不銹鋼的冶煉工藝有兩種方法：一種是20紀70年代初開發的二步法，即EAF+AOD或VOD法，另一種是20世紀80年代開發的三步法，即EAF+轉爐（MRP,K-OBM或LD-OB)+VOD法。這兩種方法各具特點。二步法主要是EAF+AOD多在專業化不(bu)銹(xiu)鋼生產廠采用，冶(ye)煉不銹鋼鋼種基本不受限制（除C+N≤250ppm),與連鑄匹配比較容易，投資和生產成本較低。


1. AOD爐基本(ben)操作工藝


 AOD爐外形與轉爐相似，爐襯采用多種規格和品種的堿性耐火材料（如鎂鈣磚、鉻鎂磚等），在AOD側底部安有兩支或多支雙層自耗式噴槍，噴槍內管為銅管，吹人不同比例的氧氬（氮）混合氣體進行脫碳。外管為不銹鋼管，從內管和外管之間的縫隙中吹入氬氣或氮氣，壓縮空氣作為冷卻氣。AOD工藝實質是二步法煉鋼工藝，首先爐料（包括廢鋼和鐵合金）在電弧爐或感應爐中熔化，鎳、鉻、錳一般按規格中下限配入，按照爐料最低成本要求，碳一般在0.5%~3.0%之間變化，大部分鋼廠在1.5%~2.0%,爐料熔化后就可進行還原，當電爐鋼水溫度約1550℃時經過扒渣后倒人AOD爐進行脫碳。入爐鋼水的碳含量一般在1.5%~2.0%,經過三期脫碳達到0.03%的要求。第一期氧氬（氮）比為3:1脫碳到0.25%,第二期1:1脫碳到0.10%,第三期3:1~4:1到終點碳。終點溫度在1710~1730℃進行還原精煉。


2. AOD爐脫碳工藝


 AOD爐(lu)脫(tuo)碳(tan)工藝在(zai)(zai)高碳(tan)區(qu)可以(yi)采用(yong)純吹(chui)氧或高的(de)(de)氧氮(dan)比進行脫(tuo)碳(tan)。AOD爐(lu)的(de)(de)吹(chui)煉強(qiang)度(du)為0.8~1.8Nm3/(t·min).AOD爐(lu)脫(tuo)碳(tan)工藝關鍵(jian)在(zai)(zai)于C<0.7%~0.08%的(de)(de)區(qu)間，為了提高脫(tuo)碳(tan)速度(du)，防止鉻的(de)(de)大(da)量氧化。必須(xu)隨著碳(tan)含(han)量的(de)(de)降(jiang)(jiang)低(di)(di)不斷降(jiang)(jiang)低(di)(di)氧氬比，以(yi)降(jiang)(jiang)低(di)(di)Pco。傳統(tong)的(de)(de)AOD爐(lu)脫(tuo)碳(tan)工藝采用(yong)的(de)(de)是根(gen)據鋼中的(de)(de)碳(tan)含(han)量把氧氬比分成(cheng)幾個(ge)階(jie)段進行的(de)(de)。AOD爐(lu)的(de)(de)脫(tuo)碳(tan)速度(du)介于VOD爐(lu)和復(fu)吹(chui)轉(zhuan)爐(lu)之間。


3. AOD爐的還原(yuan)工藝


  脫碳終點時AOD爐一般有2%的Cr氧化，VOD爐約有1%的Cr氧化，鋼中的氧含量。約分別為700 ppm和200 ppm.為了還原渣中的Cr2O3并對鋼水脫氧，一般是向鋼中加入Fe-Si進行還原。Fe-Si的添加量AOD爐一般在8~12kg/t,硅脫氧后要進行純吹氬約6分鐘，以利于夾雜物上浮。AOD爐采用Fe-Si和鋁脫氧可使鋼中的氧含量降至50~80 ppm和30~50 ppm。


 為了還原渣中的Cr2O3,應控制鋼中的硅含量和鋼渣的堿度。為使AOD爐鉻的回收率達到98.5%.鋼中含Si量應控制在0.5%左右，鋼渣堿度應控制在2.0左右。為了控制鋼渣堿度，石灰應分階段加入，兌鋼前加入15kg/t和9kg/t的MgO,脫碳工期中加入22kg/t,終點后加22kg/t.為了充分化渣，脫碳終點時應加入12%石灰量的CaF2。


4. AOD爐的脫(tuo)硫(liu)工藝


 不(bu)銹鋼中(zhong)的(de)(de)(de)硫(liu)(liu)(liu)(liu)對熱塑性(xing)、耐銹性(xing)和耐蝕性(xing)都有明顯的(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)，AOD爐(lu)精(jing)煉(lian)(lian)(lian)后鋼中(zhong)的(de)(de)(de)硫(liu)(liu)(liu)(liu)含(han)(han)量一般已達(da)到≤0.030%的(de)(de)(de)水平。采用雙(shuang)渣(zha)(zha)法操作可使硫(liu)(liu)(liu)(liu)含(han)(han)量達(da)到≤10ppm的(de)(de)(de)水平。AOD爐(lu)由于可以(yi)進行強(qiang)(qiang)攪(jiao)拌(ban)操作，所以(yi)脫(tuo)硫(liu)(liu)(liu)(liu)比(bi)VOD爐(lu)容易，能夠達(da)到更(geng)低的(de)(de)(de)含(han)(han)量。AOD爐(lu)脫(tuo)硫(liu)(liu)(liu)(liu)同爐(lu)渣(zha)(zha)堿(jian)度有很大關系(xi)，此外，為了(le)強(qiang)(qiang)化(hua)脫(tuo)硫(liu)(liu)(liu)(liu)，在(zai)精(jing)煉(lian)(lian)(lian)期(qi)向鋼渣(zha)(zha)中(zhong)添(tian)加(jia)鋁(lv)粉使鋼渣(zha)(zha)的(de)(de)(de)組成接近60%CaO、32%AbO3和8%SiO2,對脫(tuo)硫(liu)(liu)(liu)(liu)更(geng)有效，而且(qie)脫(tuo)硫(liu)(liu)(liu)(liu)速度加(jia)快。如(ru)前(qian)所述(shu)不(bu)銹鋼在(zai)不(bu)同碳(tan)含(han)(han)量的(de)(de)(de)條件下有三個(ge)不(bu)同的(de)(de)(de)脫(tuo)碳(tan)機理，為了(le)使AOD爐(lu)吹煉(lian)(lian)(lian)脫(tuo)碳(tan)工(gong)藝(yi)更(geng)加(jia)靠近這些機理，日(ri)本光制鐵所開發了(le)新的(de)(de)(de)AOD爐(lu)脫(tuo)碳(tan)精(jing)煉(lian)(lian)(lian)工(gong)藝(yi)，見表3-2。


5. 頂吹AOD爐脫碳工藝


 目前約有(you)一半的AOD爐(lu)采(cai)用了(le)(le)復(fu)吹轉爐(lu)的技術，碳(tan)含量在≥0.4%的條件采(cai)用了(le)(le)頂(ding)吹工藝。主(zhu)要(yao)效果是鋼水(shui)(shui)升(sheng)溫(wen)速(su)(su)(su)度從127℃/C%提高(gao)到195℃/C%,脫(tuo)碳(tan)速(su)(su)(su)度從0.055%/min提高(gao)到0.085%/min,CRE可(ke)達到90%.因(yin)此縮短冶煉10 min,Fe-Si消耗(hao)減少了(le)(le)2~3kg。從70噸(dun)爐(lu)的試驗結果表明：頂(ding)吹氧＋底吹氧氬混(hun)合氣體(ti)的工藝最好，升(sheng)溫(wen)速(su)(su)(su)度和脫(tuo)碳(tan)速(su)(su)(su)度都達到了(le)(le)高(gao)水(shui)(shui)平，見(jian)表3-3。


 AOD-L頂(ding)吹(chui)(chui)可(ke)(ke)以(yi)(yi)進(jin)行“軟吹(chui)(chui)”和(he)“硬(ying)吹(chui)(chui)”操(cao)(cao)作。用(yong)(yong)音速(su)或(huo)亞音速(su)氧(yang)(yang)槍進(jin)行軟吹(chui)(chui)，其作用(yong)(yong)是使(shi)大部分氧(yang)(yang)與CO燃燒(shao)(shao)生(sheng)成CO2,使(shi)發生(sheng)的(de)(de)熱(re)量75%~90%傳輸(shu)到熔(rong)(rong)池(chi)以(yi)(yi)快速(su)度提(ti)高(gao)(gao)鋼水溫度，加速(su)脫(tuo)碳(tan)，減(jian)輕鉻的(de)(de)氧(yang)(yang)化。采用(yong)(yong)埋置在爐口耐火材(cai)料中的(de)(de)風口供氧(yang)(yang)的(de)(de)方法進(jin)行軟吹(chui)(chui)，投資最(zui)少(shao)，而且(qie)頂(ding)吹(chui)(chui)氧(yang)(yang)100%用(yong)(yong)于二次燃燒(shao)(shao)。用(yong)(yong)軟吹(chui)(chui)操(cao)(cao)作不(bu)用(yong)(yong)硬(ying)吹(chui)(chui)操(cao)(cao)作使(shi)用(yong)(yong)亞音速(su)LD型槍，基本(ben)上所有頂(ding)吹(chui)(chui)氧(yang)(yang)都和(he)熔(rong)(rong)池(chi)反應以(yi)(yi)提(ti)高(gao)(gao)脫(tuo)碳(tan)速(su)度。硬(ying)吹(chui)(chui)操(cao)(cao)作也可(ke)(ke)以(yi)(yi)吹(chui)(chui)入氧(yang)(yang)、氮混合氣體可(ke)(ke)以(yi)(yi)進(jin)一(yi)步減(jian)少(shao)吹(chui)(chui)煉時(shi)間。另外(wai)，在脫(tuo)碳(tan)后期或(huo)冶(ye)煉超低碳(tan)不(bu)銹鋼時(shi)可(ke)(ke)以(yi)(yi)防止空氣（氮）的(de)(de)滲透并提(ti)高(gao)(gao)CRE。


6. 提高AOD爐襯(chen)壽命


  AOD爐(lu)(lu)襯是(shi)(shi)工(gong)藝中的一大問(wen)題，在(zai)AOD作(zuo)業中爐(lu)(lu)襯侵蝕程度(du)(du)是(shi)(shi)脫(tuo)碳期(qi)(qi)占(zhan)30%、還(huan)原(yuan)脫(tuo)硫期(qi)(qi)占(zhan)60%、分(fen)析等待調(diao)整成(cheng)分(fen)期(qi)(qi)占(zhan)10%.近年(nian)來通過AOD爐(lu)(lu)工(gong)藝措(cuo)施不斷提高(gao)爐(lu)(lu)襯壽(shou)命，例如(ru)韓國浦項鋼鐵公(gong)司90噸AOD爐(lu)(lu)襯壽(shou)命平(ping)均為240次(ci)，最高(gao)為270次(ci)，其具體做(zuo)法是(shi)(shi)：①. 改(gai)善鋼水入(ru)(ru)爐(lu)(lu)條(tiao)件，即將電(dian)爐(lu)(lu)鋼水中Si含(han)量(liang)控制(zhi)在(zai)低限，并(bing)減(jian)少(shao)(shao)電(dian)爐(lu)(lu)渣(zha)(zha)量(liang)，兌(dui)入(ru)(ru)AOD爐(lu)(lu)前應(ying)扒(ba)渣(zha)(zha)，同時(shi)電(dian)爐(lu)(lu)出鋼溫度(du)(du)應(ying)控制(zhi)在(zai)1550℃;②. 控制(zhi)AOD爐(lu)(lu)內溫度(du)(du)，特別(bie)是(shi)(shi)脫(tuo)碳末期(qi)(qi)爐(lu)(lu)溫應(ying)保持在(zai)1720℃以(yi)下，以(yi)防止耐火材(cai)料(liao)熔損；③. 盡(jin)可能(neng)縮短(duan)冶(ye)煉時(shi)間(jian)，通過改(gai)善吹(chui)煉模型(xing)增大脫(tuo)碳效(xiao)率縮短(duan)脫(tuo)碳時(shi)間(jian)，另外(wai)要縮短(duan)脫(tuo)硫時(shi)間(jian)，以(yi)減(jian)少(shao)(shao)耐火材(cai)料(liao)和液態渣(zha)(zha)的反應(ying)時(shi)間(jian)；④. 盡(jin)可能(neng)減(jian)少(shao)(shao)渣(zha)(zha)量(liang)，使(shi)用高(gao)質量(liang)石(shi)灰（CaO≥92%),減(jian)少(shao)(shao)石(shi)灰加入(ru)(ru)量(liang)，改(gai)善吹(chui)煉模型(xing)，減(jian)少(shao)(shao)金屬氧化；⑤. 加入(ru)(ru)白云石(shi)造(zao)渣(zha)(zha)，在(zai)吹(chui)煉初期(qi)(qi)加入(ru)(ru)MgO,在(zai)渣(zha)(zha)中含(han)量(liang)應(ying)控制(zhi)在(zai)6%~10%。