VOD爐精煉不銹鋼時，鋼液入爐時C、Si含量過高是導致吹氧過程噴濺事故的直接原因。依據生產實踐，提出兩種降低噴濺事故產生幾率的優化真空度調節方式，即延長2×10⁴Pa保壓時間；3×10⁴Pa和2×10⁴Pa兩段式保壓。當入爐鋼液C≥0.65%、Si≥0.20%時，采用優化后的真空度調節方式，能夠有效地預防吹氧過程的噴濺事故，提高VOD冶煉質量和效率。

　　VOD(Vacuum Oxygen Decarburization)真空吹氧脫碳工藝，是采用真空設備降低脫碳反應的CO分壓，從而提高脫碳效率的不銹鋼爐外精煉工藝，由于在真空條件下很容易將鋼液中的碳去除到很低的水平，因此，該精煉方法主要用于超純、超低碳不銹鋼和合金的二次精煉。VOD爐精煉不銹鋼的核心功能是鋼液的脫碳保鉻，其精煉過程包括吹氧脫碳和還原脫氣2個階段。吹氧脫碳階段真空度調節對于提高脫碳冶煉質量和效率、避免鋼液噴濺等都起著至關重要的作用。

1、吹氧制度中真空度的調節

　　(1)某鋼廠VOD精煉不銹鋼的工藝流程為：EAF+LF+VOD(+VHD)或EF+VOD(+VHD)。當C、Si含量分別在0.40%~0.65%、0.12%~0.20%范圍內，溫度T≥1615℃時，是生產中理想的入VOD吹氧的鋼液條件。此條件下對應的吹氧真空制度見示意圖1。

圖1　理想條件下真空度調節示意圖

　　(2)理想的VOD爐吹氧冶煉過程為：開泵抽真空→降真空至2×10⁴Par保壓→VOD泵(E5A→E4A)開極限真空→轉VD泵(E3→E2→E1)極限真空→停泵放氣。此時真空調節的主要功能是促進爐內碳氧反應最大程度的進行，同時抑制Cr的氧化，從而進一步完成VOD精煉不銹鋼的脫碳保鉻任務。經驗公式給出當爐內C含量為0.25%時，真空度2×10⁴Pa保壓結束轉成極限抽真空，根據真空吹氧脫碳原理，在真空條件下使CO分壓降低，有利于碳氧反應式[C]+[O]={CO}向生成CO方向移動，碳氧反應能力增強。

2、C、Si含量過高與發生噴濺事故的關系

　　VOD爐吹氧冶煉前期，C、Si劇烈的氧化反應所造成的鋼液沸騰、CO氣體排除不均以及熔池上漲是產生噴濺事故的直接原因。吹氧噴濺事故的危害，輕則造成鋼液損失，重則造成設備損壞影響正常生產。在實際生產中入爐鋼液不同C、Si含量發生噴濺事故的統計概率趨勢如圖2。

圖2　VOD精煉入爐C、Si含量與噴濺概率的關系圖

　　圖2中的噴濺事故均由C、Si含量過高引起，當wC≥0.65%、wSi≥0.22%時，隨著C、Si含量的增加，噴濺事故發生概率將急劇上升。對于VOD爐生產，當鋼液wC≥0.80%、wSi≥0.30%時，為避免噴濺事故原則上是不允許入爐吹氧的，同時出鋼量加大后，使得包中自由空間縮小，僅有800mm左右，更是加大了噴濺概率。所以吹氧過程對于真空度的調節，基本上都是圍繞如何降低噴濺產生概率所展開的。在預防噴濺事故前提下，脫碳保鉻任務才能進一步完成。對于降低噴濺的措施，通過各種操作保持爐內反應強度的均勻性和穩定性是相當重要的。

3、C、Si含量過高時的真空調節方式

圖3　優化真空調節方式示意圖

　　(1)當入爐鋼液0.65%≤wC≤0.80%、0.20%≤wSi≤0.30%時，可以通過適當延長2×10⁴Pa保壓時間來預防噴濺事故，完成脫碳保鉻任務。此時真空調節示意圖見圖3(a)。

　　鋼液C、Si含量是計算耗氧量的主要元素。當入爐鋼液C、Si含量高時，吹氧冶煉耗氧量增多，增長冶煉時間。此條件下吹氧，鋼液C、Si與氧的化學反應劇烈進行，適當延長2×10⁴Pa保壓時間，保證爐內反應強度的均勻性。等到爐內氧化反應劇烈程度呈下降趨勢時(一般通過MTA中CO分析曲線確定)，再進入極限真空階段。此方法在入爐C、Si含量稍高于理想入爐條件時，就能夠防止發生噴濺現象。

　　(2)當鋼液入爐wC≥0.80%、wSi≥0.30%時，在該條件下吹氧冶煉，爐內氧化反應過于劇烈，使得鋼液面劇烈沸騰，鋼液表面與內部溫度不均、爐中CO排除過快，極易導致噴濺事故。實際生產時，通過圖3(b)所示真空調節方式，減緩爐內氧化反應的劇烈程度，降低噴濺事故的產生概率。

　　圖3(b)中所示，真空度分為3×104Pa和2×104Pa保壓兩個階段。由于爐內氣壓越低，氧化反應越劇烈，所以，當鋼液入爐C、Si含量過高時，可以通過3×10⁴Pa保壓操作適當延緩爐內的氧化反應劇烈程度，然后再轉換到2×104Pa保壓操作。同樣依據MTA中CO曲線，判斷爐內反應趨勢，進一步調節真空各個節點的變化時機。此種方法能夠有效降低噴濺事故。可以用于入爐鋼液0.65%≤wC≤0.80%、0.20%≤wSi≤0.30%時的吹氧脫碳過程中。

4、結論

　　(1)VOD爐精煉不銹鋼過程中，真空度的調節直接影響冶煉質量和效率。鋼液入VOD爐的C、Si含量過高是導致吹氧過程噴濺事故的直接原因。

　　(2)通過實踐證明，C、Si含量過高時采用優化的真空調節方式能夠有效降低吹氧過程的噴濺事故。