VD VOD

—冶炼铁素体不锈钢

真空脱气（

VD）和真空吹氧脱 C（VOD）已开发成功并利用它在熔化炉外进行了精炼

操作。

VD/VOD 系统的优势是可在一台设备中完成所有的冶金步骤。2008 年，一台 150t 

VD/VOD 新设备在 TK AST 钢厂投入使用。它可生产多种锻造钢，主要生产铁素体不锈钢，
其中包括某些优质铁素体不锈钢。

1 优质铁素体钢
优质铁素体钢是

20 世纪 70 年代发展起来的一种新型材料。它具有铁素体显微结构、极

低含量的

C+N、11%~30%Cr 以及不同含量的钼、钛、镍和其他合金元素。这种优质铁素体钢可

代替昂贵的优质合金或钛合金，并在许多领域得以应用。

目前，铁素体钢已经广泛用于各行各业。首先是用于接近海岸发电厂的热交换器和各种

近海设备；其次是化工行业的运输容器和食品工业，太阳能电池和锂电池；特别值得一提
的是用于电动汽车催化剂转换器以及其他各种不同行业。由于镍价猛涨，在某些地方铁素体
钢已经代替了高价的奥氏体钢不锈钢。

优质铁素体钢二次冶金追求两个基本目标：一是在各种情况下使钢中的

C 和 N 含量降

至最低；二是用最经济和最有效的方法实现此目标。为此，在真空条件下采用强制脱

C 相

对比较容易实现上述目标。特别是初始含

C 量较高，直至到达临界含 C 量之前的短暂时刻，

脱

C 反应极易发生且速度极快。对脱 C 反应速度进行最后限制也仅需通过真空泵抽力和钢

包内的适用空间高度即可完成。研究指出，去

N2 反应速度由 N 原子扩散到钢液/气体表面间

的速度和反应生成物也就是

N2 的脱离速度所决定。有效的脱 N2 反应表面积的大小在很大

程度上取决于真空压力和从容器底部搅拌气体及脱

C 反应生成的气泡上升数量的多少和大

小，也就是从钢液

“沸腾”上浮气泡的多少与大小。此外，反应表面活性元素例如 O2 和 S 的

存在也不利于去

N2。由此可见，去 N2 反应最容易在吹 O2 开始时发生。这是因为刚吹 O2 时，

脱

C 生成的 CO 在强烈搅拌增大反应面的同时也降低了钢液面上方的 N2 分压，加上高 C 含

量降低了表面活性元素

O2 的结果。

为了达到最高的脱

C 速度，从而实现最高的脱 N2 速度以保证在短时间内完成二次冶

金处理，

20 世纪 70 年代，钢厂开发成功一种叫做强烈搅拌 SS-VOD 工艺。其特点是依靠非

常高的初始含

C 量（0.8%~1.2%或更高 2.0%）和特别高的底吹气 10L~40L/t·min（s.t.p）搅

拌以及相应较高的钢包净空高度（

1.8m~2.0m）。然而今天，多数钢厂已不再使用这一极端

的操作工艺。

当前，生产铁素体钢的常用路线是所谓的

“三步法”，即 EAF-AOD-VOD 路线。这种生

产路线中，电炉的任务是熔化炉料、脱

C 和还原炉渣中的 Cr。由于 AOD 装置内腔尺寸具有

良好的几何比例，所以，它也担负着主要的脱

C 任务和炉渣还原。从 AOD 装置出钢后去除

还原渣和加入合金。紧接着在

VOD 中经顶吹 O2 完成脱 C 同时降低真空罐压力，完成温度

调整和分析。

就理论而言，采用二步法即

EAF-VOD 路线也可冶炼铁素体钢。但是必须具有很高的初

始含

C 量才能实现钢中的最低含 N 量。因而，为达此目的，VOD 装置不得不进行多次循环