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)銹鋼生產廠采用，冶(ye)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(gong)藝


 AOD爐(lu)(lu)(lu)脫(tuo)碳(tan)(tan)工藝(yi)在高(gao)(gao)碳(tan)(tan)區(qu)可以采(cai)用(yong)純(chun)吹氧(yang)(yang)(yang)或高(gao)(gao)的(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)氮比進行(xing)脫(tuo)碳(tan)(tan)。AOD爐(lu)(lu)(lu)的(de)(de)吹煉強度(du)為(wei)(wei)0.8~1.8Nm3/(t·min).AOD爐(lu)(lu)(lu)脫(tuo)碳(tan)(tan)工藝(yi)關鍵在于(yu)C<0.7%~0.08%的(de)(de)區(qu)間，為(wei)(wei)了(le)提高(gao)(gao)脫(tuo)碳(tan)(tan)速度(du)，防(fang)止(zhi)鉻的(de)(de)大量(liang)(liang)(liang)氧(yang)(yang)(yang)化。必須隨(sui)著(zhu)碳(tan)(tan)含量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)降低不斷降低氧(yang)(yang)(yang)氬比，以降低Pco。傳統的(de)(de)AOD爐(lu)(lu)(lu)脫(tuo)碳(tan)(tan)工藝(yi)采(cai)用(yong)的(de)(de)是根據鋼中的(de)(de)碳(tan)(tan)含量(liang)(liang)(liang)把(ba)氧(yang)(yang)(yang)氬比分(fen)成(cheng)幾個階段進行(xing)的(de)(de)。AOD爐(lu)(lu)(lu)的(de)(de)脫(tuo)碳(tan)(tan)速度(du)介于(yu)VOD爐(lu)(lu)(lu)和復吹轉爐(lu)(lu)(lu)之間。


3. AOD爐的(de)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爐的脫硫工藝


 不(bu)銹(xiu)鋼中的(de)(de)硫對(dui)熱塑(su)性(xing)(xing)、耐(nai)銹(xiu)性(xing)(xing)和(he)耐(nai)蝕性(xing)(xing)都有明顯(xian)的(de)(de)影響，AOD爐(lu)(lu)(lu)(lu)精(jing)煉后鋼中的(de)(de)硫含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)一般(ban)已達到≤0.030%的(de)(de)水(shui)平(ping)。采用雙渣(zha)(zha)法操作可(ke)(ke)使硫含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)達到≤10ppm的(de)(de)水(shui)平(ping)。AOD爐(lu)(lu)(lu)(lu)由于(yu)可(ke)(ke)以進行強攪拌(ban)操作，所(suo)(suo)以脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)硫比(bi)VOD爐(lu)(lu)(lu)(lu)容易，能夠(gou)達到更低的(de)(de)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)。AOD爐(lu)(lu)(lu)(lu)脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)硫同爐(lu)(lu)(lu)(lu)渣(zha)(zha)堿度有很大(da)關系，此外，為(wei)了(le)強化脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)硫，在精(jing)煉期向鋼渣(zha)(zha)中添加鋁粉(fen)使鋼渣(zha)(zha)的(de)(de)組(zu)成(cheng)接近(jin)60%CaO、32%AbO3和(he)8%SiO2,對(dui)脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)硫更有效，而且脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)硫速度加快。如(ru)前所(suo)(suo)述(shu)不(bu)銹(xiu)鋼在不(bu)同碳含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)條(tiao)件下有三個不(bu)同的(de)(de)脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)碳機理(li)，為(wei)了(le)使AOD爐(lu)(lu)(lu)(lu)吹煉脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)碳工(gong)藝(yi)更加靠近(jin)這些機理(li)，日本光制(zhi)鐵所(suo)(suo)開發了(le)新的(de)(de)AOD爐(lu)(lu)(lu)(lu)脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)碳精(jing)煉工(gong)藝(yi)，見表3-2。


5. 頂吹AOD爐(lu)脫碳(tan)工藝


 目前約有一半的AOD爐采用(yong)了(le)復(fu)吹(chui)轉(zhuan)爐的技(ji)術，碳(tan)含(han)量在≥0.4%的條件(jian)采用(yong)了(le)頂吹(chui)工(gong)藝(yi)。主要(yao)效果是鋼水升溫(wen)速(su)度(du)(du)從(cong)127℃/C%提(ti)高到(dao)(dao)195℃/C%,脫(tuo)碳(tan)速(su)度(du)(du)從(cong)0.055%/min提(ti)高到(dao)(dao)0.085%/min,CRE可達(da)到(dao)(dao)90%.因此縮短冶煉10 min,Fe-Si消耗(hao)減少了(le)2~3kg。從(cong)70噸爐的試驗(yan)結果表(biao)明：頂吹(chui)氧＋底(di)吹(chui)氧氬混合氣體的工(gong)藝(yi)最好，升溫(wen)速(su)度(du)(du)和脫(tuo)碳(tan)速(su)度(du)(du)都達(da)到(dao)(dao)了(le)高水平，見表(biao)3-3。


 AOD-L頂吹(chui)可(ke)(ke)(ke)以(yi)進(jin)行“軟(ruan)吹(chui)”和“硬吹(chui)”操作(zuo)(zuo)。用(yong)(yong)(yong)音(yin)速(su)或(huo)亞(ya)音(yin)速(su)氧槍(qiang)進(jin)行軟(ruan)吹(chui)，其作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)(yong)是(shi)使(shi)(shi)(shi)大(da)部分氧與CO燃燒(shao)生成CO2,使(shi)(shi)(shi)發生的(de)(de)熱(re)量75%~90%傳(chuan)輸到熔(rong)池(chi)以(yi)快速(su)度(du)提(ti)高鋼水溫度(du)，加速(su)脫(tuo)碳(tan)(tan)，減輕鉻的(de)(de)氧化。采用(yong)(yong)(yong)埋置在爐口耐火材料中的(de)(de)風口供氧的(de)(de)方法進(jin)行軟(ruan)吹(chui)，投資最少，而且頂吹(chui)氧100%用(yong)(yong)(yong)于二次燃燒(shao)。用(yong)(yong)(yong)軟(ruan)吹(chui)操作(zuo)(zuo)不(bu)(bu)用(yong)(yong)(yong)硬吹(chui)操作(zuo)(zuo)使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)亞(ya)音(yin)速(su)LD型槍(qiang)，基本上所有(you)頂吹(chui)氧都(dou)和熔(rong)池(chi)反應以(yi)提(ti)高脫(tuo)碳(tan)(tan)速(su)度(du)。硬吹(chui)操作(zuo)(zuo)也可(ke)(ke)(ke)以(yi)吹(chui)入氧、氮(dan)混合氣(qi)體可(ke)(ke)(ke)以(yi)進(jin)一步減少吹(chui)煉時間。另外，在脫(tuo)碳(tan)(tan)后期或(huo)冶(ye)煉超低碳(tan)(tan)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼時可(ke)(ke)(ke)以(yi)防(fang)止(zhi)空氣(qi)（氮(dan)）的(de)(de)滲(shen)透并提(ti)高CRE。


6. 提高(gao)AOD爐襯壽命(ming)


  AOD爐(lu)(lu)(lu)襯(chen)是(shi)工藝(yi)中(zhong)(zhong)的(de)一大問題(ti)，在(zai)(zai)AOD作業中(zhong)(zhong)爐(lu)(lu)(lu)襯(chen)侵(qin)蝕程度(du)是(shi)脫碳(tan)(tan)(tan)期(qi)(qi)(qi)占(zhan)30%、還原脫硫(liu)期(qi)(qi)(qi)占(zhan)60%、分(fen)析等(deng)待調整成(cheng)分(fen)期(qi)(qi)(qi)占(zhan)10%.近年來(lai)通過AOD爐(lu)(lu)(lu)工藝(yi)措施(shi)不(bu)斷提(ti)高(gao)爐(lu)(lu)(lu)襯(chen)壽命(ming)，例如韓國浦項鋼(gang)(gang)鐵公(gong)司90噸AOD爐(lu)(lu)(lu)襯(chen)壽命(ming)平均為240次(ci)(ci)，最高(gao)為270次(ci)(ci)，其具體做法是(shi)：①. 改善鋼(gang)(gang)水(shui)入(ru)爐(lu)(lu)(lu)條件，即將電(dian)爐(lu)(lu)(lu)鋼(gang)(gang)水(shui)中(zhong)(zhong)Si含(han)量控制(zhi)在(zai)(zai)低限，并減(jian)(jian)少電(dian)爐(lu)(lu)(lu)渣量，兌入(ru)AOD爐(lu)(lu)(lu)前應(ying)扒渣，同時(shi)電(dian)爐(lu)(lu)(lu)出鋼(gang)(gang)溫(wen)度(du)應(ying)控制(zhi)在(zai)(zai)1550℃;②. 控制(zhi)AOD爐(lu)(lu)(lu)內溫(wen)度(du)，特(te)別是(shi)脫碳(tan)(tan)(tan)末(mo)期(qi)(qi)(qi)爐(lu)(lu)(lu)溫(wen)應(ying)保持在(zai)(zai)1720℃以(yi)(yi)下(xia)，以(yi)(yi)防(fang)止耐火(huo)材料熔(rong)損(sun)；③. 盡(jin)可(ke)(ke)能縮短冶煉時(shi)間，通過改善吹(chui)煉模型(xing)增大脫碳(tan)(tan)(tan)效率縮短脫碳(tan)(tan)(tan)時(shi)間，另(ling)外要縮短脫硫(liu)時(shi)間，以(yi)(yi)減(jian)(jian)少耐火(huo)材料和液態(tai)渣的(de)反應(ying)時(shi)間；④. 盡(jin)可(ke)(ke)能減(jian)(jian)少渣量，使用高(gao)質(zhi)量石(shi)(shi)灰（CaO≥92%),減(jian)(jian)少石(shi)(shi)灰加入(ru)量，改善吹(chui)煉模型(xing)，減(jian)(jian)少金屬(shu)氧化(hua)；⑤. 加入(ru)白云石(shi)(shi)造渣，在(zai)(zai)吹(chui)煉初(chu)期(qi)(qi)(qi)加入(ru)MgO,在(zai)(zai)渣中(zhong)(zhong)含(han)量應(ying)控制(zhi)在(zai)(zai)6%~10%。