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多在專業化不銹鋼生產廠采用，冶煉不(bu)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(lu)基本操作(zuo)工(gong)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(xiu)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(tuo)碳工藝


 AOD爐(lu)脫(tuo)(tuo)(tuo)碳(tan)(tan)(tan)工(gong)藝在高碳(tan)(tan)(tan)區可以(yi)采用純吹氧(yang)或高的(de)(de)氧(yang)氮比進行脫(tuo)(tuo)(tuo)碳(tan)(tan)(tan)。AOD爐(lu)的(de)(de)吹煉強度(du)為0.8~1.8Nm3/(t·min).AOD爐(lu)脫(tuo)(tuo)(tuo)碳(tan)(tan)(tan)工(gong)藝關(guan)鍵(jian)在于C<0.7%~0.08%的(de)(de)區間，為了提(ti)高脫(tuo)(tuo)(tuo)碳(tan)(tan)(tan)速度(du)，防止(zhi)鉻(ge)的(de)(de)大量(liang)氧(yang)化。必須隨(sui)著碳(tan)(tan)(tan)含量(liang)的(de)(de)降低(di)不(bu)斷(duan)降低(di)氧(yang)氬比，以(yi)降低(di)Pco。傳統的(de)(de)AOD爐(lu)脫(tuo)(tuo)(tuo)碳(tan)(tan)(tan)工(gong)藝采用的(de)(de)是根據鋼(gang)中的(de)(de)碳(tan)(tan)(tan)含量(liang)把氧(yang)氬比分成幾個階段進行的(de)(de)。AOD爐(lu)的(de)(de)脫(tuo)(tuo)(tuo)碳(tan)(tan)(tan)速度(du)介于VOD爐(lu)和復吹轉(zhuan)爐(lu)之(zhi)間。


3. AOD爐的還原工藝


  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(de)脫硫工藝


 不(bu)銹鋼中(zhong)的(de)硫(liu)(liu)對熱塑性、耐銹性和(he)(he)耐蝕性都有(you)明顯的(de)影(ying)響，AOD爐(lu)精煉(lian)后鋼中(zhong)的(de)硫(liu)(liu)含量(liang)一般已(yi)達到≤0.030%的(de)水平。采用(yong)雙渣(zha)法操(cao)作可使(shi)硫(liu)(liu)含量(liang)達到≤10ppm的(de)水平。AOD爐(lu)由于(yu)可以(yi)進(jin)行(xing)強攪拌操(cao)作，所以(yi)脫硫(liu)(liu)比VOD爐(lu)容(rong)易(yi)，能夠達到更低的(de)含量(liang)。AOD爐(lu)脫硫(liu)(liu)同爐(lu)渣(zha)堿(jian)度有(you)很大關系，此外，為了(le)強化脫硫(liu)(liu)，在精煉(lian)期向鋼渣(zha)中(zhong)添加(jia)鋁粉(fen)使(shi)鋼渣(zha)的(de)組(zu)成接近60%CaO、32%AbO3和(he)(he)8%SiO2,對脫硫(liu)(liu)更有(you)效，而且(qie)脫硫(liu)(liu)速度加(jia)快(kuai)。如前所述(shu)不(bu)銹鋼在不(bu)同碳含量(liang)的(de)條件下有(you)三個不(bu)同的(de)脫碳機(ji)理，為了(le)使(shi)AOD爐(lu)吹煉(lian)脫碳工藝(yi)更加(jia)靠近這些機(ji)理，日本光制鐵所開發(fa)了(le)新(xin)的(de)AOD爐(lu)脫碳精煉(lian)工藝(yi)，見表3-2。


5. 頂(ding)吹AOD爐(lu)脫碳(tan)工藝


 目(mu)前(qian)約(yue)有一半的AOD爐(lu)采用了復吹(chui)轉爐(lu)的技(ji)術(shu)，碳含量(liang)在≥0.4%的條件采用了頂(ding)(ding)吹(chui)工(gong)藝(yi)。主要(yao)效果(guo)是鋼水(shui)升(sheng)溫速度從(cong)127℃/C%提高(gao)到195℃/C%,脫(tuo)碳速度從(cong)0.055%/min提高(gao)到0.085%/min,CRE可達到90%.因(yin)此縮(suo)短冶煉10 min,Fe-Si消耗減(jian)少了2~3kg。從(cong)70噸爐(lu)的試驗結果(guo)表(biao)明：頂(ding)(ding)吹(chui)氧＋底吹(chui)氧氬混合氣體的工(gong)藝(yi)最好，升(sheng)溫速度和脫(tuo)碳速度都達到了高(gao)水(shui)平(ping)，見(jian)表(biao)3-3。


 AOD-L頂吹(chui)(chui)(chui)可(ke)以(yi)(yi)進行(xing)(xing)“軟(ruan)吹(chui)(chui)(chui)”和(he)“硬(ying)吹(chui)(chui)(chui)”操作(zuo)。用(yong)音速(su)或(huo)亞(ya)音速(su)氧(yang)槍(qiang)進行(xing)(xing)軟(ruan)吹(chui)(chui)(chui)，其(qi)作(zuo)用(yong)是(shi)使(shi)大(da)部分氧(yang)與CO燃燒生成CO2,使(shi)發生的(de)(de)熱量75%~90%傳輸到(dao)熔(rong)池以(yi)(yi)快速(su)度(du)提高鋼水溫度(du)，加速(su)脫(tuo)碳，減輕(qing)鉻的(de)(de)氧(yang)化。采用(yong)埋置(zhi)在(zai)爐口(kou)耐(nai)火材料中的(de)(de)風口(kou)供氧(yang)的(de)(de)方法(fa)進行(xing)(xing)軟(ruan)吹(chui)(chui)(chui)，投資最少(shao)，而且頂吹(chui)(chui)(chui)氧(yang)100%用(yong)于二次燃燒。用(yong)軟(ruan)吹(chui)(chui)(chui)操作(zuo)不用(yong)硬(ying)吹(chui)(chui)(chui)操作(zuo)使(shi)用(yong)亞(ya)音速(su)LD型槍(qiang)，基本上所有頂吹(chui)(chui)(chui)氧(yang)都和(he)熔(rong)池反應以(yi)(yi)提高脫(tuo)碳速(su)度(du)。硬(ying)吹(chui)(chui)(chui)操作(zuo)也可(ke)以(yi)(yi)吹(chui)(chui)(chui)入氧(yang)、氮混合氣(qi)體可(ke)以(yi)(yi)進一步減少(shao)吹(chui)(chui)(chui)煉(lian)(lian)時間。另外，在(zai)脫(tuo)碳后期或(huo)冶煉(lian)(lian)超低碳不銹鋼時可(ke)以(yi)(yi)防止空(kong)氣(qi)（氮）的(de)(de)滲透并提高CRE。


6. 提高AOD爐(lu)襯壽命


  AOD爐(lu)(lu)(lu)襯(chen)是工藝中的一大問題，在(zai)AOD作業中爐(lu)(lu)(lu)襯(chen)侵蝕(shi)程度是脫(tuo)(tuo)(tuo)碳(tan)期占30%、還原脫(tuo)(tuo)(tuo)硫期占60%、分(fen)(fen)析等待調整成分(fen)(fen)期占10%.近年(nian)來通(tong)過AOD爐(lu)(lu)(lu)工藝措施不斷提(ti)高爐(lu)(lu)(lu)襯(chen)壽(shou)命，例如韓(han)國浦(pu)項鋼(gang)鐵公司(si)90噸AOD爐(lu)(lu)(lu)襯(chen)壽(shou)命平均為(wei)240次(ci)，最(zui)高為(wei)270次(ci)，其具體做法是：①. 改(gai)善(shan)鋼(gang)水(shui)入(ru)(ru)爐(lu)(lu)(lu)條件(jian)，即(ji)將電爐(lu)(lu)(lu)鋼(gang)水(shui)中Si含量(liang)(liang)控制在(zai)低限，并(bing)減少(shao)電爐(lu)(lu)(lu)渣(zha)(zha)(zha)量(liang)(liang)，兌入(ru)(ru)AOD爐(lu)(lu)(lu)前應扒(ba)渣(zha)(zha)(zha)，同時(shi)(shi)(shi)電爐(lu)(lu)(lu)出(chu)鋼(gang)溫(wen)度應控制在(zai)1550℃;②. 控制AOD爐(lu)(lu)(lu)內溫(wen)度，特別是脫(tuo)(tuo)(tuo)碳(tan)末期爐(lu)(lu)(lu)溫(wen)應保(bao)持在(zai)1720℃以下(xia)，以防止耐(nai)火材(cai)(cai)料(liao)熔(rong)損；③. 盡可(ke)能縮短冶(ye)煉(lian)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)，通(tong)過改(gai)善(shan)吹煉(lian)模(mo)型(xing)(xing)增大脫(tuo)(tuo)(tuo)碳(tan)效率縮短脫(tuo)(tuo)(tuo)碳(tan)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)，另(ling)外要縮短脫(tuo)(tuo)(tuo)硫時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)，以減少(shao)耐(nai)火材(cai)(cai)料(liao)和液態渣(zha)(zha)(zha)的反應時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)；④. 盡可(ke)能減少(shao)渣(zha)(zha)(zha)量(liang)(liang)，使用高質量(liang)(liang)石灰（CaO≥92%),減少(shao)石灰加(jia)入(ru)(ru)量(liang)(liang)，改(gai)善(shan)吹煉(lian)模(mo)型(xing)(xing)，減少(shao)金屬氧(yang)化；⑤. 加(jia)入(ru)(ru)白(bai)云(yun)石造渣(zha)(zha)(zha)，在(zai)吹煉(lian)初(chu)期加(jia)入(ru)(ru)MgO,在(zai)渣(zha)(zha)(zha)中含量(liang)(liang)應控制在(zai)6%~10%。