不锈钢的炉外精炼
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• 高铬钢液脱碳时，CO气泡的生成部位有熔池内部， 熔池表面和悬空液滴三个部位.
• 真空脱碳时，为了得到尽可能低的含碳量应当采 取以下的措施：
• ①尽可能增大钢水与气相的接触面积。 • ②尽可能使钢水处于细小的液滴状态。 • ③使钢水处于无渣或少渣的状态。 • ④尽可能提高真空处理设备和真空度。 • ⑤在耐火材料允许的情况下适当提高钢液的温度。 • ⑥对钢液温度应当作适当的控制。
• 5.2.3.2吹氧升温
• VOD法主要靠合金元素的氧化放热提高钢水温度，主要放 热元素有碳、硅、锰、铬、铁、铝等。吹氧温升与元素氧 化速度、开吹温度、供氧强度、吹氧期真空度、氧枪高度、 钢水包与罐体温度高低有关， VOD精炼过程吹氧平均温 升2.36℃／min，停氧后平均温降1.30℃／min。
• 低碳区(C<0.05％～0.08％)，脱碳速度随钢中含 碳量减少而降低。在低碳区，碳在钢液内的扩散 是脱碳反应的限制环节。通过增大吹氩量、提高 钢水温度、提高真空度等措施可以降低吹氧终点 含碳量，如图8-4所示。
• VOD法吹炼不锈钢时铬的收得率一般为98.5％～ 99.5％。提高开吹钢水温度和吹氧真空度，减少 过吹，增大氩气搅拌强度，加入足够脱氧剂，保 证还原反应时间不少于10min，造碱性还原渣可 以提高铬的回收率。
• 在VOD法投入工业生产的同时，瑞典通过对 ASEA-SKF炉上加设吹氧枪，实现与VOD法是完 全相同的冶金过程。
• VOD法随初炼炉的不同而有各种名称，当与电炉配合时， 称为ELO-VAC法。与转炉配合时则称为LD-VAC法。
• 近年来，不锈钢VOD法的生产工艺路线已由过去的电炉 (或转炉)－VOD演变为电炉－顶底复吹转炉－VOD法。与 顶底复吹转炉－AOD法相比，
•源自文库
• 5.2真空吹氧脱碳法（VOD法） • 5.2.1 VOD的产生 • VOD法是Vacuume Oxygen Decarburization（真空吹
氧脱碳）的缩写。这是由德国威登特殊钢厂（ witten） 和标准梅索公司于1967年共同研制成功的，故有时又称 为Witten法。这是冶炼不锈钢的一种炉外精炼方法。 • 不锈钢是含Cr>13%的钢，大多含碳量很低，而且越低耐 腐蚀性越好。
• 5.1.1高铬钢液脱碳的热力学
（a）PCO＝1大气压＝1.03×105Pa； （b）温度为1650℃ 1－1×105Pa, 2－1×104Pa, 3－1×103Pa
图8-1 各种温度、压力下的[C]-[Cr]平衡图
• 由（8-2）式可以看出脱碳保铬的途径有两个： • ① 提高温度。因为平衡常数K是温度的函数，K=f(t)，提高熔池温度
底吹氩气搅拌精炼，将钢液中的碳和氮很容易地 去除到很低的水平，而Cr基本不氧化，达到脱碳 保铬的目的。它是超纯、超低碳不锈钢和合金的 主要精炼方法。
• 20世纪中期，大功率蒸汽喷射泵的研制成功为真 空下吹氧脱碳的实现创造了条件。1967年德国 Witten特殊钢厂制造出世界上第一台容量为50t的 VOD炉，1976年日本川崎公司在VOD钢包底部安 装2个透气塞，增大吹氩搅拌强度，称之为SSVOD，专门用于生产超纯铁素体不锈钢 ([C]0.0003％~0.0010％，[N] 0.0010％~0.0040 ％)，美国芬克尔公司开发了KVOD／VAD双联精 炼炉。
释法对高铬钢液中的碳进行选择性氧化。所谓选择性氧化，决不意味 着吹入钢液中的氧仅仅和碳相作用，而铬不氧化；确切地说是氧化程 度的选择，即指碳能优先地较大程度地氧化，而铬的氧化程度较小。 不锈钢的特征是高铬低碳。碳的氧化多属于间接氧化，即吹入的氧首 先氧化钢液内的铬，生成Cr3O4。然后碳再被Cr3O4氧化，使铬还原。 因而脱碳保铬也可以看成是一个动态平衡过程。因此在不锈钢吹氧脱 碳结束时，钢液中的铬或多或少地要氧化一部分进入渣中。为了提高 Cr的回收率，除在吹氧精炼时力求减少铬的氧化外，还要在脱碳任务 完成后争取多还原一些已被氧化进入炉渣中的铬。 • VOD和AOD法等精炼不锈钢，吹氧脱碳精炼后的富铬渣含Cr3O4达 10~25%。 • 富铬渣的还原多采用硅铁(25%硅)作为还原剂.
使K值增大即可使平衡的碳含量降低。这就是返回吹氧法冶炼不锈钢 的理论依据。但是提高温度将受到炉衬材料耐火度的限制。并且要使 Cr不氧化，脱碳有一定的限度。如1700℃下，Cr不氧化，碳只能脱 到0.3％，2000℃下才能脱到0.03％，与铬平衡的碳越低，需要的温 度越高。但是，在炉内过高的温度也是不允许的，耐火材料难以承受。 因此，采用电炉工艺冶炼超低碳不锈钢是十分困难的，而且精炼期要 加入大量的微碳铬铁或金属铬，生产成本高。 • ②降低PCo。在一定铬含量下降低PCo，既可使平衡的碳含量降低。 由图8-1 (b)可见，当[Cr]=18%，在1650℃，PCO=0.1atm时，平衡的 碳含量为0.03%。与PCO=1atm，1700℃相比，[C]降低了10倍。显 然降低PCO所达到的脱碳保铬效果要比提高温度要好，这是不锈钢炉 外精炼的理论依据。
• 5.2.3.1吹氧脱碳保铬 • 真空吹氧脱碳过程可分为两个阶段： • 高碳区(C>0.05％～0.08％)，脱碳速度与钢中含碳量无关，
由供氧量大小决定。脱碳速度随温度升高、吹氧量增大、 真空度提高、吹氧枪位降低而增加，因此，在温度和压力 一定时，可以通过增大供氧量、降低枪位，提高脱碳速度。 但过快的脱碳速度容易导致喷溅和溢钢事故，所以VOD在 高碳区脱碳速度一般控制在0.02％～0.03％／min。
•
• 脱碳速度：
• ⑴．高碳区（C>0.05~0.08%）。在一定温度下，脱氧速 度与碳含量有关。脱碳速度随温度的升高而增大，随供氧 量的加大而加速。为此应采取如下措施：
• ①增大供氧强度
• ②提高钢水温度
• ③提高真空度
• ④改变氧枪高度、改进氧枪结构和改进吹氧方式等以便增 大氧气与钢水接触的面积
• ⑵．低碳区（C<0.05～0.08％）。在一定温度下，脱氧速 度随碳含量的降低而减小。碳在钢液内的扩散是脱氧反应 的限制性环节。
• 为了加速低碳区的脱碳速度应采用以下措施： • ①加强对钢水的搅拌； • ②提高钢水的温度。 • ③提高真空度。
• 高碳区与低碳区的界限称为临界含碳量。临界含 碳量随钢水含铬量、钢水温度和真空度的变化而 改变。当钢水温度升高，Cr含量降低和真空度增 高时，临界含碳量降低，反之增高。
不锈钢的炉外精炼
• 高铬低碳不锈钢的冶炼方法已由过去单一 的电弧炉返回吹氧法冶炼，发展到电炉与 炉外精炼相结合的方式。各国根据本国的 具体情况及对产品的要求，发展了多种形 式的炉外精炼设备。其中以真空吹氧脱碳 法（VOD法）和氩氧精炼法（AOD法）最 为普遍。本章重点介绍这两种方法。
• 5.1高铬钢液脱碳的热力学及 动力学
107
C≥0.16
0.6~1.6
0.8~1. 5
100
Ni Mo Cu 95
96 96 96 95 96 96
P (≥)
上限0.5
上限0.5
上限0.5
S (≥) 上限 上限 上限
• （2） 电炉操作工艺
• 首先在电炉（或转炉）内熔化钢铁料并吹氧降碳， 使[c]降到0.4～0.5％左右；除硅以外，其它成分 都调整到限定值，因为硅氧化能放出大量热，而 且有利于保Cr，配料时配硅到1％。钢液升温到 1600～1650℃时出钢。出钢温度一般铬镍不锈钢 不低于1630℃，超低碳氮不锈钢不低于1650℃。 钢渣混冲出钢，出钢后彻底扒净初炼渣，并取化 学分析样2个。
• 1970年以前，不锈钢主要由EAF采用返回吹氧法生产， 依据高温下C优先于Cr氧化的原理，采用高温吹氧 （1800℃），实现脱C保Cr。但高温导致炉衬寿命降低， 成本高，并且在大气压下吹氧精炼，即使温度很高，[C] 在0.1％左右，铬也有相当多的氧化,ηCr最高90％。
• 在大气压下对高Cr钢液进行吹氧脱碳，只有[C]高 于1.5％，铬才不会严重氧化。再继续吹氧脱碳并 使Cr不被大量氧化，提高温度不是一个经济合理 的技术方法，VOD则是在吹炼温度不太高的冶炼 条件下通过降低系统的压力，从而使PCO降低， 并通过向处在真空室内的不锈钢水进行顶吹氧和
• 在大生产过程中温度控制可能有两种情况出现：
• ①停氧后钢水温度低，这时可以采用过吹或二次吹氧的办 法使钢水升温，一般过吹温升为5～6℃／min。需要注意 的是，应根据过吹量增加脱氧剂用量。
• ②吹后温度过高，此时可以加入本钢种返回坯或材降温， 以缩短还原精炼时间。
• 5.2.3.3脱气 • VOD法因为吹氧脱碳产生钢液沸腾，加上吹氩搅拌，为去
• VOD法的主要设备 VOD设备主要由钢包、 真空罐、抽真空系统、吹氧系统、吹氩系 统、自动加料系统、测温取样装置和过程 检测仪表等部分组成，如图8-2所示。
VD法设备结构图
VOD运行-2
• 5.2.3 VOD法的基本功能 • VOD具有吹氧脱碳、升温、氩气搅拌、真空脱气、造渣合
金化等冶金功能，适用于不锈钢、工业纯铁、精密合金、 高温合金和合金结构钢的冶炼，尤其是超低碳不锈钢和合 金的冶炼。
• 5.1.3高铬钢液脱碳的动力学
• 在一定温度下对高铬钢液脱碳时，Pco越低，钢 中[C]应当越低；但在实际条件下，Pco低于一定 值后，钢中含碳量不再随Pco降低而降低。如真 空度达到10－1～10－2atm能使反应到达平衡， 再降低Pco到10－3～10－4，脱碳反应不怎么进 行，这是为什么呢？这与CO气泡的生成有关。
• 优点是在真空条件下冶炼，钢的纯净度高，碳、氮含量低， 一般C+N<0.02％，而AOD法则在0.03％以上。
• 缺点：VOD法设备复杂，冶炼费用高，脱碳速度慢，初 炼炉需要进行粗脱碳，生产效率低。
• 因此VOD法更适宜生产C、N、O含量极低的超纯不锈钢 和合金.
• 5.2.2 VOD法设备及其特点
• 降低PCO的方法有：
• ①真空法：如利用真空使PCO大大降低进 行脱碳保铬，真空吹氧脱碳法(VOD法)。
• ②稀释法：吹入氩气，氮气或水蒸汽等稀 释气体来降低PCO进行脱碳保铬。如AOD 法，CLU法等。
• 5.1.2富铬渣的还原 • 不锈钢液的吹氧脱碳保铬是一个相对的概念，炉外精炼应用真空和稀
取化学分析样能准确反映合金元素含量，VOD精 炼过程中不用再取样就可以一次性调加合金料， 使成品化学成分达到控制目标值。各种合金料通 过自动加料系统，在真空条件下直接加入钢水包 内，合金料加入时间和收得率如表8-5所示。 • 5.2.4 VOD法精炼工艺 • 因各厂初炼炉条件、VOD的设备能力与生产条件、 原材料状况等诸多因素不同，操作工艺参数不可 能同。
流动性良好的炉渣，添加硅铁、铝、硅钙等颗粒脱氧剂， 还原氧化铬同时对钢液进行脱氧、脱硫。VOD法脱硫率为 0～82％，平均为40.3％。不锈钢成品硫含量最低达到 0.001％。
• VOD法生产高纯净度不锈钢的技术措施有： • ①精料。初炼炉提供温度1580～1610℃，C：0.30％～
0.50％。Si≤0.15％，S≤0.15％的钢液，VOD还原期不大 量补加合金料。
除钢中气体创造了良好的动力学条件。提高VOD脱气效果 的措施有：降低初炼钢液的氢、氮含量，提高冶炼过程的 真空度，增加有效脱碳速度，增大氩气流量，使用干燥的 原材料，尤其石灰应防止吸收水分，减少设备泄漏和浇铸 超低氮钢种时采取保护措施防止吸氮。
• 5.2.3.4造渣、脱氧、脱硫、去夹杂 • VOD法利用吹氧产生的高温熔化渣料，形成碱度1.5～2.5
• ②提高冶炼过程真空度。 • ③准确控制吹氧终点，杜绝过吹。 • ④进行真空碳脱氧操作，在温度允许情况下延长真空碳脱
氧时间。
• ⑤当吹后温度过高时，加冷却剂降温，使还原期不长于 25min。
• ⑥除净初炼渣，合理使用脱氧剂种类和用量，保证高碱度 白渣精炼。
• 5.2.3.5合金化 • 通过初炼炉出钢过程钢水激烈混冲，VOD钢包内
• 5.2.4.1电弧炉→VOD冶炼不锈钢工艺
• (1) 配料
• 炉料组成：炉料由本钢种或类似本钢种的 返回钢、碳素铬铁、氧化镍、氧化钼、高 硅返回钢、硅铁和低磷返回钢等组成。配 料成分如表8-6所示。
钢种
C
Si Cr
C≥0.01
1.5~2.0
0.8~1. 5
110
C＜0.16
0.6~1.6
0.8~1. 5
• 真空脱碳时，为了得到尽可能低的含碳量应当采 取以下的措施：
• ①尽可能增大钢水与气相的接触面积。 • ②尽可能使钢水处于细小的液滴状态。 • ③使钢水处于无渣或少渣的状态。 • ④尽可能提高真空处理设备和真空度。 • ⑤在耐火材料允许的情况下适当提高钢液的温度。 • ⑥对钢液温度应当作适当的控制。
• 5.2.3.2吹氧升温
• VOD法主要靠合金元素的氧化放热提高钢水温度，主要放 热元素有碳、硅、锰、铬、铁、铝等。吹氧温升与元素氧 化速度、开吹温度、供氧强度、吹氧期真空度、氧枪高度、 钢水包与罐体温度高低有关， VOD精炼过程吹氧平均温 升2.36℃／min，停氧后平均温降1.30℃／min。
• 低碳区(C<0.05％～0.08％)，脱碳速度随钢中含 碳量减少而降低。在低碳区，碳在钢液内的扩散 是脱碳反应的限制环节。通过增大吹氩量、提高 钢水温度、提高真空度等措施可以降低吹氧终点 含碳量，如图8-4所示。
• VOD法吹炼不锈钢时铬的收得率一般为98.5％～ 99.5％。提高开吹钢水温度和吹氧真空度，减少 过吹，增大氩气搅拌强度，加入足够脱氧剂，保 证还原反应时间不少于10min，造碱性还原渣可 以提高铬的回收率。
• 在VOD法投入工业生产的同时，瑞典通过对 ASEA-SKF炉上加设吹氧枪，实现与VOD法是完 全相同的冶金过程。
• VOD法随初炼炉的不同而有各种名称，当与电炉配合时， 称为ELO-VAC法。与转炉配合时则称为LD-VAC法。
• 近年来，不锈钢VOD法的生产工艺路线已由过去的电炉 (或转炉)－VOD演变为电炉－顶底复吹转炉－VOD法。与 顶底复吹转炉－AOD法相比，
•源自文库
• 5.2真空吹氧脱碳法（VOD法） • 5.2.1 VOD的产生 • VOD法是Vacuume Oxygen Decarburization（真空吹
氧脱碳）的缩写。这是由德国威登特殊钢厂（ witten） 和标准梅索公司于1967年共同研制成功的，故有时又称 为Witten法。这是冶炼不锈钢的一种炉外精炼方法。 • 不锈钢是含Cr>13%的钢，大多含碳量很低，而且越低耐 腐蚀性越好。
• 5.1.1高铬钢液脱碳的热力学
（a）PCO＝1大气压＝1.03×105Pa； （b）温度为1650℃ 1－1×105Pa, 2－1×104Pa, 3－1×103Pa
图8-1 各种温度、压力下的[C]-[Cr]平衡图
• 由（8-2）式可以看出脱碳保铬的途径有两个： • ① 提高温度。因为平衡常数K是温度的函数，K=f(t)，提高熔池温度
底吹氩气搅拌精炼，将钢液中的碳和氮很容易地 去除到很低的水平，而Cr基本不氧化，达到脱碳 保铬的目的。它是超纯、超低碳不锈钢和合金的 主要精炼方法。
• 20世纪中期，大功率蒸汽喷射泵的研制成功为真 空下吹氧脱碳的实现创造了条件。1967年德国 Witten特殊钢厂制造出世界上第一台容量为50t的 VOD炉，1976年日本川崎公司在VOD钢包底部安 装2个透气塞，增大吹氩搅拌强度，称之为SSVOD，专门用于生产超纯铁素体不锈钢 ([C]0.0003％~0.0010％，[N] 0.0010％~0.0040 ％)，美国芬克尔公司开发了KVOD／VAD双联精 炼炉。
释法对高铬钢液中的碳进行选择性氧化。所谓选择性氧化，决不意味 着吹入钢液中的氧仅仅和碳相作用，而铬不氧化；确切地说是氧化程 度的选择，即指碳能优先地较大程度地氧化，而铬的氧化程度较小。 不锈钢的特征是高铬低碳。碳的氧化多属于间接氧化，即吹入的氧首 先氧化钢液内的铬，生成Cr3O4。然后碳再被Cr3O4氧化，使铬还原。 因而脱碳保铬也可以看成是一个动态平衡过程。因此在不锈钢吹氧脱 碳结束时，钢液中的铬或多或少地要氧化一部分进入渣中。为了提高 Cr的回收率，除在吹氧精炼时力求减少铬的氧化外，还要在脱碳任务 完成后争取多还原一些已被氧化进入炉渣中的铬。 • VOD和AOD法等精炼不锈钢，吹氧脱碳精炼后的富铬渣含Cr3O4达 10~25%。 • 富铬渣的还原多采用硅铁(25%硅)作为还原剂.
使K值增大即可使平衡的碳含量降低。这就是返回吹氧法冶炼不锈钢 的理论依据。但是提高温度将受到炉衬材料耐火度的限制。并且要使 Cr不氧化，脱碳有一定的限度。如1700℃下，Cr不氧化，碳只能脱 到0.3％，2000℃下才能脱到0.03％，与铬平衡的碳越低，需要的温 度越高。但是，在炉内过高的温度也是不允许的，耐火材料难以承受。 因此，采用电炉工艺冶炼超低碳不锈钢是十分困难的，而且精炼期要 加入大量的微碳铬铁或金属铬，生产成本高。 • ②降低PCo。在一定铬含量下降低PCo，既可使平衡的碳含量降低。 由图8-1 (b)可见，当[Cr]=18%，在1650℃，PCO=0.1atm时，平衡的 碳含量为0.03%。与PCO=1atm，1700℃相比，[C]降低了10倍。显 然降低PCO所达到的脱碳保铬效果要比提高温度要好，这是不锈钢炉 外精炼的理论依据。
• 5.2.3.1吹氧脱碳保铬 • 真空吹氧脱碳过程可分为两个阶段： • 高碳区(C>0.05％～0.08％)，脱碳速度与钢中含碳量无关，
由供氧量大小决定。脱碳速度随温度升高、吹氧量增大、 真空度提高、吹氧枪位降低而增加，因此，在温度和压力 一定时，可以通过增大供氧量、降低枪位，提高脱碳速度。 但过快的脱碳速度容易导致喷溅和溢钢事故，所以VOD在 高碳区脱碳速度一般控制在0.02％～0.03％／min。
•
• 脱碳速度：
• ⑴．高碳区（C>0.05~0.08%）。在一定温度下，脱氧速 度与碳含量有关。脱碳速度随温度的升高而增大，随供氧 量的加大而加速。为此应采取如下措施：
• ①增大供氧强度
• ②提高钢水温度
• ③提高真空度
• ④改变氧枪高度、改进氧枪结构和改进吹氧方式等以便增 大氧气与钢水接触的面积
• ⑵．低碳区（C<0.05～0.08％）。在一定温度下，脱氧速 度随碳含量的降低而减小。碳在钢液内的扩散是脱氧反应 的限制性环节。
• 为了加速低碳区的脱碳速度应采用以下措施： • ①加强对钢水的搅拌； • ②提高钢水的温度。 • ③提高真空度。
• 高碳区与低碳区的界限称为临界含碳量。临界含 碳量随钢水含铬量、钢水温度和真空度的变化而 改变。当钢水温度升高，Cr含量降低和真空度增 高时，临界含碳量降低，反之增高。
不锈钢的炉外精炼
• 高铬低碳不锈钢的冶炼方法已由过去单一 的电弧炉返回吹氧法冶炼，发展到电炉与 炉外精炼相结合的方式。各国根据本国的 具体情况及对产品的要求，发展了多种形 式的炉外精炼设备。其中以真空吹氧脱碳 法（VOD法）和氩氧精炼法（AOD法）最 为普遍。本章重点介绍这两种方法。
• 5.1高铬钢液脱碳的热力学及 动力学
107
C≥0.16
0.6~1.6
0.8~1. 5
100
Ni Mo Cu 95
96 96 96 95 96 96
P (≥)
上限0.5
上限0.5
上限0.5
S (≥) 上限 上限 上限
• （2） 电炉操作工艺
• 首先在电炉（或转炉）内熔化钢铁料并吹氧降碳， 使[c]降到0.4～0.5％左右；除硅以外，其它成分 都调整到限定值，因为硅氧化能放出大量热，而 且有利于保Cr，配料时配硅到1％。钢液升温到 1600～1650℃时出钢。出钢温度一般铬镍不锈钢 不低于1630℃，超低碳氮不锈钢不低于1650℃。 钢渣混冲出钢，出钢后彻底扒净初炼渣，并取化 学分析样2个。
• 1970年以前，不锈钢主要由EAF采用返回吹氧法生产， 依据高温下C优先于Cr氧化的原理，采用高温吹氧 （1800℃），实现脱C保Cr。但高温导致炉衬寿命降低， 成本高，并且在大气压下吹氧精炼，即使温度很高，[C] 在0.1％左右，铬也有相当多的氧化,ηCr最高90％。
• 在大气压下对高Cr钢液进行吹氧脱碳，只有[C]高 于1.5％，铬才不会严重氧化。再继续吹氧脱碳并 使Cr不被大量氧化，提高温度不是一个经济合理 的技术方法，VOD则是在吹炼温度不太高的冶炼 条件下通过降低系统的压力，从而使PCO降低， 并通过向处在真空室内的不锈钢水进行顶吹氧和
• 在大生产过程中温度控制可能有两种情况出现：
• ①停氧后钢水温度低，这时可以采用过吹或二次吹氧的办 法使钢水升温，一般过吹温升为5～6℃／min。需要注意 的是，应根据过吹量增加脱氧剂用量。
• ②吹后温度过高，此时可以加入本钢种返回坯或材降温， 以缩短还原精炼时间。
• 5.2.3.3脱气 • VOD法因为吹氧脱碳产生钢液沸腾，加上吹氩搅拌，为去
• VOD法的主要设备 VOD设备主要由钢包、 真空罐、抽真空系统、吹氧系统、吹氩系 统、自动加料系统、测温取样装置和过程 检测仪表等部分组成，如图8-2所示。
VD法设备结构图
VOD运行-2
• 5.2.3 VOD法的基本功能 • VOD具有吹氧脱碳、升温、氩气搅拌、真空脱气、造渣合
金化等冶金功能，适用于不锈钢、工业纯铁、精密合金、 高温合金和合金结构钢的冶炼，尤其是超低碳不锈钢和合 金的冶炼。
• 5.1.3高铬钢液脱碳的动力学
• 在一定温度下对高铬钢液脱碳时，Pco越低，钢 中[C]应当越低；但在实际条件下，Pco低于一定 值后，钢中含碳量不再随Pco降低而降低。如真 空度达到10－1～10－2atm能使反应到达平衡， 再降低Pco到10－3～10－4，脱碳反应不怎么进 行，这是为什么呢？这与CO气泡的生成有关。
• 优点是在真空条件下冶炼，钢的纯净度高，碳、氮含量低， 一般C+N<0.02％，而AOD法则在0.03％以上。
• 缺点：VOD法设备复杂，冶炼费用高，脱碳速度慢，初 炼炉需要进行粗脱碳，生产效率低。
• 因此VOD法更适宜生产C、N、O含量极低的超纯不锈钢 和合金.
• 5.2.2 VOD法设备及其特点
• 降低PCO的方法有：
• ①真空法：如利用真空使PCO大大降低进 行脱碳保铬，真空吹氧脱碳法(VOD法)。
• ②稀释法：吹入氩气，氮气或水蒸汽等稀 释气体来降低PCO进行脱碳保铬。如AOD 法，CLU法等。
• 5.1.2富铬渣的还原 • 不锈钢液的吹氧脱碳保铬是一个相对的概念，炉外精炼应用真空和稀
取化学分析样能准确反映合金元素含量，VOD精 炼过程中不用再取样就可以一次性调加合金料， 使成品化学成分达到控制目标值。各种合金料通 过自动加料系统，在真空条件下直接加入钢水包 内，合金料加入时间和收得率如表8-5所示。 • 5.2.4 VOD法精炼工艺 • 因各厂初炼炉条件、VOD的设备能力与生产条件、 原材料状况等诸多因素不同，操作工艺参数不可 能同。
流动性良好的炉渣，添加硅铁、铝、硅钙等颗粒脱氧剂， 还原氧化铬同时对钢液进行脱氧、脱硫。VOD法脱硫率为 0～82％，平均为40.3％。不锈钢成品硫含量最低达到 0.001％。
• VOD法生产高纯净度不锈钢的技术措施有： • ①精料。初炼炉提供温度1580～1610℃，C：0.30％～
0.50％。Si≤0.15％，S≤0.15％的钢液，VOD还原期不大 量补加合金料。
除钢中气体创造了良好的动力学条件。提高VOD脱气效果 的措施有：降低初炼钢液的氢、氮含量，提高冶炼过程的 真空度，增加有效脱碳速度，增大氩气流量，使用干燥的 原材料，尤其石灰应防止吸收水分，减少设备泄漏和浇铸 超低氮钢种时采取保护措施防止吸氮。
• 5.2.3.4造渣、脱氧、脱硫、去夹杂 • VOD法利用吹氧产生的高温熔化渣料，形成碱度1.5～2.5
• ②提高冶炼过程真空度。 • ③准确控制吹氧终点，杜绝过吹。 • ④进行真空碳脱氧操作，在温度允许情况下延长真空碳脱
氧时间。
• ⑤当吹后温度过高时，加冷却剂降温，使还原期不长于 25min。
• ⑥除净初炼渣，合理使用脱氧剂种类和用量，保证高碱度 白渣精炼。
• 5.2.3.5合金化 • 通过初炼炉出钢过程钢水激烈混冲，VOD钢包内
• 5.2.4.1电弧炉→VOD冶炼不锈钢工艺
• (1) 配料
• 炉料组成：炉料由本钢种或类似本钢种的 返回钢、碳素铬铁、氧化镍、氧化钼、高 硅返回钢、硅铁和低磷返回钢等组成。配 料成分如表8-6所示。
钢种
C
Si Cr
C≥0.01
1.5~2.0
0.8~1. 5
110
C＜0.16
0.6~1.6
0.8~1. 5