将转炉、平炉或电炉中初炼过的钢液移到另一个容器中进行精炼的炼钢过程,也叫"二次炼钢"。炼钢过程因此分为初炼和精炼两步进行。初炼:炉料在氧化性气氛的炉内进行熔化、脱磷、脱碳和主合金化。精炼:将初炼的钢液在真空、惰性气体或还原性气氛的容器中进行脱气、脱氧、脱硫,去除夹杂物和进行成分微调等。这样将炼钢分两步进行,可提高钢的质量,缩短冶炼时间,简化工艺过程并降低生产成本。
炉外精炼具有共同工艺特点:①选择一个理想的精炼气氛条件,通常采用真空、惰性气氛或还原性气氛。②对钢液进行搅拌,可采用电磁感应、惰性气流或机械方法搅拌。③钢液加热,在精炼过程中通常采用电弧加热、埋弧加热、等离子加热或增加化学热等。各种炉外精炼法不外乎这三个方面技术的不同组合。
在各种炉外精炼方法中,钢包处理型炉外精炼在工业生产中使用最多。70年代末期世界各国投入工业生产的炉外精炼设备约有 400余座。美国和日本生产轴承钢全部都经真空处理(RH法、DH法等),超低硫钢的生产以及控制夹杂物形态的钢种主要应用钢包喷粉处理法生产(TN法、SL法)。AOD炉利用氩-氧混合吹炼生产不锈钢,铬元素的回收率达98%以上,并可使用高碳铬铁做合金原料,经济效果十分显著。美国的不锈钢生产几乎全部用AOD炉。目前世界上AOD炉生产的不锈钢约占75%。ASEA-SKF炉和VAD炉均采用电弧加热钢液,用电磁感应或氩气流搅拌钢液,可进行长时间的精炼操作,多用于生产高合金钢。这类设备还可作钢液保护炉,用于多炉联合生产特大钢锭。
炉外精炼法可以大幅度地提高冶金质量,并将钢中有害杂质降低到以下水平:【H】0.5~3ppm,【O】5~30ppm,【N】15~50ppm,【C】0.002~0.03%,【S】0.002~0.01%,提高现有炼钢炉生产能力30~50%,使钢液浇铸温度波动幅度保持±3~4℃范围内,生产成本降低13~54%。