真空感应炉冶炼高纯高铬钢钢液的降碳和脱氧操作要点

1.冶炼过程钢液碳、氧含量的变化

真空下高铬钢液的降碳和脱氧是相伴而生，贯穿于冶炼全过程，降碳与脱氧相对降氮是比较容易进行的过程。利用真空感应炉冶炼高铬铁素体不锈钢，可以使碳、氧含量（质量分数）分别降低到C＜0.0050%、O＜0.0020%的水平。

图2-15和图2-16示出3/6t真空感应炉冶炼000Cr30Mo2钢时，冶炼过程熔清后钢液的含氧量、含碳量与冶炼时间的关系。

图2-15 3/6t真空感应炉冶炼000Cr30Mo2钢时钢液含氧量与冶炼时间的关系

图2-16 3/6t真空感应炉冶炼000Cr30Mo2钢时钢液含碳量与冶炼时间关系

从表2-15中数据，结合钢液含碳量和含氧量变化情况，可以认为：真空感应炉冶炼高纯高铬钢时，降碳脱氧过程主要发生在熔化期和沸腾期内。其间，碳、氧的降低量约占冶炼全程总降低量的90%以上。

精炼期是高铬钢液进行深度降氮、降碳和脱氧的重要时期，对钢的冶金质量产生重要的影响。

2.熔化期降低碳、氧的操作要点

炉料中配入的碳、氧，主要用于沸腾期保持降氮所需的钢液沸腾强度和沸腾持续时间。为此，希望熔化过程尽量减少碳、氧的消耗，并保持炉料顺利熔化。为了达到上述目的，熔化期应做好以下操作。

1）炉料应在低压保护气中加热熔化。因为，真空下碳氧反应在10³Pa压强时开始迅速进行，过高的真空度会造成碳氧反应剧烈进行，并产生严重的喷溅。其结果会造成碳和氧大量消耗、炉料不能顺利熔化。因此，在操作上要做到：装料完毕后抽真空，使炉内真空度达到5～10Pa后送电加热炉料；当炉料开始熔化时，向炉内充入10³Pa以上的氩气，直到炉料全部熔化为止。(www.xing528.com)

2）碳氧反应为弱放热反应，温度的影响不显著。熔化过程保持适当的加热功率，使炉料顺利熔化。这样可以控制碳、氧反应速度，减少碳、氧的消耗。

3.沸腾期钢液沸腾强度和沸腾时间的控制

沸腾期的重点是降低钢液含氮量。碳、氧含量的降低应服从降氮的需要。保持降氮所需要的沸腾强度和沸腾时间是首要的调控目的，调控手段是钢液温度和真空度。

1）沸腾期内炉内真空度由低向高进行控制。沸腾强度随钢液碳、氧含量的降低而减弱，直到液面平静，此时真空度应达到精炼初期的水平。

2）钢液温度的调控，是随钢液沸腾强弱而定。沸腾强度剧烈时应当降温，相反应当升温。随沸腾强度逐渐减弱，温度应依次升高。当沸腾期结束时，钢液温度应当达到1550～1600℃，以适应精炼期的要求。

4.精炼期钢液的脱氧

进入精炼期，高铬钢液碳、氧含量达到较低水平。其中，C≤0.0100%（质量分数，下同）、O≤0.0050%。要实现钢液的脱氧，主要依靠碳、氧反应。精炼期的高真空度、高温度及电磁搅拌等条件，均有助于碳、氧反应的发展。这些条件的作用各有不同，精炼期应抓住其中的重要条件，实现有效地降低氧含量。

精炼真空度对促进碳脱氧反应最有效。碳、氧反应向右进行的速度，随真空度的提高而加速。为了实现钢液的深入脱氧，要求精炼真空度达到小型炉为1.0～0.5Pa、大型炉为5.0～1.0Pa。

温度对促进碳氧反应的作用不明显，因为，碳的间接氧化反应为弱放热反应。精炼温度主要取决于降氮的需要。

精炼期对钢液进行电磁搅拌，有利于促进碳脱氧反应，但其作用效果不明显。

综上所述，精炼期对钢液脱氧的有效操作，是保持冶炼空间高的真空度。若钢液含碳量较低时，（C的质量分数小于0.0050%），为了降低氧含量，应当加入适量碳，以强化脱氧操作。