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爐基本操作工藝(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(lu)脫碳工藝


 AOD爐(lu)(lu)(lu)脫碳(tan)工藝在高(gao)(gao)碳(tan)區可以采用(yong)純(chun)吹氧(yang)(yang)(yang)或高(gao)(gao)的氧(yang)(yang)(yang)氮比進(jin)行(xing)脫碳(tan)。AOD爐(lu)(lu)(lu)的吹煉強度為0.8~1.8Nm3/(t·min).AOD爐(lu)(lu)(lu)脫碳(tan)工藝關鍵(jian)在于(yu)C<0.7%~0.08%的區間，為了提高(gao)(gao)脫碳(tan)速(su)(su)度，防止鉻的大量(liang)(liang)氧(yang)(yang)(yang)化。必須隨(sui)著(zhu)碳(tan)含量(liang)(liang)的降低(di)(di)不斷降低(di)(di)氧(yang)(yang)(yang)氬比，以降低(di)(di)Pco。傳統(tong)的AOD爐(lu)(lu)(lu)脫碳(tan)工藝采用(yong)的是根據鋼中的碳(tan)含量(liang)(liang)把氧(yang)(yang)(yang)氬比分(fen)成幾個(ge)階(jie)段進(jin)行(xing)的。AOD爐(lu)(lu)(lu)的脫碳(tan)速(su)(su)度介于(yu)VOD爐(lu)(lu)(lu)和(he)復(fu)吹轉爐(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(tuo)硫(liu)工藝


 不(bu)銹鋼(gang)中的(de)(de)硫(liu)(liu)對熱塑性、耐銹性和耐蝕性都有(you)明顯的(de)(de)影(ying)響，AOD爐(lu)精(jing)煉(lian)后鋼(gang)中的(de)(de)硫(liu)(liu)含(han)量一般已達到≤0.030%的(de)(de)水(shui)平(ping)。采用雙渣(zha)法操作(zuo)可使硫(liu)(liu)含(han)量達到≤10ppm的(de)(de)水(shui)平(ping)。AOD爐(lu)由于(yu)可以(yi)進行強攪(jiao)拌操作(zuo)，所(suo)以(yi)脫(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)比VOD爐(lu)容易(yi)，能夠達到更低的(de)(de)含(han)量。AOD爐(lu)脫(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)同(tong)爐(lu)渣(zha)堿(jian)度有(you)很大(da)關(guan)系，此外，為了(le)強化脫(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)，在精(jing)煉(lian)期向鋼(gang)渣(zha)中添加鋁粉使鋼(gang)渣(zha)的(de)(de)組成(cheng)接近60%CaO、32%AbO3和8%SiO2,對脫(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)更有(you)效(xiao)，而且(qie)脫(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)速(su)度加快。如前(qian)所(suo)述不(bu)銹鋼(gang)在不(bu)同(tong)碳含(han)量的(de)(de)條件下有(you)三(san)個不(bu)同(tong)的(de)(de)脫(tuo)(tuo)碳機理(li)(li)，為了(le)使AOD爐(lu)吹煉(lian)脫(tuo)(tuo)碳工(gong)藝(yi)更加靠近這(zhe)些機理(li)(li)，日本光(guang)制鐵所(suo)開發了(le)新(xin)的(de)(de)AOD爐(lu)脫(tuo)(tuo)碳精(jing)煉(lian)工(gong)藝(yi)，見表3-2。


5. 頂(ding)吹AOD爐脫碳工藝


 目(mu)前(qian)約有一半的AOD爐(lu)采(cai)用(yong)了(le)(le)復吹(chui)轉爐(lu)的技(ji)術，碳含量在≥0.4%的條件采(cai)用(yong)了(le)(le)頂(ding)吹(chui)工藝。主要效果是鋼水升(sheng)溫(wen)速(su)(su)度從127℃/C%提高到(dao)195℃/C%,脫碳速(su)(su)度從0.055%/min提高到(dao)0.085%/min,CRE可達到(dao)90%.因此縮短冶煉10 min,Fe-Si消耗減少(shao)了(le)(le)2~3kg。從70噸爐(lu)的試驗結果表明：頂(ding)吹(chui)氧(yang)＋底吹(chui)氧(yang)氬混(hun)合(he)氣(qi)體的工藝最好，升(sheng)溫(wen)速(su)(su)度和脫碳速(su)(su)度都達到(dao)了(le)(le)高水平(ping)，見表3-3。


 AOD-L頂(ding)(ding)(ding)吹(chui)(chui)(chui)(chui)(chui)可(ke)以進(jin)(jin)行“軟吹(chui)(chui)(chui)(chui)(chui)”和“硬(ying)吹(chui)(chui)(chui)(chui)(chui)”操作。用音(yin)速(su)或亞(ya)音(yin)速(su)氧(yang)槍進(jin)(jin)行軟吹(chui)(chui)(chui)(chui)(chui)，其作用是使大部(bu)分(fen)氧(yang)與(yu)CO燃燒生(sheng)成CO2,使發生(sheng)的熱量75%~90%傳輸(shu)到熔(rong)池(chi)以快速(su)度(du)(du)提高鋼水溫(wen)度(du)(du)，加速(su)脫(tuo)碳，減輕鉻的氧(yang)化。采用埋置在(zai)爐口耐火材(cai)料(liao)中的風口供(gong)氧(yang)的方法進(jin)(jin)行軟吹(chui)(chui)(chui)(chui)(chui)，投(tou)資(zi)最少(shao)，而且頂(ding)(ding)(ding)吹(chui)(chui)(chui)(chui)(chui)氧(yang)100%用于二次燃燒。用軟吹(chui)(chui)(chui)(chui)(chui)操作不(bu)用硬(ying)吹(chui)(chui)(chui)(chui)(chui)操作使用亞(ya)音(yin)速(su)LD型(xing)槍，基本上(shang)所有(you)頂(ding)(ding)(ding)吹(chui)(chui)(chui)(chui)(chui)氧(yang)都和熔(rong)池(chi)反應以提高脫(tuo)碳速(su)度(du)(du)。硬(ying)吹(chui)(chui)(chui)(chui)(chui)操作也可(ke)以吹(chui)(chui)(chui)(chui)(chui)入(ru)氧(yang)、氮混合(he)氣體(ti)可(ke)以進(jin)(jin)一(yi)步減少(shao)吹(chui)(chui)(chui)(chui)(chui)煉時間(jian)。另(ling)外，在(zai)脫(tuo)碳后期或冶(ye)煉超低碳不(bu)銹鋼時可(ke)以防止空氣（氮）的滲透并提高CRE。


6. 提(ti)高AOD爐襯壽(shou)命


  AOD爐(lu)(lu)襯是(shi)工(gong)藝中的一大問題(ti)，在(zai)(zai)(zai)AOD作(zuo)業(ye)中爐(lu)(lu)襯侵蝕程度是(shi)脫(tuo)碳(tan)(tan)期(qi)(qi)占30%、還原脫(tuo)硫期(qi)(qi)占60%、分(fen)析等待(dai)調整成分(fen)期(qi)(qi)占10%.近(jin)年來通(tong)過AOD爐(lu)(lu)工(gong)藝措施(shi)不斷提高(gao)爐(lu)(lu)襯壽(shou)命，例(li)如(ru)韓國浦(pu)項鋼(gang)鐵公(gong)司90噸AOD爐(lu)(lu)襯壽(shou)命平(ping)均為(wei)240次，最高(gao)為(wei)270次，其具體做(zuo)法是(shi)：①. 改(gai)善鋼(gang)水(shui)入(ru)爐(lu)(lu)條件，即將電爐(lu)(lu)鋼(gang)水(shui)中Si含(han)量(liang)控制(zhi)在(zai)(zai)(zai)低限，并減(jian)少(shao)電爐(lu)(lu)渣量(liang)，兌入(ru)AOD爐(lu)(lu)前應扒渣，同時(shi)電爐(lu)(lu)出鋼(gang)溫度應控制(zhi)在(zai)(zai)(zai)1550℃;②. 控制(zhi)AOD爐(lu)(lu)內溫度，特別是(shi)脫(tuo)碳(tan)(tan)末期(qi)(qi)爐(lu)(lu)溫應保持(chi)在(zai)(zai)(zai)1720℃以下，以防止耐火(huo)材(cai)料熔損；③. 盡可能(neng)縮短(duan)冶煉時(shi)間(jian)，通(tong)過改(gai)善吹(chui)煉模型(xing)增(zeng)大脫(tuo)碳(tan)(tan)效率縮短(duan)脫(tuo)碳(tan)(tan)時(shi)間(jian)，另外要縮短(duan)脫(tuo)硫時(shi)間(jian)，以減(jian)少(shao)耐火(huo)材(cai)料和液態渣的反應時(shi)間(jian)；④. 盡可能(neng)減(jian)少(shao)渣量(liang)，使用高(gao)質量(liang)石(shi)灰(hui)（CaO≥92%),減(jian)少(shao)石(shi)灰(hui)加入(ru)量(liang)，改(gai)善吹(chui)煉模型(xing)，減(jian)少(shao)金屬氧化；⑤. 加入(ru)白云(yun)石(shi)造渣，在(zai)(zai)(zai)吹(chui)煉初期(qi)(qi)加入(ru)MgO,在(zai)(zai)(zai)渣中含(han)量(liang)應控制(zhi)在(zai)(zai)(zai)6%~10%。