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(xiu)鋼(gang)生產廠采用，冶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(lu)基本(ben)操(cao)作工藝(yi)


 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(gang)管(guan)，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)(lu)(lu)脫碳(tan)工(gong)(gong)藝在高碳(tan)區(qu)可以采(cai)用純(chun)吹(chui)氧或高的(de)(de)氧氮比(bi)進行脫碳(tan)。AOD爐(lu)(lu)(lu)的(de)(de)吹(chui)煉強度為(wei)0.8~1.8Nm3/(t·min).AOD爐(lu)(lu)(lu)脫碳(tan)工(gong)(gong)藝關鍵(jian)在于C<0.7%~0.08%的(de)(de)區(qu)間，為(wei)了提(ti)高脫碳(tan)速度，防止(zhi)鉻的(de)(de)大量(liang)氧化。必須(xu)隨著碳(tan)含量(liang)的(de)(de)降(jiang)低(di)(di)不(bu)斷降(jiang)低(di)(di)氧氬比(bi)，以降(jiang)低(di)(di)Pco。傳(chuan)統(tong)的(de)(de)AOD爐(lu)(lu)(lu)脫碳(tan)工(gong)(gong)藝采(cai)用的(de)(de)是根(gen)據鋼中的(de)(de)碳(tan)含量(liang)把氧氬比(bi)分成幾個階段(duan)進行的(de)(de)。AOD爐(lu)(lu)(lu)的(de)(de)脫碳(tan)速度介于VOD爐(lu)(lu)(lu)和復吹(chui)轉爐(lu)(lu)(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爐的脫硫工藝


 不(bu)銹鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)硫(liu)對(dui)熱塑性(xing)、耐(nai)銹性(xing)和耐(nai)蝕(shi)性(xing)都有(you)(you)(you)明顯(xian)的(de)(de)(de)影響(xiang)，AOD爐精煉后鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)硫(liu)含量(liang)(liang)一般已達(da)到(dao)≤0.030%的(de)(de)(de)水平。采用(yong)雙渣法操作可使硫(liu)含量(liang)(liang)達(da)到(dao)≤10ppm的(de)(de)(de)水平。AOD爐由(you)于可以進行強(qiang)攪(jiao)拌操作，所以脫(tuo)(tuo)硫(liu)比(bi)VOD爐容易(yi)，能夠達(da)到(dao)更(geng)(geng)低的(de)(de)(de)含量(liang)(liang)。AOD爐脫(tuo)(tuo)硫(liu)同爐渣堿度有(you)(you)(you)很大(da)關系，此外(wai)，為(wei)了(le)強(qiang)化脫(tuo)(tuo)硫(liu)，在(zai)精煉期向鋼(gang)(gang)渣中(zhong)(zhong)添(tian)加鋁粉使鋼(gang)(gang)渣的(de)(de)(de)組(zu)成接近60%CaO、32%AbO3和8%SiO2,對(dui)脫(tuo)(tuo)硫(liu)更(geng)(geng)有(you)(you)(you)效，而且脫(tuo)(tuo)硫(liu)速度加快。如前所述不(bu)銹鋼(gang)(gang)在(zai)不(bu)同碳含量(liang)(liang)的(de)(de)(de)條件下有(you)(you)(you)三(san)個不(bu)同的(de)(de)(de)脫(tuo)(tuo)碳機(ji)(ji)理，為(wei)了(le)使AOD爐吹煉脫(tuo)(tuo)碳工(gong)藝更(geng)(geng)加靠近這(zhe)些機(ji)(ji)理，日本光(guang)制鐵所開(kai)發了(le)新的(de)(de)(de)AOD爐脫(tuo)(tuo)碳精煉工(gong)藝，見表3-2。


5. 頂吹(chui)AOD爐脫碳工藝


 目前約有一半的(de)AOD爐采(cai)用了(le)復吹(chui)轉爐的(de)技術，碳(tan)含(han)量在≥0.4%的(de)條(tiao)件采(cai)用了(le)頂(ding)吹(chui)工藝。主要效果(guo)是鋼水(shui)升(sheng)溫速度(du)(du)從(cong)(cong)127℃/C%提高(gao)到(dao)195℃/C%,脫碳(tan)速度(du)(du)從(cong)(cong)0.055%/min提高(gao)到(dao)0.085%/min,CRE可達到(dao)90%.因此縮(suo)短冶煉10 min,Fe-Si消(xiao)耗減少了(le)2~3kg。從(cong)(cong)70噸爐的(de)試驗結果(guo)表明：頂(ding)吹(chui)氧＋底吹(chui)氧氬混合氣體的(de)工藝最好(hao)，升(sheng)溫速度(du)(du)和脫碳(tan)速度(du)(du)都(dou)達到(dao)了(le)高(gao)水(shui)平，見(jian)表3-3。


 AOD-L頂(ding)吹(chui)可以(yi)進(jin)行(xing)“軟吹(chui)”和(he)“硬吹(chui)”操作(zuo)(zuo)。用音速或亞音速氧槍進(jin)行(xing)軟吹(chui)，其作(zuo)(zuo)用是使(shi)(shi)大部分氧與(yu)CO燃燒(shao)生成CO2,使(shi)(shi)發生的(de)熱(re)量75%~90%傳輸到熔池以(yi)快速度提高(gao)鋼水溫度，加速脫碳，減(jian)輕鉻的(de)氧化。采用埋置在爐口(kou)耐火(huo)材料中的(de)風(feng)口(kou)供氧的(de)方法進(jin)行(xing)軟吹(chui)，投資最(zui)少，而且頂(ding)吹(chui)氧100%用于二次(ci)燃燒(shao)。用軟吹(chui)操作(zuo)(zuo)不(bu)用硬吹(chui)操作(zuo)(zuo)使(shi)(shi)用亞音速LD型槍，基本上所有頂(ding)吹(chui)氧都和(he)熔池反應以(yi)提高(gao)脫碳速度。硬吹(chui)操作(zuo)(zuo)也可以(yi)吹(chui)入氧、氮混合氣體可以(yi)進(jin)一步減(jian)少吹(chui)煉(lian)時(shi)間(jian)。另外，在脫碳后期或冶(ye)煉(lian)超低碳不(bu)銹鋼時(shi)可以(yi)防止(zhi)空氣（氮）的(de)滲(shen)透并提高(gao)CRE。


6. 提高(gao)AOD爐襯壽命(ming)


  AOD爐(lu)襯(chen)是工藝中的一大問題，在(zai)AOD作業中爐(lu)襯(chen)侵蝕(shi)程度(du)是脫碳期(qi)(qi)占30%、還原脫硫期(qi)(qi)占60%、分析等待調整成(cheng)分期(qi)(qi)占10%.近年來通(tong)過(guo)AOD爐(lu)工藝措施(shi)不(bu)斷提高(gao)爐(lu)襯(chen)壽(shou)命，例如(ru)韓國浦(pu)項鋼(gang)鐵(tie)公司90噸AOD爐(lu)襯(chen)壽(shou)命平均為(wei)240次，最高(gao)為(wei)270次，其(qi)具體做法是：①. 改(gai)善鋼(gang)水(shui)入爐(lu)條件，即將電爐(lu)鋼(gang)水(shui)中Si含量(liang)控(kong)制(zhi)(zhi)在(zai)低(di)限，并(bing)減(jian)少(shao)(shao)電爐(lu)渣量(liang)，兌入AOD爐(lu)前應(ying)扒(ba)渣，同時電爐(lu)出鋼(gang)溫(wen)度(du)應(ying)控(kong)制(zhi)(zhi)在(zai)1550℃;②. 控(kong)制(zhi)(zhi)AOD爐(lu)內溫(wen)度(du)，特別(bie)是脫碳末(mo)期(qi)(qi)爐(lu)溫(wen)應(ying)保持在(zai)1720℃以(yi)下，以(yi)防止(zhi)耐火材(cai)料熔損；③. 盡可(ke)能縮(suo)(suo)短(duan)冶煉(lian)時間，通(tong)過(guo)改(gai)善吹(chui)(chui)煉(lian)模型(xing)增大脫碳效率縮(suo)(suo)短(duan)脫碳時間，另(ling)外要縮(suo)(suo)短(duan)脫硫時間，以(yi)減(jian)少(shao)(shao)耐火材(cai)料和液態渣的反(fan)應(ying)時間；④. 盡可(ke)能減(jian)少(shao)(shao)渣量(liang)，使用高(gao)質量(liang)石灰(hui)(hui)（CaO≥92%),減(jian)少(shao)(shao)石灰(hui)(hui)加入量(liang)，改(gai)善吹(chui)(chui)煉(lian)模型(xing)，減(jian)少(shao)(shao)金屬氧化；⑤. 加入白云石造渣，在(zai)吹(chui)(chui)煉(lian)初期(qi)(qi)加入MgO,在(zai)渣中含量(liang)應(ying)控(kong)制(zhi)(zhi)在(zai)6%~10%。