钢包脱气精炼法是炉外精炼(又称二次炼钢)的主要方法。炉外精炼即将粗炼炉(电炉和转炉)熔炼的钢水转移到另一个高温容器(主要是钢包)中进行精炼的过程:精炼是根据冶炼钢种采取不同的炉外冶金处理方法和装置。一种方法分类为：(1)钢包处理型，如钢包吹氩、钢包喷粉和真空循环脱气(RH);(2)钢包精炼型，如真空吹氧脱碳(VOD)、氩氧脱碳(AOD)、钢水包精炼(LF、ASEA-CKF、VAD等)。只有了解了这些装置的基本构造、工艺，才能了解耐火材料在这些装置的砌筑和所用内衬材料。常见的钢包精炼装置有以下6种。RH法是一种上吸式真空脱气精炼法，也称循环法真空脱气装置，见图1。该方法由德国的Rheinstahl公司和Heraeus公司在1985年开发。该方法和装置适用于大容器真空处理，在特殊钢、普通钢和不锈钢等生产中被广泛采用。
这种方法的主要功能有：(1)脱氢、脱氧和脱氮等脱气功能;(2)真空脱碳功能;(3)通过搅拌达到成分和温度的均匀化，实现非金属夹杂的上浮分离功能。该装置由真空脱气室、Ar气吹入装置、浸渍管、排气系统和合金料仓等组成。真空脱气室下边设置两个浸渍管，在一个浸渍管(上升管)吹入高速Ar气，按照气泵原理，将钢包中钢水带入到真空脱气室的下部，又从另一个浸渍管(下降管)回流到钢包中，实现环流循环脱气。循环速度由吹入的Ar气量控制。高速吹氩和钢水在钢包中的流动，必将加剧罐衬耐火材料的损毁。RH炉在真空和高温下工作，它分为上、中、下三个可更换部分，越往下部位的耐火材料使用寿命越短，升降管的寿命是最短的。RH炉内衬材料通常采用优质的镁铬砖或碱性捣打整体内衬，按不同的部位分区砌筑。AOD是氩氧脱碳的英文缩写。该装置是Union Carbid公司在1967年开发的不锈钢炉外精炼装置，并于同年10月在美国乔斯林不锈钢公司建成世界第一座AOD炉。由于该装置设备成本较低和操作问题很少，在世界很快得到普及。世界上75%的不锈钢是由AOD精炼的。A0D装置示意图见图2。
外形与转炉相似，实际上仍然是精炼钢水罐。主要作用将初炼炉(例如电弧炉)熔化的钢水，在A0D中吹氩气和吹氧气使钢水进一步脱碳，再经还原、脱硫进行精炼，完成调节成分的目的。在靠近炉底的熔池侧壁上有2〜4个双重套管风口，由内管向钢水吹入(O₂+Ar)混合气体，从内管和外管的间隙吹入保护风口的Ar气。产生的CO气体被Ar气体稀释并降低其分压，在抑制了Cr的氧化损失的同时进行脱碳。在AOD脱碳前钢水碳含量为1%〜2.5%，温度为1550℃左右。改变Ar/O₂比，以便在抑制Cr氧化的同时高效率地逐步从高碳区向低碳区脱碳。当降低到所设定的碳含量后停止吹氧，利用Ar气进行搅拌。
开始吹氧氧化脱碳期间，渣的氧化性增强，温度升高到1700℃以上。进入还原期，加入硅铁或铝使渣中铬还原，提高合金收得率，这期间渣的碱度虽然很低，但最后加石灰脱硫期间需要高碱度渣。在整个精炼过程中，熔渣从酸性到碱性，气氛由氧化气氛到还原气氛，加之间歇操作，炉衬温度高且波动很大。AOD炉衬一般采用镁铬砖，逐渐被镁钙砖取代。
AOD炉所用的耐火材料主要有两种类型，一种为镁铬质耐火材料，另一种为白云石质耐火材料，目前已有向白云石质耐火材料发展的趋势。出钢口多采用白云石砖或镁铝炭砖;炉身和炉底采用烧成白云石砖或树脂结合白云石砖;上部采用烧成白云石砖或树脂结合白云石砖;渣线以烧成镁质白云石砖为主;风口采用含锆烧成镁质白云石砖;散装料以白云石质捣打料或水泥结合镁质捣打料为主。
VOD是真空吹氧脱碳的英文缩写，又称真空氧气脱碳法。这种炉外精炼设备(见图3)中，盛装转炉或电炉钢水的钢包置于真空室内，从罐底透气砖吹氩气搅拌，同时抽真空脱气，再从上部向钢水吹氧脱碳和加入铁合金。这种生产含氢、氧和非金属夹杂少的低碳不锈钢方法，是西德Witten公司在Standard-Messo公司协作下于1965年开发的技术，所以又称为Witten法。
吹氧高温(1700℃以上)、渣侵和真空条件，导致VOD钢包包衬耐火材料经受苛刻的使用条件。渣线和熔池壁分别采用再结合镁铬砖和直接结合镁铬砖。为消除6价铬对人体健康的危害，镁铬砖正在被超高温烧成的直接结合镁白云石砖逐步取代。近来已开发应用低碳镁碳砖，低碳镁白云石砖或铝镁预制件。
LF装置又称钢包精炼炉。该方法由日本在1971年开发。把电弧炉的还原精炼工序转移到具有加热精炼功能的钢包精炼装置上，尽可能减少电弧炉的熔化氧化精炼工序对还原精炼工序的影响，以确保该装置的还原精炼效果。
LF装置(见图4)结构简单，基本上就是在钢水浇铸钢包加上一个能插入3根石墨电极的顶盖(电极用途是进行三相交流加热)。通过安装在钢包底的透气砖，能把惰性气体(例如Ar气)吹入到钢水中的同时，在还原性渣下对钢水进行加热搅拌，在脱氧、脱硫和减少非金属等方面发挥优良的效果。有的LF炉与VD(vacuum degassing真空脱气)配合使用。LF炉常用的耐火材料分为渣线部位、炉壁、炉盖和包底。渣线部位在高碱度炉渣的侵蚀下损毁较严重，常选用热震性好的镁碳砖;LF炉壁炉渣渗透较严重，容易引起结构剥落，传统选用的高铝砖已经不能满足，需要使用添加碳和MgO的材料来进行克服，精炼包衬这块也已经从定型开始往不定型的方向发展;炉盖基本上都采用的是浇注料;炉底用浇注大砖或者是干式捣打料。
由ASEA公司和SKF公司共同开发的一种钢包精炼设备，如图5所示。
图5 ASEA-SKF 装置示意图
该设备主要包括电弧加热装置、真空脱气装置、电磁感应搅拌装置、包壳采用非磁性钢板的专用钢包、合金等辅助原料投入装置和能倾动除渣的钢包移动台车。该设备突出的特点：卸下钢包真空脱气盖，换上电极加热盖，会像电炉那样进行电弧加热和精炼。该装置是兼有多种功能的设备，能保证钢水脱气安全、加进罐内的脱氧剂和合金分布均匀、可调节钢水温度，还能将炼钢炉钢水的精炼部分地转移到本装置上，缩短炼钢炉的精炼时间。本方法又称为电弧加热电磁搅拌精炼法或电磁搅拌真空脱气法。ASEA-SKF钢包耐火内衬的使用条件比普通钢包苛刻得多。罐内钢水温度提高了50~100℃，钢水在罐内停留时间几乎延长一倍。温度升高30〜50℃时耐火材料在氧化气氛下的抗渣性降低一半。在真空条件下，熔渣沿结合剂气孔向砖内渗透并破坏其结构。当钢水温度从1650℃升高到1700℃时，所有耐火材料(熔铸砖除外)的腐蚀增大1.5〜2倍。ASEA-SKF钢包处于温度剧烈波动的使用条件，含有复杂尖晶石的Radex-DB605再结合镁铬砖(MgO57.3%，Al₂0₃7.7%，Cr₂O₃20.2%，Fe₂0₃12.7%，SiO₂0.6%，体积密度为3.3g/cm³，显气孔率为13.5%,耐压强度为35〜45MPa，荷重软化温度高于1750℃，1550℃加热后4h膨胀0.1%，1300℃水冷失重20%的抗热震性10次)曾被多数国家推荐用于温度剧烈波动的ASEA-SKF钢包工作衬。(有些国家曾在ASEA-SKF150t钢包渣线部位试用这个砖，使用寿命只有8次)。最接近电极的渣线部位最好采用熔铸镁铬砖。近年来，这些镁铬砖逐步被直接结合镁白云石砖或镁碳砖所代替。
VAD是真空电弧脱气的英文缩写。真空电弧脱气装置是钢包脱气精炼方法的一种装置(见图6)。
VAD是1968年由美国Finkl公司在西德Standard-Messo公司协作下开发的技术，是生产含氢、氧和非金属夹杂少的低碳不锈钢的方法。该装置在接受转炉或电炉钢水的钢包内进行特殊的精炼。这种方法与ASEA-SKF非常相似，不同之处有以下两处：(1)其搅拌与VOD—样用Ar气进行;(2)能在真空(150~300Torr)下进行加热。将接受转炉或电炉钢水的钢包装入真空室内，在排气的同时进行电弧加热。为避免在100Torr以下的放电危险，把真空室的压力降到200Torr时中止电弧加热。排气在1Torr以下时吹Ar气搅拌6〜10min后将压力提升到100〜200Torr进行电弧加热，通Ar气搅拌30〜45min脱氧处理。（1Torr=133.3224Pa）以上就是常见的6种炉外精炼装置，而钢包内为了保护包壳金属结构免受钢水和熔渣的高温作用，并能保证钢水在钢包内的停留时间，所以内衬的耐火材料选择也尤为重要。目前因为钢包内衬在使用过程中受到钢水和熔渣的蚀损、冲蚀、高温作用等，其使用寿命都不是很理想，不管是耐火材料行业和钢铁行业都受其困扰，钢包内衬损坏之后需要进行大修或者是更换，这些都是需要时间的，国内耐火材料单耗这块还是很高，耐材损耗的增加不仅增加炼钢成本，并且也会影响钢的质量。再加上今年国家对于钢铁行业的碳中和和碳达峰计划，都对耐材行业有着很大的考验，需要各个单位的技术人员研究出更加节能、降耗和长寿的耐火材料。
