纯铁的VOD炉采用水冷拉瓦尔氧枪在真空条件下顶吹氧气脱碳,是冶炼超低碳钢种的理想设备。在初期吹炼纯铁钢液时,照搬不锈钢液的吹氧制度,结果出现严重溢钢和喷溅事故。通过调整吹氧工艺制度,消除了喷溅,同时也使吹后成品碳进一步降低。现在可使纯铁钢液的成品碳小于0.005%,最低达0.001%。
吹氧过程中,由于钢水激烈沸腾发生溢钢和喷溅,当钢水溢出钢包或喷溅到包盖外部,废气温度迅速升高。抚钢VOD的废气温度测量点在真空罐出口的主真空管道处。实际观察验证,当废气温度超过250℃时,吹氧产生喷溅,温度越高,喷出的钢水越多,反之,吹氧反应进行顺利,钢水没有喷到包外。
VOD吹氧方式和LD转炉相似,高压氧气流经拉瓦尔喷枪以超音速冲击金属熔池,形成液坑,增大脱碳反应界面,钢包底部吹氩气搅拌使底部钢液上升,促进反应表面钢液更新,一氧化碳气泡和氩气气泡的逸出使液面上方形成高度弥散的气体—熔渣(FeO)—金属液滴乳化相,高度弥散的金属液滴在氧化渣的作用下将碳脱净后落回熔池,使熔池内部氧含量升高促进降碳。根据文献的分析,吹氧脱碳钢液最终碳含量决定于熔池内部、钢液表面和悬浮液滴三个部位所脱碳量的比例关系,悬浮液滴、钢液表面所脱碳量的比例愈大,钢液最终碳含量愈低。
纯铁吹氧化学反应放热少,钢液升温少。停氧后提高真空度,没有出现真空碳脱氧的氧浓差电势二次峰,有无缓吹和真空碳脱氧过程对最终碳结果没有明显影响。