不銹鋼的冶煉工藝有兩種方法：一種是20紀(jì)70年代初開發(fā)的二步法，即EAF+AOD或VOD法，另一種是20世紀(jì)80年代開發(fā)的三步法，即EAF+轉(zhuǎn)爐（MRP,K-OBM或LD-OB)+VOD法。這兩種方法各具特點(diǎn)。二步法主要是EAF+AOD多在專業(yè)化不銹鋼生產(chǎn)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(chǎn)成本較低。
1. AOD爐基本操作工藝
AOD爐外形與轉(zhuǎn)爐相似，爐襯采用多種規(guī)格和品種的堿性耐火材料（如鎂鈣磚、鉻鎂磚等），在AOD側(cè)底部安有兩支或多支雙層自耗式噴槍，噴槍內(nèi)管為銅管，吹人不同比例的氧氬（氮）混合氣體進(jìn)行脫碳。外管為不銹鋼管，從內(nèi)管和外管之間的縫隙中吹入氬氣或氮?dú)猓瑝嚎s空氣作為冷卻氣。AOD工藝實質(zhì)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(yīng)爐中熔化，鎳、鉻、錳一般按規(guī)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(jìn)行還原，當(dāng)電爐鋼水溫度約1550℃時經(jīng)過扒渣后倒人AOD爐進(jìn)行脫碳。入爐鋼水的碳含量一般在1.5%~2.0%,經(jīng)過三期脫碳達(dá)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(diǎn)碳。終點(diǎn)溫度在1710~1730℃進(jìn)行還原精煉。
2. AOD爐脫碳工藝
AOD爐脫碳工藝在高碳區(qū)可以采用純吹氧或高的氧氮比進(jìn)行脫碳。AOD爐的吹煉強(qiáng)度為0.8~1.8Nm3/(t·min).AOD爐脫碳工藝關(guān)鍵在于C<0.7%~0.08%的區(qū)間，為了提高脫碳速度，防止鉻的大量氧化。必須隨著碳含量的降低不斷降低氧氬比，以降低Pco。傳統(tǒng)的AOD爐脫碳工藝采用的是根據(jù)鋼中的碳含量把氧氬比分成幾個階段進(jìn)行的。AOD爐的脫碳速度介于VOD爐和復(fù)吹轉(zhuǎn)爐之間。
3. AOD爐的還原工藝
脫碳終點(diǎn)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(jìn)行還原。Fe-Si的添加量AOD爐一般在8~12kg/t,硅脫氧后要進(jìn)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(yīng)控制鋼中的硅含量和鋼渣的堿度。為使AOD爐鉻的回收率達(dá)到98.5%.鋼中含Si量應(yīng)控制在0.5%左右，鋼渣堿度應(yīng)控制在2.0左右。為了控制鋼渣堿度，石灰應(yīng)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(diǎn)后加22kg/t.為了充分化渣，脫碳終點(diǎn)時應(yīng)加入12%石灰量的CaF2。
4. AOD爐的脫硫工藝
不銹鋼中的硫?qū)崴苄?、耐銹性和耐蝕性都有明顯的影響，AOD爐精煉后鋼中的硫含量一般已達(dá)到≤0.030%的水平。采用雙渣法操作可使硫含量達(dá)到≤10ppm的水平。AOD爐由于可以進(jìn)行強(qiáng)攪拌操作，所以脫硫比VOD爐容易，能夠達(dá)到更低的含量。AOD爐脫硫同爐渣堿度有很大關(guān)系，此外，為了強(qiáng)化脫硫，在精煉期向鋼渣中添加鋁粉使鋼渣的組成接近60%CaO、32%AbO3和8%SiO2,對脫硫更有效，而且脫硫速度加快。如前所述不銹鋼在不同碳含量的條件下有三個不同的脫碳機(jī)理，為了使AOD爐吹煉脫碳工藝更加靠近這些機(jī)理，日本光制鐵所開發(fā)了新的AOD爐脫碳精煉工藝，見表3-2。
5. 頂吹A(chǔ)OD爐脫碳工藝
目前約有一半的AOD爐采用了復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的技術(shù)，碳含量在≥0.4%的條件采用了頂吹工藝。主要效果是鋼水升溫速度從127℃/C%提高到195℃/C%,脫碳速度從0.055%/min提高到0.085%/min,CRE可達(dá)到90%.因此縮短冶煉10 min,Fe-Si消耗減少了2~3kg。從70噸爐的試驗結(jié)果表明：頂吹氧＋底吹氧氬混合氣體的工藝最好，升溫速度和脫碳速度都達(dá)到了高水平，見表3-3。
AOD-L頂吹可以進(jìn)行“軟吹”和“硬吹”操作。用音速或亞音速氧槍進(jìn)行軟吹，其作用是使大部分氧與CO燃燒生成CO2,使發(fā)生的熱量75%~90%傳輸?shù)饺鄢匾钥焖俣忍岣咪撍疁囟?，加速脫碳，減輕鉻的氧化。采用埋置在爐口耐火材料中的風(fēng)口供氧的方法進(jìn)行軟吹，投資最少，而且頂吹氧100%用于二次燃燒。用軟吹操作不用硬吹操作使用亞音速LD型槍，基本上所有頂吹氧都和熔池反應(yīng)以提高脫碳速度。硬吹操作也可以吹入氧、氮混合氣體可以進(jìn)一步減少吹煉時間。另外，在脫碳后期或冶煉超低碳不銹鋼時可以防止空氣（氮）的滲透并提高CRE。
6. 提高AOD爐襯壽命
AOD爐襯是工藝中的一大問題，在AOD作業(yè)中爐襯侵蝕程度是脫碳期占30%、還原脫硫期占60%、分析等待調(diào)整成分期占10%.近年來通過AOD爐工藝措施不斷提高爐襯壽命，例如韓國浦項鋼鐵公司90噸AOD爐襯壽命平均為240次，最高為270次，其具體做法是：①. 改善鋼水入爐條件，即將電爐鋼水中Si含量控制在低限，并減少電爐渣量，兌入AOD爐前應(yīng)扒渣，同時電爐出鋼溫度應(yīng)控制在1550℃;②. 控制AOD爐內(nèi)溫度，特別是脫碳末期爐溫應(yīng)保持在1720℃以下，以防止耐火材料熔損；③. 盡可能縮短冶煉時間，通過改善吹煉模型增大脫碳效率縮短脫碳時間，另外要縮短脫硫時間，以減少耐火材料和液態(tài)渣的反應(yīng)時間；④. 盡可能減少渣量，使用高質(zhì)量石灰（CaO≥92%),減少石灰加入量，改善吹煉模型，減少金屬氧化；⑤. 加入白云石造渣，在吹煉初期加入MgO,在渣中含量應(yīng)控制在6%~10%。
