding lo-cation during top-bottom blowing to get better effect.Material Index VOD Refining ，Water Mold ，Mixing Time钢液的混匀效果对发挥VOD 精炼功能有重要的影响。

RH与VD_VOD二次精炼法的比较

RH与VD_VOD二次精炼法的比较

RH 与V D/V OD 二次精炼法的比较刘川汉(重庆钢铁设计研究院,重庆400013)摘　要　从冶金效果、设备性能、工艺条件、投资组成、生产运行成本等方面对RH 与VD/VOD 二次精炼法进行了全面的比较。

关键词　真空精炼　RH VD/VODComparison betw een Secondary R efining Process RHand V D/V ODLiu Chuanhan(Chongqing Iron and S teel Designing Institute ,Chongqing 400013)Abstract The com paris on between RH and VD/VOD process is presented in this article including process condition ,metallurgical effect ,equipment and per formance ,investment ,operation and running cost. Material I ndex Vacuum Refining ,RH ,VD/VOD 真空精炼的主要目的是为了脱除钢中[H]、[O]、[C]、[N ]以及去除夹杂、均匀钢水成分和温度。

在具有真空脱气功能的精炼装置中,VD/VOD 装置和RH 装置运用最为广泛。

RH 装置是一种钢水吸入式循环处理的真空精炼方法,其真空室下部设有两支插入管可插入下面钢水罐的钢液中,对其中一支插入管吹入Ar 气使钢液向上流动进入真空室处理,通过另一支插入管回流到钢水罐中,如此进行循环处理。

而VD/VOD 装置则是将钢水罐放置在真空密封罐内进行真空处理。

1　冶金效果和工艺设备VD/VOD 处理过程中,由于钢水和渣全部处在真空环境下,吹氩搅拌效果好,渣、钢反应活跃,具有渣精炼工艺,因此VD/VOD 装置除具有很好的脱氢、脱氧、脱碳、脱氮、脱硫功能外,去除夹杂物及夹杂物形态控制的功能也很好,因此可以生产纯净度很高的钢种。

采用VOD工艺冶炼泵壳用钢Z3CN20-09M

采用VOD工艺冶炼泵壳用钢Z3CN20-09M

采用VOD工艺冶炼泵壳用钢Z3CN20-09M杨建春【摘要】详细介绍了用VOD工艺冶炼Z3CN20-09M钢的过程.最终产品的含碳量为0.028%,Cr的回收率达83.5%.【期刊名称】《大型铸锻件》【年(卷),期】2007(000)005【总页数】3页(P38-39,43)【关键词】Z3CN20-09M钢;VOD工艺;冶炼【作者】杨建春【作者单位】中国一重集团公司冶金研究所,黑龙江,161042【正文语种】中文【中图分类】TF7431 前言由于VOC工艺可以用高碳铬铁代替金属铬，从而大大降低不锈钢的冶炼成本。

所以，一重集团公司于2007年2月开始采用VOD工艺生产不锈钢泵壳。

泵壳材料为Z3CN20-09M，钢水量70t，化学成分见表1。

表1 Z3CN20-09M钢的化学成分(质量分数，%)Table 1 The chemical composition of Z3CN20-09M steel (massfraction, %)CSiMnPSCrNiCuCo≤0.04≤1.50≤1.50≤0.030≤0.01519.00～21.008.00～11.00≤1.00≤0.202 方案制定2.1 炼钢工艺针对泵壳技术条件的要求，确定冶炼工艺为：30 t电炉熔化合金+40 t电炉熔化钢铁料→70 t LF炉调整成分→精炼炉VOD+VD→出钢浇注。

2.2 VOD前钢水成分VOD精炼不锈钢时，对钢水成分有些特殊要求：铬控制在上限，争取在脱碳后尽可能少地补加铬，从而保证能取得最大的经济效益；磷应低于规格；硅不能太高，否则会延长吹炼时间、降低炉衬寿命，一般控制在小于0.4%。

初炼炉中的含碳量会影响到整个冶炼过程(初炼和精炼)中铬的总回收率、初炼炉中铬的氧化损失量、钢的成本、精炼时间、终点温度以及炉体寿命。

一般认为VOD精炼前，钢水含碳量应控制在0.3%～0.5%。

2.3 VOD工艺参数2.3.1 真空度为适应吹氧脱碳的需要，真空室中的真空度是变化的。

VOD不锈钢精炼工艺因素对各种元素的影pager=9_11 1

VOD不锈钢精炼工艺因素对各种元素的影pager=9_11 1

重工与起重技术ＨＥＡＶＹＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬ＆ＨＯＩＳＴＩＮＧＭＡＣＨＩＮＥＲＹＮｏ．１２００７ＳｅｒｉａｌＮｏ．１３２００７年第１期总第１３期摘要：分析了ＶＯＤ炉在精炼不锈钢过程中工艺因素对易氧化元素、磷、硫及气体元素、不易氧化元素和五害元素的影响。

关键词：不锈钢；ＶＯＤ；工艺因素１前言ＶＯＤ精炼不锈钢的主要目的是降碳保铬，成分微调优化，降低冶炼成本，提高冶金质量。

本文通过ＶＯＤ炉在精炼不锈钢过程中总结的经验，分析了工艺因素对铝、钛、硅、碳、铬、锰及易氧化元素；碳、硫和气体元素；铜、镍、钼、铌、钨及不易氧化元素；铅、锡、砷、锑和铋五害元素产生的影响。

２设备概况２．１冶炼设备ＶＯＤ炉设计冶炼容量为１００ｔ，ＬＦ（钢包）装１００ｔ钢水时自由空间高度为１２５０ｍｍ，真空系统由５级蒸汽喷射泵组成工作泵组，并带有２级辅助泵（完成真空吹氧降碳脱气任务），启动５级蒸汽喷射主泵、在２０℃情况下８ｋＰａ时抽气量为２９００ｋｇ／ｈ，６７Ｐａ抽气量为４００ｋｇ／ｈ。

２．２分析设备及元素的分析方法化学分析和检测设备概况及其主要性能参数见表１。

ＶＯＤ不锈钢精炼工艺因素对各种元素的影响大连重工铸钢有限公司孙植刚刘宝惜不锈钢中的碳、硫含量的分析方法：合金钢钻头取粉末样，利用ＣＳ－２００分析仪分析碳、硫；成品钢中气体元素含量的分析方法：加工为Ф５ｍｍ×６ｍｍ的标准试样，在ＴＣＨ６００氧氮氢联合测定仪上进行测定；其余元素的分析均采取快速直读光谱仪分析。

３ＶＯＤ精炼工艺流程及要点电弧炉初炼出钢→ＬＦ炉精炼调整→ＶＯＤ工位真空吹氧降碳→高真空碳脱氧→还原→调整精炼→吊包浇注。

精炼时主吹氧真空度≤８０００Ｐａ，开始吹氧温度１５７０～１６２０℃，氧气压力０．５～０．７ＭＰａ；流量１０００～１４００ｍ３／ｈ。

真空自由脱碳期真空度小于６７Ｐａ，平均温度１６４２℃，氩气流量０．１５～０．２０ｍ３／ｈ。

４工艺因素对各种元素的影响（１）易氧化元素ＶＯＤ真空吹氧初期，主要氧化铝、钛、硅、锰及铬等元素，氧化这些元素所释放的化学反应热使钢液温度逐渐升高，吹氧约５ｍｉｎ后开始氧化碳，进入主吹氧阶段，操作时应加大氩气搅拌能力（氩气流量０．２０ｍ３／ｍｉｎ），以提高碳向钢液表面的迁移速度。

AOD和VOD精炼法的比较

AOD和VOD精炼法的比较

表 1 AOD、VOD 精炼法的主要设备比较
项目
AOD
VOD
AOD 炉体/ VOD 真空 AOD 炉体含炉壳，托圈，支撑机构及旋 VOD 真空罐含真空罐本体、真空罐盖及
罐
转减速机构
罐盖提升机构
测温取样装置/套 1
1
加料系统/套
1
1ห้องสมุดไป่ตู้
顶枪系统/套
1
1
底吹系统/套
1
1
除尘系统/套
1
1
终点控制仪表/套
1
真空泵系统/套
1 工作原理
AOD 精 炼 法 是 氩 氧 脱 碳 法 （ Argon Oxygen Decarburization）的简称，如图 1 所示。在精炼不 锈钢时，它是在标准大气压力下向钢水吹氧的同时， 吹 入 惰 性 气 体（ Ar，N2），通 过 降 低 CO 分 压 ，达 到 假 真 空 的 效 果 ，从 而 使 碳 含 量 降 到 很 低 的 水 平 ，并 且 抑
1 收稿日期：2013-04-23；修回日期：2013-05-10
图 1 AOD 精炼法
作者简介：周友军（1979- ），男，硕士，工程师，从事炉外精炼工程项目设计管理工作。
制 钢 中 铬 的 氧 化 。 [1] AOD 吹氧脱碳的原理是,吹入炉内的氧气进入钢液后,与钢液中的碳和铬
反应,即: [ C ] + [ O ] = (CO)↑(1)
AOD 精炼法的冶炼周期一般在 70～100min。
3.2 VOD 精炼法的操作（以冶炼不锈钢为例）
VOD 法冶炼工艺对初炼钢水的要求见表 3。
表 3 VOD 法冶炼工艺对初炼钢水的要求
w(C)/%
0.2～0.5

电炉双联法加VOD法冶炼不锈钢

电炉和精炼炉VOD双联法冶炼不锈钢工艺实践摘要根据我厂品种特点，总结了多年来不锈钢生产的经验，结合现场设备实际特点，摸索出了一套新的生产不锈钢的工艺方法，并在核电泵壳用钢Z3CN20-09M的冶炼中一次性试验成功。

本文主要阐述了Z3CN20-09M 钢的试验过程，并详细总结讨论了这种新工艺同传统VOD生产不锈钢对比的各种优缺点。

关键词不锈钢双联法VOD 工艺实践1．前言我们以前冶炼超低碳不锈钢通常采用两种工艺方法：一种是电炉提供初炼钢水，电炉调整镍钼成分，在精炼炉调整铬、锰、硅，然后倒入另一个精炼包进行VOD操作；另一种是在电炉冶炼初炼钢水时除调整镍钼外，部分调整铬、锰、硅合金，在精炼炉继续调整铬成分，最后倒入另一个精炼包进行VOD操作。

以上两种方法存在工艺烦琐，冶炼时间长等缺点。

在冶炼Z3CN20-09M钢上我们进行了一次重大工艺改进，就是其中一炉初炼钢水全部熔化合金，合兑后简单微调成份即进行VOD操作。

2．炼钢设备我公司新改造的VOD设备，为从原130T VD钢包精炼炉的基础上自行设计改造的。

在原VD 炉的真空盖上配置有拉瓦尔管式水冷氧枪，配有炉气温度显示仪及微氧含量分析仪，为VOD终点碳控制提供保证。

在真空盖上还装有电子视频监视系统，实时观察炉内反应进行状况及喷溅情况。

安装有两个500Kg真空加料仓，可在VOD结束后加造渣材料及脱氧合金。

真空抽气设备为500Kg 蒸汽喷射泵，分为四级，真空度可达到133Pa以下。

提供初练钢水的电弧炉有40TEBT和30T的EAF电弧炉。

3．冶炼工艺要点试验钢种Z3CN20-09M，钢水冶炼量70吨。

成品成份及初炼钢水要求如表1所示：3.1 工艺流程用40T的偏心炉底电炉为VOD精炼炉提供不调整任何合金元素的纯低磷氧化钢水，同时用30T电炉专门熔化合金。

工艺流程如图1所示。

图1 Z3CN20-09M钢试验工艺流程图为了尽量回收渣中的铬，30T电炉的合金直接带渣翻入LF精炼钢包。

vd、vod炼钢知识简介

第三次
• VD精炼 • DH精炼
VD精炼
• VD真空脱气设备 • VD精炼工艺 • VD冶炼效果
VD真空脱气设备
• 主要技术参数 • 真空室 • 水冷系统 • 吹氩搅拌系统 • 蒸汽供应系统 • 真空泵
主要技术参数
• 容量
150t
• 真空室直径
6400mm
• 真空室盖直径
6600mm
• 真空室盖钢板厚度
• 概述 • 精炼原理 • 主要设备 • 脱气效果 • 优点
DH精炼
概述
• 1956年由德国Dortumund Hörder公司开发， 又称真空提升脱气法。
• DH法设备示意图
精炼原理
•
此法是在钢液已基本精炼完毕后，根据压力
平衡原理进行脱气处理。钢液出炉入包后，将真
空室下部的吸管插入钢液内，真空室抽气减压至
14～67Pa，与外界大气间形成压力差，钢液就沿
吸管上升到真空室内进行脱气。当钢包和真空室
的相对位置改变时（钢包下降或真空室提升），
脱气后的钢液就会重新返回到钢包内。这样反复
改变钢包和真空室的相对位置（每升降一次处理
钢液的量约为钢包容量的1/6～1/10），就使钢液
分批进入真空室接受处理，直至处理结束为止。
吹氩搅拌系统
• 钢包底部的三个透气砖，经常使用的是两 个。流量为30～50L/h。表压为1MPa。
蒸汽供t。饱 和蒸汽过热温度20℃。
真空泵
• 4级MESSO蒸汽喷射泵。三个水环泵作为第5级。 抽气能力400kg/h，8min可以达到67Pa。
dh精炼vd精炼vd冶炼效果vd真空脱气设备真空泵主要技术参数容量150t真空室直径6400mm真空室盖直径6600mm真空室盖钢板厚度25mm处理钢水温度16501620工作真空室0625kpa钢包自由空间高度8001000mm真空室高度8000mm真空室盖高度2000mm冷态极限真空度67pa真空室真空室用于放置对钢水进行处理的钢包并对钢水进行真空处理

真空精炼炉工艺技术说明(VOD设备)

真空精炼炉工艺技术说明(VOD设备)1.1设备的功能、用途和可靠性VOD型真空精炼设备是目前世界上使用最广泛的炉外精炼设备之一。

它具有设备简单、投资少、成本低、精炼钢种多、质量高、操作方便等诸多优点，因此成为特钢厂必备的精炼手段。

VOD-40t钢包精炼炉具有真空脱气、吹氩搅拌、吹氧脱碳、非真空测温取样等多种功能。

可以精炼轴承钢、合金结构钢、弹簧钢、优质碳素钢、超低碳不锈钢等。

由于它具有极强的真空脱气能力，因此可保证钢种的氢、氧、氮含量达到最低水平，并精确调整钢水成分，使夹杂物充分上浮，而有效提高钢的纯洁度，正因为它精炼的钢种多、质量高，可以为用户更灵活的适应市场竞争的需要，及时精炼出市场需要的钢种，从而增加企业的经济效益。

1.2方案布置本套VOD-40t钢包精炼炉总体布置初步采用罐体半高架、固定不动，罐盖移动形式。

1.3 设备先进性VOD-40t钢包精炼炉当不作吹氧操作时，VOD炉可完全实现VD炉操作功能。

冶炼时罐体和真空泵相连，其间通过主截止阀，可实现罐体与真空泵的启闭，并可在钢包吊入罐体之前，先对真空管道进行予抽，这样可以充分利用真空泵，缩短罐体的抽气时间和减少温降，使VOD炉和初炼炉、LF、浇铸相匹配，达到最佳效果。

该设备包括：一个真空罐系统、一个真空罐盖系统，一个罐盖升降及罐盖车系统，吹氧装置，真空加料装置，一套真空泵系统，一套连接罐与真空泵的真空管道系统，液压系统，吹氧系统，吹氩系统，压缩空气系统，冷却水系统，TV摄像装置，一套电气控制及仪表监测设备系统。

在真空泵的造型和设计，罐盖的设计与密封性，吹氧装置的设计与密封以及全套计算机控制系统等方面，皆按目前世界上最先进的结构进行优化设计，以保证本设备的先进性，合理性，通用性。

设备特点:（1）、真空罐接受要处理的钢包，吊车将钢包置于真空罐中后，人工连接上氩气管，罐为焊接结构，并设有钢包导向结构，以方便起吊钢包。

具有耐火材料的内衬以防止热应力。

VOD精炼法详解


氧枪
• 设在VOD炉的真空盖上，通过活动密封装置插入真空 设在VOD炉的真空盖上，通过活动密封装置插入真空
室内。氧枪有两种类型，一种是在钢管上涂耐火材料 的消耗式氧枪，为ASEA—SKl7精炼炉所用；VOD炉多 的消耗式氧枪，为ASEA—SKl7精炼炉所用；VOD炉多 采用水冷式非消耗氧枪，喷嘴为拉瓦尔式。当氧气压 力为0 49～ 力为0．49～0．59MPa，氧枪设计马赫数为3，扩张半 59MPa，氧枪设计马赫数为3 角为5 角为5。时，吹氧过程是十分平稳的。氧枪距钢水面高 度对13tVOD炉约为1 0m左右，而对50tVOD炉则为 度对13tVOD炉约为1．0m左右，而对50tVOD炉则为 1．4～1．8m。由于这种氧枪喷出的氧气射流速度为 8m。由于这种氧枪喷出的氧气射流速度为 超音速，在入口压强不高的条件下也可以获得较大的 射流全压，因而允许在氧气压强较低和离钢水面较远 的情况下吹氧，这不仅对提高氧枪寿命有益，对不易 获得高压氧气的特殊钢厂，采用它也是极为适宜的。
1一氧枪；2一取样、测温13一热电偶；4一氩气 5一钢包；6一合金料仓}7一罐盖；8一防溅盖 9一废气排出0；10一废气温度测量； ll一真空罐；12一滑动水0； 13一冷却水泵；14一EMK电池； 15一循环泵
罐式)设备概观 （图1） VOD炉(罐式 设备概观 ） 炉 罐式
真空罐
• VOD炉有两种型式：钢包置于真空罐内进行精炼的罐式 VOD炉有两种型式：钢包置于真空罐内进行精炼的罐式
1、真空氧气脱碳（VOD）法 真空氧气脱碳（VOD） decarburization） （ vacuum oxygen decarburization）
• 一种在真空条件下吹氧脱碳并吹氩搅拌生产高铬不锈
钢的炉外精炼技术。是真空吹氧脱碳法的简称，VOD 钢的炉外精炼技术。是真空吹氧脱碳法的简称，VOD 法是在真空减压条件下顶吹氧气脱碳，并通过包底吹 氩促进钢液循环，在冶炼不锈钢时能容易的把钢中碳 降到0.02％～0.08％范围内而几乎不氧化铬。并对钢 降到0.02％～0.08％范围内而几乎不氧化铬。并对钢 液进行真空处理，加上氩气的搅拌作用，反应的动力 学条件很有利，能获得良好的去气、去夹杂物的效果。 • 1965年联邦德国Edelstahlwerk Witten公司于1965年 1965年联邦德国Edelstahlwerk Witten公司于1965年 开发的(50tVOD炉 。世界VOD炉的总数已有50台以上， 开发的(50tVOD炉)。世界VOD炉的总数已有50台以上， 容量在5 150t之间，最大的是日本新日铁八幡制铁 容量在5～150t之间，最大的是日本新日铁八幡制铁 厂的150t VOD炉。中国采用VOD法精炼虽起步较晚 厂的150t VOD炉。中国采用VOD法精炼虽起步较晚 (1978年在大连) (1978年在大连)，但也有了一定的基础和规模，除大 连外，重庆、上海、抚顺、西宁、北京等均先后建有 VOD炉，并各自取得了具有本厂特色的经验。 VOD炉，并各自取得了具有本厂特色的经验。
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

5、真空氧气脱碳精炼工艺分析
• A 影响真空脱碳的因素
影响真空脱碳的因素有： • ①临界含碳量：临界含碳量是指在一定温度下，脱碳速 度vc与钢中碳含量无关的高碳区和vc随[％C]降低而减 小的低碳区之间的交界含碳量。临界含碳量越低，脱碳 越容易进行。临界含碳量的值与钢液中含铬量、冶炼真 空度和温度，以及是否吹氩等因素有关，通常冶炼真空 度及温度越高，临界含碳量就越低。对于18－8型不锈 钢而言，VOD法精炼时的临界含碳量波动在0.02％～ 0.06％之间，而电弧炉返回吹氧法的临界含碳量大于 0.15％。例如：国内某厂吹氧平均真空度为6.67～ 13.33KPa，采用水冷拉瓦尔喷枪深坑硬吹，采用氩气搅 拌，其临界含碳量为0.02％～0.03％。可见，在VOD精 炼条件下，冶炼含碳量小于0.03％的超低碳不锈钢是十 分有利的。
• C 真空下碳氧反应（碳脱氧）
• 吹氧结束后，继续吹氩气搅拌，在真空下进行碳
脱氧（钢中碳和氧同时降低）和去气，并进行取 样和测温（吹氧过程中一般不取样，如需要取样 应停止吹氧）。如果温度过高，可加入本钢种返 回料降温，并加入脱氧剂和石灰等造渣材料，以 及添加合金调整成分，然后继续进行真空脱气。 当钢的化学成分和温度符合要求，处理完毕即进 行浇铸。通常精炼时间约需1h左右。
真空泵
• 较高的真空度易于达到较高的技术经济指标，同
时考虑到向真空室吹入氧气进行脱碳时，会产生 大量CO气体，必须及时抽出，故与其他精炼设备 相比．VOD炉所配的真空泵抽气能力较大一些。 对真空系统的除尘也要采取相应措施加以解决。
氧枪
• 设在VOD炉的真空盖上，通过活动密封装置插入真空
室内。氧枪有两种类型，一种是在钢管上涂耐火材料 的消耗式氧枪，为ASEA—SKl7精炼炉所用；VOD炉多 采用水冷式非消耗氧枪，喷嘴为拉瓦尔式。当氧气压 力为0．49～0．59MPa，氧枪设计马赫数为3，扩张半 角为5。时，吹氧过程是十分平稳的。氧枪距钢水面高 度对13tVOD炉约为1．0m左右，而对50tVOD炉则为 1．4～1．8m。由于这种氧枪喷出的氧气射流速度为 超音速，在入口压强不高的条件下也可以获得较大的 射流全压，因而允许在氧气压强较低和离钢水面较远 的情况下吹氧，这不仅对提高氧枪寿命有益，对不易 获得高压氧气的特殊钢厂，采用它也是极为适宜的。
• 转炉一VOD双联法 工艺流程见图4。
将经过预处理的铁水倒入转炉后，首先进行一次吹炼， 熔炼基体钢水，脱除Si，C和P。然后为了防止回磷，出 钢以便排掉脱磷后的炉渣，接着向钢水中加入熔融的高 碳Fe—Cr，继续进行二次吹炼脱除Si和C。为了防止铬 的烧损，对SHS430来说，二次吹炼停吹时的碳量应为 0．4％～0．6％之间，而温度应在1770℃以上，然后 从转炉出钢，向真空罐内的钢包倒包以除去炉渣，进而 合上真空盖，达到适当的真空度后，开始吹氧脱碳。真 空吹氧结束后，继续吹氩进行真空碳脱氧。最后加合金 和脱氧剂，调整成分并进一步吹氩搅拌，使钢中最终含 氧量降低到(30～40)×10-6。有时为了脱硫，还可向钢 包中加入石灰、萤石等渣料。用VOD炉可将有害元素脱 除到以下范围(×10-4％)：[C]3～300I[S]～30；[H]1～ 2．5；[O]30～50；[N]15～80。
钢包
• 罐式VOD炉与桶式VOD炉的钢包是有区别的：前者的钢
包不设密封法兰，其自由空间因钢包容量不同波动于 610～1400mm之间；而后者为了保持密封设有法兰， 且自由空间比前者要加高25％～50％，即要有1500～ 2000mm的自由空间以承受激烈的搅拌和沸腾。VOD炉 的包衬承受温度较高，钢液搅动激烈，它经受的化学侵 蚀和机械冲刷也比其他炉外精炼方法的更为严重，故对 包衬耐火材料的选择应特别严格，多采用镁铬砖式镁白 云石砖，其包衬寿命一般为25～30炉，最高可达100炉。 为了加速脱碳，透气砖装于钢包底部中心部位，以便上 涌的氩气泡将钢水面的炉渣推向包壁，使新鲜钢液暴露 于氧气射流之下。
1、真空氧气脱碳（VOD）法 （ vacuum oxygen decarburization）
钢的炉外精炼技术。是真空吹氧脱碳法的简称，VOD 法是在真空减压条件下顶吹氧气脱碳，并通过包底吹 氩促进钢液循环，在冶炼不锈钢时能容易的把钢中碳 降到0.02％～0.08％范围内而几乎不氧化铬。并对钢 液进行真空处理，加上氩气的搅拌作用，反应的动力 学条件很有利，能获得良好的去气、去夹杂物的效果。 • 1965年联邦德国Edelstahlwerk Witten公司于1965年 开发的(50tVOD炉)。世界VOD炉的总数已有50台以上， 容量在5～150t之间，最大的是日本新日铁八幡制铁 厂的150t VOD炉。中国采用VOD法精炼虽起步较晚 (1978年在大连)，但也有了一定的基础和规模，除大 连外，重庆、上海、抚顺、西宁、北京等均先后建有 VOD炉，并各自取得了具有本厂特色的经验。
• B 真空吹氧脱碳 • 合上真空盖，开动抽气泵，同时包底吹氩搅拌钢液。
当炉内压力减小到20～6.67KPa进行吹氧脱碳，随 着碳氧反应进行，真空泵逐级开动，可根据炉内碳 氧反应情况（观察由CO气泡造成的沸腾程度）， 将真空度调节在13.33～1.33KPa范围内。钢中碳 含量的变化可根据真空度、抽气量、抽出气体组成 的变化等判断，在减压条件下很容易将终点碳降至 0.03％以下。终点碳的判断通常是用固体氧浓差电 池进行测定。
4、操作工艺
• A 初炼钢水 • a LD转炉作为初炼炉
•
将脱硫铁水、废钢和镍（按规格配入）倒入转炉进行一次脱碳， 去除铁水中硅、碳和磷后，进行出钢除渣，以防回磷。然后倒回 转炉内，加入高碳铬铁（按规格配入），再进行熔化和二次脱碳。 终点碳不能太低，否则铬的烧损严重，通常控制在0.4％～0.6％。 停吹温度保持在1770℃以上，将初炼钢水倒入钢包炉内。 b 电弧炉作为初炼炉 炉料中配入廉价的高碳铬铁，配碳量在1.5％～2.0％（应配入部 分不锈钢返回料，如全部用高碳铬铁，则钢水熔清后含碳量高达 2.0％以上）。含铬量按规格上限配入，以减少精炼初期补加低 碳铬铁的量，镍也按规格要求配入。在电弧炉内吹氧脱碳到0.3 ％～0.6％范围，初炼钢水含碳量不能过低，否则将增加铬的氧 化损失，但也不能过高，否则在真空吹氧脱碳时，碳氧反应过于 剧烈，会引起严重飞溅，使金属收得率低，还会影响作业率。为 了减少初炼钢水铬的烧损，在吹氧结束时，对初炼渣进行还原脱 氧，回收一部分铬。初炼钢水倒入钢包炉后，应将炉渣全部扒掉。 最好用偏心炉底出钢。
• ②真空度：真空度是影响钢中碳含量的重要因素，真空 •
•
度越高，钢中碳含量可越低。提高开吹真空度，可以改 变钢中碳硅氧次序，使碳优先氧化，从而缩短吹氧脱碳 时间。而停吹氧真空度越高，临界终点碳量越低。 ③其它因素：真空脱碳还与供氧量有关，耗氧量越大， 钢中碳含量将降的越低。但要考虑可能会增加铬的烧损； 提高钢液温度和限制初炼钢液中的含硅量，同样能降低 钢中碳含量；使碳含量增加，所以这些操作都应在 真空下进行，以防增碳。 总之，真空脱碳时应当把提高真空度放在优先地位，而 供氧量要控制适当，以免增加铬的烧损，有条件时可加 大供氩量，而脱碳后的钢液温度则控制在1700～ 1750℃之间为宜。
终点控制仪表
氧浓差电池控制吹炼过程的原理是：
• 一般采用氧浓差电池为主，废气温度和真空计为辅的废气检测系统。
• 式中R为气体常数，8．315J／mol•℃；T为绝对温度，K；F为法拉
第常数，96500C／mol；E为固体电池的电势，1000mV。根据上式， 废气中氧的分压PO2(废)愈低，则电池电势E愈大；PO2(废)愈高， 则电池电势愈小，当PO2(废)=0．021MPa时，E就变为零(因为 PO2(空)=0．021MPa)、PO2(废)>0．021MPa时，E变为负值。由 于吹氧过程中产生大量CO会改变PO2(废)，脱碳激烈时PO2(废)极小， E增大；脱碳微弱时，CO很少，E会趋近于零，因此根据氧浓差电势 的开始上升，在一定E值下波动和趋近于零，即可确定吹氧脱碳的 起点、正常进行和终点。氧浓差电池只适用于控制趋低碳(C<0．03 ％)钢的终点，对中、高碳钢及极低碳钢(含C在10-6级)，则需要用 质谱仪来控制。
• 工艺流程中停氧后的操作有三种方式(图3)。实践证明，方式Ⅲ的效果较好。
从图2中可以看出，开始吹氧后，氧浓差电势E会上升到600～800mV之间，真 空度声和废气温度f也会上升，当停氧前E、声和t则会下降；加合金和渣料等 后，进一步抽真空中，E和P还会再度升高起来，这就是进行真空碳脱氧的明 显标志。
3、工艺流程图解
• 工艺流程 VOD炉可以与电炉双联，也可以与转炉双联其精炼过程的主要特点
是碳一氧反应的产物为C0气体，可在真空处理中被抽走，从而促进脱碳，达 到抑制铬氧化的目的。 • 电炉一VOD双联法 正常进行精炼的关键是正确地控制初炼钢水的成分和开始 吹氧的温度，采用合理的真空吹炼参数及准确地控制吹炼终点。初炼钢水的 碳含量主要取决于包衬和透气砖材料的质量，耐火材料质量高时，可将碳含 量控制高一些，这样有利于更多地使用高碳铬铁。在耐火材料质量不高的条 件下，开始吹氧的碳含量以控制在0．3％～0．4％为宜。铬含量控制在上限。 硅含量不应太高，否则会使冶炼时间拖长，实际硅含量控制在0．4％以下。 硫、磷含量应低于规格。电炉出钢时，利用同炉渣洗可进一步把硫降低 (≤0．015％)。然后将炉渣扒除，以便吹炼时氧气流可以与钢液面直接反应并 防止回硫。此后，将钢包吊入真空罐内，通氩气搅拌钢水，开始抽真空，当 真空度达到0．013～0．02MPa时，开始吹氧，此时氧压为0．49～0．59MPa， 氧枪距钢水面高度为1．0m以上，吹炼过程中固定不动。开始吹氧的温度随钢 种和碳含量而定；吹炼超低碳不锈钢时取浇注温度的下限或稍低，而吹炼纯 铁及不含铬的合金时，则应略高于浇注温度，实际开始吹氧的温度控制在以 下范围：不锈钢1550～1580℃；纯铁1580～1620℃；镍(钴)合金1560～ 1570℃。生产中用氧浓差电势E、真空度声及废气温度f的变化控制精炼过程， 其控制实例见图2。