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(zuo)工(gong)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(tuo)碳工藝


 AOD爐(lu)脫(tuo)(tuo)碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)工(gong)藝(yi)在高(gao)碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)區(qu)可以(yi)采用(yong)純吹(chui)氧或高(gao)的(de)(de)氧氮比進行脫(tuo)(tuo)碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)。AOD爐(lu)的(de)(de)吹(chui)煉強度(du)為0.8~1.8Nm3/(t·min).AOD爐(lu)脫(tuo)(tuo)碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)工(gong)藝(yi)關鍵在于(yu)(yu)C<0.7%~0.08%的(de)(de)區(qu)間(jian)(jian)，為了(le)提高(gao)脫(tuo)(tuo)碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)速度(du)，防止鉻(ge)的(de)(de)大量氧化。必須(xu)隨著碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)含(han)(han)量的(de)(de)降低(di)不斷降低(di)氧氬比，以(yi)降低(di)Pco。傳統的(de)(de)AOD爐(lu)脫(tuo)(tuo)碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)工(gong)藝(yi)采用(yong)的(de)(de)是根據鋼中(zhong)的(de)(de)碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)含(han)(han)量把氧氬比分成幾(ji)個階段進行的(de)(de)。AOD爐(lu)的(de)(de)脫(tuo)(tuo)碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)速度(du)介于(yu)(yu)VOD爐(lu)和復(fu)吹(chui)轉(zhuan)爐(lu)之間(jian)(jian)。


3. AOD爐的還原工(gong)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(lu)的脫硫工藝(yi)


 不(bu)銹鋼(gang)中(zhong)的硫對(dui)熱塑性(xing)、耐(nai)銹性(xing)和(he)耐(nai)蝕性(xing)都有(you)(you)(you)明顯的影(ying)響，AOD爐(lu)(lu)精(jing)(jing)煉(lian)后鋼(gang)中(zhong)的硫含(han)(han)量一(yi)般已(yi)達(da)(da)到(dao)≤0.030%的水平。采用雙渣(zha)法操作可使(shi)硫含(han)(han)量達(da)(da)到(dao)≤10ppm的水平。AOD爐(lu)(lu)由于可以(yi)進(jin)行強攪(jiao)拌(ban)操作，所以(yi)脫(tuo)(tuo)(tuo)硫比VOD爐(lu)(lu)容易，能夠達(da)(da)到(dao)更(geng)(geng)低的含(han)(han)量。AOD爐(lu)(lu)脫(tuo)(tuo)(tuo)硫同爐(lu)(lu)渣(zha)堿度有(you)(you)(you)很大關系，此外，為(wei)了強化(hua)脫(tuo)(tuo)(tuo)硫，在精(jing)(jing)煉(lian)期向鋼(gang)渣(zha)中(zhong)添加(jia)鋁粉(fen)使(shi)鋼(gang)渣(zha)的組成接近(jin)60%CaO、32%AbO3和(he)8%SiO2,對(dui)脫(tuo)(tuo)(tuo)硫更(geng)(geng)有(you)(you)(you)效(xiao)，而且脫(tuo)(tuo)(tuo)硫速度加(jia)快。如前所述不(bu)銹鋼(gang)在不(bu)同碳含(han)(han)量的條件下有(you)(you)(you)三個不(bu)同的脫(tuo)(tuo)(tuo)碳機(ji)理(li)，為(wei)了使(shi)AOD爐(lu)(lu)吹煉(lian)脫(tuo)(tuo)(tuo)碳工(gong)藝(yi)更(geng)(geng)加(jia)靠近(jin)這些機(ji)理(li)，日(ri)本光制鐵所開發(fa)了新的AOD爐(lu)(lu)脫(tuo)(tuo)(tuo)碳精(jing)(jing)煉(lian)工(gong)藝(yi)，見表(biao)3-2。


5. 頂吹AOD爐脫(tuo)碳(tan)工藝


 目(mu)前約有一半的(de)AOD爐采用了(le)復(fu)吹(chui)轉爐的(de)技術，碳(tan)含(han)量在(zai)≥0.4%的(de)條件采用了(le)頂吹(chui)工藝。主要(yao)效果是鋼(gang)水升溫速(su)度(du)從127℃/C%提(ti)高到(dao)195℃/C%,脫(tuo)(tuo)碳(tan)速(su)度(du)從0.055%/min提(ti)高到(dao)0.085%/min,CRE可達到(dao)90%.因此縮短冶煉(lian)10 min,Fe-Si消(xiao)耗減少了(le)2~3kg。從70噸(dun)爐的(de)試驗結果表(biao)明：頂吹(chui)氧(yang)＋底吹(chui)氧(yang)氬混合氣體的(de)工藝最好(hao)，升溫速(su)度(du)和脫(tuo)(tuo)碳(tan)速(su)度(du)都達到(dao)了(le)高水平(ping)，見表(biao)3-3。


 AOD-L頂(ding)吹(chui)(chui)(chui)(chui)(chui)可以(yi)(yi)(yi)進(jin)行“軟(ruan)(ruan)吹(chui)(chui)(chui)(chui)(chui)”和(he)“硬(ying)吹(chui)(chui)(chui)(chui)(chui)”操作。用(yong)(yong)音(yin)速(su)(su)(su)或亞音(yin)速(su)(su)(su)氧槍(qiang)進(jin)行軟(ruan)(ruan)吹(chui)(chui)(chui)(chui)(chui)，其(qi)作用(yong)(yong)是(shi)使(shi)大(da)部分氧與CO燃燒生成CO2,使(shi)發生的(de)熱量75%~90%傳輸到熔(rong)(rong)池以(yi)(yi)(yi)快速(su)(su)(su)度提高鋼水溫度，加速(su)(su)(su)脫(tuo)(tuo)碳(tan)(tan)，減(jian)輕鉻的(de)氧化(hua)。采用(yong)(yong)埋置在爐(lu)口耐(nai)火材料中的(de)風口供氧的(de)方法進(jin)行軟(ruan)(ruan)吹(chui)(chui)(chui)(chui)(chui)，投資最少，而(er)且頂(ding)吹(chui)(chui)(chui)(chui)(chui)氧100%用(yong)(yong)于(yu)二(er)次(ci)燃燒。用(yong)(yong)軟(ruan)(ruan)吹(chui)(chui)(chui)(chui)(chui)操作不用(yong)(yong)硬(ying)吹(chui)(chui)(chui)(chui)(chui)操作使(shi)用(yong)(yong)亞音(yin)速(su)(su)(su)LD型槍(qiang)，基本上(shang)所有頂(ding)吹(chui)(chui)(chui)(chui)(chui)氧都和(he)熔(rong)(rong)池反應以(yi)(yi)(yi)提高脫(tuo)(tuo)碳(tan)(tan)速(su)(su)(su)度。硬(ying)吹(chui)(chui)(chui)(chui)(chui)操作也可以(yi)(yi)(yi)吹(chui)(chui)(chui)(chui)(chui)入氧、氮(dan)混合(he)氣體可以(yi)(yi)(yi)進(jin)一步減(jian)少吹(chui)(chui)(chui)(chui)(chui)煉(lian)時(shi)間。另外，在脫(tuo)(tuo)碳(tan)(tan)后期或冶煉(lian)超低碳(tan)(tan)不銹鋼時(shi)可以(yi)(yi)(yi)防止空(kong)氣（氮(dan)）的(de)滲透并提高CRE。


6. 提(ti)高(gao)AOD爐襯壽命


  AOD爐(lu)(lu)襯(chen)(chen)是工(gong)藝中(zhong)的一(yi)大問(wen)題，在(zai)(zai)AOD作業中(zhong)爐(lu)(lu)襯(chen)(chen)侵蝕程(cheng)度是脫(tuo)(tuo)碳(tan)(tan)期(qi)(qi)占30%、還(huan)原脫(tuo)(tuo)硫期(qi)(qi)占60%、分(fen)析等待調(diao)整(zheng)成分(fen)期(qi)(qi)占10%.近年來通過(guo)AOD爐(lu)(lu)工(gong)藝措施不(bu)斷提高(gao)爐(lu)(lu)襯(chen)(chen)壽命，例如韓(han)國浦項鋼(gang)鐵公(gong)司90噸AOD爐(lu)(lu)襯(chen)(chen)壽命平均(jun)為240次(ci)，最高(gao)為270次(ci)，其具體(ti)做法是：①. 改善(shan)(shan)鋼(gang)水入(ru)爐(lu)(lu)條(tiao)件，即將電爐(lu)(lu)鋼(gang)水中(zhong)Si含(han)量控(kong)制(zhi)在(zai)(zai)低限，并減少(shao)電爐(lu)(lu)渣(zha)量，兌入(ru)AOD爐(lu)(lu)前(qian)應(ying)(ying)扒渣(zha)，同時電爐(lu)(lu)出鋼(gang)溫(wen)度應(ying)(ying)控(kong)制(zhi)在(zai)(zai)1550℃;②. 控(kong)制(zhi)AOD爐(lu)(lu)內溫(wen)度，特別是脫(tuo)(tuo)碳(tan)(tan)末期(qi)(qi)爐(lu)(lu)溫(wen)應(ying)(ying)保持在(zai)(zai)1720℃以(yi)(yi)下(xia)，以(yi)(yi)防止耐火材料熔損；③. 盡可(ke)能(neng)縮(suo)短冶煉時間，通過(guo)改善(shan)(shan)吹(chui)煉模(mo)型增大脫(tuo)(tuo)碳(tan)(tan)效率(lv)縮(suo)短脫(tuo)(tuo)碳(tan)(tan)時間，另(ling)外要縮(suo)短脫(tuo)(tuo)硫時間，以(yi)(yi)減少(shao)耐火材料和液態渣(zha)的反應(ying)(ying)時間；④. 盡可(ke)能(neng)減少(shao)渣(zha)量，使(shi)用高(gao)質(zhi)量石(shi)(shi)灰（CaO≥92%),減少(shao)石(shi)(shi)灰加(jia)入(ru)量，改善(shan)(shan)吹(chui)煉模(mo)型，減少(shao)金(jin)屬氧化；⑤. 加(jia)入(ru)白云石(shi)(shi)造渣(zha)，在(zai)(zai)吹(chui)煉初期(qi)(qi)加(jia)入(ru)MgO,在(zai)(zai)渣(zha)中(zhong)含(han)量應(ying)(ying)控(kong)制(zhi)在(zai)(zai)6%~10%。