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(cao)作工(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爐脫(tuo)碳(tan)工(gong)藝(yi)(yi)在(zai)高(gao)碳(tan)區(qu)可以(yi)采(cai)用(yong)純(chun)吹(chui)氧(yang)(yang)或高(gao)的(de)(de)(de)氧(yang)(yang)氮比(bi)進行脫(tuo)碳(tan)。AOD爐的(de)(de)(de)吹(chui)煉強度為0.8~1.8Nm3/(t·min).AOD爐脫(tuo)碳(tan)工(gong)藝(yi)(yi)關鍵在(zai)于(yu)C<0.7%~0.08%的(de)(de)(de)區(qu)間，為了提高(gao)脫(tuo)碳(tan)速度，防止鉻的(de)(de)(de)大(da)量氧(yang)(yang)化。必須隨(sui)著碳(tan)含量的(de)(de)(de)降(jiang)低不斷降(jiang)低氧(yang)(yang)氬比(bi)，以(yi)降(jiang)低Pco。傳統的(de)(de)(de)AOD爐脫(tuo)碳(tan)工(gong)藝(yi)(yi)采(cai)用(yong)的(de)(de)(de)是根據(ju)鋼中的(de)(de)(de)碳(tan)含量把氧(yang)(yang)氬比(bi)分成幾個(ge)階段(duan)進行的(de)(de)(de)。AOD爐的(de)(de)(de)脫(tuo)碳(tan)速度介于(yu)VOD爐和復(fu)吹(chui)轉爐之間。


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爐的脫硫工藝


 不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)的(de)(de)硫(liu)對熱塑性(xing)、耐(nai)銹(xiu)性(xing)和耐(nai)蝕性(xing)都有明顯(xian)的(de)(de)影響，AOD爐(lu)(lu)精煉(lian)后(hou)鋼(gang)(gang)中(zhong)的(de)(de)硫(liu)含量(liang)(liang)一般(ban)已達到(dao)≤0.030%的(de)(de)水平(ping)。采用雙渣法操作可使(shi)硫(liu)含量(liang)(liang)達到(dao)≤10ppm的(de)(de)水平(ping)。AOD爐(lu)(lu)由于可以進行強(qiang)攪拌操作，所以脫(tuo)硫(liu)比VOD爐(lu)(lu)容易，能(neng)夠達到(dao)更(geng)低(di)的(de)(de)含量(liang)(liang)。AOD爐(lu)(lu)脫(tuo)硫(liu)同爐(lu)(lu)渣堿度有很(hen)大關(guan)系，此(ci)外，為了(le)強(qiang)化脫(tuo)硫(liu)，在精煉(lian)期向鋼(gang)(gang)渣中(zhong)添(tian)加(jia)(jia)鋁粉使(shi)鋼(gang)(gang)渣的(de)(de)組成接近60%CaO、32%AbO3和8%SiO2,對脫(tuo)硫(liu)更(geng)有效，而且脫(tuo)硫(liu)速度加(jia)(jia)快(kuai)。如前所述不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)在不(bu)同碳含量(liang)(liang)的(de)(de)條件下有三個不(bu)同的(de)(de)脫(tuo)碳機理(li)，為了(le)使(shi)AOD爐(lu)(lu)吹煉(lian)脫(tuo)碳工藝更(geng)加(jia)(jia)靠近這些機理(li)，日(ri)本光制(zhi)鐵所開發了(le)新(xin)的(de)(de)AOD爐(lu)(lu)脫(tuo)碳精煉(lian)工藝，見表3-2。


5. 頂吹AOD爐脫(tuo)碳工(gong)藝


 目(mu)前(qian)約有一半的AOD爐(lu)采(cai)用(yong)了(le)復(fu)吹(chui)(chui)轉爐(lu)的技術，碳(tan)含量在≥0.4%的條件(jian)采(cai)用(yong)了(le)頂吹(chui)(chui)工(gong)藝。主要效果是(shi)鋼水升溫速(su)度從127℃/C%提(ti)高到195℃/C%,脫碳(tan)速(su)度從0.055%/min提(ti)高到0.085%/min,CRE可達到90%.因(yin)此(ci)縮短冶煉(lian)10 min,Fe-Si消(xiao)耗減少了(le)2~3kg。從70噸爐(lu)的試驗結果表明：頂吹(chui)(chui)氧＋底吹(chui)(chui)氧氬混合氣體的工(gong)藝最(zui)好(hao)，升溫速(su)度和脫碳(tan)速(su)度都達到了(le)高水平，見(jian)表3-3。


 AOD-L頂吹(chui)(chui)可以進行“軟(ruan)(ruan)吹(chui)(chui)”和(he)“硬吹(chui)(chui)”操作(zuo)(zuo)。用(yong)音(yin)速(su)或亞(ya)音(yin)速(su)氧(yang)(yang)槍進行軟(ruan)(ruan)吹(chui)(chui)，其作(zuo)(zuo)用(yong)是使大(da)部分氧(yang)(yang)與CO燃(ran)(ran)燒生(sheng)(sheng)成CO2,使發生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)熱量75%~90%傳輸(shu)到熔(rong)池以快速(su)度提高鋼(gang)水溫(wen)度，加速(su)脫碳，減輕鉻(ge)的(de)(de)(de)氧(yang)(yang)化。采用(yong)埋(mai)置(zhi)在(zai)爐(lu)口耐火材料中的(de)(de)(de)風口供氧(yang)(yang)的(de)(de)(de)方法進行軟(ruan)(ruan)吹(chui)(chui)，投資最少(shao)，而且頂吹(chui)(chui)氧(yang)(yang)100%用(yong)于二次燃(ran)(ran)燒。用(yong)軟(ruan)(ruan)吹(chui)(chui)操作(zuo)(zuo)不用(yong)硬吹(chui)(chui)操作(zuo)(zuo)使用(yong)亞(ya)音(yin)速(su)LD型(xing)槍，基本上所有(you)頂吹(chui)(chui)氧(yang)(yang)都和(he)熔(rong)池反應以提高脫碳速(su)度。硬吹(chui)(chui)操作(zuo)(zuo)也可以吹(chui)(chui)入氧(yang)(yang)、氮(dan)混合氣體可以進一步減少(shao)吹(chui)(chui)煉時間(jian)。另外(wai)，在(zai)脫碳后(hou)期或冶煉超低碳不銹(xiu)鋼(gang)時可以防(fang)止空氣（氮(dan)）的(de)(de)(de)滲透并提高CRE。


6. 提高AOD爐襯壽(shou)命


  AOD爐(lu)(lu)(lu)(lu)襯是(shi)工藝中(zhong)的(de)(de)一(yi)大問題(ti)，在(zai)(zai)AOD作業(ye)中(zhong)爐(lu)(lu)(lu)(lu)襯侵蝕程度是(shi)脫(tuo)碳期占(zhan)30%、還原脫(tuo)硫期占(zhan)60%、分(fen)析等待調(diao)整成(cheng)分(fen)期占(zhan)10%.近(jin)年來(lai)通過AOD爐(lu)(lu)(lu)(lu)工藝措(cuo)施不斷提高爐(lu)(lu)(lu)(lu)襯壽命，例如韓國浦項鋼鐵公司90噸AOD爐(lu)(lu)(lu)(lu)襯壽命平均為240次，最高為270次，其具體做法是(shi)：①. 改(gai)善鋼水入(ru)爐(lu)(lu)(lu)(lu)條件，即將電爐(lu)(lu)(lu)(lu)鋼水中(zhong)Si含量(liang)控制(zhi)在(zai)(zai)低(di)限，并(bing)減少(shao)(shao)電爐(lu)(lu)(lu)(lu)渣(zha)(zha)量(liang)，兌(dui)入(ru)AOD爐(lu)(lu)(lu)(lu)前應扒渣(zha)(zha)，同時(shi)(shi)電爐(lu)(lu)(lu)(lu)出鋼溫度應控制(zhi)在(zai)(zai)1550℃;②. 控制(zhi)AOD爐(lu)(lu)(lu)(lu)內溫度，特別是(shi)脫(tuo)碳末期爐(lu)(lu)(lu)(lu)溫應保持在(zai)(zai)1720℃以下(xia)，以防(fang)止(zhi)耐火材(cai)料(liao)熔損；③. 盡可能(neng)縮短冶煉(lian)時(shi)(shi)間(jian)(jian)，通過改(gai)善吹(chui)煉(lian)模(mo)型(xing)增大脫(tuo)碳效率縮短脫(tuo)碳時(shi)(shi)間(jian)(jian)，另(ling)外要(yao)縮短脫(tuo)硫時(shi)(shi)間(jian)(jian)，以減少(shao)(shao)耐火材(cai)料(liao)和液(ye)態(tai)渣(zha)(zha)的(de)(de)反(fan)應時(shi)(shi)間(jian)(jian)；④. 盡可能(neng)減少(shao)(shao)渣(zha)(zha)量(liang)，使用(yong)高質量(liang)石(shi)灰(hui)(hui)（CaO≥92%),減少(shao)(shao)石(shi)灰(hui)(hui)加入(ru)量(liang)，改(gai)善吹(chui)煉(lian)模(mo)型(xing)，減少(shao)(shao)金屬氧(yang)化；⑤. 加入(ru)白云石(shi)造(zao)渣(zha)(zha)，在(zai)(zai)吹(chui)煉(lian)初期加入(ru)MgO,在(zai)(zai)渣(zha)(zha)中(zhong)含量(liang)應控制(zhi)在(zai)(zai)6%~10%。